[发明专利]用于监测空气颗粒物的系统和方法

说明书

在本文提供用于监测空气颗粒物的系统和方法，其从空气捕获颗粒用于分析。使用静电和/或机械手段来捕获颗粒以使颗粒朝着基板偏转。静电沉淀使带电载流子朝着带电基板偏转。基于过滤的手段使用过滤器和/或纤维以从流经其中的空气捕获颗粒。例如照相机的传感器用于读取所捕获的颗粒。照明源朝着基板引导光，使颗粒使光散射，传感器可检测光并从其导出信息或成像，其也可用于进一步的颗粒或污染分析。可使用例如反向静电力的静电技术或例如使用刷子清洁的机械手段或更换条带基板来补充基板。动态PM监测检测并进行调节，例如与空气体积、成像特性和基板补充有关的调节。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月19日提交的且标题为“Low-Cost Air ParticulateMonitor Based On Particle Capture And Imaging”的美国临时申请No.62/436,030的优先权和利益，该临时申请的内容整体通过引用被并入本文。

技术领域

本申请涉及用于监测空气颗粒物的系统和方法，且更特别地涉及捕获颗粒，查看所捕获的颗粒并基于从所捕获的颗粒收集的信息来执行分析。

背景技术

环境健康继续是日益重要的全球性问题。例如已知空气污染具有影响例如地球的辐射平衡、云形成、全球变暖和能见度的环境影响。空气污染的这些环境影响也影响特别与眼睛、鼻子、喉咙、肺、心脏和妊娠结局有关的人类健康。为了减轻空气污染的不利影响，很多国家制定了法规以管制污染物。作为结果，各种实体被要求或激励来监测空气污染并根据需要采取行动。为此目的，诸如制造商、建筑业者和甚至城市的实体例如越来越多地发展或部署更环境友好的机器、汽车、飞机、建筑物、工厂、基础设施和诸如此类，目标是实现更干净和更绿色的环境。

这些污染控制规章和环境友好的法案的益处需要监测空气污染和按需要采取预防或补救行动以减轻它的影响。实际上，这些规章和法案的益处与监测空气污染的频率、广度和质量直接相关。换句话说，以更大的频率配置更多的监测器导致更强大和更精确的污染知识和信息，这又可导致增强的预防和补救工具和技术。

目前，存在可使用过滤器收集颗粒并测量它们的质量的颗粒监测技术。其它颗粒监测技术在快速通过的空气中的颗粒处引导激光。例如由于技术的感测限制或短时间量(在该时间期间颗粒可被分析)，这些现有的技术因此在关于颗粒可得到的信息的数量方面是有限的。而且，传统颗粒监测系统是大的、昂贵的，且需要相当大数量的功率来运行，使它们对例如以大数量部署在智能城市中变得不实际。

因此，存在对提供空气颗粒物监测的系统和方法的需要，这些系统和方法可从空气捕获颗粒，使颗粒能够在被捕获时被分析。还存在对所捕获的颗粒能够由传感器(例如光学或成像传感器)读取的需要。而且，存在对颗粒被捕获于的基板的需要以被补充，使得更干净或无颗粒的基板可被提供来用于捕获颗粒。而且，存在对动态地可调节的监测以考虑实时数据并优化感测性能的需要。仍然进一步地，存在对广泛地、廉价地和非侵入地可部署的颗粒物监测的需要。

发明内容

在本文描述了用于监测例如空气中的颗粒物(PM)的系统和方法。更特别地，在本文描述了可从空气捕获颗粒并在被捕获时在其上执行感测操作的PM监测系统和方法。可使用静电沉淀和机械捕获器、工具和/或技术的一个或组合来捕获颗粒。如在本文所述的，可通过(1)用一种电荷给导电基板充电以及(2)用与基板的电荷相反的另一电荷给在所收集的空气中的颗粒充电来实现静电沉淀。可以用电极给产生电荷载流子的颗粒充电，使颗粒充电并在带相反电荷的基板的方向上偏转，其中它们可保持被附着用于分析。机械工具和技术也可以或另外地用于捕获颗粒。例如，由纤维或一组纤维构成的过滤系统起基板的作用。过滤器和/或纤维被配置成当空气流经其中时拦截颗粒。可使用气泵或类似的系统来控制空气流量和颗粒被收集自的空气的体积。