CN105136683A - 长光程空气质量自动监测的远程质控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长光程空气质量自动监测系统具有远程质控功能，包括长光程DOAS分析仪、CO分析仪、动态校准仪、高浓度臭氧发生器、零气发生器、标准钢瓶、工控机中的数采分析软件。数采分析软件通过接受远程的质控指令，控制校准源产生相应的校准气体通入到相应的气体分析仪校准池中，从而实现对气体分析仪自动校准或检查，并同时给予远程端（即不同级别的监测管理平台，用于对区域内不同监测点位进行数据统计、管理、发布的平台）反馈。

Description

长光程空气质量自动监测的远程质控系统

技术领域

本发明涉及空气质量监测系统领域，具体是一种长光程空气质量自动监测的远程质控系统。

背景技术

随着空气污染状况的不断加剧，近来国家环保部门对于环境空气质量的在线监测也显得尤为关注，目前环境空气质量监测常规污染气体有SO₂、NO₂、O₃和CO。相对之前增加了O₃、CO两个指标。实现对于气态污染物四参数的准确、有效测量已越来越重要。

现有的长光程气体分析仪仪器如长光程DOAS气体分析仪、长光程CO分析仪，所存在的问题如下：校准时采用手动校准方式，采用同一浓度钢瓶校准气，通过改变校准池长度等效实现对仪器的多点校准或检查；气源需要手动打开；流量控制采用的是转子流量计等，正是由于以上原因导致设备无法实现自动化校准、检查，且校准的重复性不高，人为影响因素较大。设备也无法实现远程的自动化控制校准。

发明内容本发明的目的是提供一种长光程空气质量自动监测的远程质控系统，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：包括有DOAS分析仪、CO分析仪、动态标准仪、高浓度臭氧发生器、零气发生器、内设有数采分析软件的工控机，以及分别存储有SO₂、NO₂、O₂和CO气体的标准钢瓶，所述工控机通过网络连接线接收远程质控指令，工控机还分别通过通讯连接线与动态校准仪、高浓度臭氧发生器、DOAS分析仪、CO分析仪通讯连接，所述动态校准仪的标气输入口通过管路与存储有SO₂、NO₂、CO气体的标准钢瓶连接，高浓度臭氧发生器的臭氧输入口通过管路与存储有O₂气体的标准钢瓶连接，动态校准仪其中一个标气输出口、高浓度臭氧发生器的臭氧输出口分别通过管路与DOAS分析仪的标气输入口连接，动态校准仪另一个标气输出口通过管路与CO分析仪的标气输入口连接，所述零气发生器的零气出口通过管路分别与动态标准仪的稀释气输入口、高浓度臭氧发生器的稀释气输入口连接；远程质控指令通过网络连接线传输到数采分析软件后，数采分析软件根据指令内容通过通讯连接线直接控制高浓度臭氧发生器或者动态校准仪产生相应浓度的标准气体到DOAS分析仪或CO分析仪中进行分析仪的校准或检查，从而实现对分析仪器不同监测因子的校准或检查。

所述的长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：所述工控机通过485通讯连接线分别与动态校准仪、高浓度臭氧发生器、DOAS分析仪、CO分析仪通讯连接。

所述的长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：所述动态校准仪标气输入口通过聚四氟管分别与存储有SO₂、NO₂、CO气体的标准钢瓶连接，所述高浓度臭氧发生器的臭氧输入口亦通过聚四氟管与存储有O₂气体的标准钢瓶连接，且各聚四氟管上分别安装有不锈钢减压阀。

所述的长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：所述动态校准仪的标气输出口、高浓度臭氧发生器的臭氧输出口分别通过管路接入同一个三通转接头，三通转接头通过管路与DOAS分析仪的标气输入口连接。

所述的长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：所述零气发生器的零气出口通过管路连接至一个三通转接头，所述三通转接头通过管路分别与动态标准仪的稀释气输入口、高浓度臭氧发生器的稀释气输入口连接。

所述的长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：所述高浓度臭氧发生器利用高压电离O₂的方式产生O₃。

本发明中，DOAS分析仪能够同时实现对气态污染物SO₂、NO₂、O₃的实时在线监测；能够在校准模式和监测模式间进行自动切换，在校准模式下仪器可直接通入校准气进行校准或检查。

本发明中，CO分析仪能够实现对气态污染物CO的实时在线监测；能够在校准模式和监测模式间进行自动切换，在校准模式下仪器可直接通入校准气进行校准或检查。

本发明中，动态校准仪是用来为DOAS分析仪提供SO2、NO2校准气，为CO分析仪提供CO校准气，因此其应与标准钢瓶中的SO2、NO2、CO气体连接；根据动态校准仪的使用要求，其也应与零气发生器连接；根据DOAS分析仪（和CO分析仪的使用要求，动态校准仪的稀释比应在4:1~100:1范围内。

本发明中，动态校准仪与数采分析软件通过485通讯连接线进行通讯，并根据数采分析软件具体的指令选择提供相应名称、流量和浓度的气体。

本发明中，高浓度臭氧发生器是利用高压电离O₂的方式产生O₃（其产生O₃浓度范围应至少满足100-400ppm范围），进而用来为DOAS分析仪提供O₃校准气，因此其应与标准钢瓶中的O₂气体连接；根据高浓度臭氧发生器的使用要求，其也应与零气发生器连接。

本发明中，高浓度臭氧发生器与数采分析软件通过485通讯连接线进行通讯，并根据数采分析软件具体的指令选择提供不同浓度的O₃校准气体。

本发明中，数采分析软件具有相应的质控功能，可响应通过网络连接线传输来的质控指令，如零点校准、跨度校准、零点检查、跨度检查或精度检查等等，进而通过485通讯连接线控制DOAS分析仪、CO分析仪、动态校准仪和高浓度臭氧发生器完成相应的远程质控指令。

本发明中的动态校准仪为DOAS气体分析仪提供用以校准、检查使用的SO2、NO2校准气，为CO分析仪提供CO校准气，而高浓度臭氧发生器为DOAS分析仪提供用以校准、检查使用的O3。两校准源的动作指令均由上工控机中数采分析软件发送，根据具体质控指令进行相应控制选择。

本发明旨解决了基于长光程光谱探测技术的空气质量自动监测系统的远程质控问题，实现了仪器的自动化校准、检查功能，从而最终实现了仪器的远程网络化质控管理。

附图说明

图1为本发明系统框图。

具体实施方式

如图1所示，长光程空气质量自动监测的远程质控系统，包括有DOAS分析仪1、CO分析仪2、动态标准仪3、高浓度臭氧发生器4、零气发生器5、内设有数采分析软件9的工控机，以及分别存储有SO₂、NO₂、O₂和CO气体的标准钢瓶6，工控机通过网络连接线10接收远程质控指令，工控机还分别通过通讯连接线与动态校准仪3、高浓度臭氧发生器4、DOAS分析仪1、CO分析仪2通讯连接，动态校准仪3的标气输入口通过管路与存储有SO₂、NO₂、CO气体的标准钢瓶连接，高浓度臭氧发生器4的臭氧输入口通过管路与存储有O₂气体的标准钢瓶连接，动态校准仪3其中一个标气输出口、高浓度臭氧发生器4的臭氧输出口分别通过管路与DOAS分析仪1的标气输入口连接，动态校准仪3另一个标气输出口通过管路与CO分析仪2的标气输入口连接，零气发生器5的零气出口通过管路分别与动态标准仪3的稀释气输入口、高浓度臭氧发生器4的稀释气输入口连接；远程质控指令通过网络连接线10传输到数采分析软件9后，数采分析软件9根据指令内容通过通讯连接线直接控制高浓度臭氧发生器4或者动态校准仪3产生相应浓度的标准气体到DOAS分析仪1或CO分析仪2中进行分析仪的校准或检查，从而实现对分析仪器不同监测因子的校准或检查。

工控机通过485通讯连接线8分别与动态校准仪3、高浓度臭氧发生器4、DOAS分析仪1、CO分析仪2通讯连接。

动态校准仪3标气输入口通过聚四氟管7分别与存储有SO₂、NO₂、CO气体的标准钢瓶连接，高浓度臭氧发生器4的臭氧输入口亦通过聚四氟管与存储有O₂气体的标准钢瓶连接，且各聚四氟管上分别安装有不锈钢减压阀12。

动态校准仪3的标气输出口、高浓度臭氧发生器4的臭氧输出口分别通过管路接入同一个三通转接头11，三通转接头11.1通过管路与DOAS分析仪1的标气输入口连接。

零气发生器5的零气出口通过管路连接至一个三通转接头11.2，三通转接头11.2通过管路分别与动态标准仪3的稀释气输入口、高浓度臭氧发生器4的稀释气输入口连接。

高浓度臭氧发生器4利用高压电离O₂的方式产生O₃。

本发明由DOAS分析仪1、CO分析仪2、动态校准仪3、高浓度臭氧发生器4、零气发生器5、标准钢瓶6、聚四氟管7、485通讯连接线8、数采分析软件9、网络连接线10、三通转接头（聚四氟材料）11.1、11.2和不锈钢减压阀12等组成。远程质控指令通过网络连接线10传输到数采分析软件9后，数采分析软件9根据指令内容通过485通讯连接线8直接控制高浓度臭氧发生器4或者动态校准仪3产生相应浓度的标准气体到DOAS分析仪1或CO分析仪2中进行分析仪的校准或检查，从而实现对分析仪器不同监测因子的校准或检查。

DOAS分析仪1能够同时实现对气态污染物SO2、NO2、O3的实时在线监测，其主要由卡塞格林望远镜、控制盒、标定控制模块、光谱分析单元、光纤及其他链接件组成。其标定控制模块中标气输入口通过三通转接头（聚四氟材料）11.1分别与动态校准仪3的一个标气输出口1相连，与高浓度臭氧发生器4的臭氧输出口相连；标定控制模块的输出口直接排放到室外。

CO分析仪2能够实现对气态污染物CO的实时在线监测，其主要由望远镜、控制模块、校准模块、分析单元组成。其标校准模块中标气输入口与动态校准仪3的另一个标气输出口相连，输出口直接排放到室外。

动态校准仪4的标气输入口分别与标准钢瓶中的SO2、NO2、CO的连接，连接时采用聚四氟管7和不锈钢减压阀12以及不锈钢双卡套；稀释气输入口与零气发生器5的零气出口连接，采用不锈钢双卡套和聚四氟管连接；采用这样的连接件，可以保证管路良好的气密性和耐腐蚀性；动态校准仪3采用高精度质量流量控制器（流量测量精度可达1%），实现对于校准气的精确配制，同时其也具有相应的触摸屏，可通过触摸屏直接手动进行校准气的配制；在设备正常工作期间，钢瓶气的不锈钢减压阀应处于打开到可使用的状态；当动态校准仪3接收到数采分析软件9的命令时即按照命令的要求开始产生相应的校准气体，如果在产生校准气的过程中有任何报警信息，都会及时反馈到数采分析软件9上。

高浓度臭氧发生器4与标准钢瓶6中的O2气连接，连接时采用聚四氟管和不锈钢减压阀以及不锈钢双卡套；稀释气输入口与零气发生器5的零气出口连接，连接均采用不锈钢双卡套接头，管路采用聚四氟管。采用这样的连接件，可以保证管路良好的气密性和耐腐蚀性。高浓度臭氧发生器同样采用高精度质量流量控制器，具有相应的触摸屏控制，其内部材料同样采用耐腐蚀、吸附性弱的材料，以确保提供稳定、准确、有效的校准气;当高浓度臭氧发生器4接收到数采分析软件9的命令时即按照命令的要求开始产生相应的校准气体，如果在产生校准气的过程中有任何报警信息，都会及时反馈到数采分析软件9上。

零气发生器5的零气输出口通过三通转接头11.2分别连接到动态校准仪3的稀释气入口和臭氧发生器4的稀释气入口；在分析仪正常工作期间，零气发生器应一致处于开启状态。

数采分析软件9通过485通讯连接线8分别与DOAS分析仪1、CO分析仪2、动态校准仪3和高浓度臭氧发生器4相连，并通过网络连接线10与远程端保持连接；软件能够显示动态校准仪、高浓度臭氧发生器、DOAS分析仪、CO分析仪的连接状态和工作状态。当其接受到远程端的质控指令时，则向下通过485通讯连接线8下发控制指令，操控相应的设备来完成相应的质控指令；如在质控指令执行期间，读取到设备的状态出现异常时，实时通过网络上传质控的结果，提示用户进行相应的操作，并终止当前的质控任务。

Claims (6)

1.长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：包括有DOAS分析仪、CO分析仪、动态标准仪、高浓度臭氧发生器、零气发生器、内设有数采分析软件的工控机，以及分别存储有SO₂、NO₂、O₂和CO气体的标准钢瓶，所述工控机通过网络连接线接收远程质控指令，工控机还分别通过通讯连接线与动态校准仪、高浓度臭氧发生器、DOAS分析仪、CO分析仪通讯连接，所述动态校准仪的标气输入口通过管路与存储有SO₂、NO₂、CO气体的标准钢瓶连接，高浓度臭氧发生器的臭氧输入口通过管路与存储有O₂气体的标准钢瓶连接，动态校准仪其中一个标气输出口、高浓度臭氧发生器的臭氧输出口分别通过管路与DOAS分析仪的标气输入口连接，动态校准仪另一个标气输出口通过管路与CO分析仪的标气输入口连接，所述零气发生器的零气出口通过管路分别与动态标准仪的稀释气输入口、高浓度臭氧发生器的稀释气输入口连接；远程质控指令通过网络连接线传输到数采分析软件后，数采分析软件根据指令内容通过通讯连接线直接控制高浓度臭氧发生器或者动态校准仪产生相应浓度的标准气体到DOAS分析仪或CO分析仪中进行分析仪的校准或检查，从而实现对分析仪器不同监测因子的校准或检查。

2.根据权利要求1所述的长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：所述工控机通过485通讯连接线分别与动态校准仪、高浓度臭氧发生器、DOAS分析仪、CO分析仪通讯连接。

3.根据权利要求1所述的长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：所述动态校准仪标气输入口通过聚四氟管分别与存储有SO₂、NO₂、CO气体的标准钢瓶连接，所述高浓度臭氧发生器的臭氧输入口亦通过聚四氟管与存储有O₂气体的标准钢瓶连接，且各聚四氟管上分别安装有不锈钢减压阀。

4.根据权利要求1所述的长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：所述动态校准仪的标气输出口、高浓度臭氧发生器的臭氧输出口分别通过管路接入同一个三通转接头，三通转接头通过管路与DOAS分析仪的标气输入口连接。

5.根据权利要求1所述的长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：所述零气发生器的零气出口通过管路连接至一个三通转接头，所述三通转接头通过管路分别与动态标准仪的稀释气输入口、高浓度臭氧发生器的稀释气输入口连接。

6.根据权利要求1所述的长光程空气质量自动监测的远程质控系统，其特征在于：所述高浓度臭氧发生器利用高压电离O₂的方式产生O₃。