CN105223319B - 一种基于校准检定车的移动在线标定检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于校准检定车的移动在线标定检测系统及其方法，系统包括检定车、远程检定实验中心和环保分析器，检定车与远程检定实验中心和环保分析器分别双向无线通讯连接，检定车车厢内设置两个实验操作台、水系统平台、两个实验座椅和至少一个摄像头、空调或安装排气设备、空气净化系统、GPS装置和无线通讯模块等，能够实现计量检定，实时传输检测数据，及时、准确、高效，保证了检定人员的安全，提高了工作效率，同时为受检单位节省了送检仪器的费用，具有较为广泛的应用前景的在线检测系统及方法。

Description

一种基于校准检定车的移动在线标定检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及环境监测领域，具体涉及一种基于校准检定车的移动在线标定检测系统及其方法。

背景技术

目前，我国环境保护问题日趋严重，大气、水源污染问题非常突出，给我国人民的身体健康和财产安全带来了很大的挑战。在很多地区煤化工企业众多，一方面，“三废”排放严重，存在监管不到位，污染物控制能力、经费、态度不足的问题；另一方面，这些地区又可能处于“南水北调”核心区域，水质监测等显的尤为重要。如何保证矿区、电厂、污水处理厂等单位安装的环境监测仪的正常使用，并确保量值的准确可靠，成为一个重要问题。

目前很多地区已经建立了包括烟气分析仪、氨自动监测仪、化学需氧量(COD)在线监测仪等在内环境监测仪，并且在国内外，移动实验室的开发与应用涉及领域较广，如美国研发的“生物科学移动实验室”，以色列研发的“农用移动实验室”等，中国研发的“疾病预防的检测移动实验室”，西安研制的“考古移动实验室”，莱芜市计量测试所研制的“报警器在线检测系统”等。这种“移动实验室”成为未来检测标定的趋势，然而目前并没有专门将环境类监测仪器的多种标准检定装置集成一体，能够现场配制符合要求的不同浓度的标准气体或标准溶液，实现各类环境监测仪器及时、高效、准确的计量检定的在线检测系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够实现计量检定，实时传输检测数据，及时、准确、高效，保证了检定人员的安全，提高了工作效率，同时为受检单位节省了送检仪器的费用，具有较为广泛的应用前景的在线检测系统及方法。

本发明提供了一种基于校准检定车的移动在线标定检测系统，系统包括检定车、远程检定实验中心和环保分析器，检定车与远程检定实验中心和环保分析器分别双向无线通讯连接，检定车车厢内设置两个实验操作台，其中一个实验操作台的尺寸为980mm×550mm，另一实验操作台4的尺寸为820mm×500mm，两个实验操作台下端都设置地锁，用于固定实验操作台，其中紧挨着大小为820mm×500mm的实验台还设置一尺寸为520mm×500mm的水系统平台，在车厢尾部沿着尺寸为820mm×500mm的实验操作台和水系统平台设置6-8个4L标准气瓶，尺寸为820mm×500mm的实验操作台上设置配气装置；

其中配气装置采用RBMF-Z5C型便携式配气装置为主设备，配备标气、瓶装空气和两级加压表，设计并安装有不锈钢无吸附减压阀、控制阀门；工作时，两个工作的气瓶分别输出气流，通过金属软管连接至工作台上的配气装置，利用不同阀门或按钮的控制；

水系统平台包括清洗系统和溶液配制系统，清洗系统包括洗手盆、自动上水装置、晾容量瓶的架子和收集废水的水桶，其中水源采用桶装纯净水；溶液配制系统包括1000ml容量瓶、500ml容量瓶、100ml容量瓶各3个，并且还包括4个移液器、1个车载冰箱；水系统平台还配备仪器检定所需各种安全防护设备；

上述两个实验操作台和水系统平台内都设置减震机柜，并且在两个实验操作台和水系统平台中的一个或多个上设置万向抽风机；

车厢内还设置至少两个实验座椅和至少一个摄像头，其中摄像头用于保存或上传现场工作画面；

在上述两个实验操作台中的一个或两个中还设置车载系统外接电源连接装置和UPS电源贮存装置，其中车载系统外接电源连接装置和UPS电源贮存装置通过与它们连接的控制面板进行控制；

车厢内还设置车内空调或安装排气设备，用于控制调整车厢内的温度和湿度；

车厢内还设置GPS装置，用于实时获得检定车的位置；

车厢内还设置空气净化系统和无线通讯模块，其中空气净化系统用于净化或置换车内检测过程中排放的有毒有害气体；无线通讯模块用于与远程检定实验中心和环保分析器双向无线通讯连接，无线传输数据。

优选地，环保分析器为化学需要量COD在线监测仪，氨氮监测仪，电导仪、浊度仪等中的一种或几种的组合。

优选地，所述安全防护设备为工作服、绝缘鞋、安全帽、防护面罩，以及相应的医用氧气自救设备中的一种或几种。

优选地，车载系统外接电源用伸缩电源线在现场取电，并且并配置备用电源和逆变器。

优选地，备用电源不足时用汽车电源加逆变器工作。

优选地，电源输出电压采用输出220伏交流电源、110伏交流电源和12伏直流电源的多样化输出，不同电压的输出采用不同的接口转化并进行明确标示。

优选地，无线通讯模块为无线网卡、WIFI模块、3G模块或4G模块。

本发明还提供一种基于校准检定车的移动在线标定检测系统的在线标定检测方法,依次包括如下步骤：

(1)打开摄像头，全程录制工作画面，并且实时保存或上传现场至远程检定实验中心；通过环保分析器实时采集测定目标气体或液体，分析处理采集测定数据，得到目标气体或液体的含量值，并且实时显示，之后将含量值以无线的形式发送给检定车和远程检定实验中心；

(2)通过车内设置的空调或安装的排气设备，控制调整车厢内的温度和湿度，满足温度为15-35℃，湿度≤85％RH；

(3)在车厢内配备标准气体或标准液体，并且保证标准气体不确定度U≤2％，标准溶液不确定度U≤3％，利用空气净化系统净化或置换车内检测过程中排放的有毒有害气体；

(4)或者将检定车驶入标定检测区域，直接利用环保分析器现场采集测定配备的标准气体或标准液体，利用车载系统外接电源连接装置连接外部电源或者利用UPS电源贮存装置，通过控制面板进行控制以提供电源，或者将步骤(3)中配置好标准气体或标准液体充入气袋或装入容器携带到现场，再利用环保分析器采集测定配备的标准气体或标准液体，之后分析处理采集测定数据，得到配备的标准气体或标准液体的含量值，重复采集测定6次，将6次测量的含量值平方后取平均值，将步骤(1)中得到的目标气体或液体的含量值平方，然后将所述平均值和目标气体或液体的含量值平方想减后求模值，再用模值除以所述平均值后得到标定误差指数P，当P≤0.015时，无需重新标定环保分析器，当P＞0.015时，利用配备的标准气体或标准液体，重新标定环保分析器；

(5)通过GPS装置实时获得检定车的位置信息，将环保分析器是否准确的工作状态信息以及检定车的位置信息通过无线通讯模块发送给检定车和远程检定实验中心进行处理和存储；其中远程检定实验中心接收到工作状态信息后进行集中处理和显示，以可视化的图标形式在远程检定实验中心显示，让上环保监管部门实时了解环保分析器的实际工作情况及检测车的位置；

(6)重复步骤(1)-(5)，当不要进行在线标定检测时，结束标定检测。

本发明与现有技术相比，可以实现：

1)在线检测实验室深入现场进行检定与校准，实现标准物质动态配气，更适合于死角、复杂环境下仪器信息数据的采集，增强了检测手段和能力。

2)将各单元集成到在线检测实验室内，能够对环境监测仪器的检定提供一站式服务，相当于实验室前置，能够更方便检测，既减少仪器使用单位送检仪器的麻烦，又提高工作效率。

3)实现在线数据的实时传输，更加及时、准确，减小了操作人员人为记录带来的误差，减轻了工作量。

4)在一定程度上能够让上级环保监测部门更真实的了解到仪器实际工作状况，从而为其有效监管提供技术支持。

5)在线监测系统结构灵活，增加检定种类或升级换代方便。

附图说明

图1在线标定检测系统结构示意图

图2检定车结构示意图一

图3检定车结构示意图二

图4检定车结构示意图三

图5检定车结构示意图四

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种基于校准检定车的移动在线标定检测系统，如附图1所示，系统包括检定车1、远程检定实验中心2和环保分析器3，环保分析器3为化学需要量COD在线监测仪，氨氮监测仪，电导仪、浊度仪等中的一种或几种的组合，用于检测环境中的目标气体和/或目标液体的检测。如附图2所示，检定车1车厢内设置两个实验操作台4，其中一个实验操作台4的尺寸为980mm×550mm，另一实验操作台4的尺寸为820mm×500mm，实验操作台下端设置地锁8，用于固定实验操作台4，防止移动，其中紧挨着大小为820mm×500mm的实验台还设置一尺寸为520mm×500mm的水系统平台5，在车厢尾部沿着尺寸为820mm×500mm的实验操作台和水系统平台5设置6-8个4L标准气瓶9，尺寸为820mm×500mm的实验操作台上设置配气装置，配气装置采用RBMF-Z5C型便携式配气装置为主设备，配备标气、瓶装空气和两级加压表，设计并安装有不锈钢无吸附减压阀、控制阀门等相关设施。在配气时，两个工作气瓶分别输出气流，通过金属软管连接至工作台上的配气装置，利用不同阀门或按钮的控制，配制精度高、稳定性好的不同浓度检定用标准气体，实现在线实时检测，或充入气袋携带到现场完成检测，这样节约成本，降低劳动强度，真正体现检定/校准工作准确、高效的优势。水系统平台5包括清洗系统和溶液配制系统，清洗系统包括洗手盆10、自动上水装置、晾容量瓶的架子、收集废水的水桶，其中水源采用桶装纯净水，溶液配制系统包括1000ml容量瓶、500ml容量瓶、100ml容量瓶各3个，并且还包括4个移液器、1个车载冰箱15(保存标准溶液用)。如附图4、5所示，考虑容量瓶等存放空间和防震，上述两个实验操作台4和水系统平台5内都设置减震机柜，并且在两个实验操作台4和水系统平台5中的一个或多个上设置万向抽风机；如附图2、3所示，车厢内还设置至少两个实验座椅6和至少一个摄像头7，其中摄像头7用于保存或上传现场工作画面；此外，水系统平台5还配备仪器检定所需各种安全防护设备，如工作服、绝缘鞋、安全帽、防护面罩，以及相应的医用氧气等自救设备等。

如附图5所示，在上述两个实验操作台4中的一个或两个中还设置车载系统外接电源连接配置和UPS电源13贮存装置，其中车载系统外接电源和UPS电源贮存装置12通过与它们连接的控制面板16进行控制，多种电源方式能够充分保证在线检测系统的供电。其中电源系统采用多种电源接口的形式，可以用伸缩电源线在现场取电并配置备用电源和逆变器，备用电源不足时用汽车电源加逆变器工作(系统不单独设置发电机)。电源输出电压采用多样化输出，不仅输出常用的220伏交流电源，并且有110伏交流电源和12伏直流电源的输出，不同电压的输出采用不同的接口转化并进行明确标示。

此外，在车厢内配备气体或液体以及检测过程中，往往会产生有毒有害气体，因此车厢内还设置空气净化系统，净化或置换车内检测过程中排放的有毒有害气体，其中空气净化系统不仅可以排除车内有毒气体，并且在排放前进行无害化处理，防止因此带来的环境污染。为了即使上传数据给远程检定实验中心2进行分析处理，检定车1车厢内还设置无线通讯模块(优选为无线网卡、WIFI模块、3G模块、4G模块)，这样实现了对在线环保监测仪器的现场检测时，让上一级环保监管部门实时了解到仪器的实际工作情况，从而为环保监管采取更有效的管理措施提供技术支持等。

此外，现有技术中虽然已经存在装载GPS的车辆，并实时的将车辆位置发送给远程控制中心，但是目前并没有配备GPS的校准检定车1，并且通过使用GPS可以将校准检定车的位置信息结合环保分析器3的工作状态信息一起发送给远程检定实验中心2，这样就可以实时的将校准检定车1的实时位置以及位置处的环保分析器3的工作状态信息实时的远程检定实验中心2端显示，远程检定实验中心2可以以可视化的直观操作控制，当出现状况时，可以及时调度维修人员以及配备维修、校准等装备前往现场进行操作。

在车厢内配备气体或液体以及检测过程中，检定车1中的实验环境也需要满足一定的技术指标，在这样的环境下的操作才更准确，通过车内空调或安装相应排气设备，使实验室内温度、湿度等符合规定要求，根据检定规程规定，主要指标要求如下：

1)车内环境条件：温度：(15～35)℃湿度：≤85％RH

2)动态配气装置：多组分，不确定度U≤1.0％。

3)标准气体：不确定度U≤2％。

4)标准溶液：不确定度U≤3％，现配现用。

5)减压阀、连接气管、控制针阀，不锈钢制品。

6)逆变器：过流、过压、温度、欠压等多功能保护。

本发明还提供了基于校准检定车的移动在线标定检测系统的在线标定检测方法,依次包括如下步骤：

(1)打开摄像头，全程录制工作画面，并且实时保存或上传现场至远程检定实验中心；通过环保分析器实时采集测定目标气体或液体，分析处理采集测定数据，得到目标气体或液体的含量值，并且实时显示，之后将含量值以无线的形式发送给检定车和远程检定实验中心；

(2)通过车内设置的空调或安装的排气设备，控制调整车厢内的温度和湿度，满足温度为15-35℃，湿度≤85％RH；

(3)在车厢内配备标准气体或标准液体，并且保证标准气体不确定度U≤2％，标准溶液不确定度U≤3％，利用空气净化系统净化或置换车内检测过程中排放的有毒有害气体；

(4)或者将检定车驶入标定检测区域，直接利用环保分析器现场采集测定配备的标准气体或标准液体，利用车载系统外接电源连接装置连接外部电源或者利用UPS电源贮存装置，通过控制面板进行控制以提供电源，或者将步骤(3)中配置好标准气体或标准液体充入气袋或装入容器携带到现场，再利用环保分析器采集测定配备的标准气体或标准液体，之后分析处理采集测定数据，得到配备的标准气体或标准液体的含量值，重复采集测定6次，将6次测量的含量值平方后取平均值，将步骤(1)中得到的目标气体或液体的含量值平方，然后将所述平均值和目标气体或液体的含量值平方想减后求模值，再用模值除以所述平均值后得到标定误差指数P，当P≤0.015时，无需重新标定环保分析器，当P＞0.015时，利用配备的标准气体或标准液体，重新标定环保分析器；

(5)通过GPS装置实时获得检定车的位置信息，将环保分析器是否准确的工作状态信息以及检定车的位置信息通过无线通讯模块发送给检定车和远程检定实验中心进行处理和存储；其中远程检定实验中心接收到工作状态信息后进行集中处理和显示，以可视化的图标形式在远程检定实验中心显示，让上环保监管部门实时了解环保分析器的实际工作情况及检测车的位置；

(6)重复步骤(1)-(5)，当不要进行在线标定检测时，结束标定检测。

尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (7)

1.一种在线标定检测方法，利用基于校准检定车的移动在线标定检测系统，其中系统包括检定车、远程检定实验中心和环保分析器，检定车与远程检定实验中心和环保分析器分别双向无线通讯连接，检定车车厢内设置两个实验操作台，其中一个实验操作台的尺寸为980mm×550mm，另一实验操作台的尺寸为820mm×500mm，两个实验操作台下端都设置地锁，用于固定实验操作台，其中紧挨着大小为820mm×500mm的实验台还设置一尺寸为520mm×500mm的水系统平台，在车厢尾部沿着尺寸为820mm×500mm的实验操作台和水系统平台设置6-8个4L标准气瓶，尺寸为820mm×500mm的实验操作台上设置配气装置；

其中配气装置采用RBMF-Z5C型便携式配气装置为主设备，配备标气、瓶装空气和两级加压表，设计并安装有不锈钢无吸附减压阀、控制阀门；工作时，两个工作的气瓶分别输出气流，通过金属软管连接至工作台上的配气装置，利用不同阀门或按钮的控制；

水系统平台包括清洗系统和溶液配制系统，清洗系统包括洗手盆、自动上水装置、晾容量瓶的架子和收集废水的水桶，其中水源采用桶装纯净水；溶液配制系统包括1000ml容量瓶、500ml容量瓶、100ml容量瓶各3个，并且还包括4个移液器、1个车载冰箱；水系统平台还配备仪器检定所需各种安全防护设备；

上述两个实验操作台和水系统平台内都设置减震机柜，并且在两个实验操作台和水系统平台中的一个或多个上设置万向抽风机；

车厢内还设置至少两个实验座椅和至少一个摄像头，其中摄像头用于保存或上传现场工作画面；

在上述两个实验操作台中的一个或两个中还设置车载系统外接电源连接装置和UPS电源贮存装置，其中车载系统外接电源连接装置和UPS电源贮存装置通过与它们连接的控制面板进行控制；

车厢内还设置车内空调或安装排气设备；

车厢内还设置GPS装置，用于实时获得检定车的位置；

车厢内还设置空气净化系统和无线通讯模块，其中空气净化系统用于净化或置换车内检测过程中排放的有毒有害气体；无线通讯模块用于与远程检定实验中心和环保分析器双向无线通讯连接，无线传输数据

其特征在于，依次包括如下步骤：

(1)打开摄像头，全程录制工作画面，并且实时保存或上传现场至远程检定实验中心；通过环保分析器实时采集测定目标气体或液体，分析处理采集测定数据，得到目标气体或液体的含量值，并且实时显示，之后将含量值以无线的形式发送给检定车和远程检定实验中心；

(2)通过车内设置的空调或安装的排气设备，控制调整车厢内的温度和湿度，满足温度为15-35℃，湿度≤85％RH；

(3)在车厢内配备标准气体或标准液体，并且保证标准气体不确定度U≤2％，标准溶液不确定度U≤3％，利用空气净化系统净化或置换车内检测过程中排放的有毒有害气体；

(4)或者将检定车驶入标定检测区域，直接利用环保分析器现场采集测定配备的标准气体或标准液体，利用车载系统外接电源连接装置连接外部电源或者利用UPS电源贮存装置，通过控制面板进行控制以提供电源，或者将步骤(3)中配置好标准气体或标准液体充入气袋或装入容器携带到现场，再利用环保分析器采集测定配备的标准气体或标准液体，之后分析处理采集测定数据，得到配备的标准气体或标准液体的含量值，重复采集测定6次，将6次测量的含量值平方后取平均值，将步骤(1)中得到的目标气体或液体的含量值平方，然后将所述平均值和目标气体或液体的含量值平方想减后求模值，再用模值除以所述平均值后得到标定误差指数P，当P≤0.015时，无需重新标定环保分析器，当P＞0.015时，利用配备的标准气体或标准液体，重新标定环保分析器；

(5)通过GPS装置实时获得检定车的位置信息，将环保分析器是否准确的工作状态信息以及检定车的位置信息通过无线通讯模块发送给检定车和远程检定实验中心进行处理和存储；其中远程检定实验中心接收到工作状态信息后进行集中处理和显示，以可视化的图标形式在远程检定实验中心显示，让上环保监管部门实时了解环保分析器的实际工作情况及检测车的位置,当出现状况时，前往现场进行操作；

(6)重复步骤(1)-(5)，当不要进行在线标定检测时，结束标定检测。

2.如权利要求1所述的在线标定检测方法，其特征在于：环保分析器为化学需要量COD在线监测仪，氨氮监测仪，电导仪、浊度仪中的一种或几种的组合。

3.如权利要求1或2所述的在线标定检测方法，其特征在于：所述安全防护设备为工作服、绝缘鞋、安全帽、防护面罩，以及相应的医用氧气自救设备中的一种或几种。

4.如权利要求3所述的在线标定检测方法，其特征在于：车载系统外接电源用伸缩电源线在现场取电，并且并配置备用电源和逆变器。

5.如权利要求4所述的在线标定检测方法，其特征在于：备用电源不足时用汽车电源加逆变器工作。

6.如权利要求5所述的在线标定检测方法，其特征在于：电源输出电压采用输出220伏交流电源、110伏交流电源和12伏直流电源的多样化输出，不同电压的输出采用不同的接口转化并进行明确标示。

7.如权利要求1所述的在线标定检测方法，其特征在于：无线通讯模块为无线网卡、WIFI模块、3G模块或4G模块。