CN112326891A - 一种在线监测空气中tvoc含量的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种在线监测空气中TVOC含量的装置，用于在线监测空气中TVOC含量，所述装置包括：机箱；制冷除湿模块，设置在所述机箱的进气口处，用于对进入装置监测的空气进行制冷除湿；TVOC监测模块，设置在所述机箱内，并与所述制冷除湿模块连接，用于对所述制冷除湿模块处理后的空气进行TVOC监测；信号采集板，设置在所述机箱内，用于采集制冷除湿模块和TVOD监测模块的工作数据，并生成用于控制制冷除湿模块和TVOC监测模块的工作命令。本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置，设有冷凝除湿模块，降低了通过传感器的气体的绝对湿度，解决了现有技术中传感器信号受到湿度影响，监测数据变小，严重偏离真实值，影响设备的正常功能的问题。
Description
技术领域
本发明属于气体监测领域，特别涉及一种在线监测空气中TVOC含量的装置与方法。
背景技术
随着工业的发展，环境问题日益突出，对包括臭氧在内空气中总氧化物浓度的测定日益成为研究的重点。20世纪70年代后出现了许多和电子技术紧密相关的分析方法，如化学发光法、电化学法、紫外光谱法、荧光法等，已经成为环境臭氧监测的主要方法。而臭氧作为一种二次生成的污染物，监测其前提物TVOC就显得尤为重要。由此通过PID原理监测TVOC的动态变化情况成为在线监测设备的重要任务。
但是PID传感器易受湿度影响，尤其是湿度较大的阴雨天气，传感器信号容易被干扰，监测数据变小，严重偏离真实值，影响设备的正常功能实现。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能在高湿环境下实现TVOC传感器工作不受影响的装置以及方法。该装置通过冷凝除湿的方法，降低了通过传感器气体的绝对湿度。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现的，一种在线监测空气中TVOC含量的装置，用于在线监测空气中TVOC含量，所述装置包括：机箱；制冷除湿模块，设置在所述机箱的进气口处，用于对进入装置监测的空气进行制冷除湿；TVOC监测模块，设置在所述机箱内，并与所述制冷除湿模块连接，用于对所述制冷除湿模块处理后的空气进行TVOC监测；信号采集板，设置在所述机箱内，用于采集制冷除湿模块和TVOD监测模块的工作数据，并生成用于控制制冷除湿模块和TVOC监测模块的工作命令。
本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置，还具有这样的特征，所述制冷除湿模块包括：半导体制冷片，一端为制冷端，另一端为加热端，用于对空气进行制冷除湿；导热片，设置在半导体制冷片的加热端；散热风扇，设置在所述半导体制冷片的加热端，用于防止加热端影响所述半导体制冷片的制冷端制冷；冷凝除湿腔，与所述半导体制冷片的制冷端连接。
本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置，还具有这样的特征，所述进气口设置在所述冷凝除湿腔底部。
本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置，还具有这样的特征，所述TVOC监测模块包括与所述制冷除湿模块连接的进气装置和设置在所述进气装置内的传感器，所述进气装置为密封结构，所述进气装置底部设有第一加热片，所述传感器包括设置在进气装置前端的TVOC传感器和设置在进气装置末端的第一温湿度传感器，所述第一温湿度传感器用于检测进气装置中空气的温湿度数据。
本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置，还具有这样的特征，所述TVOC传感器通过固定工装固定在所述进气装置中，所述固定工装内置第二加热片。
本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置，还具有这样的特征，所述进气装置的末端设有涡轮风扇。
本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置，还具有这样的特征，所述信号采集板包括：数据采集模块，用于采集所述制冷除湿模块和TVOD监测模块的工作数据；数据处理模块，用于处理数据采集模块所采集到的数据，并生成用于控制制冷除湿模块和TVOC监测模块的工作命令；4G模块，用于将监测数据实时上传至后台服务器；以及蓝牙模块，用于通过蓝牙通信控制设备的开启。
本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置，还具有这样的特征，所述机箱上设有第二温湿度传感器，用于监测大气环境下的温湿度数据。
本发明的另一目的在于，提供一种在线监测空气中TVOC含量的方法，所述方法通过如上述任一项所述的在线监测空气中TVOC含量的装置实现。
本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的方法，还具有这样的特征，所述方法包括对所述在线监测空气中TVOC含量的装置所监测的数据进行算法补偿修正。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置，设有冷凝除湿模块，降低了通过传感器的气体的绝对湿度，解决了现有技术中传感器信号受到湿度影响，监测数据变小，严重偏离真实值，影响设备的正常功能的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置的内部结构示意图；
图1a为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置的正面示意图；
图2a为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置机箱的主视图；
图2b为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置机箱的仰视图；
图2c为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置机箱的俯视图；
图2d为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置机箱的左视图；
图2e为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置机箱的右视图；
图3a为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置制冷除湿模块的结构示意图；
图3b为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置制冷除湿模块的内部结构示意图；
图4a为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置TVOC监测模块的结构示意图；以及
图4b为本发明的实施例所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置TVOC监测模块的俯视图。
其中，
1：机箱；2：制冷除湿模块；21：散热风扇；22：紧固螺钉和螺母；23：导热片；24：固定板；25：半导体制冷片；26：冷凝除湿腔；27：风扇固定板；28：除湿模块外壳罩；3：TVOC监测模块；31：涡轮风扇；32：第一温湿度传感器；33：进气装置；34：固定工装；35：TVOC传感器；36：第二加热片；37：加热片固定板；4：信号采集板；5：第二温湿度传感器；6：锂电池；7：电源适配器接头；8：指示灯。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明所提供的在线监测空气中TVOC含量的装置作具体阐述。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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创造和简化描述，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创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
如图1-2e所示，本发明提供了一种在线监测空气中TVOC含量的装置，用于在线监测空气中TVOC含量，所述装置包括：机箱1；制冷除湿模块2，设置在所述机箱1的进气口处，用于对进入装置监测的空气进行制冷除湿；TVOC监测模块3，设置在所述机箱1内，并与所述制冷除湿模块2连接，用于对所述制冷除湿模块2处理后的空气进行TVOC监测；信号采集板4，设置在所述机箱1内，用于采集制冷除湿模块2和TVOC监测模块3的工作数据，并生成用于控制制冷除湿模块2和TVOC监测模块3的工作命令。监测设备机箱1的外壳为金属结构，外部涂防锈漆，主要起到保护内部器件及防盗的作用，同时具有防水功能，适用于户外恶劣环境。机箱1上还设有用于连接电源的电源适配器接头7和用于显示工作情况的指示灯8。机箱1内部还设有用于为设备供电的锂电池6。
在上述实施例中，设有制冷除湿模块2，降低了通过传感器的气体的绝对湿度，解决了现有技术中传感器信号受到湿度影响，监测数据变小，严重偏离真实值，影响设备的正常功能的问题。当环境湿度较高时，信号采集板4采集到的待测空气的湿度达到60％以上时，信号采集板4控制制冷除湿模块2开始工作，进入的气体经过冷凝除湿后进入TVOC监测模块3进行监测，此时所监测的空气污染情况不再受环境湿度影响，从而提高了传感器监测数据的准确性。环境湿度未达到60％时，制冷除湿模块2关闭，TVOC监测模块3监测进入该装置的未经处理的空气质量。
在本发明的部分实施例中，如图3a-3b所示，制冷除湿模块2包括：半导体制冷片25，一端为制冷端，另一端为加热端，用于对空气进行制冷除湿；导热片23，设置在半导体制冷片25的加热端；散热风扇21，设置在所述半导体制冷片25的加热端，用于防止加热端影响所述半导体制冷片25的制冷端制冷；冷凝除湿腔26，与所述半导体制冷片25的制冷端连接。进气口设置在所述冷凝除湿腔26底部。冷凝除湿腔26与半导体制冷片25的制冷端通过导热硅脂紧密相连，除湿后的空气从腔体顶端被吸入TVOC监测模块3。制冷除湿模块2设有除湿模块外罩壳28，散热风扇21通过风扇固定板27固定在外壳上，冷凝除湿腔26通过紧固螺钉和螺母22连接在除湿模块外罩壳内。固定板24将导热片23固定在所述除湿模块外壳罩28内。
在上述实施例中，加热端的导热片23上安装的散热风扇21，使得半导体制冷片25持续制冷。冷凝除湿腔26通过导热片23连着到半导体制冷片25的制冷端。气流通过时，受冷凝作用湿气凝结在腔体内从而使得流过的气体湿度降低。而设置在下方的进气口，保证了水汽遇冷后从进气口流出。
在本发明的部分实施例中，如图4a-4b所示，TVOC监测模块3包括与所述制冷除湿模块2连接的进气装33置和设置在所述进气装置33内的传感器，所述进气装置33为密封结构，所述进气装置33底部设有第一加热片，所述传感器包括设置在进气装置33前端的TVOC传感器35和设置在进气装置33末端的第一温湿度传感器32，所述第一温湿度传感器32用于检测进气装置33中空气的温湿度数据。TVOC传感器35通过固定工装34固定在所述进气装置33中，所述固定工装34内置第二加热片36。第二加热片36通过加热片固定板37与进气装置33的底板连接。进气装置33的末端设有涡轮风扇31。TVOC传感器35安装在进气装置33的安装孔位置，进气装置33为不锈钢材质，具有一定的耐腐蚀功能。涡轮风扇31具有可调速功能，根据进气装置33气流需要，控制涡轮风扇31的转速。
在上述实施例中，进气装置33封闭，保证了获得的待测空气与内部电路板等其它器件完全隔离，从而保证了采样空气与环境气体一致，避免了采样过程中受到污染。进气装置33底端设置的第一加热片，可以在湿度较高的时候开启，增强除湿效果。设置在固定工装34内的第二加热片36，通过提高气体的相对饱和湿度，减小了湿度对传感器在线监测的影响。设置在进气装置33末端的涡轮风扇31，可以将气体抽出，而采用涡轮风扇31吸气，结构简单，噪声小，转速稳定可控，体积小，价格低，稳定运行时间长。在进气量和吸力要求小的产品设计中，具有明显的优势。并且通过控制涡轮风扇31的转速，使流过传感器的气流稳定，从而保证传感器监测数据准确。
在本发明的部分实施例中，信号采集板4包括：数据采集模块，用于采集所述制冷除湿模块2和TVOD监测模块3的工作数据；数据处理模块，用于处理数据采集模块所采集到的数据，并生成用于控制制冷除湿模块和TVOC监测模块的工作命令；4G模块，用于将监测数据实时上传至后台服务器；以及蓝牙模块，用于通过蓝牙通信控制设备的开启。
在上述实施例中，数据处理模块通过采集到的湿度信息，控制装置的工作参数。设有的4G模块将监测数据实时回传到后台，便于后续对监测数据的分析与处理。设置的蓝牙模块，控制了设备的开锁，提高了设备的安全性。
在本发明的部分实施例中，机箱1上设有第二温湿度传感器5，用于监测大气环境下的温湿度数据。
在上述实施例中，PID原理的TVOC传感器在湿度较大的情况下，灯泡管道会收到水汽的影响，发出的紫外线电离TVOC能力变弱，导致传感器检波器检测到的信号强度变弱。经过冷凝除湿、加热片升温后，大气经过传感器时的湿度明显减少，但在湿度非常高的环境下(尤其是阴雨连绵的情况下)，TVOC传感器还是存在数据偏低的情况。这时，所设置的双温湿度传感器，能根据数值的差异判断设备工作状况是否正常，当差异过大时，后台显示报警信号，便于及时维护设备。这时需要做相应的算法补偿，以修正输出数据，从而提高设备监测效果。其中算法补充根据补偿模型进行，补偿模型根据采集板收集温湿度、TVOC传感器实时数据，根据实验室条件下不同温湿度环境TVOC传感器数据的变化情况形成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种在线监测空气中TVOC含量的装置，用于在线监测空气中TVOC含量，其特征在于，所述装置包括：
机箱；
制冷除湿模块，设置在所述机箱的进气口处，用于对进入装置监测的空气进行制冷除湿；
TVOC监测模块，设置在所述机箱内，并与所述制冷除湿模块连接，用于对所述制冷除湿模块处理后的空气进行TVOC监测；
信号采集板，设置在所述机箱内，用于采集制冷除湿模块和TVOD监测模块的工作数据，并生成用于控制制冷除湿模块和TVOC监测模块的工作命令。
2.根据权利要求1所述的在线监测空气中TVOC含量的装置，其特征在于，所述制冷除湿模块包括：
半导体制冷片，一端为制冷端，另一端为加热端，用于对空气进行制冷除湿；
导热片，设置在半导体制冷片的加热端；
散热风扇，设置在所述半导体制冷片的加热端，用于防止加热端影响所述半导体制冷片的制冷端制冷；
冷凝除湿腔，与所述半导体制冷片的制冷端连接。
3.根据权利要求1所述的在线监测空气中TVOC含量的装置，其特征在于，所述进气口设置在所述冷凝除湿腔底部。
4.根据权利要求1所述的在线监测空气中TVOC含量的装置，其特征在于，所述TVOC监测模块包括与所述制冷除湿模块连接的进气装置和设置在所述进气装置内的传感器，所述进气装置为密封结构，所述进气装置底部设有第一加热片，所述传感器包括设置在进气装置前端的TVOC传感器和设置在进气装置末端的第一温湿度传感器，所述第一温湿度传感器用于检测进气装置中空气的温湿度数据。
5.根据权利要求4所述的在线监测空气中TVOC含量的装置，其特征在于，所述TVOC传感器通过固定工装固定在所述进气装置中，所述固定工装内置第二加热片。
6.根据权利要求4所述的在线监测空气中TVOC含量的装置，其特征在于，所述进气装置的末端设有涡轮风扇。
7.根据权利要求1所述的在线监测空气中TVOC含量的装置，其特征在于，所述信号采集板包括：
数据采集模块，用于采集所述制冷除湿模块和TVOD监测模块的工作数据；
数据处理模块，用于处理数据采集模块所采集到的数据，并生成用于控制制冷除湿模块和TVOC监测模块的工作命令；
4G模块，用于将监测数据实时上传至后台服务器；以及
蓝牙模块，用于通过蓝牙通信控制设备的开启。
8.根据权利要求1所述的在线监测空气中TVOC含量的装置，其特征在于，所述机箱上设有第二温湿度传感器，用于监测大气环境下的温湿度数据。
9.一种在线监测空气中TVOC含量的方法，其特征在于：所述方法通过如权利要求1-8任一项所述的在线监测空气中TVOC含量的装置实现。
10.根据权利要求9所述的在线监测空气中TVOC含量的方法，其特征在于，所述方法包括对所述在线监测空气中TVOC含量的装置所监测的数据进行算法补偿修正。
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