大氣空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)解決方案

(深圳市圣凱安科技有限公司）

   大氣空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)區(qū)域空氣質(zhì)量的在線自動(dòng)監(jiān)測，能全天候、連續(xù)、自動(dòng)地監(jiān)測環(huán)境空氣中的二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、PM2.5、PM10和有機(jī)揮發(fā)物的實(shí)時(shí)變化情況，迅速、準(zhǔn)確的收集、處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，能及時(shí)、準(zhǔn)確地反映區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量狀況及變化規(guī)律，為環(huán)保部門的環(huán)境決策、環(huán)境管理、污染防治提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)資料和科學(xué)依據(jù)。

一、特點(diǎn)

●具有云端自動(dòng)在線校準(zhǔn)功能，自動(dòng)修正傳感器漂移及環(huán)境干擾，無需現(xiàn)場人工校準(zhǔn)。

●采用百葉堆設(shè)計(jì)，適用于各種氣象條件，保證空氣流通*，內(nèi)外無溫差。

●可以同時(shí)監(jiān)測氣體參數(shù)和可吸入顆粒物，并在數(shù)據(jù)平臺(tái)上顯示出監(jiān)測值；

●無工具拆卸，方便點(diǎn)位遷移與設(shè)備維護(hù)。

● 采用進(jìn)口高靈敏度的傳感器，響應(yīng)時(shí)間快，分辨率高，線性好，檢測下線可達(dá)ppb級(jí)；

●應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)相結(jié)合，采用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，不僅可提供方便的數(shù)據(jù)查詢方式；還可以通過USB接口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計(jì)算機(jī)，利用配套的上位機(jī)軟件自動(dòng)計(jì)算平日均值、月均值、污染指數(shù)、生成各種圖形數(shù)據(jù)標(biāo)，并進(jìn)行打??；

●采用機(jī)內(nèi)鋰電池供電與外接太陽能供電，解決布線接電等問題

●性能穩(wěn)定、度高、操作方便、易于維護(hù)具有斷電保護(hù)功能；

    圣凱安微型監(jiān)測站產(chǎn)品的檢測準(zhǔn)確性基于外部和內(nèi)部的測試，盡管微型站產(chǎn)品按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)檢測，但是和其他制造商一樣，無法保證產(chǎn)品十全十美或在任何特定應(yīng)用中永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生任何錯(cuò)誤。

目錄

1 產(chǎn)品概述 5

1.1產(chǎn)品特點(diǎn) 5

1.1.1 大氣污染物探測 5

1.1.2 可吸入顆粒物探測 4

1.1.3 氣象探測 4

1.1.4 設(shè)備功能特點(diǎn) 5

1.1.5 設(shè)備功能特點(diǎn) 5

1.2產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo) 6

1.2.1 氣體檢測 6

1.2.2 顆粒物檢測 7

1.2.3 氣象參數(shù)檢測 7

1.2.4 噪音檢測參數(shù) 7

1.2.5 環(huán)境檢測設(shè)備上傳數(shù)據(jù) 7

2 智能終端軟件使用說明 7

2.1 數(shù)據(jù)分析平臺(tái) 6

2.2 網(wǎng)絡(luò)化分析平臺(tái) 6

2.3 異常點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析 6

2.4與國控點(diǎn)100小時(shí)同期數(shù)據(jù)對(duì)比 6

3 數(shù)據(jù)分析平臺(tái) 7

4 安裝方式與注意事項(xiàng) 9

5 日常維護(hù) 10

4.1氣體傳感器的標(biāo)定 10

4.2粉塵監(jiān)測儀的校準(zhǔn) 12

5 圣凱安傳感器測試方法 19

5.1測試結(jié)構(gòu)圖 10

5.2測試原理 10

5.3測試環(huán)境 10

5.4測試結(jié)果 10

1 產(chǎn)品概述

1.1產(chǎn)品特點(diǎn)

1.1.1 大氣氣體含量探測

氣體檢測采用高靈敏度電化學(xué)傳感器及紅外檢測原理，結(jié)合*的智能傳感與信號(hào)處理技術(shù)，可以連續(xù)監(jiān)測大氣層中的六種氣體，默認(rèn)大氣種類為SO2、NO2、O3、CO、H2S、VOC，由于系統(tǒng)采用模塊塊設(shè)計(jì)思想，客戶可以根據(jù)需要更換其它氣體檢測傳感器模塊，可選種類達(dá)到20多種，可以全面連續(xù)顯示需要的測量數(shù)據(jù)。

該傳感器操作方便、測量準(zhǔn)確、工作可靠，適用于工業(yè)現(xiàn)場或?qū)嶒?yàn)室測量等不同的要求。

系統(tǒng)采用泵吸式循環(huán)系統(tǒng)將環(huán)境空氣通過水汽過濾器，經(jīng)過濾后送到傳感器氣室，通過傳感器時(shí)所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換后，由微處理器進(jìn)行采集、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生濃度結(jié)果數(shù)據(jù)，通過RS485串行接口送至工控上位機(jī)做數(shù)據(jù)匯總保存同時(shí)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)上傳指揮中心。

1.1.2 可吸入顆粒物探測

    儀器采用光散射原理工作?？諝庵械姆蹓m顆粒物在高能激光束照射下產(chǎn)生光散射效應(yīng)，散射光強(qiáng)跟粉塵顆粒物濃度成正比，高靈敏的光電二極管接收到散射光，由光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過放大電路放大、單片機(jī)電路數(shù)字化處理、再按特定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算，從而得出被檢測污染源的粉塵濃度數(shù)，粉塵濃度的數(shù)據(jù)通過RS-485通訊接口傳輸?shù)絇C機(jī)，在PC機(jī)的顯示屏上讀取所檢測到的粉塵濃度數(shù)。

可實(shí)現(xiàn)全天候無人值守的粉塵濃度在線監(jiān)測。

1.1.3 氣象探測

微型機(jī)可提供六種氣象參數(shù)檢測，用于測量風(fēng)速、風(fēng)向、降水、氣壓、溫度和相對(duì)濕度，變送器外殼的等級(jí)為IP65。

風(fēng)測量：

采用三個(gè)等間距的超聲波變換器位于同一水平面上，組成一個(gè)變換器陣列。通過測量超聲波從一個(gè)變換器傳播到另外兩個(gè)變換器所用的時(shí)間來確定風(fēng)速和風(fēng)向。

降水量測量：

降水量測量模塊由鋼蓋和安裝在鋼蓋底面上的壓電傳感器組成。測量的參數(shù)為累計(jì)降雨量、降雨當(dāng)前強(qiáng)度、降雨峰值強(qiáng)度和降雨事件的持續(xù)時(shí)間。通過檢測每個(gè)單獨(dú)的雨滴，可以高精度地計(jì)算降雨量和降雨強(qiáng)度。該模塊還能夠區(qū)分冰雹和雨滴，測量的冰雹參數(shù)為冰雹累計(jì)量、當(dāng)前冰雹強(qiáng)度、峰值冰雹強(qiáng)度和降冰雹的持續(xù)時(shí)間。

PTU測量：

PTU模塊包含分別用來測量壓力、溫度和濕度的幾個(gè)傳感器。壓力、溫度和濕度傳感器的測量原理基于一個(gè)RC震蕩器和兩個(gè)基準(zhǔn)電容器，這些傳感器的電容將根據(jù)這兩個(gè)基準(zhǔn)電容器持續(xù)測量，變送器的微處理器會(huì)針對(duì)壓力傳感器和濕度傳感器的溫度依賴性進(jìn)行補(bǔ)償。

1.1.4 城市噪聲探測

噪聲測量模塊適合遠(yuǎn)程噪聲監(jiān)控，裝配2級(jí)工程測量傳聲器，傳聲器與噪聲測量單元主體之間分離，由延伸電纜連接，適用于機(jī)電產(chǎn)品噪聲、環(huán)境噪聲、交通噪聲、作業(yè)場所噪聲等的現(xiàn)場測量,適合集成于各種環(huán)境、產(chǎn)品監(jiān)控設(shè)備，組成單點(diǎn)或多點(diǎn)噪聲監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可用于產(chǎn)品噪聲監(jiān)測、城市交通噪聲監(jiān)測、建筑噪聲監(jiān)測和機(jī)場噪聲監(jiān)測等。

1.1.5 設(shè)備功能特點(diǎn)

（1）設(shè)備高度集成在電控箱內(nèi)，電控箱采用適合室外高空安裝的低風(fēng)阻圓柱形外觀設(shè)計(jì)；

（2）帶本地HMI人機(jī)交互界面，TFT面板，分辨率1024*768 工作溫度-20～ +70℃；；

（3）帶過流過壓保護(hù)器，漏電保護(hù)功能,設(shè)備機(jī)殼自帶雷擊浪涌保護(hù)器；

（4） 設(shè)備在斷電時(shí)提供備用供電系統(tǒng)；時(shí)間≥7小時(shí)

（5） 可通過設(shè)備本地運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)單位轉(zhuǎn)換、本地?cái)?shù)據(jù)讀取、采樣時(shí)間選擇、機(jī)箱溫度設(shè)定、傳感器校準(zhǔn)等操作；

（6） 設(shè)備具有開機(jī)自檢，傳感器故障診斷，報(bào)警功能帶防盜報(bào)警燈；

（7） 系統(tǒng)可直接對(duì)各個(gè)氣體傳感器可進(jìn)行獨(dú)立校準(zhǔn)；可單獨(dú)對(duì)每一路傳感器進(jìn)行充氮?dú)庑?zhǔn)零點(diǎn)。

（8） 系統(tǒng)所有傳感器均要求采用標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可以自動(dòng)識(shí)別檢測模塊種類及功能；

（9） PM2.5與PM10可吸入顆粒物要求可連續(xù)監(jiān)測，設(shè)備要求自帶粒子切割裝置；

（10） 氣體采集氣路帶有過濾系統(tǒng)；

（11） 系統(tǒng)自帶交流電用電量指示功能，數(shù)據(jù)可通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器以方便統(tǒng)計(jì)設(shè)備電量；

（12） 設(shè)備帶有GPS定位功能，方便設(shè)備布點(diǎn)確定設(shè)備位置；

（13） 設(shè)備存儲(chǔ)空間應(yīng)滿足采樣頻率為1分鐘的數(shù)據(jù)，可存儲(chǔ)10年的數(shù)據(jù)量；

（14） 數(shù)據(jù)采用無線傳輸模式（GPRS模塊4G網(wǎng)絡(luò)）上傳至公網(wǎng)服務(wù)器；

（15） 帶有ppm.mg/m3單位轉(zhuǎn)換設(shè)定功能；

（16） 設(shè)備要求有恒溫控制系統(tǒng)；可對(duì)超出溫度設(shè)定范圍的環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)并帶有硅橡膠半導(dǎo)體加熱制冷功能可通過系統(tǒng)主機(jī)串口對(duì)控制器進(jìn)行溫度設(shè)定和采集，同時(shí)接受外部控制信號(hào)，對(duì)溫度進(jìn)行直接調(diào)整。

        控溫范圍：-40℃～55℃；

        溫度波動(dòng)：±2℃；

（17）功率： ≤250W；

（18）防護(hù)等級(jí)符合IP65；

（19）設(shè)備凈重量：≤25kg；

（20）系統(tǒng)處理主機(jī)基于X86架構(gòu)，可擴(kuò)展升級(jí)，處理器主頻不低于1.6G低功耗無風(fēng)扇,內(nèi)存不低于2G，存儲(chǔ)空間不低于250G，并具備USB,以太網(wǎng)和GPIO接口，流暢運(yùn)行WIN7系統(tǒng)；

1.2產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)

1.2.1 氣體檢測

1.2.2 顆粒物檢測

1.2.3 氣象參數(shù)檢測

1.2.4噪音檢測參數(shù)

（1） 檢測原理：電子式；

（2）1kHz頻率上的測量范圍：

     30dB（A）-130dB（A）；

（3） 溫度的影響：

在0℃～40℃的工作溫度范圍內(nèi)的任何溫度上的指示聲級(jí)與參考溫度上的指示聲級(jí)的差值不超過±1.0 dB；

（4） 濕度的影響：

當(dāng)相對(duì)濕度從25％變化到90％時(shí)，指示聲級(jí)與參考相對(duì)濕度時(shí)的指示聲級(jí)的差值不超過±1.0 dB；

（5）頻率范圍： 10Hz-10kHz；

（6）帶自動(dòng)校準(zhǔn)功能；

1.2.5環(huán)境檢測設(shè)備上傳數(shù)據(jù)

2.智能終端軟件使用說明

該軟件運(yùn)行于城市區(qū)域環(huán)境智能綜合檢測終端，提供設(shè)備狀態(tài)顯示、本地歷史數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備參數(shù)設(shè)置功能。

1）軟件運(yùn)行主界面如下圖所示，顯示終端設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備溫度，用電量及設(shè)備內(nèi)電池電壓。

2）軟件界面第二分頁提供設(shè)備本地歷史數(shù)據(jù)查詢窗口，如果不輸入起始及終止時(shí)間默認(rèn)查詢當(dāng)前時(shí)間前24小時(shí)的歷史數(shù)據(jù)，只提供單一數(shù)據(jù)查詢。

3）軟件界面第三分頁提供本設(shè)備的參數(shù)設(shè)置和設(shè)備校準(zhǔn)功能。

l 城市區(qū)域環(huán)境智能綜合檢測終端軟件（測試版）

該軟件運(yùn)行于城市區(qū)域環(huán)境智能綜合檢測終端，提供設(shè)備狀態(tài)顯示、本地歷史數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備參數(shù)設(shè)置功能，并定時(shí)通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳本地實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)。服務(wù)器匯總數(shù)據(jù)后可通過部署相關(guān)程序，使用戶通過查看所有終端的實(shí)時(shí)、歷史檢測數(shù)據(jù)，如下圖示例。

2.1數(shù)據(jù)分析平臺(tái)

數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，主要功能應(yīng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示、歷史數(shù)據(jù)查詢、區(qū)域污染概率分析和污染排名統(tǒng)計(jì)等功能。

(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示

平臺(tái)可對(duì)各類監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)展示。將空氣質(zhì)量傳感器數(shù)據(jù)、常規(guī)空氣自動(dòng)監(jiān)測站數(shù)據(jù)匯入到統(tǒng)一平臺(tái)，統(tǒng)一管理，綜合展示。常規(guī)站和傳感器數(shù)據(jù)以不同顏色代表不同污染級(jí)別。

(2)歷史數(shù)據(jù)查詢

將各點(diǎn)位的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的統(tǒng)計(jì)分析，例如日變化分析、時(shí)間序列分析等，幫助采購方節(jié)約手動(dòng)分析時(shí)間成本，同時(shí)還能夠幫助采購方了解基本污染狀況。

(3)區(qū)域污染概率分析

通過計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)，各區(qū)域污染超標(biāo)的累積概率，能夠得到經(jīng)常發(fā)生污染的區(qū)域，即為超標(biāo)重點(diǎn)區(qū)域，也可能為潛在污染源，管理者可根據(jù)分析結(jié)果對(duì)此類區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管。

(4)污染排名統(tǒng)計(jì)

實(shí)時(shí)排名分析讓采購方掌握的污染動(dòng)態(tài)，歷史排名分析可以幫助采購方查找重點(diǎn)污染區(qū)域。

2.2網(wǎng)絡(luò)化分析平臺(tái)

2.3異常點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析

2.4與國控點(diǎn)100小時(shí)同期數(shù)據(jù)對(duì)比

3 安裝方式與維護(hù)事項(xiàng)

設(shè)備外觀如下：

1、安裝時(shí)，空調(diào)出風(fēng)口不能直接吹采樣管，避免夏季因采樣管內(nèi)樣氣受冷形成冷凝水影響監(jiān)測值。

2、微型站應(yīng)安裝良好的接地線，原則要求接地電阻小于4Ω。可采用多根角鐵并聯(lián)接地、埋銅板澆鹽水等方法，接地線應(yīng)采用20mm寬的扁鐵引入站房，用不小于2.5mm²的單股銅芯線連接到儀器。

3、微型站應(yīng)采取防雷措施（特別注意雷電由進(jìn)戶線進(jìn)入擊傷設(shè)備）。微型站安裝避雷針，如處于周邊避雷建筑物45度角保護(hù)區(qū)可不安裝避雷針。

4、具體安裝步驟嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書規(guī)定執(zhí)行。

4 日常維護(hù)

為了保證傳感器的精度和系統(tǒng)的完整性，氣體傳感器需要被標(biāo)定。通常，我們建議傳感器的標(biāo)定程序如下：

傳感器性能影響的因素很多，經(jīng)驗(yàn)表明：傳感器*次安裝后三十天，按照操作的希望值，完成傳感器的各種功能。大多數(shù)問題如傳感器位置的不適合、其他氣體的干擾、密度的降低，在這段時(shí)間里將會(huì)出現(xiàn)。

在前三十天，傳感器應(yīng)做周檢察，制定維修計(jì)劃包括標(biāo)定的時(shí)間間隔。正常情況下，每月標(biāo)定足以滿足傳感器的效率和靈敏度，同時(shí)月檢察也能保證傳感器的精度。

由上，傳感器的標(biāo)定方法和過程被立即確定。標(biāo)定的過程簡單、直接、容易，標(biāo)定的過程將具有一致性和追溯性。標(biāo)定的過程將在傳感器安裝的現(xiàn)場完成，并做好維修標(biāo)定記錄。

4.1氣體傳感器的月標(biāo)定

包括兩步驟：首先是"零點(diǎn)"設(shè)置，然后是"量程"的標(biāo)定：

步驟1："零點(diǎn)"設(shè)置

零點(diǎn)的校準(zhǔn)對(duì)于電化學(xué)傳感器來說尤其重要，特別是高精度大氣污染物模塊，我們的六種氣體檢測傳感器CO、H2S、NO2、SO2、O3、VOC都采用純度在99.99%的高純氮?dú)馄客ㄟ^減壓閥和流量計(jì)控制下進(jìn)行校準(zhǔn)：

A． 先將校準(zhǔn)設(shè)備輸出口連接到測量設(shè)備的校準(zhǔn)采集口上；

B． 更換高純氮?dú)馄?，將氣瓶連接至減壓閥上；

C． 檢查連接沒有問題后，打開減壓閥，氣壓沒有具體要求；

D． 流量計(jì)調(diào)整到300-500ml/分鐘；

E． 在環(huán)境檢測設(shè)備上調(diào)整到校準(zhǔn)界面，點(diǎn)擊零點(diǎn)校準(zhǔn)按鈕，等待校準(zhǔn)讀數(shù)值穩(wěn)定顯示（數(shù)據(jù)差在0.01PPM以內(nèi)）；大概時(shí)間在30分鐘以上，點(diǎn)擊零點(diǎn)修正按鈕，系統(tǒng)將新的零點(diǎn)值記錄存儲(chǔ)，輸出的檢測值將是校準(zhǔn)后的值；

F． 關(guān)閉減壓閥，關(guān)閉流量計(jì)，撤掉采集口，觀察新校準(zhǔn)后的設(shè)備采集值是否標(biāo)準(zhǔn)，（該值要比零值大），如果顯示零值，則本次校準(zhǔn)失敗，需要重新啟動(dòng)。

步驟2："量程"標(biāo)定

目前為止，H2S，CO，SO2，NO2，VOC五種氣體的量程校準(zhǔn)，存在以下幾個(gè)問題；

1）建議對(duì)量程的校準(zhǔn)在廠家完成，同時(shí)保證量程范圍使用年限，不符合的廠家退換更新；

2）建議標(biāo)定方法：

使用具有相關(guān)資質(zhì)的檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)比檢驗(yàn)標(biāo)定，通過對(duì)比大氣中的測量值，完成檢驗(yàn)標(biāo)定。

氣體校準(zhǔn)設(shè)備參考

4.2粉塵監(jiān)測儀的校準(zhǔn)

PM2.5，PM10粉塵監(jiān)測儀校準(zhǔn)方法：使用手持式TSI校準(zhǔn)儀對(duì)粉塵氣溶膠粒子數(shù)目進(jìn)行校準(zhǔn)，手持設(shè)備不能用作連續(xù)校準(zhǔn)使用，不過可以用來做校準(zhǔn)對(duì)比，所以需要購買具有相關(guān)資質(zhì)的粉塵校準(zhǔn)儀對(duì)我們的在線設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。例如美國TSI公司8530/8531/8532等。

粉塵校準(zhǔn)設(shè)備參考

5.圣凱安傳感器測試方法

5.1測試結(jié)構(gòu)圖

圖1-1

5.2測試原理

1. 如圖1-1,臭氧氣罐里面裝有純標(biāo)準(zhǔn)臭氧氣體,可以通過氣閥使氣體釋放出來.標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生裝置可以控制臭氧氣罐氣體的通氣量,加入其它氣體使得臭氧氣體的的濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)濃度值,來提供給校準(zhǔn)測試設(shè)備.

2. 臭氧傳感器為以供測試的傳感器設(shè)備,其測試得出的結(jié)果可以通過藍(lán)牙和電腦進(jìn)行通信,筆記本上有相應(yīng)的數(shù)據(jù)軟件將測試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄.

3. 經(jīng)過臭氧傳感器的氣體再次經(jīng)過臭氧傳感器測量已經(jīng)校準(zhǔn)好的臭氧氣體測量設(shè)備,臭氧氣體測量可以將數(shù)據(jù)經(jīng)過傳感器的氣體再次測量來進(jìn)行對(duì)比.

測試方法

1. 不加入臭氧傳感器,直接利用標(biāo)準(zhǔn)氣體產(chǎn)生裝置和臭氧氣體測量設(shè)備,標(biāo)準(zhǔn)氣體產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)濃度氣體進(jìn)入臭氧氣體測量設(shè)備對(duì)臭氧氣體測量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn).

2. 加入臭氧傳感器,重復(fù)上述測試步驟.對(duì)臭氧傳感器的度進(jìn)行測試,筆記本記錄臭氧傳感器的測量值.臭氧氣體測量設(shè)備能夠顯示經(jīng)過傳感器之后的氣體臭氧濃度,筆記本同時(shí)進(jìn)行記錄.

3. 測試步驟(改變通氣濃度,每次通氣時(shí)間2分鐘.):

400ppb->200ppb->300ppb->100ppb->0ppb

0ppb->100ppb->200ppb->300ppb->400ppb

5.3測試環(huán)境(根據(jù)通入的氣體中成分,監(jiān)測設(shè)備測量結(jié)果)

5.4測試結(jié)果