本發(fā)明主要涉及大氣環(huán)境科學、環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于云計算技術(shù)的顆粒物采樣稱重系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在全球范圍內(nèi)重量法是公認的大氣顆粒物濃度監(jiān)測的基準測量方法。其原理是分別通過一定顆粒物切割特征的采樣頭，以恒流量抽取空氣，使空氣中的特定顆粒物被截留在已知質(zhì)量的空白濾膜上。根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量差和累計采樣體積，計算出特定顆粒物的濃度。

然而看似一個簡單的工作，卻存在著一大堆的麻煩。傳統(tǒng)方法需要給濾膜編號，稱重，記錄采樣前稱重數(shù)據(jù)；指定并配送到采樣點；蹲點換膜，記錄采樣標況體積；采樣完成后取出采樣膜，再次稱重，記錄數(shù)據(jù)，并匹配第一次采樣編號等等。在整個過程中，工作人員需攜帶濾膜往返于采樣器和稱重實驗室之間，并記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)，所有的這些工作都要依賴于人工。如果管理這些濾膜并記錄相應的數(shù)據(jù)成了一大問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供基于云計算技術(shù)的顆粒物采樣稱重系統(tǒng)及方法，利用RFID碼實現(xiàn)濾膜的跟蹤、編碼、建立云端數(shù)據(jù)庫與編碼之間的對應關(guān)系，本發(fā)明能夠利用云端控制濾膜自動采樣器的自動采樣、更換濾膜工作，本專利申請還提供自動稱重設(shè)備，將濾膜重量信息稱重后傳給云端，利用云端軟件進行濃度的計算，節(jié)省人力，為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：基于云計算技術(shù)的顆粒物采樣稱重方法，S1、準備空白濾膜，利用RFID技術(shù)對空白濾膜進行編碼；S2、建立電腦以及云端與自動稱重系統(tǒng)的連接，對空白濾膜稱重并將重量信息自動保存至電腦和云端數(shù)據(jù)庫中；S3、將濾膜放入濾膜夾中，輸送至濾膜采樣器處；S4、遠程控制濾膜采樣器更換濾膜；S5、采樣后濾膜進行稱重，并將重量信息保存至電腦和云端數(shù)據(jù)庫中；S6、通過數(shù)據(jù)庫中保存的濾膜采樣前后的重量信息、溫度、濕度、空氣流量、采樣周期，利用算法軟件計算每張濾膜上的顆粒物濃度。

基于云計算技術(shù)的顆粒物采樣稱重系統(tǒng)，包括：濾膜自動采樣器、云服務(wù)器、遠程監(jiān)控端、RFID濾膜夾、自動稱重設(shè)備，所述遠程監(jiān)控端通過網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)器連接，所述云服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)與濾膜自動采樣器連接，用于控制濾膜自動采樣器的開關(guān)、濾膜更換，還用于獲取采樣時濾膜所處的溫度、濕度、空氣流量及其他實時數(shù)據(jù)，所述自動稱重設(shè)備與電腦連接，濾膜信息保存至電腦數(shù)據(jù)庫中，同時利用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)保存至云端數(shù)據(jù)庫中便于異地或遠端查詢；所述RFID濾膜夾用于存放濾膜，通過RFID讀取器讀取RFID濾膜夾中存儲的濾膜編碼、濾膜重量信息、濾膜所處環(huán)境信息，用于建立云端數(shù)據(jù)庫與濾膜的對應關(guān)系。

優(yōu)選的，所述RFID濾膜夾包括有：濾膜夾、RFID芯片、通訊線圈，RFID芯片中保存有濾膜的顆粒物濃度信息，利用通訊線圈與讀取器的通信實現(xiàn)濾膜編碼的讀取、濾膜信息的查詢。

優(yōu)選的，所述濾膜自動采樣器包括有：濾膜采樣模塊、濾膜自動更換模塊、采樣環(huán)境監(jiān)測模塊、控制系統(tǒng)，所述內(nèi)部控制系統(tǒng)包括有：處理器、GPS定位模塊、存儲模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊；利用內(nèi)部控制系統(tǒng)控制濾膜采樣模塊、濾膜自動更換模塊、采樣環(huán)境監(jiān)測模塊的工作，利用網(wǎng)絡(luò)通訊模塊將數(shù)據(jù)傳輸至云端。

優(yōu)選的，濾膜采樣模塊包括有：采樣頭、濾膜采樣室、濾膜儲存筒，采樣頭通過采樣管與濾膜采樣室連通；所述濾膜自動更換模塊包括有：工作臺、馬耳他十字機芯以及濾膜夾托起裝置，所述濾膜夾托起裝置采用上下交替運動方式，所述濾膜夾托起裝置的兩個力臂上分別安裝有濾膜夾托起裝置，所述濾膜夾托起裝置位于馬耳他十字機芯的下方，所述馬耳他十字機芯位于工作臺內(nèi)部，所述工作臺的上方開設(shè)有兩個盲孔和兩個通孔，所述兩個通孔上方分別與濾膜采樣室、濾膜儲存筒相通，所述兩個通孔的下方濾膜夾托起裝置的兩個濾膜夾托起裝置連通。

優(yōu)選的，所述自動稱重設(shè)備包括:稱重天平、防震底座，所述稱重天平放置于防震底座上，用于減少震顫干擾；所述稱重天平采用稱重傳感器進行稱重，并將重量信息進行有線或無線傳輸至電腦進行數(shù)據(jù)保存。

優(yōu)選的，所述自動稱重設(shè)備處于恒溫恒濕控制柜中，所述恒溫恒濕控制柜中還設(shè)置有RFID讀碼器、濾膜儲存塔以及濾膜輸送叉，濾膜儲存塔上存儲有濾膜，利用濾膜輸送叉將濾膜從濾膜儲存塔處輸送至自動稱重設(shè)備上，稱重前利用RFID讀碼器讀取濾膜的RFID編碼信息。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用遠程監(jiān)控端對濾膜自動采樣器的GPS定位模塊進行直接定位、遠程控制，實現(xiàn)遠程采樣控制、濾膜自動更換控制，濾膜采樣時的溫度、濕度、空氣流量等數(shù)據(jù)傳輸至云端，濾膜自動采樣器無需人工更換節(jié)省人力時間；通過RFID技術(shù)實現(xiàn)濾膜的編碼、查詢、追蹤，并建立云端數(shù)據(jù)庫與濾膜的對應關(guān)系；利用自動稱重設(shè)備進行濾膜稱重，將重量信息利用有線或無線傳輸方式傳輸?shù)诫娔X病保存至云端，利用軟件進行顆粒物濃度計算，本專利申請通過云控制平臺建立了與濾膜采樣、濾膜稱重設(shè)備與人之間的關(guān)系，大大降低了人工操作的工作量和工作強度，使得整個過程和過程中的數(shù)據(jù)得以有效的管理，與此同時，此方法還可以防止數(shù)據(jù)的人為篡改，保證顆粒物采樣和稱重過程的可靠性和數(shù)據(jù)的真實有效性。

附圖說明：

圖1為采用本專利申請進行稱重、采樣的工作流程圖；

圖2為本專利申請的系統(tǒng)連接示意圖；

圖3為本專利申請遠程控制濾膜采樣、濾膜更換的工作流程圖；

圖4為本專利申請中關(guān)于自動稱重設(shè)備中，關(guān)于稱重天平的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本專利申請的自動稱重設(shè)備中，關(guān)于稱重天平的防震底座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本專利申請中濾膜采樣器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為濾膜自動采樣器中，關(guān)于濾膜采樣工作臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為濾膜自動采樣器中，關(guān)于轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為濾膜自動采樣器中，關(guān)于濾膜夾夾緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本專利申請關(guān)于RFID濾膜夾的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本專利申請中關(guān)于濾膜自動稱重設(shè)備所處的控制柜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1、內(nèi)部控制系統(tǒng)；2、濾膜采樣模塊；3、濾膜自動更換模塊；4、濾膜夾托起裝置；5、濾膜儲存筒；6、工作臺；7、濾膜采樣室；8、采樣頭；9、濾膜夾夾緊裝置；10、馬耳他十字機芯；11、RFID濾膜夾；12、力臂；13、讀寫器；14、轉(zhuǎn)盤；15、稱重天平；16、濾膜放置架；17、稱重傳感器；18、防震底座；19、濾膜夾；20、RFID芯片；21、通訊線圈；22、恒溫恒濕控制柜；23、濾膜輸送叉；24、濾膜儲存塔。

具體實施方式

本發(fā)明提供基于云計算技術(shù)的顆粒物采樣稱重方法，S1、準備空白濾膜，利用RFID技術(shù)對空白濾膜進行編碼；S2、建立電腦以及云端與自動稱重系統(tǒng)的連接，對空白濾膜稱重并將重量信息自動保存至電腦和云端數(shù)據(jù)庫中，空白濾膜一般采用兩次稱重，并將兩次稱重結(jié)果進行對比，在超出設(shè)定的誤差范圍情況下，濾膜將自動再次被稱重，稱重結(jié)果和與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)(日期、盤號、溫度、濕度等)一起被存儲在所連接電腦的數(shù)據(jù)庫里或者云端數(shù)據(jù)庫中；S3、將濾膜放入RFID濾膜夾中，輸送至濾膜采樣器處進行采樣；S4、遠程控制端控制濾膜采樣器更換濾膜，濾膜采樣器工作時，采樣器內(nèi)部的溫度、濕度、空氣流量等信息主動發(fā)送至云端或者通過讀寫器寫入RFID濾膜夾中；S5、采樣后濾膜進行稱重，稱重過程中，所有數(shù)據(jù)(稱重值，平均值，以及經(jīng)過編碼的空白濾膜重量差和加載濾膜重量差)將被不斷的存儲在電腦數(shù)據(jù)庫中，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)存儲在云端數(shù)據(jù)庫內(nèi)；S6、通過電腦以及云端數(shù)據(jù)庫中保存的濾膜采樣前后的重量信息、溫度、濕度、空氣流量、采樣周期，利用算法軟件計算每張濾膜上的顆粒物濃度，主要是利用常規(guī)的濾膜稱重法進行顆粒物濃度計算，對該方法不做冗余介紹。

基于云計算技術(shù)的顆粒物采樣稱重系統(tǒng)，包括：濾膜自動采樣器、云服務(wù)器、遠程監(jiān)控端、RFID濾膜夾、自動稱重設(shè)備，所述遠程監(jiān)控端通過網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)器連接，客戶或者管理者可通過密鑰進入到該獨立的云平臺中進行實時監(jiān)控，主要為：遠程監(jiān)控端將控制指令通過網(wǎng)絡(luò)載體發(fā)送至云端或者濾膜自動采樣器，控制濾膜自動采樣器的開關(guān)、濾膜更換，與此同時，濾膜自動采樣器實時將工作狀態(tài)、工作環(huán)境數(shù)據(jù)(溫度、濕度、空氣流量、采樣周期等)發(fā)送給云端或者保存于RFID濾膜夾中。

所述云服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)與自動稱重設(shè)備連接，用于獲取濾膜信息(稱重值，平均值，以及經(jīng)過編碼的空白濾膜重量差和加載濾膜重量差)。

所述RFID濾膜夾用于存放濾膜，通過RFID讀取器讀取RFID濾膜夾中存儲的濾膜編碼、濾膜重量信息、濾膜所處環(huán)境信息，用于建立云端數(shù)據(jù)庫與濾膜的對應關(guān)系。

如圖10所示可知，所述RFID濾膜夾包括有：濾膜夾、RFID芯片、通訊線圈，所述RFID濾膜夾用于存放濾膜，RFID芯片中保存有濾膜編碼信息、濾膜重量信息等，利用通訊線圈與讀取器的通信實現(xiàn)濾膜編碼的讀取寫入、濾膜信息的查詢，無需人工的錄入，減少人工操作，RFID濾膜夾在稱重任務(wù)結(jié)束后，RFID芯片中的數(shù)據(jù)會被擦除并投入下一次的采樣稱重任務(wù)，所述RFID芯片以及通訊線圈可以置入濾膜托環(huán)中再嵌套在濾膜夾上，也可以直接置入濾膜夾內(nèi)部。

優(yōu)選的，所述濾膜自動采樣器包括有：濾膜采樣模塊、濾膜自動更換模塊、采樣環(huán)境監(jiān)測模塊、控制系統(tǒng)，所述內(nèi)部控制系統(tǒng)包括有：處理器、GPS定位模塊、存儲模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、顯示單元以及電源模塊，處理器以ARM Cortex-A8系列為核心，GPS定位模塊采用通用的GPS定位器即可，顯示單元以可選用彩色液晶觸摸顯示屏，網(wǎng)絡(luò)通訊模塊通過通訊接口實現(xiàn)與處理器的連接，所述網(wǎng)絡(luò)通訊模塊可以為無線或有線的，無線為wifi、3G、4G任意一種，有線的為串口、USB、Ethernet任意一種，電源模塊用于內(nèi)部控制系統(tǒng)的電力支持，所述電源模塊包括有電池的充放電單元以及電源接口；利用內(nèi)部控制系統(tǒng)控制濾膜采樣模塊、濾膜自動更換模塊、采樣環(huán)境監(jiān)測模塊的工作，利用網(wǎng)絡(luò)通訊模塊將數(shù)據(jù)傳輸至云端，或者將數(shù)據(jù)通過讀寫器寫入RFID濾膜夾中。

優(yōu)選的，濾膜采樣模塊包括有：采樣頭、濾膜采樣室、濾膜儲存筒，采樣頭通過采樣管與濾膜采樣室連通，采樣時，濾膜放置于濾膜采樣室內(nèi)，空氣經(jīng)過采樣頭采樣管后到達濾膜采樣室，空氣中的顆粒物吸附在空白濾膜上，空白濾膜完成采樣后，通過濾膜自動更換模塊進行已采樣濾膜的保存、空白濾膜進入到濾膜采樣室進行下一次采樣。

所述濾膜自動更換模塊包括有：工作臺、馬耳他十字機芯以及濾膜夾托起裝置，所述工作臺上開設(shè)有兩個盲孔和兩個通孔，所述兩個通孔上方分別與濾膜采樣室、濾膜儲存筒相通；所述馬耳他十字機芯，包括有：在工作臺內(nèi)部的轉(zhuǎn)盤、位于工作臺下方的上下交替運動的力臂以及設(shè)置在力臂上的兩個濾膜夾托起裝置，所述濾膜夾托起裝置位于工作臺兩個通孔的下方，所述濾膜夾托起裝置內(nèi)部設(shè)置有濾膜夾夾緊裝置，所述濾膜夾托起裝置內(nèi)設(shè)置有讀寫器，用于對濾膜采樣室內(nèi)的濾膜進行信息的讀寫識別，并能反饋至內(nèi)部控制系統(tǒng)處，通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊向遠程監(jiān)控端反饋其位于確切某臺采樣設(shè)備內(nèi)、所處工作狀態(tài)，即正在采樣、完成采樣或等待采樣。

優(yōu)選的，所述內(nèi)部控制系統(tǒng)通過串口通信單元與馬耳他十字機芯的驅(qū)動器連接，控制力臂的上下交替運動，從而托起兩個濾膜夾托起裝置的上下運動，同時，驅(qū)動馬耳他十字機芯的轉(zhuǎn)盤進行平面內(nèi)的0-360度的旋轉(zhuǎn)，將位于濾膜儲存筒內(nèi)的帶有濾膜的RFID濾膜夾轉(zhuǎn)至濾膜采樣室內(nèi)，從而完成自動更換濾膜的工作。

優(yōu)選的，如圖5、圖6所示，所述自動稱重設(shè)備包括:稱重天平、防震底座，所述稱重天平放置于防震底座上，用于減少震顫干擾；所述稱重天平采用稱重傳感器進行稱重，并將重量信息進行有線或無線傳輸?shù)姆绞絺鬏斀o電腦端進行保存，電腦保存的數(shù)據(jù)同時會在網(wǎng)絡(luò)的作用下上傳至云端進行保存。

優(yōu)選的，所述自動稱重設(shè)備處于恒溫恒濕控制柜中，所述恒溫恒濕控制柜中還設(shè)置有RFID讀碼器、濾膜儲存塔以及濾膜輸送叉，濾膜儲存塔上存儲有濾膜，利用濾膜輸送叉將濾膜從濾膜儲存塔處輸送至自動稱重設(shè)備上，稱重前利用RFID讀碼器讀取濾膜的RFID編碼信息。

上述實施例僅例示性說明本專利申請的原理及其功效，而非用于限制本專利申請。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本專利申請的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本專利申請所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本專利請的權(quán)利要求所涵蓋。