本發(fā)明屬于大氣污染顆粒物排放測試與控制和環(huán)境監(jiān)測，具體涉及一種非稀釋型超細(xì)顆粒物便攜式高低溫分區(qū)檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的超細(xì)顆粒物粒徑測量裝置不能既做低溫顆粒物檢測又做高溫顆粒物檢測。低溫顆粒物檢測技術(shù)只能單一完成低溫顆粒物的檢測，高溫顆粒物檢測技術(shù)只能完成高溫顆粒物的檢測。在進(jìn)行高溫超細(xì)顆粒物數(shù)量及濃度檢測，一種技術(shù)方案是需要將樣氣稀釋降溫到低溫后檢測，采樣氣體稀釋存在不能連續(xù)測量、采樣誤差大、費(fèi)時費(fèi)力、稀釋比不固定導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真，稀釋系統(tǒng)龐大導(dǎo)致檢測設(shè)備便攜性差諸多問題。采樣氣體在稀稀釋過程中，顆粒物的分布和濃度會發(fā)生變化，與實(shí)際的顆粒物分布存在差異從而影響測量的準(zhǔn)確性。稀釋采樣方法通常需要較長的采樣時間，且操作相對復(fù)雜，增加了監(jiān)測工作的難度和成本。不同的稀釋比會影響顆粒物的超細(xì)顆粒態(tài)檢測效率。稀釋采樣系統(tǒng)通常需要液體冷凝，因此無法實(shí)現(xiàn)便攜性。這些缺點(diǎn)會影響細(xì)顆粒物檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

2、另一種是將采樣通道加熱并持續(xù)保持200℃后進(jìn)行檢測，如果顆粒物樣氣溫度低于或超出200℃，都要通過恒溫為200℃的采樣通道，這會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3、現(xiàn)在的低溫或高溫顆粒物檢測技術(shù)會導(dǎo)致顆粒物凝并增長，從而降低了粒徑譜的實(shí)際測量精度，無法實(shí)現(xiàn)不同溫度的低溫和高溫超細(xì)顆粒物粒數(shù)量及濃度的連續(xù)測量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種非稀釋型超細(xì)顆粒物便攜式高低溫分區(qū)檢測系統(tǒng)及方法，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊性強(qiáng)，可有效解決傳統(tǒng)稀釋型檢測裝置不能連續(xù)進(jìn)行高溫環(huán)境下的測量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜與體積龐大等技術(shù)問題。

2、一種非稀釋型超細(xì)顆粒物便攜式高低溫分區(qū)檢測系統(tǒng)，包括：

3、溫度控制模塊，用于控制非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度，獲得當(dāng)前非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度信號；

4、高低溫判斷模塊，用于基于預(yù)設(shè)溫度閾值以及當(dāng)前非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度信號，對當(dāng)前非稀釋型超細(xì)顆粒物進(jìn)行高低溫劃分，獲得高溫顆粒物以及低溫顆粒物；

5、高低溫分區(qū)檢測模塊，用于檢測所述低溫顆粒物以及所述高溫顆粒物的濃度和數(shù)量，獲得檢測數(shù)據(jù)；

6、檢測數(shù)據(jù)顯示模塊，用于對所述檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。

7、優(yōu)選的，所述溫度控制模塊包括：變溫可加熱采樣管道、溫度傳感器、溫度信號處理模塊以及恒溫/變溫控制模塊；

8、所述變溫可加熱采樣管道，用于通過加熱采樣管道，使非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度與所述采樣管道一致；

9、所述溫度傳感器，位于所述變溫可加熱采樣管道內(nèi)部，用于測量所述非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度，并將溫度信號發(fā)送至溫度信號處理模塊；

10、所述溫度信號處理模塊，用于采用基于labview的模糊pid控制器處理所述溫度信號，并將處理后的溫度信號反饋給恒溫/變溫控制模塊；

11、所述恒溫/變溫控制模塊，用于對處理后的溫度信號進(jìn)行濾波以及pi分析，獲得溫度隨時間變化曲線。

12、優(yōu)選的，所述溫度控制模塊還包括溫度補(bǔ)償模塊以及電壓調(diào)節(jié)模塊；

13、所述溫度補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)所述溫度傳感器的特性曲線以及校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，采用補(bǔ)償和校正算法對所述溫度隨時間變化曲線的線性溫漂誤差進(jìn)行線性補(bǔ)償，獲得補(bǔ)償后的溫度值；

14、所述電壓調(diào)節(jié)模塊，用于基于補(bǔ)償后的溫度值，采用多智能體注意力近端策略優(yōu)化算法優(yōu)化電壓調(diào)節(jié)策略，并基于優(yōu)化后的電壓調(diào)節(jié)策略控制變溫可加熱采樣管道的溫度。

15、優(yōu)選的，所述溫度信號處理模塊中，基于labview的模糊pid控制器的構(gòu)建過程包括：

16、基于預(yù)設(shè)置的模糊pid控制策略，在labview中確定在溫度信號處理模塊中模糊pid的控制對象、控制目標(biāo)以及輸入輸出變量；

17、定義以模數(shù)轉(zhuǎn)化后的所述溫度信號作為輸入變量，目標(biāo)溫度值作為輸出變量的模糊集，設(shè)計三角形隸屬度函數(shù)并建立模糊規(guī)則庫，完成基于labview的模糊pid控制器的構(gòu)建。

18、優(yōu)選的，所述電壓調(diào)節(jié)模塊中，優(yōu)化電壓調(diào)節(jié)策略的過程包括：基于多智能體注意力近端策略優(yōu)化算法，獲得所述電壓調(diào)節(jié)策略；迭代所述電壓調(diào)節(jié)策略的提取與驗(yàn)證過程，并基于多智能體近端策略進(jìn)行協(xié)同控制，完成對電壓調(diào)節(jié)策略的優(yōu)化。

19、優(yōu)選的，所述高低溫分區(qū)檢測模塊包括：

20、低溫檢測通道，用于檢測所述低溫顆粒物的濃度和數(shù)量；

21、高溫檢測通道，用于檢測所述高溫顆粒物的濃度和數(shù)量。

22、優(yōu)選的，在所述高低溫判斷模塊之前還設(shè)置有保溫系統(tǒng)，用于使非稀釋型超細(xì)顆粒物在傳輸過程中的溫度不受外部環(huán)境影響。

23、本發(fā)明還提供一種非稀釋型超細(xì)顆粒物便攜式高低溫分區(qū)檢測方法，應(yīng)用所述方法，包括：

24、控制非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度，獲得當(dāng)前非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度信號；

25、基于預(yù)設(shè)溫度閾值以及當(dāng)前非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度信號，對當(dāng)前非稀釋型超細(xì)顆粒物進(jìn)行高低溫劃分，獲得高溫顆粒物以及低溫顆粒物；

26、檢測所述低溫顆粒物以及所述高溫顆粒物的濃度和數(shù)量，獲得檢測數(shù)據(jù)；

27、對所述檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明去除了稀釋系統(tǒng)，減小了整體設(shè)備的尺寸，實(shí)現(xiàn)了緊湊化和便攜化。通過對高低溫分區(qū)檢測(最高檢測溫度為850℃)，提高了對不同粒徑帶電超細(xì)顆粒物濃度的測量精度。非稀釋型超細(xì)顆粒物便攜式分區(qū)檢測裝置可適用于各種高、低溫固定源和移動源的超細(xì)顆粒物排放檢測，如常溫環(huán)境顆粒物檢測、燃燒源、機(jī)動車尾氣排放顆粒物檢測、森林火災(zāi)顆粒物排放測試等，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和廣泛的環(huán)境適應(yīng)性，使得該裝置在大氣污染顆粒物排放測試與控制和環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。

29、附圖說明

30、為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

31、圖1為本發(fā)明實(shí)施例非稀釋型超細(xì)顆粒物便攜式高低溫分區(qū)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

32、圖2為本發(fā)明實(shí)施例非稀釋型超細(xì)顆粒物便攜式高低溫分區(qū)檢測方法流程圖；

技術(shù)特征：

1.一種非稀釋型超細(xì)顆粒物便攜式高低溫分區(qū)檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制模塊包括：變溫可加熱采樣管道、溫度傳感器、溫度信號處理模塊以及恒溫/變溫控制模塊；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制模塊還包括溫度補(bǔ)償模塊以及電壓調(diào)節(jié)模塊；

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度信號處理模塊中，基于labview的模糊pid控制器的構(gòu)建過程包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)模塊中，優(yōu)化電壓調(diào)節(jié)策略的過程包括：基于多智能體注意力近端策略優(yōu)化算法，獲得所述電壓調(diào)節(jié)策略；迭代所述電壓調(diào)節(jié)策略的提取與驗(yàn)證過程，并基于多智能體近端策略進(jìn)行協(xié)同控制，完成對電壓調(diào)節(jié)策略的優(yōu)化。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高低溫分區(qū)檢測模塊包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述高低溫判斷模塊之前還設(shè)置有保溫系統(tǒng)，用于使非稀釋型超細(xì)顆粒物在傳輸過程中的溫度不受外部環(huán)境影響。

8.一種非稀釋型超細(xì)顆粒物便攜式高低溫分區(qū)檢測方法，應(yīng)用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種非稀釋型超細(xì)顆粒物便攜式高低溫分區(qū)檢測系統(tǒng)及方法，包括：溫度控制模塊，用于控制非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度，獲得當(dāng)前非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度信號；高低溫判斷模塊，用于基于預(yù)設(shè)溫度閾值以及當(dāng)前非稀釋型超細(xì)顆粒物的溫度信號，對當(dāng)前非稀釋型超細(xì)顆粒物進(jìn)行高低溫劃分，獲得高溫顆粒物以及低溫顆粒物；高低溫分區(qū)檢測模塊，用于檢測低溫顆粒物以及高溫顆粒物的濃度和數(shù)量，獲得檢測數(shù)據(jù)；檢測數(shù)據(jù)顯示模塊，用于對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。本發(fā)明系統(tǒng)去除了稀釋系統(tǒng)，減小了整體設(shè)備的尺寸，實(shí)現(xiàn)了緊湊化和便攜化。

技術(shù)研發(fā)人員：趙曉歡,曹博,崔書婉,尹嘉偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：暨南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15