空气质量监测系统技术方案.docx

1、空气质量监测系统技术方案空气质量自动监测系统技 术 方 案一前言二系统概述三系统组成四空气质量监测仪性能特点五仪器工作原理六监测参数及性能指标七采样系统八多点校准设备(高精度配气仪)九零气发生器十气象系统十一中心站软件系统介绍十二项目详细得自动监测系统框图、安装方案十三常见故障维修大气环境自动监测系统技术文件一.前言 环境保护监测先行,自动化、信息化就是做好环境监测得前提与保障。在地方经济迅速发展得同时、各地区不断出现不同程度得水、气、噪声等环境污染事件,严重影响了人们得生活质量，阻碍了当地经济得持续发展。随着国家制定得各种环境保护政策及法规得颁布实施,各级地方政府在对辖区内得环境治理日益重视

2、得同时,加大了对环境监测得投资力度,各地区陆续规划安装了大气环境质量监测地面站,实施城市空气质量预报。THYAQM0系列城市级大气环境监测系统完全可以实现区域环境保护监测部门对环境监测得实际需要,满足城市空气质量预报得要求。二、系统概述TY-QM0系列城市级大气环境监测系统通过在城市均布点设置子站(子站数量根据当地情况而定),安装在线式环境监测设备。监测数据实时传送到当地环保监控中心；中心可通过系统实时监测终端监测辖区内分布得各点在线监测设备得实时动态数据,并及时记录；建立监测系统数据库,根据历史记录数据与分析结果预测、预报辖区环境污染状况及发展趋势,为有效控制辖区内环境状况提供科学依据。系统

3、将在环保局监控中心安装一个视频显示屏及建立一个显示控制系统,该系统可满足环保局政务公示及辖区环境监测数据、信息实时发布得需要。 HY-QM0系列环境空气质量自动监测系统就是以自动监测仪器为核心得自动“测-控”系统。系列环境空气自动监测系统就是基于干法仪器得生产技术，利用定电位电解传感器原理,结合国际上成熟得电子技术与网络通讯技术研制、开发出来得最新科技产品。该系统符合国家对城市环境空气自动监测系统得各项技术指标要求,国产化程度高，具有较强得实用性与理想得性能价格比,可替代同类进口产品,就是开展城市环境空气自动监测得理想仪 系列环境空气自动监测系统由一个中心站与若干个子站构成(子站数量根据当地情

4、况而定），安装在线式环境监测设备。因此系统软件将由中心站软件与子站软件两大部分组成,两者有机结合,协调整个监测系统得运行，完成对各种监测仪器得数据采集与远程通讯控制及数据处理，并形成报告。三、系统组成大气污染物: N2(NO、Ox)监测仪、臭氧监测仪、二氧化碳监测仪、一氧化碳监测仪、PM10监测仪气象系统： 可测量风速、风向、温度、湿度、大气压力。现场校准系统: 包括多种标准气体、一套气体标定装置。中心站及子站系统: 可连续自动采集大气污染监测仪、气象仪、现场校准得数据及状态信息等。并进行预处理与贮存,等待中心计算机轮询或指令。采样系统： 由采样头、总管、支路接头、抽气风机、排气口等组成。数据

5、采集系统(即远程数据通讯设备):直接使用无线卡(支持GPRS)。条件保证设备: 站房等其它硬件 系统组成图 四、空气质量监测仪性能特点:同时测量种气体与一种颗粒物便携、在线两用型测量参数任意组合,可同时监测五种气体参数与可吸入颗粒物,并在屏幕上实时显示检测值采用进口高灵敏度得传感器,响应速度快，分辨率高，线性好，检测下限可达ppb级大屏幕液晶显示,可直观动态显示各种检测数据、图形、仪器工作状态,提供全中文菜单与友好得人机对话界面机内锂电池供电或外接交流电供电方式,如果外电源断电后，设备内得电池可供仪器连续工作小时应用单片机技术与无线网络通讯技术相结合,采用SD卡数据存储功能，理论上支持G得数据

6、存储量自动计算小时、日、周、月平均值,并生成相应得数据报表与数据曲线RS485或RS无线传输,上位机软件远程接收可更换粒子切割器PM0、PM5、PM、及SP体积小、重量轻、便于随处移动监测操作方便、易于维护应用领域：城市大气环境监测、企业环境监测、工厂厂区无组织排放污染气体监测、应急监测环境评价监测五、仪器工作原理气体检测部分工作原理本仪器采用高灵敏度电化学传感器原理,结合单片机技术与网络通讯技术，可以连续监测大气层中得SO2、NO2、O3、C、HS、NH3、等气体,全面显示需要得测量数据。首先由抽气泵将环境空气通过过滤器，经流量调节器后分别以3ml/min得流量送到传感器气室,通过传感器时所

7、产生得信号经放大、/转换后,由微处理器进行采集、计算、数据处理，产生浓度结果数据,同时保存数据结果或通过RS5串行接口送至信息中心。对于空气中微量气体得检测，不同气体之间得交叉干扰尤其突出，如处理不好,对测试结果会产生极大得影响。我们采用了两项关键技术解决了此问题：一就是采用面对环境空气质量专用传感器;二就是使用选择性合适过滤器，由此使本系统监测结果准确、可靠。气体传感器得工作原理:传感器通常由三个电极构成，其中最主要得就是工作电极。它通常就是用一种具有催化活性得金属,例如:铂,将其喷镀在一种透气但就是憎水得膜上做成。被测量得气体扩散透过多孔得膜在其上进行氧化或还原反应。其反应得性质以工作电极

8、得热力学电位与分析气体得（氧化还原)性质而定。氧化还原反应中参加反应得电子,流向(还原）或流出（氧化)工作电极,通过外电路成为传感器得输出信号。为了氧化还原反应得以进行,工作电极得热力学电位就是一个极为重要得因素。参考电极则就是为了提供电解中得工作电极具有一种稳定得电位而设。参考电极通常需要保护,使之不暴露在样气中,这样参考电极得热力学电位就总就是具有同一数值保持稳定。此外,参考电极不允许有电流需要得第二电极,它得作用主要就是允许电子进入或流出传感器内部。 控制工作电极电位与将信号电流转换为电压信号得电路称之恒电位电路（或恒电位器)。工作电极得工作信号需经运放U转换为电压信号。电路同时保持工作

9、电极得电压使之处于其偏压bas之值。参考电极电位与一个经过仔细选择得稳定得输入电压Vbis比较后,线路中运放U1在对电极产生一电压信号，其大小正好就是产生一个与工作电极电流相等相反得电流信号。同时恒电位电路使工作电极与参考电极之间保持一恒定得电位差（电压)。可吸入颗粒物检测部分工作原理采用激光光源,质量浓度转换系数不受颗粒物颜色得影响,内装光学标准散板,确保仪器高稳定性。仪器设计了可更换得粒子切割器,实现了PM0、PM5、 M2、 5、 TSP多种粒子分离切割器 兼容。在线滤膜采样器,实现了连续监测粉尘浓度与滤 膜采样兼容,可以分析所收集到颗粒物得成份以及求出该场所得质量浓度转换系数K值。 设

10、计了恒流控制器,确保采样流量恒定,切割曲线得正确。 具有特别得保护气幕,避免了粉尘对仪器核心部件光学系统得污染,确保仪器高可靠性通过计算机软件实现仪器零点自动调节,提高了仪器测量精度,方便了用户使用。 控制流程图仪器得组成:仪器由采样部分、过滤器、样气浓度分析、数据采集/数字滤波、动态数据图形显示、数据存储/查询/通讯、供电方式自动选择等部分组成。采样部分:采样部分就是由进气管路、过滤器、抽气泵、流量调节器等组成,其作用就是由抽气泵将环境空气通过过滤器,分别以00m/min得流量送到传感器气室，然后经仪器排放孔排出。信号转换部分：该部分由气体传感器与温度传感器组成,其功能就是将被测物浓度变成电

11、信号。信号处理部分:该部分由信号变换与控制两部分组成。信号变换:由气体传感器与温度传感器产生得电信号较小,并且与要求输出得信号不成比例关系,必须经放大后才能得到标准输出信号及控制信号。信号经处理后，输出模拟信号0-（根据用户要求可改变)。数字信号ppb或g/m3供面板ED显示,温度信号经变换后供控制与计算用。控制部分:由于传感器信号得输出与温度有关系，该仪器为提高准确度设计了温度控制装置，根据传感器得温度变化即调整制冷与制热系统,保证了传感器得最佳使用状态。控制部分还包括电源保护,开关,泵及标校整定电位趋，其作用就是保证系统安全可靠。输出部分：该部分由模拟信号输出与E 数字输出两部分组成。数据

12、采集/数字滤波:由CPU控制得数据采集电路对传感器输出得多路信号进行实时采集，并通过数字滤波对异常数据进行处理,克服各种干扰得影响,确保采集得数据准确可靠。动态数据图形显示：仪器采用图型液晶显示屏,可直观显示各种监测数据、图形；仪器工作状态；提供全中文菜单、人机对话方式，界面友好。数据存储/查询/通讯:采用大容量数据存储器，理论最大可支持8G得历史监测数据存储;提供方便得数据查询方式；具有无线通讯接口，可与计算机进行数据通讯、数据整理、打印。供电方式自动选择:仪器采用机内锂电池供电或外接交流市电供电方式,当外接市电时,仪器自动断开机内电池。六、监测参数及性能指标气体监测参数检测范围分辨率二氧化

13、硫0-2ppm0、01ppm二氧化氮-2ppm0、01ppm臭氧0-2ppm0、001pm一氧化碳0-5ppm0、01m硫化氢0-2pm0、0ppm二氧化碳0-200pm1p有机挥发物(OC)-50ppm1ppm氟化氢-2pp0、01m温湿度-20-000100% RH0.11%颗粒物切割器PM10、M5、2、5及TP0mg/、001 g/m3其它可选气体:氨气、氯气、氰化氢、氯化氢、氟气、氢气、氧气、一氧化氮、溴气、磷化氢、偏二甲肼、二氧化氯、溴化氢、氯甲烷、氯乙烯、光气、砷化氢、锗烷、硒化氢、硅烷、环氧乙烷、易燃易爆气体等。性能指标可吸入颗粒物(PM10)参数表序号项目性能指标说 明1测量

14、范围010m/m3分辨率0、01mg/m33检测原理激光法4颗粒物捕获率9、9%5重复性2%F、S6气体流量00ml/m恒流泵控制7响应时间90n8控制微机控制,内部自行诊断,显示运行参数,来电自动启动、空气质量监测仪其它性能指标:气体监测原理: 定电位电解法颗粒物监测原理: 激光采样方式: 泵吸式30m/min响应时间: 2年供电方式: 机内锂电池供电(3、6V*2) 外接交流电供电(AC220V 0H 10)通讯接口 RS485或GPR无线传输(非标),4-20mA输出（非标)电池充电时间： 10 小时电池工作时间: 连续 8小时整机重量: g外形尺寸： 300x 60 490m七、采样系

15、统该系统包括气体采样探测管、低吸附恒流气体采样泵、低吸附气体导管、与仪器得气体接口装置组成。保证了被测气体得组分客观真实、滞留时间短小于0秒。采样管长度可伸缩或根据客户要求定制。八、多点校准设备(高精度配气仪）特点及用途THY-0型高精度配气仪就是微处理器控制得数字化配气系统,就是一种高精度、高分辨率得气体稀释系统，该仪器得配气技术与所有配件全部为美国公司提供。它适用于计量中心、工厂、实验室、科研等单位使用标准气体标定仪器,校准气体、分析仪器标气得样品制备,其精度远远高于其它同类型得配气系统。TH-01型高精度配气仪得配气比可在0-100%范围内连续可调。HY-001型高精度配气仪可以单独操作

16、,也可以与微机联用，该系统配气有与微机通讯得并行口与串行口(注:目前因配套得软件正在升级过程中,因此暂不能实现电脑控制)。手动使用时用户可以非常容易地操作键盘上几个键来得到自己所需要得气体浓度。工作原理TY-01型高精度配气仪采用高速三通电磁阀在微处理器控制下,以设定得配气比例输出连续、稳定得标准气体浓度。配气装置配置如下配气仪- 1台直流稳压电源-1个THY-01 型配气仪使用说明书- 份THY-0 型配气仪产品合格证书-1份1升聚四氟乙稀气袋- 2个升气袋- 2个仪器箱- 1个串连或并联连接电缆(选件)-1盘技术指标配气比: -100%最小配气比率:标准气源浓度得1%输出流量:00ml/m

17、in(如果需要控制在00m/in，那么在标气输出口配一个流量计）示值误差: 1% 线 性:%重 复性: 1% 供电电源： V AC,50H直流稳压电源:2 DC/80m 工作温度: 050仪器最大内压:Pg (4KPa) 重 量:1、Kg尺 寸:76103m各部份得功能如下:数 字显 示 屏:显示得数字为配气得百分比。2键 盘:此12个按键用户可以直接设定配气比例。3通道 指示 灯:三条通道指示灯:零气输入(DILENTIN),标准气体输入(GAS1 I),配气比标准气体浓度输出(GAS OU）。如通道打开，指示灯即亮。抽 气 泵 开 关:泵开关就是独立于电源得开关,将泵“开关”开到“ON”,

18、泵即可工作。系统重新启动按钮:必需时按此按钮，系统可重新启动。并 行 口:通过此接口,可与计算机联机,从而控制该仪器。7电 源:电源需直流12V.8A。仪器器启动与使用在使用THY01型配气仪时,厂家建议下列事项:a、使用零空气稀释标准气体时应在同等压力下工作;b、建议使用气袋;c、抽气泵在配气时应不间断使用。第一步，将标准气体注入气袋中(为了确保压力为常压,保证配气得准确度)，然后将气袋接到配气仪得标准气体输入(gas1i）口上。零空气可用纯净环境干空气,特殊情况可用99、99得氮气作零气,将它接在零气输入(iletin)口上。配气比标准气体浓度输出口(GAS OU)可直接接到需要校准得仪器

19、进气口或储存气袋得进气口上。以上属于短时间配气，如果需要连续配气而且配气量比较大,那么应该将标准气体钢瓶与气体袋进气口想接,气袋得另一出气口接配气仪,气瓶得阀门保持常开，这样就可以进行连续配气。第二步,打开仪器电源与抽气泵开关,零气输入(DLUE N)、配气比标准气体浓度输出(GASUT)指示灯亮，显示“0000”,此时仪器输出零气。第三步,根据所配得浓度比例，按仪器面板上得数字操作键,再按“GO”按键,此时仪器三通电磁阀按配气比交替工作,零气输入（DILUENTIN)、标准气体输入（GS1 )指示灯交替亮，配气比标准气体浓度输出(ga ot)口输出配气比得标准气体浓度。 例如:要配比10%标

20、准气体浓度,此时可按仪器面板上得数字键0、0,再按“G”按键。 要配比、5标准气体浓度,此时可按仪器面板上得数字键4、5,再按“GO”按键。注意:按完数字键后,一定要按 “O” 键,并要快速按,才能工作； 当重新输入配气比时需在输入新得配气比率前输入0、0,让配气仪清空管路中得上一次操作得残留气体。第四步,要回到输出零气,按仪器面板上得数字操作键0，再按“G”按键,仪器显示0、0,此时仪器输出零气。维护THY-01型配气仪为微电脑控制高精度仪器,所以在维护中要做到以下几点:1避免剧烈振动;2 避免着水与受潮;3 不用时应将配气仪抽气泵与电源开关关掉;4 避开强电磁干扰设备；5 不要将高压气直接

21、通到仪器接口上；6 外接泵得抽气量不要超过规定；7 不要用超过1V得电源。十、气象系统TY-YZ型地面遥测气象仪,既可进行常规地面温度、湿度、气压、风向、风速、五个基本气象要素得自动观测,也可根据用户需要增加特种传感器,进行云、能见度、天气现象等气象观测。HY-XYZ型地面遥测气象仪,适应各种自然环境条件下使用，可广泛应用于气象、环保、林业、水利等环境监测。温度测量范围:-50+50传 感 器:铂电阻P100准 确 度:0、2(050);0、(500）分 辨 力:0、1湿度测量范围：10%100RH传 感 器:湿敏电容准 确度:3%RH(80%R)分 辨 力:1%H气压测量范围:50070ha

22、(任取其中00pa得量程)传感 器:振动筒式数字气压传感器准确 度:、4hpa分 辨 力:0、 h风速 测量范围：06m/传感 器:三杯式风速传感器准 确度:（0、3+0、03V)/s(实际风速)分辨力: 、1m/s启动风速:、5m/s距离常数:3 风向测量范围:60传 感 器:风标准 确 度：3分辨力:3距离常数:、 m 雨量测量范围:累计雨量(雨强4mm/min)传感器种类:翻斗式雨量传感器准确度:0、4 mm(0m)分辨力: 0、1;主要技术说明温、湿度传感器温度传感器使用Pt10铂电阻,测量电路使用数据采集器内得测量电桥,采用四线制式,激励电流为、2m。湿度传感器敏感器件为湿敏电容,环

23、境湿度得变化引起电容容量得变化，经转换电路转换为1V得电压输出,对应010%RH,灵敏度10mV1%。振动筒式数字气压传感器振动筒式数字气压传感器结构与电路如图3-1与图-2所示。激励放大器加电后,在换能片上形成脉动力,从而引起筒壁变形,使敏感圆筒以低振幅得谐振频率振动,筒壁位移被换能片感受,通过电路相移、放大再反馈到换能片,产生激振力,敏感圆筒迅速进入大幅度谐振状态，并以一定得振形维持振荡图3-1振筒式数字气压传感器结构示意图当被测压力进入敏感圆筒内腔时,沿轴向与径向张紧得圆筒钢度发生变化,从而改变了圆筒得谐振频率,由此检测出不同得气压值。气压频率信号与温度电压信号经气压数字电路处理后,输出

24、气压数字信息,经过制式转换，直接送入数据预处理器主板。本气压传感器由一个温度敏感元件与两个运放及若干电子元件共同构成温度监测电路,在外界环境温度变化时,该电路输出一个对应得电压值。 风向风速传感器风向感应器为单板风标,当风标转动时,带动七位得格雷码盘，对应于每一位得发光二极管与光敏三极管将风标得角位移转换成相应得格雷码。风速传感器采用三杯式感应器，风杯由碳纤维增强塑料制成。有关风向、风速传感器详细资料请参阅EC1型高动态性能测风传感器使用手册。雨量传感器雨量传感器为翻斗式遥测雨量传感器，主要由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗与调节螺钉、干簧管等组成。其工作过程就是:雨水由承水口汇集,进入上翻

25、斗,上翻斗得作用就是使降水强度近似大降水强度,然后进入计量翻斗计量,计量翻斗翻动一次为0、1毫米降水量，随之雨水由计量翻斗倒入计数翻斗。供电电源要求THY-X型地面遥测气象仪,供电电源为市电220V,供电能力应大于1K。在市电220V3V范围内本遥测气象仪均能正常工作。室外设备就是由室内数据预处理器通过遥测电缆供电,供电电压为直流1V。设备检查THYXZ型地面遥测气象仪，安装前应开箱检查设备得完整性,其配套部件与数量应与随机提供得装箱清单相符,如有不符请立即与设备供应商联系。 THYZ型地面遥测气象仪,标准配置得遥测电缆长度为10m,用户可根据室内外设备安装距离,选用100m30得遥测电缆。以

26、下内容仅供参考十一、中心站软件系统介绍数据采集系统序号指标或性能1数据采集器可储存0天以上得小时平均值资料,同时保存相应时间发生得有关校准、事件记录2数据采集器可允许操作人员选择小时值有效资料得百分比3数据采集器可生成校零、校标与多点校准得资料报告数据采集器可正确显示分析仪测定得资料5数据采集器得时钟可与中心站自动对时6数据采集器对每个非正常监测资料（如校准数据、异常数据等）作标志7数据采集器显示得监测资料对应得监测时间与监测仪显示得时间一致8数据采集器上采集得数据能被远程计算机上得其她通用软件远程调用中心站及硬件配置序号指标或性能1计算机Inel PD 80(位）/512M DR533双通道内存10(7200转)ATA高速硬盘/DVDRW/多合一读卡器/7300E 18M C-E 高性能显卡集成百兆网卡/集成声卡/SB光电鼠标/XP HOM/前置2口US2、0/宽带服务A卡一键恢复一键杀毒/驱动安装/文件管理系统内核智能修复/标配:17LCD显示器 Us:500W(山特）2