空气自动站技术方案.docx

环境空气质量连续监测系统技术方案目录一、环境空气监的必要性2二、技术方案3（一）系统组成及结构图31. 1污染物监测方法31.2 数据采集、传输系统与中心站41.3 中心站4（二）设符选鞭、技术指标及性能42. 1,DoAS气体监测仪42.2 大气颗粒物监测仪62.3 ，象系统82.4 数据采集和处理系统92.5 中心站系统IO2.6 长光程差分吸收法与干法点式的比拟I1.三、子站房建设设计13四、施工组织方案14五、系统运行与日常维护方案16六、胞套空气子站系统供货清IR18一、环境空气监测的必要性洁挣大气是人类赖于生存的必要条件之一，是维持生命所必需的物质。大气有一定的自我净化能力，因自然过程等进入大气的污染物，由大气自我净化过程从大气中移除，从而维持洁净大气。但是，随着工业化进程的加快，经济的高速开展，生产和消费规模日益扩大，越来越多的污染物源源不断地排放到大气环境中，改变了大气的正常组成，增加自然界自身净化的负担，使空气质量变坏：另一方面，由于人类生产活动的开展，人类对自然界的攫取越来越多，对生态环境的破坏越来越严重，削弱J'自然界自身净化的能力，导致了大气污染物浓度不断地增加。当我们生活在受到污染的空气之中健康就会受到严1R影响。污染物名称取值时间浓度限做(ugm,)一级标准二级标准SO2年平均206024小时平均50150I小时平均150500NO2年平均404024小时平均8080I小时平均200200臭氧I小时平均160200日最大8小时平均值1(»160表1新环境空气质筠标准浓度限值当前我国大气污染状况十分严重，主要呈现为煤烟型污染特征。城巾大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标：二氧化硫污染保持在较高水平：机动车尾气污染物排放总量迅速增加从而导致以机动车持放为主导的光化学烟雾污染严重：氮氧化物污染呈加重趋势，很多大城市臭氧的大气浓度呈现上升趋势，大气污染控制急需尽快提上日程。二、技术方案环境空气质量连续自动监测系统是是一种集光、机、电及计算机技术为一体的高科技产品，采用国家环保总局最新推荐的开放长光程分析方法及美国环境保护组织(USEPA)推荐的B射线吸收法，利用光学差分吸收光谱技术研制而成，与传统的点式仪器相比，具有在线连续能量、系统工作稔定、潴量范圉广(遥测功能卜运行雉护费用低、维护同期短、无需人员监守等优点.(一)系统组成及结构图全套系统由长光程差分吸收光谱(DOAS)气体监测仪、PMKI自动监测仪、PM”监测仪、气象站系统及数据采集器和中心站统汁分析软件等凡同部组成。由长光程差分吸收光谱气体分析仪测量空气中SO2、No2、Oi及苯系物等痕量污染物的浓度：由空气质量PMu)自动监测仪器和PMU监测仪测址空气中可吸入颗粒物(inha1.ab1.eParticu1.aieMatter)IO微米以下和2.5微米以下的固态粉尘颗粒的浓度：气象站系统测量环境空气中的风向、风速、气压及温湿度。上述几种监测仪把测得的结果送入数据采集落进行储存及记录，并把测量数据远传到中心站进行分析、统计并生成各类报表.子站中心站系统11.=MODENJADS1.1 污染物监测方法监测工程浦定方法S0:差分光谱吸收法NO2差分光谱吸收法Oj差分光谱吸收法PMioB射线吸收法PMts射线吸收法表2污染物监测方法1.2 数据采集、传输系统与中心站上述几种监测仪把测得的结果通过模拟量输HI接口（0-1,0-5、0/0或4-2OmA）或数字量接口（RS232或RS485接口）将分析仪测量的结果传输至数据采集器保存，并通过传输系统把测量数据远传到中心站进行分析、统计并生成各类报表。采用的ModenVADS1.通讯方式。如图2所示：图2数采系统与中心站的通讯方式1.3 中心站采用FI前配巴比拟高的国内知名品牌的电脑作为中心站电脑，并安装一套中心站软件,实现用户的数据处理及报表统计、打印功能。（二）设备选型、技术指标及性能2.1、 DOAS气体监潴仪1）测量原理:长光程差分吸收光谱（DOAS）气体分析仪通过被测物原对各特定波长的光的吸收情况来检测化学物浓度。可同时测量SOz,NO2,0“苯系物等多种污染物。气体分子具有各自的特征吸收截面，DOAS技术是通过研究气体对光源强度的特征吸收以确定其浓度。气体在大气中的吸收股从比尔定律，见下式：式中：/。（幻一光源发出的起始光强；“一经过1.距离传输后的光强：1.光程："5）一气体的吸收截面；C一测量气体的浓度。C就可以从实验中测量并计算：光源(曲灯)发出的光，通过卡塞格伦里远镜系统准宜传输到大气路径.局部光被安放在路径另一端的角反射镜反射回来，被望远镜接收聚焦在光纤的入射端面。光纤把光导入光谱仪，经光谱仪分光，出射约为66nm的谱宽。光谱被探测器一一光电二极管阵列PDA接收后，将光信号转变为电信号，经A/D模数转化后的数据通过计算机进行进步处理。通过比拟经过大气狼地气体吸收的大气光谙与灯谱的不同而确定大气中的气体成分。由于每种气体都有自C1.的特征吸收光谱，分析光谱的谱线结构及变化就可以确定吸收气体及气体的浓度。结构图如图3所示。图3DOAS系统光路结构2)技术指标工程SO2NO2O3测员范闹(O-Dppn)(。DPPm(O1.)ppm噪苦0.5ppb1.ppb1.ppb最低检测限1.ppb2ppb2ppb零点漂移(24h)±2ppb±5ppb±5ppb20%量程漂移(24h)±5ppb±5ppb±5ppb80%量程漂移(24h)±5ppb+IOppb+IOppb线性误差+1.%F.S.+1.%1.'.S.+2%1.'.S.电压稔定性土1%F.S.±1%F.S.±1%F.S.响应时间2min2min2min输出模拟信号或数字信号工作电压C220V±10%50HZ工作环境温度-20,C-40r仪技术指标3）技术特点I、阵列探测器，一次获取72nm宽的光谱，不需要频繁切换光谱区间，具有高时间分狭率.2、精度裔，信噪比高，浓度测量下限低。3、可实时、连续测量。4、可同时监测多种气体成分，新增监测工程无需改变硬件。5、完全非接触在线自动监测。该技术不需要抽取样品（传统的湿法化学监测技术和干式电化学法自动监测技术均需枭样），防止了由于采样带来的不准确性，可完全真实反映大气的污染状况。6、平均污染状况，无须多点取样。7、便于维护,运行本钱低。图4DoAS气体分析仪2.2、 大气颗粒物监测仪I）设备选取：PM1.。颗粒物：1.GH-O1.B型PMIo监测仪PMas颗粒物：1.GH-OIE型PM”监测仪2）测量原理：本仪罂采用P射线吸收原理。原子核在发生衰变时,放出P粒子。B粒了实际上是一种快速带电粒子，它的穿透能力较强，当它穿过一定号度的吸收物质时，其强度随吸收层序度增加而逐渐减弱的现象叫做B吸收。当吸收物质的厚度比B粒子的射程小很多时，B射线在物质中的吸收，近似为：式中:1.,为没有吸收物质时的强度：I是B射线穿过厚度为t,的吸收物质度,4称为质量吸收系数或质垃衰减系数，单位为Cm)g：t.称为质量厚度，单位为gcm实验说明，对于不同的吸收物质，1.随原子序数的增加而缓慢地增加。对于同一吸收物质,1.与放射能量:有关。3)仪器组成:可吸入颗粒物PMW(PMn)自动监测仪包括仪器主机，P.(PM26)切割器,以及采样泵。结构图如图5所示：图5结构蛆成图4)技术指标:工程名称指标PMg自动监测仪PM监测仪测量范围(07)或(010)mg11,(07)或(010)mg/m50%切割粒径10m±0.5Um空气动力学直径2.5m±0.2m空气动力学直径最小显示单位0.001mg/m0.001mgm1.采样流量偏差五±3%设定流量/241)忘±3%设定流量/2加平行性±7W±7%测量精度斜率：1+0.15截距：士10ugm"相关系数：20.95斜率：1.±0.15载距：±10ugm'相关系数：20.93校准膜重现性±2¾W±2%输出信号模拟信号或数字信号模拟信号或数字信号工作电压C220V±10¾.50HZAC220V±10%x50HZ工作环境温度OCTOcC0,C-40,C表4大气颗粒物监测仪技术指标5)技术特点：1、大屏幕字符液晶屏2、功能强大的微处理器和设计简洁的硬件线路3、采用低密度，低辐射，半衰期长的C14源4、痂垃更好的泥纸，可以使测量更精确5、精密的机械加工技术使仪器机械运动更枝定可靠6、系统采川的离性能组件和更贴近用户的软哽设计使本仪器仅仅需要非常有限的维护和保养。7、可兆的远距离RS485通讯。图6PM,0（PMj,）监测仪2.3、 气象系统I）设备选型：WS5（XUMB生产厂家：镌国1.UFFT2）测量原理：气湿和相对湿度温度通过一个高精度NTC电阻进行测量，而湿度那么通过一个电容式传感器进行测员。为了降低外部影响（例如太阳辐射），这些传感器应置于防相射、通风良好的外壳内。与传统非通风式传感器相比，此类传感器在强辐射条件下测量精度更高。结合气压因素.可根据气温和相对湿度来计身露点、绝对湿度和混合比等参数。气压通过一个内置传感器（MEMS）测量绝对气压。利用当地海拔高度（用户可在设备中设定），通过气压公式可计算出以海平面为基准的相对气压。风向和风速风力计中有4个超声波传感器，可在各个方向循环进行测量-根据测得的声波传输时间差异计匏井确定最终风速和风向。该传感器内巴了一个风的检测质量输出信号作为参考，从而指出在测量期间有多少合格的测量数据。3）技术指标：测址工程测量范围测垃精度备注气压300120OhPa±0.5hPa模拟或数字信号R485标准接口风向0359.9°±3°风速075msi.3m,s气温-50,C-60r士0.2*C湿度0%RH700%RH±2%RH表6气象系统技术指标4）技术特点：I）采用先进的,而精度、巩固耐用的工业级气象传感器.超声波气象站重量轻，体积小巧,使下安装.2）外形巩固可靠，没有转动部件，不易损坏.3）测量:精度较高，没有机械转动部件，寿命长，在超大风速下也便于使用。4）不受启动风速影响，O风速起即可测盘，亦适合于微风的测量“5）由于其特有的工作原理无需昂员的现场校准或维护，免去了固定站高位安装拆卸的困雄。t送命令，实现监测仪冷的6）超声波技术是非接触测量，不易受外界条件影响，针对对于雪冻天气，有相应的自动加热功能。2.4、 数据采集和处理系纵1）、技术特点1、可正确显示监测分析仪2、数采仪可与中心站实现3、具备远程自动控制功能远程控制：4、适时状态传输功能，可采集系统各仪器的适时状态参数，并向中心站或中心管理平台适时传输：5、具备数据标志功能，数采仪对每个