[发明专利]一种无人机搭载可遥控的VOCs气袋采样装置

说明书

本发明公开了一种搭载于无人机上的可远程控制的VOCs气袋采样装置，主要包括保护搭载盒与连接架部分。所述保护搭载盒中包括远程采样控制模块，TVOC检测模块，负压VOCs气袋采样盒，可转动伸缩采样管路以及真空泵。其中远程采样控制模块用于控制真空泵的开关、流量以及可转动伸缩管路的方向和长度；TVOC检测模块部分用于实时检测采样头所处待测环境TVOC浓度；负压VOCs气袋采样盒内安装洁净采样气袋；可转动伸缩采样管路为了应对采样时烟气和排放口实地状况不同而做出调整；连接架部分用于将采样设备稳定方便地悬挂于无人机之上。本发明可控性强、极大降低VOCs采样成本，在时间、空间上都使VOCs样品及成分谱更加全面准确，给VOCs采样中现存的大量问题提供了解决方案。

技术领域

本发明涉及环境监测中大气污染物采样技术领域，特别是一种适用于人工无法接近的高危或高架的VOCs固定或者无组织排放污染源的采样，以及不同高度环境空气中VOCs样品的采集装置。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)一般是指饱和蒸汽压较高(标准状态下大于0.1mmHg)、沸点较低、分子量小、常温状态下易挥发的有机化合物。VOCs是近地面O₃和二次有机气溶胶(SOA)生成的重要前体物：在光照作用下VOCs可经光化学反应生成O₃、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、高活性自由基(OH、RO₂、HO₂)、醛类、酮类、有机硝酸盐等二次污染物，形成高氧化性的混合气团，即光化学烟雾。VOCs对人体健康的影响是其备受人们关注的重要原因之一，可分为直接影响和间接影响。一方面，部分VOCs组分如苯、甲苯、二氯甲烷、1，3-丁二烯等所表现出的毒性、致癌性和恶臭，直接危害人体健康。另一方面，VOCs导致的光化学烟雾对眼鼻、咽喉、气管和肺等呼吸器官也有明显的刺激作用，严重危害着人类健康。

现行的VOCs的离线采样方法包括全空气采样、吸附剂采样、固相微萃取法和衍生化采样。全空气采样是指使用容器直接采集固定体积的全空气，通常使用不锈钢采样罐(SUMMA罐)或者特殊材质气袋进行全空气采样，也是VOCs采样中最为常用的采样方式。其中SUMMA罐采样的主要优点有采样方便，样品易于保存，采样的精准度较高。但其缺点主要有SUMMA罐在使用过程中，由于大气中的腐蚀性气体对内表面的侵蚀，导致钝化的镀层脱落造成空气中组分的损失；对于采集VOCs浓度很高的污染源而言，SUMMA罐的清洗是非常繁琐困难的。目前市售的SUMMA罐价格较高，采样成本较为昂贵。与SUMMA罐采样方法不同，气袋采样更加适用于高浓度的污染源样品采集。而且具有方便灵活，操作简单，采样成本较为廉价的优点。

但无论是SUMMA罐采样或者气袋采样，目前采样都是需要人工操作，所以通常采样范围都是地面或者人可以抵达的装置工段，这样导致采样只能反映近地面的污染物浓度水平，无法获取关注采样点的污染物垂直分布状况，并且对于一些排VOCs放浓度较高的高空或者是危险工段的排放源，人工采样是无法抵达，这对于VOCs排放量核实以及特殊工段VOCs的排放特征的研究是现存很大的问题。无人机作为具有灵活性可控飞行能力的工具，在各个领域有广泛的应用，将采样装置搭载在无人机上，便可实现在人工无法到达的位置进行采样，能有效弥补了人工采样的不足。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN105548489A，公布日2016.05.04，公开了——基于无人机的大气污染数据采集装置。其特征在于：设置于检测舱内的VOCs自动采样罐、用于实时抽取舱外新鲜空气的进气装置和用于确保设备舱内外以及气流管道压力平衡的排气装置以及若干并联于进气装置和排气装置之间的主动式检测设备和被动式传感设备。但是，对于VOCs采样时的控制存在不足，而且采样设备成本较高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在解决现有技术中离线VOCs采样中，垂直分布的样品难以获取，和部分采样点人工无法抵达，远离地面后采样过程难以操控和随环境VOCs浓度变化采样仪器应变力不足，以及采样成本高的问题。