一種測量實際環境空氣要素的模擬觀測控制箱的制作方法

本實用新型提出的一種測量實際環境空氣要素的模擬觀測控制箱屬于氣象探測領域。觀測控制箱適于用傳感器觀察氣象要素。

背景技術：

目前，氣象部門對PM2.5、負離子以及二氧化碳等氣體要素的采集是用傳感器測量，傳感器數據通過信號線連接數據處理的中央單元。在現有的觀測控制系統架構中，氣體要素傳感器工作環境是在室外，傳感器在工作過程中，按照一定的時間間隔感應并探測出周圍氣體的PM2.5、負離子濃度、二氧化碳濃度等，并將探測的氣體觀測要素轉換為數字信號或模擬信號，傳送至采集系統的中央單元進行運算，以求得周圍空氣中的氣溶膠濃度、負離子濃度、氧含量等，為生態氣象研究和旅游出行指引提供數據支撐。由此可見，氣體觀測要素傳感器的探測環境和工作壽命，直接影響到生態觀測的質量。從目前的觀測效益來看，氣體觀測要素的數據采用率不高，數據質量和數據可用性較低。其原因主要是：一方面，現行的氣體觀測要素傳感器的安裝都是直接放置在室外，日曬雨淋，鹽霧侵蝕，大大縮短工作壽命；另一方面，由于氣體觀測要素傳感器的進氣通道直接暴露在空氣中，經過長時間的運行極其容易沾滿灰層導致數據采集準確度降低，影響了觀測質量，長時間的連續運行導致傳感器故障率較高，造成投資效益低下。因此，延長空氣成分傳感器的工作壽命，提高探測數據的可用性和準確度成為要攻克的技術難點。為此，相關部門花費大量人力、物力，從改進傳感器安裝環境、定時控制傳感器工作時間等方面展開研究。

技術實現要素：

本實用新型要實現的目的是，大幅度延長氣體要素傳感器的工作壽命，有效提高現有大氣觀測的數據質量和數據可用性。

本實用新型的技術方案是這樣的：改變氣體要素傳感器露天工作的環境，傳感器內置在觀測箱內，并使箱內外的氣體環境保持一致。

一種測量實際環境空氣要素的觀測控制箱包括傳感器、控制器、電扇和電磁閥；其特征在于還有模擬觀測控制箱，所述模擬觀測控制箱由內箱和外罩組成，外罩是一個槽形殼體，槽形殼體罩固定在內箱的頂面和兩側面，所述內箱安裝了氣體交換裝置、傳感器和控制器，所述氣體交換裝置包括電扇、進氣電磁閥和排氣電磁閥，內箱右上角設置了進氣電磁閥，其通氣口與內箱外部環境相通，內箱左下部安裝了電扇，電扇與內箱外部環境相通，排氣電磁閥通氣口連通電扇，傳感器和控制器固定在內箱，控制器的電接口分別與電扇、進氣電磁閥和排氣電磁閥的電接口連接。

上述的一種測量實際環境空氣成分的模擬觀測控制箱，所述的進、排電池閥是單向進、排氣電池閥。

所述進、排氣電池閥采用電串聯連接。

上述的一種測量實際環境空氣成分的模擬觀測控制箱，所述的進、排氣電磁閥的通氣孔分別裝有過濾網。

本實用新型的氣體交換裝置以保持觀測控制箱內空氣與外部空氣充分一致，進、排氣出風口加設過濾網嚴格控制氧含量、PM2.5、二氧化碳以及負離子等空氣成分傳感器工作環境的潔凈度，提高了數據的可用性。內箱體的頂部和左右側面都有外罩保護，起到遮陽擋雨的作用，提高對傳感器的保護力度。

附圖說明

圖1是觀測控制箱的主視圖；

圖2是觀測控制箱內部結構示意圖；

圖3是觀測控制箱左視圖；

圖4是觀測控制箱仰視圖；

圖5氣體檢測數據對比表。

具體實施方式

現用一具體例子說明本技術方案，圖１-4顯示了觀測控制箱的各零部件的相互關系，模擬觀測控制箱由內箱１和外罩２組成，外罩是一個槽形殼體，槽形殼體罩固定在內箱的頂面和兩側面，內箱安裝在支架9上，所述內箱安裝了氣體交換裝置、傳感器和控制器，氣體交換裝置包括電扇３、進氣電磁閥４和排氣電磁閥５，內箱右上角設置了進氣電磁閥，進電池閥4進氣口加裝過濾網8。內箱左下部安裝了電扇，電扇與內箱外部環境相通，排氣電磁閥通氣口連通電扇，傳感器６和控制器７固定在內箱，控制器的電接口分別與電扇、進氣電磁閥和排氣電磁閥的電接口連接，所有線纜放置在箱內線槽中。控制器根據接收的命令，執行或停止進、排電池閥、電扇以及空氣要素傳感器等的工作，同時監控電扇以及電池閥的運行狀態。所述的進、排電池閥是單向進、排電池閥。

具體設備的技術參數是：低壓啟動的常閉型單向進、排電池閥，1寸管孔徑，25mm流量孔徑，承受0~1.0MPa壓力。進、排電池閥串聯工作，進、排電池閥協同控制硬件電路實現內箱與外部環境空氣介質的流通和隔絕，滿足箱內外空氣交換的吞吐量需求。電扇的特性參數如下：功率6.12W，轉速4000RPM，風量1.32m³/min。電扇主要負責抽氣，實現箱內箱外的氣體交換。

采用本實用新型的模擬觀測控制箱，經反復實驗，可以有效延長傳感器的工作壽命和提高探測數據質量。

模擬觀測控制箱和外置實際環境的氣體檢測數據對比表（圖3） ，從上表可以看出，PM2.5傳感器在箱內外的探測數據非常接近，數據誤差在允許范圍之內。