一种基于大数据的颗粒物监测系统及其使用方法

本发明涉及环保和污染颗粒物监测，具体而言，涉及一种基于大数据的颗粒物监测系统及其使用方法。

背景技术：

1、目前，大气环境监测主要包含颗粒物监测与气态污染物监测，这其中对颗粒物的监测主要为pm2.5、pm10，市面上目前认可的监测方法为β射线法，依据该方法原理可精准测量颗粒物的质量浓度，但是无法精确测量出每一种粒径颗粒物的浓度。

2、在现有技术中，采用切割器对粒径进行区分，但是对于不同粒径的区分只能采用不同切割器，不同切割器存在维护周期短、粒径区分特性差等问题，最终降低pm2.5、pm10数据的准确性。

3、综上所述，大气环境颗粒物监测过程中存在如下技术问题：

4、无法精准测量出每一种粒径颗粒物的浓度；

5、不同粒径的区分只能采用不同切割器，不同切割器存在维护周期短、粒径区分特性差等问题，最终降低pm2.5、pm10数据的准确性；

6、监测测量过程中需要除去湿气，湿度过高会影响监测准确性，湿气去除加热需要功率较大，耗能较高；

7、采集管内湿气在采集管内存留，无法及时去除，容易对元器件造成损害；

8、无法实现对各个方向的污染源进行监测；

9、对于低湿度环境、中湿度环境和高湿度环境，不能够进行分级分类处理；

10、大量监测点，粒径浓度监测数据难以精确、可靠的进行管理。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于大数据的颗粒物监测系统及其使用方法，以解决背景技术中至少一个问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于大数据的颗粒物监测系统，包括：

3、n个监测装置，其中每个监测装置包括：

4、采样管；

5、切割器，设置在采样管上端；

6、温湿度传感器，设置在采样管上；

7、粒谱测量仪，设置在采样管上；

8、气体压缩加热器，设置在采样管靠近底端位置；

9、β射线法测量器，设置在采样管底端；以及

10、气泵，与β射线法测量器、气体压缩加热器和粒谱测量仪分别连通；

11、控制器，分别与温湿度传感器、粒谱测量仪、气体压缩加热器、β射线法测量器和气泵相连，所述控制器还与大数据云端相连；

12、其中，粒谱测量仪通过测量不同粒径的颗粒物数量，获得各粒径颗粒物的比例，同时通过β射线法测量器获得总颗粒物的质量浓度，根据总颗粒物的质量浓度和各粒径颗粒物的比例精确获得每一种粒径颗粒物的浓度。

13、优选的，所述气体压缩加热器包括：

14、支撑板，与采样管固定连接；

15、电动伸缩杆，一端固定连接在支撑板上，与控制器相连；

16、气体压缩加热器导热体，套设在采样管外壁上；

17、气体加热体外壳，套设在气体压缩加热器导热体上，所述气体压缩加热器导热体与气体压缩加热器外壳之间具有间隙。

18、优选的，所述采样管上设有分流器，所述分流器分别连接有第一分流支管和第二分流支管，所述第一分流支管连接有第一采样支管，所述第二分流支管连接有第二采样支管，所述采样管上还设有加热腔，所述加热腔呈椭圆体结构，所述加热腔外壁套设气体压缩加热器导热体，所述第一采样支管和第二采样支管下端设有β射线法测量器。

19、优选的，所述第一分流支管、第二分流支管和第一采样支管上分别设有电磁阀，所述采样管靠近β射线法测量器处设有电磁阀。

20、优选的，所述第一采样支管上设有第一制热管，所述第一制热管上设有电磁阀和第一制热器，所述采样管靠近β射线法测量器处设有第二制热管，所述第二制热管上设有电磁阀和第二制热器。

21、优选的，所述采样管顶端设有容水斗，所述容水斗中嵌有吸水海绵，所述容水斗上设有排水口，所述排水口连接排水软管，所述容水斗与采样管连通。

22、优选的，所述控制器包括中央处理器、温湿度传感器控制模块、粒谱测量仪器控制模块、气体压缩加热器控制模块、气泵控制模块、β射线法测量器控制模块、制热器控制模块、电磁阀控制模块、无线发射器控制模块、无线接收器控制模块和数据存储模块，所述温湿度传感器控制模块、粒谱测量仪器控制模块、气体压缩加热器控制模块、气泵控制模块、β射线法测量器控制模块、制热器控制模块、电磁阀控制模块、无线发射器控制模块、无线接收器控制模块、数据存储模块分别与中央处理器相连。

23、优选的，所述大数据云端包括服务器，所述服务器连接有指标数据库、实时数据库、数据比较模块和数据处理模块，所述数据比较模块分别与指标数据库和实时数据库相连，所述大数据云端连接有大数据展示端，所述大数据展示端包括数据折线图展示区、数据树状图展示区、数据表展示区、指标数据展示区。

24、根据本发明的另一方面提供了一种基于大数据的颗粒物监测系统的使用方法，包括：

25、步骤1：将n个监测装置分别设置在n个监测点，每个监测点的监测装置分别与大数据云端相连，大数据云端与大数据展示端相连。

26、步骤2：控制器控制监测装置启动，污染源通过切割器分别切割出第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第n-1种颗粒物和第n种颗粒物。

27、步骤3：污染源通过切割器后进入采集管，采集管中的粒径谱仪对采集管中的第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第n-1种颗粒物和第n种颗粒物进行监测，粒径谱仪通过粒径谱获得第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第n-1种颗粒物和第n种颗粒物的比例。

28、步骤4：通过采集管下端的β射线法测量器测量采集管，获得总颗粒物质量浓度。

29、步骤5：根据第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第n-1种颗粒物和第n种颗粒物的比例以及总颗粒物的质量浓度，精确计算获得第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第n-1种颗粒物和第n种颗粒物的浓度。

30、步骤6：通过大数据云端对n个监测点监测的数据进行分析、处理、对比，然后通过大数据展示端对第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第n-1种颗粒物和第n种颗粒物的浓度数据进行展示。

31、优选的，步骤还包括，将气泵与气体压缩加热器和粒径谱仪相连，其中净化的气体作为粒径谱仪的鞘气，气泵产生的废气通过气体压缩加热器的气体压缩加热器外壳和气体压缩加热器导热体形成的缝隙，气体压缩产生热量，热量通过气体压缩加热器导热体对采集管加热，进而除湿。

32、应用本发明的技术方案，具有如下技术效果：

33、1.通过切割器切割，通过在采样管上设置粒谱测量仪，粒谱测量仪通过粒径谱图获得各粒径颗粒物的比例，同时通过设置β射线法测量器，通过β射线法测量器获得总颗粒物的质量浓度，根据各粒径颗粒物的比例和总颗粒物的质量浓度精确获得每一种粒径颗粒物的浓度，提高不同粒径颗粒物监测的精确性。

34、2.通过设置气体压缩加热器，其中气体压缩加热器通过气体压缩加热器导热体和气体压缩加热器外壳形成缝隙，通过将气泵产生的废气输送到缝隙，电动伸缩杆带动气体压缩加热器外壳实时调节缝隙，空气经过缝隙压缩产生热量，热量通过气体压缩加热器导热体传递给椭圆形结构的采样管，实现节能、环保的对污染源除湿。

35、4.通过在采样管上设置分流器，通过分流器分流出第一分流支管和第二分流支管，第一分流支管连通第一采样支管，第二分流支管连通第二采样支管，当环境湿度很高时，控制器控制关闭采样管和第二分流支管上的电磁阀，气体通过第一分流支管进入第一采样管，第一采样管的第一制热器对气体进行除湿，当环境湿度较高时，控制器控制关闭第一分流支管和第二分流支管上的电磁阀，气体通过采样管上的气体加热装置进行除湿，当除湿不足时，再通过第二制热管上的第二制热器进行辅助补足除湿；当环境较干燥时，控制器控制关闭采样管和第一分流支管的电磁阀，直接通过第二分流支管进入β射线法测量器，具有分级、分类除湿，具有节能且可靠的除湿效果。

36、5.通过在采样管顶端设置容水斗和吸水海绵，管内的水汽受热上升时，到达采样管顶端集聚，通过吸水海绵将水汽吸收，吸水海绵吸收后进入容水斗，通过容水斗容纳，并通过容水斗上的排水口排出，并通过排水软管导流，具有充分保证采样管内干燥，避免湿度过大影响监测效果，同时减少水汽残留和聚集对元器件造成损害。

37、6.通过设置n个监测点，每个监测点设置监测装置，并将每个监测点的监测装置与大数据云端互联，通过控制器控制监测点的监测装置进行实时监测，并将监测数据实时汇集传输到大数据云端，大数据云端对监测数据进行实时处理，并通过大数据展示端进行实时展示，具有直观、可靠、实时监测和管理不同粒径颗粒物浓度的技术效果。

38、7.通过呈矩阵多方向设置切割器，实现多方向污染源不同粒径颗粒物浓度的监测。