1.本发明涉及环境监测技术领域，特别是涉及一种粉尘监测设备及其工作方法。
背景技术：2.在粉尘采样中，称重法是一种重要的方法。在监测取样过程中，通过设定气体采样泵的流量，在规定的时间内经过采样盒与滤膜对采样点的空气进行采样，采样后的滤膜将滤出空气中的粉尘颗粒。在采样后按照国家标准对滤膜进行预处理后检查滤膜在采样前后质量的变化即可计算出单位体积空气粉尘的质量。采用称重法测量粉尘浓度时，只要保证系统的气密性以及整个过程的操作规范可以很好地对监测点的粉尘浓度进行监测。然而，通过对其前后质量变化进行分析可以看出，该监测过程的测量是针对实验过程的开始和和结束的质量差进行分析，从而计算监测点即空气采样点的粉尘浓度。也因此，所测浓度可以视为实验过程中的平均浓度，无法体现出实验过程中的粉尘浓度变化特性。
3.所以，如何实现粉尘采样过程中的浓度变化特性，是目前急需解决的技术问题。
技术实现要素：4.本发明的目的是要提供一种粉尘监测设备及其工作方法，其能够在进行称重法粉尘采集的同时记录采样点的粉尘实时浓度，并完成校正，提高粉尘监测准确性的同时，减少测试人员的工作量。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明提供了一种粉尘监测设备，包括采样管、采样盒、连接管、采样泵、光散射粉尘仪以及数据采集器，所述采样管的进气端外接于空气采样点处，另一端穿过所述光散射粉尘仪的采样孔后再接入采样盒，采样盒的抽吸口通过所述连接管连接采样泵，所述采样泵的数据端连接所述数据采集器，所述光散射粉尘仪的数据检测端同样接入所述数据采集器。
6.对于上述技术方案，申请人还有进一步的优化措施。
7.可选地，位于空气采样点与所述光散射粉尘仪的采样孔之间的采样管的外侧，设置有加热棒。
8.进一步地，所述光散射粉尘仪包括粉尘仪主体、激光探测棒，所述激光探测棒上开设有所述采样孔，所述采样孔的上端通过采样管连接所述空气采样点，所述采样孔的下端通过快速接头对接所述采样盒。
9.本技术的粉尘监测设备还包括壳体以及触控显示屏，所述壳体上镂刻有多块安装区，所述采样盒、采样泵、光散射粉尘仪以及触控显示屏分别布设安装在所述多块安装区中，所述触控显示屏与所述数据采集器电连接，用于显示实时粉尘浓度曲线、当前浓度以及最终校正后的粉尘浓度曲线。
10.特别地，本技术还提供了一种粉尘监测设备的工作方法，采用如上所述的粉尘监测设备，光散射粉尘仪实时监测采样管内的瞬时粉尘浓度并在数据采集器处计算光散射粉
尘仪所对应下的第一粉尘增量，通过称重法获取采样盒中采样滤膜处的第二粉尘增量，根据所述第一粉尘增量与第二粉尘增量计算修正系数，通过所述修正系数对各个时间点测得的瞬时粉尘浓度进行修正生成校正后的粉尘浓度曲线。
11.可选地，根据如下公式计算第一粉尘增量： ；其中，n为光散射粉尘仪的采样次数，d为粉尘仪的瞬时粉尘浓度、单位为毫克/立方米，f为采样泵的瞬时流量、单位为升/分钟，t为采样时间、单位为秒。
12.进一步地，修正系数k的计算公式为 ，其中， 为第一粉尘增量，
ꢀꢀ
为称重法测得的第二粉尘增量。
13.更进一步地，通过所述修正系数对各个时间点测得的瞬时粉尘浓度进行修 正生成校正后的粉尘浓度曲线，校正后的粉尘浓度曲线中的各个采样时刻的瞬 时粉尘浓度d’n
的计算公式为d’n
＝k*dn，最终根据校正下的瞬时粉尘浓度d’n
与时间t画出粉尘浓度 随时间变化图，用于展示粉尘监测过程中的粉尘浓度变化。
14.可选地，光散射粉尘仪的采样次数n的计算公式为n=60*δt/δt，其中，δt为测试总时长、单位为分钟，δt为单次采样时间间隔、单位为秒。
15.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本技术的粉尘监测设备，在空气采样点与采样盒之间的采样管处插入光散射粉尘仪进行实时的浓度测试，对采样气体的粉尘浓度进行实时采集，并确保光散射粉尘仪的加入不破坏原有系统的气密性，不改变原有系统中气体采样泵的背压，保证称重法粉尘监测的准确性，同时无需工作人员过多工作，减少人力成本的投入。
16.进一步地，基于上述粉尘监测设备，利用称重法粉尘浓度测量的结果对光散射粉尘仪的检测结果进行校正，保证采样过程中粉尘浓度变化记录的准确性，提高检测实用性。
附图说明
17.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本发明一个实施例的粉尘监测设备中采样盒与激光探测棒的设置结构示意图；图2是根据图1所示结构中a-a向的剖视图；图3是根据本发明一个实施例的粉尘监测设备工作方法的原理框图。
18.附图标记如下：1、采样管，2、采样盒，3、连接管，4、采样泵，51、激光探测棒，52、粉尘仪主体，6、数据采集器，7、加热棒，8、触控显示屏，9、壳体，10、快速接头。
具体实施方式
19.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
22.实施例1：本实施例描述了一种粉尘监测设备，如图1至3所示，包括采样管1、采样盒2、连接管3、采样泵4、光散射粉尘仪以及数据采集器6，所述采样管1的进气端外接于空气采样点处，另一端穿过所述光散射粉尘仪的采样孔后再接入采样盒2，所述采样盒2内设置有采样滤膜，采样盒2下方的抽吸口通过所述连接管3连接采样泵4，所述采样泵4的数据端连接所述数据采集器6，所述光散射粉尘仪的数据检测端同样接入所述数据采集器6。
23.数据采集器6优选采用树莓派/单片机/工控机，数据采集器6能够对光散射粉尘仪的粉尘浓度值、采样泵4的实时流量以及数据采样时间等进行记录，并通过内部设置的无线通信模块等将所得到的数据进行保存或上传至服务器，便于数据追溯以及进行数据计算处理。在每次测验结束后，将称重法中采样滤膜（或采样滤膜连同采样盒2）的质量的增重数值填写到服务器或者现场控制器中，控制器通过称重法得到的质量增重对数据采集器6或服务器中记录的光散射粉尘仪的检测数据进行修正，并通过可视化方案展示实验中的数据变化过程。
24.位于空气采样点与所述光散射粉尘仪的采样孔之间的采样管1的外侧，设置有加热棒7。优选地，采样管1是套设在加热棒7的内部，采样管1采用的是硬质金属管，加热棒7的设置能够去除采样气体中的水汽，确保采样气体中的水蒸气不会对光散射粉尘仪的度数造成大的影响。
25.所述光散射粉尘仪包括粉尘仪主体52、激光探测棒51，所述激光探测棒51上开设有所述采样孔，所述采样孔的上端通过采样管1连接所述空气采样点，所述采样孔的下端通过快速接头10（如鲁尔接头）对接所述采样盒2。光散射粉尘仪的设置能够对有空气采样点进入的采样气体的粉尘浓度进行实时采集，并确保光散射粉尘浓度仪的加入不破坏原有系统的气密性，不改变原有系统中气体采样泵4的背压。
26.本实施例的粉尘监测设备还包括壳体9以及触控显示屏8，壳体9的设计能够便于其他组件在其上的集中设置，在所述壳体9上镂刻有多块安装区，所述采样盒2、采样泵4、光散射粉尘仪以及触控显示屏8分别布设安装在所述多块安装区中，镂空部分可以将粉尘仪的按键以及屏幕像用户露出，便于操作；采样盒2处可以向外弹出，便于用户装填与取出采样盒2。所述触控显示屏8与所述数据采集器6电连接，用于显示实时粉尘浓度曲线、当前浓度以及最终校正后的粉尘浓度曲线。
27.可知，本实施例的粉尘监测设备在空气采样点与采样盒2之间的采样管1处插入光散射粉尘仪进行实时的浓度测试，对采样气体的粉尘浓度进行实时采集，并确保光散射粉尘仪的加入不破坏原有系统的气密性，不改变原有系统中气体采样泵4的背压，保证称重法粉尘监测的准确性，同时无需工作人员过多工作，减少人力成本的投入。
28.实施例2：本实施例提供了一种粉尘监测设备的工作方法，其中的粉尘监测设备如实施例1所述，重点就是在于，光散射分析仪以及数据采集器6的引入，结合外部控制器的分析处理，实现对于光散射分析仪的浓度检测的反向校正，从而不但能够得到称重法粉尘监测结果，还能够得到更为准确的粉尘浓度实时监测数据。
29.具体说来，光散射粉尘仪实时监测采样管1内的瞬时粉尘浓度并在数据采集器6处计算光散射粉尘仪所对应下的第一粉尘增量，通过称重法获取采样盒2中采样滤膜处的第二粉尘增量，根据所述第一粉尘增量与第二粉尘增量计算修正系数，通过所述修正系数对各个时间点测得的瞬时粉尘浓度进行修正生成校正后的粉尘浓度曲线。
30.在本实施例中，各个参数的配置及定义如下：采样时间为t，以“yyyy-mm-dd hh:mm:ss”格式记录的数据采样时间，如2022-04-26 11:35:12；光散射粉尘仪的瞬时粉尘浓度d，单位为毫克/立方米；采样泵4的实时流量f，单位为升/分钟；通过称重法获取的粉尘增重质量δm，单位为毫克；测试总时长δt，单位为分钟；单次采样时间间隔δt，单位为秒。
31.测试过程中总采样次数：n=60*δt/δt。
32.根据所测得各个采样时刻的光散射粉尘仪的瞬时粉尘浓度d，依照如下公式计算第一粉尘增量 ： ；其中，n为光散射粉尘仪的采样次数，d为粉尘仪的瞬时粉尘浓度、单位为毫克/立方米，f为采样泵4的瞬时流量、单位为升/分钟，t为采样时间、单位为秒。
33.修正系数k的计算公式为 ，其中， 为第一粉尘增量，
ꢀꢀ
为称重法测得的第二粉尘增量。
34.通过所述修正系数对各个时间点测得的瞬时粉尘浓度进行修正生成校正后的粉尘浓度曲线，校正后的粉尘浓度曲线中的各个采样时刻的瞬时粉尘浓度 的计算公式为 ，最终根据校正下的瞬时粉尘浓度 与时间t画出粉尘浓度随时间变化图，用于展示粉尘监测过程中的粉尘浓度变化。
35.综上可知，基于本技术的粉尘监测设备，在空气采样点与采样盒2之间的采样管1
处插入光散射粉尘仪进行实时的浓度测试，对采样气体的粉尘浓度进行实时采集，并确保光散射粉尘仪的加入不破坏原有系统的气密性，不改变原有系统中气体采样泵4的背压，保证称重法粉尘监测的准确性，同时无需工作人员过多工作，减少人力成本的投入。用称重法粉尘浓度测量的结果对光散射粉尘仪的检测结果进行校正，保证采样过程中粉尘浓度变化记录的准确性，提高检测实用性。
36.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种粉尘监测设备，其特征在于，包括采样管、采样盒、连接管、采样泵、光散射粉尘仪以及数据采集器，所述采样管的进气端外接于空气采样点处，另一端穿过所述光散射粉尘仪的采样孔后再接入采样盒，采样盒的抽吸口通过所述连接管连接采样泵，所述采样泵的数据端连接所述数据采集器，所述光散射粉尘仪的数据检测端同样接入所述数据采集器。2.根据权利要求1所述的粉尘监测设备，其特征在于，位于空气采样点与所述光散射粉尘仪的采样孔之间的采样管的外侧，设置有加热棒。3.根据权利要求1或2所述的粉尘监测设备，其特征在于，所述光散射粉尘仪包括粉尘仪主体、激光探测棒，所述激光探测棒上开设有所述采样孔，所述采样孔的上端通过采样管连接所述空气采样点，所述采样孔的下端通过快速接头对接所述采样盒。4.根据权利要求1所述的粉尘监测设备，其特征在于，还包括壳体以及触控显示屏，所述壳体上镂刻有多块安装区，所述采样盒、采样泵、光散射粉尘仪以及触控显示屏分别布设安装在所述多块安装区中，所述触控显示屏与所述数据采集器电连接，用于显示实时粉尘浓度曲线、当前浓度以及最终校正后的粉尘浓度曲线。5.一种粉尘监测设备的工作方法，其特征在于，采用如权利要求1至4中任一项所述的粉尘监测设备，光散射粉尘仪实时监测采样管内的瞬时粉尘浓度并在数据采集器处计算光散射粉尘仪所对应下的第一粉尘增量，通过称重法获取采样盒中采样滤膜处的第二粉尘增量，根据所述第一粉尘增量与第二粉尘增量计算修正系数，通过所述修正系数对各个时间点测得的瞬时粉尘浓度进行修正生成校正后的粉尘浓度曲线。6.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于，根据如下公式计算第一粉尘增量：；其中，n为光散射粉尘仪的采样次数，d为粉尘仪的瞬时粉尘浓度、单位为毫克/立方米，f为采样泵的瞬时流量、单位为升/分钟，t为采样时间、单位为秒。7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，修正系数k的计算公式为，其中，为第一粉尘增量， 为称重法测得的第二粉尘增量。8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，通过所述修正系数对各个时间点测得的瞬时粉尘浓度进行修正生成校正后的粉尘浓度曲线，校正后的粉尘浓度曲线中的各个采样时刻的瞬时粉尘浓度的计算公式为，最终根据校正下的瞬时粉尘浓度与时间t画出粉尘浓度随时间变化图，用于展示粉尘监测过程中的粉尘浓度变化。9.根据权利要求6至8中任一项所述的工作方法，其特征在于，光散射粉尘仪的采样次
数n的计算公式为n=60*δt/δt，其中，δt为测试总时长、单位为分钟，δt为单次采样时间间隔、单位为秒。
技术总结本发明涉及一种粉尘监测设备及其工作方法，其中，粉尘监测设备是在空气采样点与采样盒之间的采样管处插入光散射粉尘仪进行实时的浓度测试，对采样气体的粉尘浓度进行实时采集，并确保光散射粉尘仪的加入不破坏原有系统的气密性，不改变原有系统中气体采样泵的背压，保证称重法粉尘监测的准确性，同时无需工作人员过多工作，减少人力成本的投入。基于上述粉尘监测设备，利用称重法粉尘浓度测量的结果对光散射粉尘仪的检测结果进行校正，保证采样过程中粉尘浓度变化记录的准确性，提高检测实用性。实用性。实用性。
技术研发人员：陈云 张莹 肖微 马佶
受保护的技术使用者：科赛乐科技(上海)有限公司
技术研发日：2022.05.24
技术公布日：2022/11/1
