一種惡臭氣體自動採樣裝置的製作方法

2023-12-07 02:06:21

本發明涉及環境保護以及環境監測領域，進一步涉及一種惡臭氣體自動採樣裝置。

背景技術：

惡臭是大氣、水、廢棄物等物質中的異味通過空氣介質作用於人的嗅覺思維而被感知的一種嗅覺感知汙染。惡臭氣體是指一切刺激嗅覺器官引起人們不偷快及損壞生活環境的氣體物質。惡臭氣體的種類很多，迄今為止，憑人的嗅覺即可感覺到的惡臭物質有4 000多種，近幾年來，人們對各種異常氣味造成的不滿情緒和控告事件不斷增加。

大氣環境惡臭氣體採集多採用真空玻璃瓶現場採樣，或採用真空箱充氣袋的方式進行。目前，真空箱採樣器大多為人工手動操作進行採樣，採樣過程需要採樣人員一直處在汙染環境當中，依靠採樣人員嗅覺辨別臭味產生，確定採樣時機，通過採樣器的負壓環境將氣體吸入採氣袋中。此種採樣方法存在以下弊端，1、當採樣人員長時間暴露於惡臭氣體環境中，人體本身嗅覺靈敏度會下降，對臭味的識別判斷變得不夠靈敏；2惡臭氣體本身為有毒有害氣體，人體長時間吸入會引發頭暈、噁心，甚至其他的健康危害。

一種現有技術的採樣方式是利用採樣瓶採樣，採樣前先利用抽氣泵將採樣瓶抽成負壓狀態，然後用瓶塞塞緊，帶到汙染源現場，依靠採樣人的嗅覺判斷採樣時機，當臭味來時，打開瓶塞氣體靠負壓進入採樣瓶，再蓋上瓶塞，完成一個樣品的採集。

但是，採樣瓶在運輸過程中容易漏氣，造成真空度下降，甚至消失，帶到現場採樣瓶呈常壓狀態將無法採樣；另外採樣瓶體積龐大，玻璃材質易碎，不便於攜帶；當採樣人員長時間暴露於惡臭氣體環境中時，人體本身嗅覺靈敏度會下降，對臭味的識別判斷變得不夠靈敏；惡臭氣體本身為有毒有害氣體，人體長時間吸入會引發頭暈、噁心，甚至其他的健康危害。

另外一種現有技術的採樣方式是通過一臺真空採樣裝置控制，採樣袋置於真空箱內，根據採樣人嗅覺判別採樣時機，當惡臭氣體來時，手動操作實施採樣。

然而，採樣人員需一直在採樣裝置附近，等待採樣時機，當採樣人長時間暴露於惡臭氣體環境中時，人體本身嗅覺靈敏度會下降，對臭味的識別判斷變得不夠靈敏；惡臭氣體本身為有毒有害氣體，人體長時間吸入會引發頭暈、噁心，甚至其他的健康危害。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種惡臭氣體自動採樣裝置，以解決上述現有技術中的至少一項技術問題。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明提供一種惡臭氣體自動採樣裝置，包括密封箱、測量控制單元和氣體濃度監測報警單元，其中，所述氣體濃度監測報警單元包括濃度測量模塊和報警模塊，所述濃度測量模塊用於監測環境內的臭氣濃度，所述報警模塊用於在所述臭氣濃度超過設定的閾值濃度後向所述測量控制單元發送報警信號；所述密封箱內設置有一收集採樣氣體的氣袋，所述氣袋開設有一氣袋氣嘴，所述氣袋氣嘴穿出所述密封箱進一步連接至兩通電磁閥的一端，所述兩通電磁閥的另一端連接採樣入口；所述測量控制單元包括接收所述報警信號的監測報警信號處理模塊、電磁閥控制模塊和採樣泵控制模塊，所述電磁閥控制模塊與所述兩通電磁閥電性連接以控制兩通電磁閥的開/關，所述採樣泵控制模塊用於控制所述採樣氣泵的啟動/關閉。

優選的，在所述密封箱內部並且在氣袋外部具有一中間空間，密封箱上開設有一密封箱氣嘴，該密封箱氣嘴通過一三通管分別連接第一兩位三通電磁閥的進氣口和第二兩位三通電磁閥的出氣口，第一兩位三通電磁閥和第二兩位三通電磁閥的公共端分別連接採樣氣泵的進氣口和出氣口，第一兩位三通電磁閥的出氣口和第一兩位三通電磁閥的進氣口與大氣連接，通過第一兩位三通電磁閥和第二兩位三通電磁閥控制真空箱連通採樣氣泵進氣口或者出氣口以分別向所述中間空間吹氣或者吸氣；所述電磁閥控制模塊還連接所述第一兩位三通電磁閥和第二兩位三通電磁閥。

優選的，所述進氣口和出氣口均連接至採樣氣泵，通過採樣氣泵控制進氣或者出氣。

優選的，所述測量控制單元還包括遠程控制處理模塊，該遠程控制處理模塊用於與外部終端通信，以接收外部開始採集臭氣和結束採集臭氣的指令，控制所述電磁閥和採樣氣泵的開/關。

優選的，採樣裝置還包括測量所述中間空間的壓力狀態的壓力傳感器，對應的所述測量控制單元包括一壓力測量模塊，該壓力測量模塊與所述壓力傳感器電性連接，用以接收和處理所述壓力傳感器的測量數據。

優選的，所述報警模塊通過有線或者無線方式向所述測量控制單元發送報警信號。

優選的，採樣裝置還包括一支架，以支撐所述惡臭氣體自動採樣裝置。

優選的，所述密封箱材料為透明塑料材質。

優選的，所述測量控制單元集成於一片上系統。

優選的，採樣裝置還包括操作顯示處理模塊，以設置工作參數、顯示模塊狀態或處理模塊相應功能。

(三)有益效果

通過上述技術方案，可以看出本發明的惡臭氣體自動採樣裝置相比於現有技術的有益效果在於：

(1)相比真空採樣瓶採集臭氣，本發明採用密封箱內放置氣袋的方式，在氣袋內儲存採樣氣體，避免了真空瓶在運輸過程中漏氣，造成真空度下降，甚至消失，帶到現場採樣瓶呈常壓狀態將無法採樣，而且相比真空瓶採樣，本裝置避免幹擾氣體混入，使採集到的樣品更具備代表性；而且相比真空瓶採樣瓶體積龐大，玻璃材質易碎，不便於攜帶，本裝置體積小更便於攜帶。

(2)通過控制對密封箱和氣袋之間中間空間吹氣或者吸氣，控制氣袋採樣和排出氣體，控制採樣進程；

(3)相比採樣人員長時間暴露於惡臭氣體環境中採樣，引起人體本身嗅覺靈敏度會下降，對臭味的識別判斷變得不夠靈敏，及對人體的健康危害，本裝置通過報警信號處理模塊和遠程信號處理模塊，可實現根據氣體濃度設定臭氣傳感器自動採樣限值，實現遠程操作，自動採樣，既避免了人體在臭氣環境中引起的嗅疲勞，也避免了臭氣環境對人體的傷害；

(4)通過氣體濃度監測報警單元中設定的閾值濃度發送報警信號，測量控制單元自動控制密封箱進行臭氣採樣，實現自動化作業。

附圖說明

圖1是本發明一實施例真空箱採樣器的外觀示意圖。

圖2是發明一實施例的惡臭氣體自動採樣裝置的原理框圖。

圖3是本發明一實施例的惡臭氣體自動採樣裝置的工作流程圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

根據本發明的基本構思，提供一種惡臭氣體自動採樣裝置，包括密封箱、測量控制單元和氣體濃度監測報警單元，所述氣體濃度監測報警單元監測環境中的臭氣濃度並向所述測量控制單元發送報警信號，測量控制單元具備接收及處理所述報警信號功能並可控制所述密封箱內的氣袋完成臭氣採樣。

如圖2所示，惡臭氣體濃度監測報警單元包括濃度測量模塊和報警模塊，所述濃度測量模塊用於監測環境內的臭氣濃度，所述報警模塊用於在所述臭氣濃度超過設定的閾值濃度時向所述測量控制單元發送報警信號。該惡臭氣體濃度監測報警單元可選購市場上已有的帶有報警信號輸出功能的惡臭氣體檢測儀，也可以自行設計，實現臭氣濃度檢測並在超過設定的臭氣濃度時發送報警信號功能即可。該惡臭氣體濃度監測報警單元在開機後需先設置需要監測惡臭項目氣體的報警濃度值，設置完成報警濃度後啟動儀器濃度監測功能。當惡臭氣體濃度達到設定報警值後儀器進行報警，並通知測量控制單元進行後續採樣任務。

需要說明的是，本發明的惡臭氣體是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及破壞生活環境的氣體物質。

惡臭氣體濃度監測報警單元可以與測量控制單元和密封箱一體化設計，也可以分開設計，它們之間可以通過無線或者有線方式進行通訊，以傳輸臭氣濃度超過閾值時的報警信號。氣體濃度監測報警單元布置於待測環境空間中，可以通過遙控或者手動等方式控制開關。測量控制單元和密封箱整合在一起可以作為獨立的真空箱採樣器使用。

根據GB14554-93(惡臭汙染物排放標準)表1中規定8種控制項目設計惡臭氣體監測報警儀，配合真空箱氣袋採樣器使用，採樣人員可根據報警儀初步顯示氣體濃度結果，自行設置氣體濃度報警觸發值，當氣體濃度超過觸發值後，惡臭氣體監測報警儀將報警信號傳遞給真空箱採樣器，真空箱採樣器會自動判斷是否啟動採樣或通過遠程控制處理模塊將信號遠程傳輸給採樣人員，實現及時對惡臭氣體樣品自動啟動採樣或遠程遙控啟動採樣，有效避免了採樣人員長時間暴露於汙染現場造成人體傷害，也避免了人體嗅覺疲勞而影響對惡臭氣味濃度高低的判斷。

如圖1所示，密封箱以及測量控制單元可以集成於一真空箱採樣器中，以方便攜帶和實時採樣。

圖1一具體實施方式的真空箱採樣器的立體示意圖，包括底部的支架5，支架優選為三角支架，支架的高度可以上下調節；還包括密封箱1，密封箱內部設置有一收集採樣氣體的氣袋，所述氣袋開設有一氣袋氣嘴2，所述氣袋氣嘴穿出所述密封箱1進一步連接至兩通電磁閥的一端，所述兩通電磁閥的另一端連接採樣入口(參見圖2所示)。採樣的氣袋氣嘴2可置於需採樣環境中。惡臭氣體濃度監測報警系統檢測到氣體濃度超過設定值後，真空箱採樣器啟動氣體採集程序。採樣開始後，與密封箱內的採樣氣袋氣嘴相連的兩通電磁閥處於開啟狀態，實現氣袋與採樣臭氣的聯通，與密封箱另一氣嘴聯通的採樣氣路啟動運行，實現臭氣的採集。當採樣結束後關閉採樣氣袋氣嘴聯通的兩通電磁閥，密封保存氣體，防止臭氣洩漏，以便後續分析。

其中，所述密封箱1內部同時在氣袋外部具有一中間空間，密封箱1上開設有一密封箱氣嘴，該密封箱氣嘴通過一個三通管分別與第一兩位三通電磁閥的進氣口和第二三通電磁閥出氣口連接，第一兩位三通電磁閥和第二兩位三通的公共端分別連接採樣氣泵的進氣口和出氣口，第一兩位三通電磁閥的出氣口和第一兩位三通電磁閥的進氣口與大氣連接，通過電磁閥控制模塊對兩個兩位三通電磁閥的控制可以實現採樣氣泵的進氣口和出氣口分別與密封箱的中間空間聯通，從而實現對密封箱中間空間的吸氣和吹氣。在惡臭氣體濃度監測報警系統檢測到氣體濃度超標後，真空箱採樣器啟動氣體採集程序，採樣氣泵啟動抽氣，兩個兩位三通電磁閥切換氣路對密封箱內的中間空間吹氣或吸氣，使密封箱內產生正壓或負壓，使氣袋被動排氣或抽氣完成採樣。採樣過程中通過壓力傳感器實時監測真空箱內壓力，測量控制單元可人工設置採樣壓力限值，當監測到真空箱內壓力達到設定值時控制採樣氣泵停止工作，同時與氣袋接嘴連接的兩通電磁閥關閉氣路，避免採集氣體洩漏，實現採樣過程的自動判斷和控制。當測量控制單元輸出吹氣信號時，兩個兩位三通電磁閥切換氣路連通方式使密封箱的中間空間與採樣氣泵出氣口聯通，此時採樣氣泵對密封箱吹氣使密封箱內產生正壓，壓迫密封箱內的採樣袋從而將採樣袋內的氣體排出；當測量控制單元輸出吹氣信號時，兩個兩位三通電磁閥切換氣路連通方式使密封箱的中間空間與採樣氣泵進氣口聯通，此時採樣氣泵對密封箱吸氣，使密封箱產生負壓，從而被動的使環境氣體壓入採樣氣袋中。樣品採樣過程中通過壓力傳感器實時監測密封箱內壓力，壓力達到一定閾值後自動切換氣路狀態實現抽氣和排氣功能。當採樣將要結束時採集壓力達到設定採樣負壓值後關閉採樣袋氣嘴處電磁閥密封氣袋，然後停止採樣泵運轉，並通過遠程控制處理模塊通知採樣人員採樣結束。

優選的，所述密封箱材料為透明塑料材質。

如圖2所示，所述測量控制單元還包括遠程控制處理模塊，該遠程控制處理模塊用於與外部終端通信，以接收外部臭氣採集啟動和結束的指令，控制所述電磁閥的氣路切換。採樣人員可設定自動採樣模式或者遠程遙控採樣模式，在遠程遙控採樣模式下，通過控制終端向該遠程控制處理模塊發送採樣信號，使氣袋進行採樣；在採樣完成後，系統自動停止採樣，並通過遠程控制處理模塊發出採樣結束信息到採樣人員控制終端告知採樣結束。

如圖2所示，測量控制單元包括所述監測報警信號處理模塊、電磁閥控制模塊和採樣泵控制模塊，所述電磁閥控制模塊與所述兩通電磁閥和兩位三通電磁閥電性連接以控制氣路開關或切換，所述採樣泵控制模塊用於控制所述採樣氣泵的啟動/關閉。

優選的，測量控制單元還可以包括遠程控制處理模塊，遠程控制處理模塊用於與外部控制終端通信，以接收外部臭氣採集開始和結束的指令，控制所述電磁閥的開關或切換。

優選的，測量控制單元包括一壓力測量模塊，該壓力測量模塊與所述壓力傳感器電性連接，用以接收和處理所述壓力傳感器的測量數據。

優選的，測量控制單元包括操作顯示處理模塊，與測量控制單元的其它模塊連接，以設置儀器工作參數並顯示其它模塊狀態或處理其它模塊相應功能。對應的在外部具有一可以顯示和操作的主機操作屏3。

本實施例中，測量控制單元的各功能模塊可以都集成於一片上系統中。

如圖3所示，為該採樣裝置典型的工作流程圖。

首先在工作時，將儀器開機，然後可以設置儀器進行氣袋清洗，然後通過監測報警信號處理模塊對濃度實時監測報警信號處理，監測濃度是否超過設定閾值，如果否繼續進行監測，如果超標，則通過測量控制單元自動控制電磁閥和採樣氣泵工作，進行臭氣採樣。當樣品採樣完成，關閉電磁閥密封氣袋，簡訊遠程通知採樣工程師，結束採樣。

另外一種工作模式是，通過控制終端發送啟動採樣信號到遠程控制處理模塊開始進行樣品採集，系統自動判斷採樣完成並結束採樣。

通過上述內容，介紹了一種間接式智能自動化惡臭氣體採樣設備，用於實現惡臭氣體現場自動識別採樣，解決傳統方法依靠人工嗅覺辨別臭氣濃度、實施手工採樣帶來的嗅覺疲勞從而造成嗅覺靈敏度下降，導致錯過採樣最佳時機等問題，同時也避免了採樣人一直處在有毒有害氣體環境當中潛在的人身健康危險。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。