一种非道路移动源污染物含量检测装置及其方法

1.本发明涉及污染物检测技术领域，特别涉及一种非道路移动源污染物含量检测装置及其方法。


背景技术：

2.污染物是指进入环境后能够直接或者间接危害人类的物质。种类很多，危害很大还可以解释为：进入环境后使得环境的正常组成发生变化，直接或者间接有害于人类的物质。实际上，污染物可以定义为：进入环境后使环境的正常组成发生变化，直接或者间接有害于生物生长、发育和繁殖的物质，其中非道路移动源污染是指非道路车辆在内的工程机械、农业机械、小型通用机械、柴油发电机组、船舶、铁路内燃机车、飞机等设备所产生的污染。
3.专利号为cn201820751422.6的专利公开了一种污染物含量检测装置和船舶排放污染气体分析系统，包括：光源，第一准直光路、气体吸收池、第二准直光路、光纤、光谱仪；光源用于发射特定波长的光；第一准直光路用于将光源发出的光进行准直处理，得到准直处理之后的光；气体吸收池用于通过待测气体对准直处理之后的光进行吸收，得到第一光信号；第二准直光路用于对第一光信号进行聚焦，得到第二光信号；光纤用于将第二光信号传送至光谱仪；光谱仪用于将第二光信号进行分光，并将分光后的第二光信号转换为电信号，并对电信号进行模数转换，得到模数转换结果，进而确定待测气体中污染物的含量。但是，该污染检测适用面窄，针对不同的非道路移动源以及移动式的非道路移动源产生的污染物采集分析难度大，单一检测水体污染、固体污染或空气污染均无法获得准确的污染源的污染情况，并且单一类型的测量数据更无法精准推算污染物含量，也无法排除非同一污染源的污染物，容易产生检测失误。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种非道路移动源污染物含量检测装置及其方法，通过精准的样品位置、类型的采集，以及对样品的分析能够确定目标非道路移动源污染物数据，通过该数据控制相应非道路移动源污染物的耗能量，即可控制其对污染物的制造量，为节能环保布局提供科学的检测方法以及理论基础，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种非道路移动源污染物含量检测装置，包括采集机构、对接机构、检测机构、飞行机构和定位导向系统，所述采集机构通过对接机构与检测机构相互连接，且采集机构上安装有飞行机构和定位导向系统，所述采集机构用于采集非道路移动源处的固体污染物、空气以及水源，所述检测机构用于检测固体污染物、空气以及水源内的污染物种类以及含量。
6.进一步地，所述飞行机构包括主风扇、主飞行电机、电机壳、侧翼、副风扇、副飞行电机和平衡组件，所述电机壳的中部安装有主飞行电机，所述主飞行电机的输出端通过联轴器连接有主风扇，主飞行电机用于驱动主风扇转动，所述电机壳的边缘处设置有向外延
伸的若干侧翼，所述侧翼的端部安装有副飞行电机，所述副飞行电机的输出端通过联轴器连接有副风扇，副飞行电机用于驱动副风扇转动，所述电机壳的下表面中部安装有平衡组件。
7.进一步地，所述平衡组件包括圆筒壳、环形齿条、环形滑轨、配重滑块、配重电机、配重齿轮和配重块，所述圆筒壳的外表面上通过螺栓固定连接有环形齿条以及平行于环形齿条的环形滑轨，环形滑轨上滑动连接有配重滑块，所述配重滑块上通过螺栓安装有配重电机和配重块，所述配重电机的输出端连接有配重齿轮，所述配重齿轮与环形齿条相互啮合。
8.进一步地，所述采集机构共有四个，四个采集机构呈环形分布于飞行机构的下表面上，所述采集机构包括容纳筒、抽取泵、取样头和取样气缸组件，所述容纳筒通过管道连通有抽取泵，所述抽取泵通过管道连接有取样头，所述取样头和飞行机构之间通过取样气缸组件相互连接。
9.进一步地，所述定位导向系统包括摄像机和gps定位器，所述飞行机构上安装有gps定位器，所述飞行机构下表面上设置有摄像机，摄像机用于以固定频率拍摄飞行机构所在处的图像。
10.进一步地，所述检测机构包括顶板、背板、底板、检测架组件、注入头组件、样品架和样品槽，所述背板的上端固定连接有顶板，所述背板的下端固定连接有底板，所述底板上放置有样品架，所述样品架上开设有开口向上的样品槽，所述顶板和样品架之间设置有检测架组件，所述检测架组件上设置有可沿检测架组件移动的注入头组件。
11.进一步地，所述检测架组件包括x向滚珠丝杠、x向滑块、x向电机、y向滚珠丝杠和y向电机，y向滚珠丝杠与y向电机相互连接，且y向滚珠丝杠的两端均固定连接有一块x向滑块，x向滑块滑动连接于x向滚珠丝杠上，所述x向滚珠丝杠的端部连接有x向电机。
12.进一步地，所述注入头组件包括丝杠滑块、注入气缸组件和注入头，所述丝杠滑块的下端固定连接有注入气缸组件，所述注入气缸组件的下端固定连接有注入头，所述注入头通过管道连接有取样头。
13.进一步地，所述对接机构包括红外发射器和红外接收器，所述检测机构上开设有槽口，该槽口的四周开设有两端通透的插接孔，所述取样头插接于该插接孔中，所述红外发射器和红外接收器的其中一个位于检测机构的槽口中，另一个位于飞行机构上。
14.根据本发明的另一方面，提供一种非道路移动源污染物含量检测装置的检测方法，包括以下步骤：
15.s101：根据定位导向系统提供的导向路径驱动飞行机构达到污染源所在地；
16.s102：采集机构采集污染源所在地的固体、液体和气体样品，从而将样品移送至检测机构；
17.s103：样品注入检测机构后，通过检测分析分别获得固体、液体和气体样品中的污染源种类和含量。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、本发明提出的一种非道路移动源污染物含量检测装置及其方法，采用基于gps定位系统的飞行式采集器采集同一非道路移动源附近的固体、液体和气体样品，并将样品带回后对接于检测机构上，利用检测机构对样品进行检测，再基于获得的检测数据，分析排
除并不属于同一非道路移动源的污染物，获得来自同一非道路移动源的污染物种类，并获得固、液、气这三类样品中污染物质的含量，根据这三类数据进行分析，进而获得同一非道路移动源产出污染物的含量，通过精准的样品位置、类型的采集，以及对样品的分析能够确定目标非道路移动源污染物数据，通过该数据控制相应非道路移动源污染物的耗能量，即可控制其对污染物的制造量，为节能环保布局提供科学的检测方法以及理论基础。
20.2、本发明提出的一种非道路移动源污染物含量检测装置及其方法，通过飞行机构和检测机构实现远距离、无线化采集和检测的一体化，促进环境检测的便捷性和自动性发展。
21.3、本发明提出的一种非道路移动源污染物含量检测装置及其方法，利用摄像机近距离拍摄飞行机构所在位置的地面图片，在基于gps定位的基础上，精确化定位位置，从而能够进一步精确化采集样品的位置，采集的三类样品为同一非道路移动源提供保障。
附图说明
22.图1为本发明的非道路移动源污染物含量检测装置的整体结构图；
23.图2为本发明的非道路移动源污染物含量检测装置的飞行机构结构图；
24.图3为本发明的非道路移动源污染物含量检测装置的飞行机构仰视图；
25.图4为本发明的非道路移动源污染物含量检测装置的平衡组件结构图；
26.图5为本发明图4中a处局部放大图；
27.图6为本发明的非道路移动源污染物含量检测装置的采集机构结构图；
28.图7为本发明的非道路移动源污染物含量检测装置的检测机构结构图；
29.图8为本发明的非道路移动源污染物含量检测装置的检测架组件结构图；
30.图9为本发明图8中b处局部放大图；
31.图10为本发明的非道路移动源污染物含量检测装置的方法流程图。
32.图中：1、采集机构；11、容纳筒；12、抽取泵；13、取样头；14、取样气缸组件；2、对接机构；21、红外发射器；22、红外接收器；23、插接孔；3、检测机构；31、顶板；32、背板；33、底板；34、检测架组件；341、x向滚珠丝杠；342、x向滑块；343、x向电机；344、y向滚珠丝杠；345、y向电机；35、注入头组件；351、丝杠滑块；352、注入气缸组件；353、注入头；36、样品架；37、样品槽；4、飞行机构；41、主风扇；42、主飞行电机；43、电机壳；44、侧翼；45、副风扇；46、副飞行电机；47、平衡组件；471、圆筒壳；472、环形齿条；473、环形滑轨；474、配重滑块；475、配重电机；476、配重齿轮；477、配重块；5、定位导向系统；51、摄像机；52、gps定位器。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.参阅图1，一种非道路移动源污染物含量检测装置，包括采集机构1、对接机构2、检测机构3、飞行机构4和定位导向系统5，采集机构1通过对接机构2与检测机构3相互连接，且采集机构1上安装有飞行机构4和定位导向系统5，采集机构1用于采集非道路移动源处的固
体污染物、空气以及水源，检测机构3用于检测固体污染物、空气以及水源内的污染物种类以及含量。
35.参阅图2至图3，飞行机构4包括主风扇41、主飞行电机42、电机壳43、侧翼44、副风扇45、副飞行电机46和平衡组件47，电机壳43的中部安装有主飞行电机42，主飞行电机42的输出端通过联轴器连接有主风扇41，主飞行电机42用于驱动主风扇41转动，电机壳43的边缘处设置有向外延伸的若干侧翼44，侧翼44的端部安装有副飞行电机46，副飞行电机46的输出端通过联轴器连接有副风扇45，副飞行电机46用于驱动副风扇45转动，电机壳43的下表面中部安装有平衡组件47。
36.定位导向系统5包括摄像机51和gps定位器52，飞行机构4上安装有gps定位器52，飞行机构4下表面上设置有摄像机51，摄像机51用于以固定频率拍摄飞行机构4所在处的图像，图像发送至处理器中，通过特征分析锁定图片中污染物、取样水源以及取样空气所在位置，具体是以污染源为基点，污染源所在处为取样空气所在处，污染源附近倾倒的垃圾为固体污染物，污染源附近的水源为取样水源所在处，飞行机构4根据处理分析获得的取样品所在位置移动，从而完成取样，其中gps定位器52定位飞行机构4在地图上的位置以及飞行机构4相对检测机构3的对接机构2。
37.参阅图4至图5，平衡组件47包括圆筒壳471、环形齿条472、环形滑轨473、配重滑块474、配重电机475、配重齿轮476和配重块477，圆筒壳471的外表面上通过螺栓固定连接有环形齿条472以及平行于环形齿条472的环形滑轨473，环形滑轨473上滑动连接有配重滑块474，配重滑块474上通过螺栓安装有配重电机475和配重块477，配重电机475的输出端连接有配重齿轮476，配重齿轮476与环形齿条472相互啮合，在飞行机构4飞行过程中需要根据采集样品的重量调节配重块477的所在位置，从而调整整个飞行机构4的平衡，其中，飞行机构4上的电机均为微型电机，且电机壳43中设置有电池，电池用于为飞行机构4上的用电结构供电，环形滑轨473的横截面为t字型或工字型，用于限位，防止配重滑块474从环形滑轨473上脱离。
38.参阅图6，采集机构1共有四个，四个采集机构1呈环形分布于飞行机构4的下表面上，采集机构1包括容纳筒11、抽取泵12、取样头13和取样气缸组件14，容纳筒11通过管道连通有抽取泵12，抽取泵12通过管道连接有取样头13，取样头13和飞行机构4之间通过取样气缸组件14相互连接。
39.其中，容纳筒11为内部空腔的筒体，采集固体污染物和水的容纳筒11筒体侧壁上开设有通孔，通孔用于排气，通孔处安装有防水透气膜，防水透气膜用于防止固体污染物和水穿过通孔向外溢出，设置排气通孔可确保样品能够进入且快速进入容纳筒11中，在采集空气时，可先利用抽取泵12将容纳筒11内部空腔抽真空再抽取空气，避免容纳筒11内部空腔中携带的气体影响检测结果，实施时，抽取泵12为混合泵，抽取的固体污染物为固体污染物的浸出液，或粉末状物体污染物，抽取泵12两端连接的管道上均串联连接有电磁阀；四个采集机构1中，其中三个采集机构1分别用于采集同一个污染源处的固体污染物、污染源上空的空气以及离污染源最近水源中的水，剩余一个采集机构1用于备用。
40.参阅图7，检测机构3包括顶板31、背板32、底板33、检测架组件34、注入头组件35、样品架36和样品槽37，背板32的上端固定连接有顶板31，背板32的下端固定连接有底板33，底板33上放置有样品架36，样品架36上开设有开口向上的样品槽37，顶板31和样品架36之
间设置有检测架组件34，检测架组件34上设置有可沿检测架组件34移动的注入头组件35；对接机构2包括红外发射器21和红外接收器22，检测机构3上开设有槽口，该槽口的四周开设有两端通透的插接孔23，取样头13插接于该插接孔23中，红外发射器21和红外接收器22的其中一个位于检测机构3的槽口中，另一个位于飞行机构4上，该槽口位于顶板31上，且该槽口中容纳有摄像机51。
41.参阅图8，检测架组件34包括x向滚珠丝杠341、x向滑块342、x向电机343、y向滚珠丝杠344和y向电机345，y向滚珠丝杠344与y向电机345相互连接，且y向滚珠丝杠344的两端均固定连接有一块x向滑块342，x向滑块342滑动连接于x向滚珠丝杠341上，x向滚珠丝杠341的端部连接有x向电机343，y向电机345用于驱动y向滚珠丝杠344旋转，从而带动与y向滚珠丝杠344连接的注入头组件35沿y向滚珠丝杠344移动，x向电机343用于驱动x向滚珠丝杠341旋转，从而带动x向滑块342沿x向滚珠丝杠341移动。
42.参阅图9，注入头组件35包括丝杠滑块351、注入气缸组件352和注入头353，丝杠滑块351的下端固定连接有注入气缸组件352，注入气缸组件352的下端固定连接有注入头353，注入头353通过管道连接有取样头13，注入头353和管道是连接一起的，为可更换的结构，该注入头353和管道也可连接试剂瓶和泵，向样品槽37中注入检测试剂，从而检测样品，具体操作中，可先向样品槽37中注入试剂，再向将注入头353插入试剂中，向试剂中注入样品空气，从而检测空气中的污染物
43.参阅图10，为了更好的展现非道路移动源污染物含量检测装置的检测方法，本实施例现提出一种非道路移动源污染物含量检测装置的检测方法，包括以下步骤：
44.s101：根据定位导向系统5提供的导向路径驱动飞行机构4达到污染源所在地；
45.s102：采集机构1采集污染源所在地的固体、液体和气体样品，从而将样品移送至检测机构3；
46.s103：样品注入检测机构3后，通过检测分析分别获得固体、液体和气体样品中的污染源种类和含量，通过分析固体、液体和气体中的污染物质，再确定某些污染物质为外来污染物，例如，固体和气体中不含有，水体中含有，则该污染物极大可能并非来自该检测污染源，从而排除污染源以外的污染物质，并且，分析固体、液体和气体中的污染物含量，三者之间污染物含量相互佐证，从而能够通过估算获得相对精确的污染物排放量数据。
47.综上所述：本发明提出的一种非道路移动源污染物含量检测装置及其方法，采用基于gps定位系统的飞行式采集器采集同一非道路移动源附近的固体、液体和气体样品，并将样品带回后对接于检测机构3上，利用检测机构3对样品进行检测，再基于获得的检测数据，分析排除并不属于同一非道路移动源的污染物，获得来自同一非道路移动源的污染物种类，并获得固、液、气这三类样品中污染物质的含量，根据这三类数据进行分析，进而获得同一非道路移动源产出污染物的含量，通过精准的样品位置、类型的采集，以及对样品的分析能够确定目标非道路移动源污染物数据，通过该数据控制相应非道路移动源污染物的耗能量，即可控制其对污染物的制造量，为节能环保布局提供科学的检测方法以及理论基础；通过飞行机构4和检测机构3实现远距离、无线化采集和检测的一体化，促进环境检测的便捷性和自动性发展；利用摄像机51近距离拍摄飞行机构4所在位置的地面图片，在基于gps定位的基础上，精确化定位位置，从而能够进一步精确化采集样品的位置，采集的三类样品为同一非道路移动源提供保障。
48.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种非道路移动源污染物含量检测装置，其特征在于，包括采集机构(1)、对接机构(2)、检测机构(3)、飞行机构(4)和定位导向系统(5)，所述采集机构(1)通过对接机构(2)与检测机构(3)相互连接，且采集机构(1)上安装有飞行机构(4)和定位导向系统(5)，所述采集机构(1)用于采集非道路移动源处的固体污染物、空气以及水源，所述检测机构(3)用于检测固体污染物、空气以及水源内的污染物种类以及含量。2.如权利要求1所述的一种非道路移动源污染物含量检测装置，其特征在于，所述飞行机构(4)包括主风扇(41)、主飞行电机(42)、电机壳(43)、侧翼(44)、副风扇(45)、副飞行电机(46)和平衡组件(47)，所述电机壳(43)的中部安装有主飞行电机(42)，所述主飞行电机(42)的输出端通过联轴器连接有主风扇(41)，主飞行电机(42)用于驱动主风扇(41)转动，所述电机壳(43)的边缘处设置有向外延伸的若干侧翼(44)，所述侧翼(44)的端部安装有副飞行电机(46)，所述副飞行电机(46)的输出端通过联轴器连接有副风扇(45)，副飞行电机(46)用于驱动副风扇(45)转动，所述电机壳(43)的下表面中部安装有平衡组件(47)。3.如权利要求2所述的一种非道路移动源污染物含量检测装置，其特征在于，所述平衡组件(47)包括圆筒壳(471)、环形齿条(472)、环形滑轨(473)、配重滑块(474)、配重电机(475)、配重齿轮(476)和配重块(477)，所述圆筒壳(471)的外表面上通过螺栓固定连接有环形齿条(472)以及平行于环形齿条(472)的环形滑轨(473)，环形滑轨(473)上滑动连接有配重滑块(474)，所述配重滑块(474)上通过螺栓安装有配重电机(475)和配重块(477)，所述配重电机(475)的输出端连接有配重齿轮(476)，所述配重齿轮(476)与环形齿条(472)相互啮合。4.如权利要求1所述的一种非道路移动源污染物含量检测装置，其特征在于，所述采集机构(1)共有四个，四个采集机构(1)呈环形分布于飞行机构(4)的下表面上，所述采集机构(1)包括容纳筒(11)、抽取泵(12)、取样头(13)和取样气缸组件(14)，所述容纳筒(11)通过管道连通有抽取泵(12)，所述抽取泵(12)通过管道连接有取样头(13)，所述取样头(13)和飞行机构(4)之间通过取样气缸组件(14)相互连接。5.如权利要求1所述的一种非道路移动源污染物含量检测装置，其特征在于，所述定位导向系统(5)包括摄像机(51)和gps定位器(52)，所述飞行机构(4)上安装有gps定位器(52)，所述飞行机构(4)下表面上设置有摄像机(51)，摄像机(51)用于以固定频率拍摄飞行机构(4)所在处的图像。6.如权利要求4所述的一种非道路移动源污染物含量检测装置，其特征在于，所述检测机构(3)包括顶板(31)、背板(32)、底板(33)、检测架组件(34)、注入头组件(35)、样品架(36)和样品槽(37)，所述背板(32)的上端固定连接有顶板(31)，所述背板(32)的下端固定连接有底板(33)，所述底板(33)上放置有样品架(36)，所述样品架(36)上开设有开口向上的样品槽(37)，所述顶板(31)和样品架(36)之间设置有检测架组件(34)，所述检测架组件(34)上设置有可沿检测架组件(34)移动的注入头组件(35)。7.如权利要求6所述的一种非道路移动源污染物含量检测装置，其特征在于，所述检测架组件(34)包括x向滚珠丝杠(341)、x向滑块(342)、x向电机(343)、y向滚珠丝杠(344)和y向电机(345)，y向滚珠丝杠(344)与y向电机(345)相互连接，且y向滚珠丝杠(344)的两端均固定连接有一块x向滑块(342)，x向滑块(342)滑动连接于x向滚珠丝杠(341)上，所述x向滚珠丝杠(341)的端部连接有x向电机(343)。
8.如权利要求6所述的一种非道路移动源污染物含量检测装置，其特征在于，所述注入头组件(35)包括丝杠滑块(351)、注入气缸组件(352)和注入头(353)，所述丝杠滑块(351)的下端固定连接有注入气缸组件(352)，所述注入气缸组件(352)的下端固定连接有注入头(353)，所述注入头(353)通过管道连接有取样头(13)。9.如权利要求4所述的一种非道路移动源污染物含量检测装置，其特征在于，所述对接机构(2)包括红外发射器(21)和红外接收器(22)，所述检测机构(3)上开设有槽口，该槽口的四周开设有两端通透的插接孔(23)，所述取样头(13)插接于该插接孔(23)中，所述红外发射器(21)和红外接收器(22)的其中一个位于检测机构(3)的槽口中，另一个位于飞行机构(4)上。10.一种如权利要求1-9任一项所述的非道路移动源污染物含量检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s101：根据定位导向系统(5)提供的导向路径驱动飞行机构(4)达到污染源所在地；s102：采集机构(1)采集污染源所在地的固体、液体和气体样品，从而将样品移送至检测机构(3)；s103：样品注入检测机构(3)后，通过检测分析分别获得固体、液体和气体样品中的污染源种类和含量。

技术总结
本发明公开了一种非道路移动源污染物含量检测装置及其方法，属于污染物检测技术领域，解决了检测数据与实际数据误差较大的问题，包括采集机构、对接机构、检测机构、飞行机构和定位导向系统，所述采集机构通过对接机构与检测机构相互连接，所述采集机构用于采集非道路移动源处的固体污染物、空气以及水源，所述检测机构用于检测固体污染物、空气以及水源内的污染物种类以及含量。通过精准的样品位置、类型的采集，以及对样品的分析能够确定目标非道路移动源污染物数据，通过该数据控制相应非道路移动源污染物的耗能量，即可控制其对污染物的制造量，为节能环保布局提供科学的检测方法以及理论基础。测方法以及理论基础。测方法以及理论基础。


技术研发人员：刘通 安长伟 张丹凤 崔妍 关显琪 郑依琳 关俊霖 詹煜婷
受保护的技术使用者：辽宁科技学院
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8