[發明專利]一種無人機搭載可遙控的VOCs氣袋采樣裝置

在審

• 申請號: 202010976419.6
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112098166A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 陳冰;陳強;郭文凱
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01N1/24
• 分類號: G01N1/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種搭載于無人機上的可遠程控制的VOCs氣袋采樣裝置，主要包括保護搭載盒與連接架部分。所述保護搭載盒中包括遠程采樣控制模塊，TVOC檢測模塊，負壓VOCs氣袋采樣盒，可轉動伸縮采樣管路以及真空泵。其中遠程采樣控制模塊用于控制真空泵的開關、流量以及可轉動伸縮管路的方向和長度；TVOC檢測模塊部分用于實時檢測采樣頭所處待測環境TVOC濃度；負壓VOCs氣袋采樣盒內安裝潔凈采樣氣袋；可轉動伸縮采樣管路為了應對采樣時煙氣和排放口實地狀況不同而做出調整；連接架部分用于將采樣設備穩定方便地懸掛于無人機之上。本發明可控性強、極大降低VOCs采樣成本，在時間、空間上都使VOCs樣品及成分譜更加全面準確，給VOCs采樣中現存的大量問題提供了解決方案。

技術領域

本發明涉及環境監測中大氣污染物采樣技術領域，特別是一種適用于人工無法接近的高危或高架的VOCs固定或者無組織排放污染源的采樣，以及不同高度環境空氣中VOCs樣品的采集裝置。

背景技術

揮發性有機物(Volatile Organic Compounds，VOCs)一般是指飽和蒸汽壓較高(標準狀態下大于0.1mmHg)、沸點較低、分子量小、常溫狀態下易揮發的有機化合物。VOCs是近地面O₃和二次有機氣溶膠(SOA)生成的重要前體物：在光照作用下VOCs可經光化學反應生成O₃、過氧乙酰硝酸酯(PAN)、高活性自由基(OH、RO₂、HO₂)、醛類、酮類、有機硝酸鹽等二次污染物，形成高氧化性的混合氣團，即光化學煙霧。VOCs對人體健康的影響是其備受人們關注的重要原因之一，可分為直接影響和間接影響。一方面，部分VOCs組分如苯、甲苯、二氯甲烷、1，3-丁二烯等所表現出的毒性、致癌性和惡臭，直接危害人體健康。另一方面，VOCs導致的光化學煙霧對眼鼻、咽喉、氣管和肺等呼吸器官也有明顯的刺激作用，嚴重危害著人類健康。

現行的VOCs的離線采樣方法包括全空氣采樣、吸附劑采樣、固相微萃取法和衍生化采樣。全空氣采樣是指使用容器直接采集固定體積的全空氣，通常使用不銹鋼采樣罐(SUMMA罐)或者特殊材質氣袋進行全空氣采樣，也是VOCs采樣中最為常用的采樣方式。其中SUMMA罐采樣的主要優點有采樣方便，樣品易于保存，采樣的精準度較高。但其缺點主要有SUMMA罐在使用過程中，由于大氣中的腐蝕性氣體對內表面的侵蝕，導致鈍化的鍍層脫落造成空氣中組分的損失；對于采集VOCs濃度很高的污染源而言，SUMMA罐的清洗是非常繁瑣困難的。目前市售的SUMMA罐價格較高，采樣成本較為昂貴。與SUMMA罐采樣方法不同，氣袋采樣更加適用于高濃度的污染源樣品采集。而且具有方便靈活，操作簡單，采樣成本較為廉價的優點。

但無論是SUMMA罐采樣或者氣袋采樣，目前采樣都是需要人工操作，所以通常采樣范圍都是地面或者人可以抵達的裝置工段，這樣導致采樣只能反映近地面的污染物濃度水平，無法獲取關注采樣點的污染物垂直分布狀況，并且對于一些排VOCs放濃度較高的高空或者是危險工段的排放源，人工采樣是無法抵達，這對于VOCs排放量核實以及特殊工段VOCs的排放特征的研究是現存很大的問題。無人機作為具有靈活性可控飛行能力的工具，在各個領域有廣泛的應用，將采樣裝置搭載在無人機上，便可實現在人工無法到達的位置進行采樣，能有效彌補了人工采樣的不足。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN105548489A，公布日2016.05.04，公開了——基于無人機的大氣污染數據采集裝置。其特征在于：設置于檢測艙內的VOCs自動采樣罐、用于實時抽取艙外新鮮空氣的進氣裝置和用于確保設備艙內外以及氣流管道壓力平衡的排氣裝置以及若干并聯于進氣裝置和排氣裝置之間的主動式檢測設備和被動式傳感設備。但是，對于VOCs采樣時的控制存在不足，而且采樣設備成本較高。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明旨在解決現有技術中離線VOCs采樣中，垂直分布的樣品難以獲取，和部分采樣點人工無法抵達，遠離地面后采樣過程難以操控和隨環境VOCs濃度變化采樣儀器應變力不足，以及采樣成本高的問題。