路面積塵負荷測量裝置及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種路面積塵負荷測量裝置及測量方法，所述的測量裝置包括第一采樣管路、第一流速測量裝置、第一顆粒物濃度測量裝置、第二流速測量裝置、第一氣體輸送裝置、第二采樣管路、第二氣體輸送裝置、第三流速測量裝置和第二顆粒物濃度測量裝置；本發(fā)明的路面積塵負荷測量裝置包括測量車輛的輪胎在路面行駛之后所揚起的顆粒物的濃度的第一顆粒物濃度測量裝置和測量背景空氣中的顆粒物濃度的第二顆粒物濃度測量裝置，結(jié)合所述第一顆粒物濃度測量裝置所測得的結(jié)果和第二顆粒物濃度測量裝置所測得的結(jié)果，通過公式計算出所述路面積塵負荷，可見本發(fā)明的路面積塵負荷測量裝置相比于現(xiàn)有技術中的測量裝置可以快速、實時測量路面積塵負荷。
【專利說明】路面積塵負荷測量裝置及測量方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種路面積塵測量裝置及測量方法。

【背景技術】
[0002]路面積塵負荷指單位道路面積上能夠通過200目標準篩(相當于幾何粒徑75微米以下)的那部分積塵的質(zhì)量。路面積塵在一定的動力條件的作用下進入環(huán)境空氣中形成的揚塵稱為道路揚塵。
[0003]路面積塵負荷為影響道路揚塵排放的主要因素，道路路面積塵負荷采樣采用真空收集法，即應用吸塵器收集一定路面面積的塵土樣品，在實驗室進行篩分分析，計算出采樣路面的積塵負荷。其缺點是效率低，需要耗費大量人力，不能保障采樣人員安全，同時采樣面積小、代表性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一個目的是提供一種能快速、實時地得到所述道路路面積塵負荷結(jié)果的路面積塵測量裝置。
[0005]本發(fā)明的第二個目的是提供一種能快速、實時地得到所述道路路面積塵負荷結(jié)果的路面積塵的測量方法。
[0006]本發(fā)明解決第一個技術問題采用如下技術方案:一種路面積塵負荷測量裝置，包括第一采樣管路、第一流速測量裝置、第一顆粒物濃度測量裝置、第二流速測量裝置、第一氣體輸送裝置、第二采樣管路、第二氣體輸送裝置、第三流速測量裝置和第二顆粒物濃度測量裝置；
[0007]所述第一采樣管路的一端為采樣口，所述第一采樣管路上沿氣體流動方向依次設置有第一流速測量裝置、第一顆粒物濃度測量裝置、第二流速測量裝置和第一氣體輸送裝置；
[0008]所述第二采樣管路的一端為采樣口，另一端與第一采樣管路連通，且連通處位于所述第一流速測量裝置和第一顆粒物濃度測量裝置之間；
[0009]所述第二采樣管路上沿氣體流動方向依次設置有第二氣體輸送裝置、第二顆粒物濃度測量裝置和第三流速測量裝置。
[0010]可選的，所述路面積塵負荷測量裝置還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)，
[0011]所述GPS系統(tǒng)與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接；
[0012]所述第一流速測量裝置、第一顆粒物濃度測量裝置、第二流速測量裝置、第一氣體輸送裝置、第二氣體輸送裝置、第三流速測量裝置和第二顆粒物濃度測量裝置均與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
[0013]可選的，所述第一流速測量裝置、第二流速測量裝置和第三流速測量裝置均包括皮托管和與所述皮托管連接的壓差式風速測量儀，所述壓差式風速測量儀均與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
[0014]可選的，所述第一氣體輸送裝置和第二氣體輸送裝置均為風機。
[0015]可選的，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為計算機。
[0016]可選的，所述第二采樣管路內(nèi)還設置有節(jié)流閥；沿氣體流動方向，所述節(jié)流閥設置于所述第三流速測量裝置的下游側(cè)。
[0017]可選的，所述第一采樣管路和/或所述第二采樣管路的內(nèi)徑均為5cm。
[0018]本發(fā)明解決第二個技術問題采用如下技術方案:一種利用上述的路面積塵負荷測量裝置進行路面積塵負荷的測量方法，包括以下步驟:
[0019]S10、將所述的第一采樣管路和第二采樣管路設置于采樣車輛的車身上，且所述第一采樣管路的采樣口設置于所述車身下部，所述第二采樣管路的采樣口位于所述車輛的頂部;
[0020]S20、將所述車輛以一定的速度行駛在待測路面上；
[0021]S30、啟動所述第一氣體輸送裝置，將所述第一采樣管路內(nèi)的氣體的流速控制在4m/ s ；
[0022]S40、將所述第一顆粒物濃度測量裝置所述檢測的顆粒物濃度傳送至計算機；
[0023]S41、啟動所述第二氣體輸送裝置，將所述第二采樣管路內(nèi)的氣體的流速控制在4Xn m/s,所述 η 為 1、2、3、4 或 5 ；
[0024]S42、將所述第二顆粒物濃度測量裝置所述檢測的顆粒物濃度傳送至計算機；
[0025]S50、得到路面積塵負荷。
[0026]可選的，所述S50具體為:
[0027]采用下式計算所述路面積塵負荷:
[0028]sL = 6.0X (Ct-Cb) ο.8 X e-0.068Xs ；
[0029]或sL = 6.0 X (η+1)0.8X (Ct-Cb) 0.8X e-0.068X5 ；
[0030]上式中，sL為路面積塵負荷；單位為g/m2 ;CT為輪胎揚塵PMlO濃度，即通過所述第一顆粒物濃度測量裝置所測得的濃度；單位mg/m3 ；CB為背景顆粒物PMlO濃度，即通過所述第二顆粒物濃度測量裝置所測得的濃度；單位為mg/m3 ；s為車速，單位為km/h ；e為自然對數(shù)函數(shù)的底數(shù)。
[0031]本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明的路面積塵負荷測量裝置包括測量車輛的輪胎在路面行駛之后所揚起的顆粒物的濃度的第一顆粒物濃度測量裝置和測量背景空氣中的顆粒物濃度的第二顆粒物濃度測量裝置，結(jié)合所述第一顆粒物濃度測量裝置所測得的結(jié)果和第二顆粒物濃度測量裝置所測得的結(jié)果，通過公式計算出所述路面積塵負荷，可見本發(fā)明的路面積塵負荷測量裝置相比于現(xiàn)有技術中的測量裝置可以快速、實時測量路面積塵負荷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明的路面積塵負荷測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明的路面積塵負荷測量裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；；
[0034]圖中標記示意為:1_第一采樣管路；2_第一流速測量裝置；3_第一顆粒物濃度測量裝置；4_第二流速測量裝置；5_第一氣體輸送裝置；6_第二采樣管路；7_第二氣體輸送裝置；8_第三流速測量裝置；9_第二顆粒物濃度測量裝置；10_數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；11_GPS系統(tǒng)；12-節(jié)流閥。

【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步闡述。
[0036]實施例1
[0037]參考圖1和圖2，本實施例提供了一種路面積塵負荷測量裝置，包括第一采樣管路1、第一流速測量裝置2、第一顆粒物濃度測量裝置3、第二流速測量裝置4、第一氣體輸送裝置5、第二采樣管路6、第二氣體輸送裝置7、第三流速測量裝置8和第二顆粒物濃度測量裝置9 ;
[0038]所述第一采樣管路I的一端為采樣口，所述第一采樣管路I上沿氣體流動方向依次設置有第一流速測量裝置2、第一顆粒物濃度測量裝置3、第二流速測量裝置4和第一氣體輸送裝置5 ;以通過所述第一流速測量裝置2測量進入所述第一采樣管路I的氣體的流速，通過所述第一顆粒物濃度測量裝置3流通過所述第一采樣管路I的氣體中的顆粒物(PMlO)的濃度；通過第二流速測量裝置4測量流出所述第一采樣管路I的氣體的流速；并通過所述第一氣體輸送裝置5將所述第一采樣管路I中的氣體排出；
[0039]所述第二采樣管路6的一端為采樣口，另一端與第一采樣管路I連通，且連通處位于所述第一流速測量裝置2和第一顆粒物濃度測量裝置3之間；
[0040]所述第二采樣管路6上沿氣體流動方向依次設置有第二氣體輸送裝置7、第二顆粒物濃度測量裝置9和第三流速測量裝置10 ；以通過所述第二顆粒物濃度測量裝置9測量背景(大氣)中的顆粒物(PMlO)的濃度；通過第二氣體輸送裝置7將背景(大氣)中的潔凈空氣抽入第二采樣管路6，并通過第三流速測量裝置10測量所述第二采樣管路6中的氣體的流速。
[0041]本發(fā)明的路面積塵負荷測量裝置包括測量車輛的輪胎在路面行駛之后所揚起的顆粒物的濃度的第一顆粒物濃度測量裝置3和測量背景空氣中的顆粒物濃度的第二顆粒物濃度測量裝置9，結(jié)合所述第一顆粒物濃度測量裝置3所測得的結(jié)果和第二顆粒物濃度測量裝置9所測得的結(jié)果，通過公式計算出所述路面積塵負荷，可見本發(fā)明的路面積塵負荷測量裝置相比于現(xiàn)有技術中的測量裝置可以快速、實時測量路面積塵負荷。
[0042]本實施例中，可選的，還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)10和GPS系統(tǒng)11，
[0043]所述GPS系統(tǒng)11與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)10連接；以通過所述GPS系統(tǒng)11記錄所述車輛行駛道路，并結(jié)合所述路面積塵負荷得到整個道路的不同路段的道路積塵負荷值，更進一步，所述GPS系統(tǒng)還可以記錄所述車輛的實時車速。
[0044]所述第一流速測量裝置2、第一顆粒物濃度測量裝置3、第二流速測量裝置4、第一氣體輸送裝置5、第二氣體輸送裝置7、第三流速測量裝置8和第二顆粒物濃度測量裝置9均與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)10連接；以通過所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)10控制所述第一氣體輸送裝置
5和第二氣體輸送裝置7的抽氣/排氣速度；并接收所述第一流速測量裝置2、第一顆粒物濃度測量裝置3、第二流速測量裝置4、第三流速測量裝置8和第二顆粒物濃度測量裝置9所測得的數(shù)據(jù)，并進行處理，得到路面積塵負荷。
[0045]本實施例中，可選的，所述第一顆粒物濃度測量裝置3和第二顆粒物濃度測量裝置9分別從所述第一采樣管路I和第二采樣管路6中抽吸氣體，即第一顆粒物濃度測量裝置3和第二顆粒物濃度測量裝置9的氣體流通管路分別與所述第一采樣管路I和第二采樣管路6連通，并對所述吸入第一顆粒物濃度測量裝置3和第二顆粒物濃度測量裝置9的氣體進行分析，從而得到所述第一采樣管路I和第二采樣管路6中的氣體的顆粒物濃度數(shù)據(jù)，且所述第一顆粒物濃度測量裝置3和第二顆粒物濃度測量裝置9所抽吸的氣體量與所述第一采樣管路I和第二采樣管路6中的氣體的總量相比可以忽略；且當所述第一采樣管路I和第二采樣管路6中的氣體流速發(fā)生變化時，所述第一顆粒物濃度測量裝置3和第二顆粒物濃度測量裝置9所吸入的氣體的量也應發(fā)生變化，因此，可以在所述第一顆粒物濃度測量裝置3和第二顆粒物濃度測量裝置9的氣體流通管路上設置采樣杯，所述采樣杯為中空狀，且其一端內(nèi)徑大于另一端內(nèi)徑，可以通過放置不同的采樣杯，實現(xiàn)對所述氣體流通管路的氣體流速的調(diào)節(jié)。
[0046]本實施例中，可選的，所述第一流速測量裝置2、第二流速測量裝置4和第三流速測量裝置8均包括皮托管和與所述皮托管連接的壓差式風速測量儀，所述壓差式風速測量儀均與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接；更進一步，所述壓差式風速測量儀可以采用南京能兆科技有限公司銷售的Kimo-MP200型多功能壓差式手持風速測量儀。
[0047]本實施例中，可選的，所述第一氣體輸送裝置5和第二氣體輸送裝置7均為風機；且所述風機包括電機和與所述電機電路連接的變頻器，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以發(fā)送信號至變頻器，從而控制所述電機的轉(zhuǎn)速。
[0048]本實施例中，可選的，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)10為計算機。
[0049]本實施例中，可選的，所述第二采樣管路6內(nèi)還設置有節(jié)流閥12 ;沿氣體流動方向，所述節(jié)流閥12設置于所述第三流速測量裝置8的下游側(cè)。
[0050]實施例2
[0051]參考圖1和圖2，本實施例提供了一種利用上述的路面積塵負荷測量裝置進行路面積塵負荷測量的方法，包括以下步驟:
[0052]S10、將所述的第一采樣管路I和第二采樣管路6設置于采樣車輛的車身上，且所述第一采樣管路I的采樣口設置于所述車身下部，所述第二采樣管路2的采樣口位于所述車輛的頂部；
[0053]S20、將所述車輛以一定的速度行駛在待測路面上，所述車輛的形式速度為S，單位為 km/h ；
[0054]S30、啟動所述第一氣體輸送裝置5，將所述第一采樣管路I內(nèi)的氣體的流速控制在 4m/s ；
[0055]S40、將所述第一顆粒物濃度測量裝置3所述檢測的顆粒物濃度傳送至計算機，所述第一顆粒物濃度測量裝置3所測得的數(shù)據(jù)即是CT，輪胎揚塵PMlO濃度；單位mg/m3 ；
[0056]S41、啟動所述第二氣體輸送裝置7，將所述第二采樣管路6內(nèi)的氣體的流速控制在 4Xn m/s，所述 η 為 1、2、3、4 或 5 ；
[0057]S42、將所述第二顆粒物濃度測量裝置9所述檢測的顆粒物濃度傳送至計算機；
[0058]S50、得到路面積塵負荷。
[0059]本實施例中，通過所述第二顆粒物濃度測量裝置9測量所述背景顆粒物PMlO濃度，即Cb，單位為mg/m3;此時可以將所述交替開啟和關閉所述第一氣體輸送裝置5和第二氣體輸送裝置7以分別檢測Ct和Cb，如果所述Ct的濃度過高(大于100mg/m3)，則可以同時開啟所述第一氣體輸送裝置5和第二氣體輸送裝置7，通過第二氣體輸送裝置7所傳輸?shù)谋尘皻怏w，對所述第一采樣管路I內(nèi)的氣體進行稀釋，以保護顆粒物監(jiān)測儀器因濃度過高而損壞。
[0060]本實施例中，可選的，所述S50具體為:
[0061]采用下式計算所述路面積塵負荷:
[0062]sL = 6.0X (Ct-Cb) ο.8 X e-0.068Xs ；
[0063]或sL = 6.0 X (η+1)0.8X (Ct-Cb) 0.8X e-0.068X5 ；
[0064]上式中，sL為路面積塵負荷；單位為g/m2 ;CT為輪胎揚塵PMlO濃度，即通過所述第一顆粒物濃度測量裝置所測得的濃度；單位mg/m3 ；CB為背景顆粒物PMlO濃度，即通過所述第二顆粒物濃度測量裝置所測得的濃度；單位為mg/m3 ；s為車速，單位為km/h ；e為自然對數(shù)函數(shù)的底數(shù)。
[0065]以上實施例的先后順序僅為便于描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
[0066]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種路面積塵負荷測量裝置，其特征在于，包括第一采樣管路、第一流速測量裝置、第一顆粒物濃度測量裝置、第二流速測量裝置、第一氣體輸送裝置、第二采樣管路、第二氣體輸送裝置、第三流速測量裝置和第二顆粒物濃度測量裝置； 所述第一采樣管路的一端為采樣口，所述第一采樣管路上沿氣體流動方向依次設置有第一流速測量裝置、第一顆粒物濃度測量裝置、第二流速測量裝置和第一氣體輸送裝置； 所述第二采樣管路的一端為采樣口，另一端與第一采樣管路連通，且連通處位于所述第一流速測量裝置和第一顆粒物濃度測量裝置之間； 所述第二采樣管路上沿氣體流動方向依次設置有第二氣體輸送裝置、第二顆粒物濃度測量裝置和第三流速測量裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面積塵負荷測量裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)， 所述GPS系統(tǒng)與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接； 所述第一流速測量裝置、第一顆粒物濃度測量裝置、第二流速測量裝置、第一氣體輸送裝置、第二氣體輸送裝置、第三流速測量裝置和第二顆粒物濃度測量裝置均與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的路面積塵負荷測量裝置，其特征在于，所述第一流速測量裝置、第二流速測量裝置和第三流速測量裝置均包括皮托管和與所述皮托管連接的壓差式風速測量儀，所述壓差式風速測量儀均與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的路面積塵負荷測量裝置，其特征在于，所述第一氣體輸送裝置和第二氣體輸送裝置均為風機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的路面積塵負荷測量裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為計算機。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的路面積塵負荷測量裝置，其特征在于，所述第二采樣管路內(nèi)還設置有節(jié)流閥；沿氣體流動方向，所述節(jié)流閥設置于所述第三流速測量裝置的下游側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面積塵負荷測量裝置，其特征在于，所述第一采樣管路和/或所述第二采樣管路的內(nèi)徑均為5cm。
8.一種利用權(quán)利要求6的路面積塵負荷測量裝置進行路面積塵負荷的測量方法，其特征在于，包括以下步驟: S10、將所述的第一采樣管路和第二采樣管路設置于采樣車輛的車身上，且所述第一采樣管路的采樣口設置于所述車身下部，所述第二采樣管路的采樣口位于所述車輛的頂部； S20、將所述車輛以一定的速度行駛在待測路面上； S30、啟動所述第一氣體輸送裝置，將所述第一采樣管路內(nèi)的氣體的流速控制在4m/s ； 540、將所述第一顆粒物濃度測量裝置所述檢測的顆粒物濃度傳送至計算機； 541、啟動所述第二氣體輸送裝置，將所述第二采樣管路內(nèi)的氣體的流速控制在4X nm/s，所述η為1、2、3、4或5 ; 542、將所述第二顆粒物濃度測量裝置所述檢測的顆粒物濃度傳送至計算機； S50、得到路面積塵負荷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的路面積塵負荷的測量方法，其特征在于，所述S50具體為: 采用下式計算所述路面積塵負荷:
sL = 6.0X (Ct-Cb)0-8Xe-0.068X3 ；
或 sL = 6.0X (η+1)°.8Χ (Ct-Cb) a8Xe^ 068X5 ； 上式中，sL為路面積塵負荷；單位為g/m2 ;CT為輪胎揚塵PMlO濃度，即通過所述第一顆粒物濃度測量裝置所測得的濃度；單位mg/m3 ；CB為背景顆粒物PMlO濃度，即通過所述第二顆粒物濃度測量裝置所測得的濃度；單位為mg/m3 ；s為車速，單位為km/h ；e為自然對數(shù)函數(shù)的底數(shù)。
【文檔編號】G01N15/06GK104237094SQ201410535055
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】樊守彬, 張東旭, 閆靜 申請人:北京市環(huán)境保護科學研究院