[发明专利]道边呼吸带空气质量在线监测系统

说明书

本发明公开了一种道边呼吸带空气质量在线监测系统，包括机柜、设置在机柜内的工控机、温湿度传感器、光电耦合器、气体校准装置、电源模块、与电源模块相连的控制模块、激光模块、氘灯模块、红外探测及采集模块、电机驱动模块，激光模块用于监测空气中碳氧化物的浓度，包括激光器、温度控制电路、过流保护电路、信号发生倍频电路、驱动电路，氘灯模块用于监测空气中氮氧化物的浓度，红外探测及采集模块包括依次连接的红外探测驱动电路、红外探测器、锁相放大电路、采集卡。本发明主要用于对近地面道路两侧空气质量进行实时在线监测，可同时测量空气中CO、CO₂、NO、NO₂等多种气体浓度，监测数据量大，监测精确度和自动化程度高。

技术领域

本发明涉及环境监测设备领域，特别是涉及一种道边呼吸带空气质量在线监测系统。

背景技术

随着城市和社会经济高速发展，工业化程度的不断提高以及道路车辆的不断增加导致地面道路两侧的空气中CO、CO₂、SO₂、NO、NO₂、O₃等气体的浓度也大大升高，城市环境污染严重，空气质量堪忧，特别是北方城市，常常有全天候雾霾出现，因而道路两侧的空气污染问题已经成为城市建设及发展过程中不可回避的重要民生问题之一。

目前非分散性红外气体滤波相关法广泛应用于二氧化碳浓度测量中，该方法是一种基于气体吸收理论的方法，红外光源发出的红外辐射经过一定浓度待测的气体吸收后，与气体浓度成正比的光谱强度会发生变化，因为求出光谱光强的变化量就可以反演出待测气体的浓度。其技术原理是红外光源发出红外辐射，经过气体滤波相关信号调制后，进入多次反射吸收池，红外辐射被吸收池里的待测气体充分吸收后，经过一个窄带滤波片的滤波，目的是把待测气体特征吸收峰之外的红外能量滤除，只留下可以反映光谱光强变化的那部分能量，再被红外探测器接收，最后通过相关算法及数据处理，最后得出实时所测的待测气体浓度值。

道路两侧的空气中各种气体浓度都是实时变化的，现有的空气质量监测系统通常实时监测性不强，监测数据量小且精度不高，并且只能对其中一类气体如碳氧化物或氮氧化物的浓度进行测量，如若对多种气体浓度进行测量，其仪器设备庞大复杂，成本高，抗干扰能力差，监测结果差。因此亟需提供一种新型的用于监测道路两边空气质量的在线监测系统来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种道边呼吸带空气质量在线监测系统，可同时测量道路两边空气中CO、CO₂、NO、NO₂等多种气体浓度。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种道边呼吸带空气质量在线监测系统，包括机柜、设置在机柜内的工控机、温湿度传感器、光电耦合器、气体校准装置、电源模块、与电源模块相连的控制模块、激光模块、氘灯模块、红外探测及采集模块、电机驱动模块，温湿度传感器、光电耦合器的输出端与控制模块相连，工控机通过RS485与控制模块相互通信，红外探测及采集模块的输出端与工控机相连，电机驱动模块的输出端与气体校准装置相连；

控制模块包括CPU、与CPU相连的A/D转换器、通讯模块；

电源模块包括滤波器、与滤波器输出端相连的降压模块、制冷控制模块；

激光模块用于监测空气中碳氧化物的浓度，包括激光器、温度控制电路、过流保护电路、信号发生倍频电路、驱动电路，温度控制电路、过流保护电路、驱动电路的输出端均与激光器相连，信号发生倍频电路的输出端与驱动电路相连；

氘灯模块用于监测空气中氮氧化物的浓度，包括氘灯电源、与氘灯电源相连的氘灯；

红外探测及采集模块包括依次连接的红外探测驱动电路、红外探测器、锁相放大电路、采集卡，锁相放大电路的输入端还与信号发生倍频电路相连，红外探测驱动电路包括基准电压电路、触发电压调节电路、前置放大电路、第二级负反馈放大电路。