CN117269430B - 一种空气在线监测的自动质控方法、装置与系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种空气在线监测的自动质控方法、装置与系统，气体质控方法通过接收分析任务，当分析任务的任务类型为质控任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将质控气输入至气体分析单元进行分析；或者，当分析任务的任务类型为采样任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，将采样气输入至气体分析单元进行分析，能够自动根据不同的任务类型控制电磁三通阀单元的工作状态，从而实现质控气路与采样气路的切换，实现质控气或者采样气的分析，无需人工切换气路，降低了操作难度、提高切换效率以及保证监测准确性，并且通过设置电磁三通阀单元，避免质控气、采样气回流而造成的不良影响。
Description
技术领域
本申请涉及环境空气的在线监测领域，尤其涉及一种空气在线监测的自动质控方法、装置与系统。
背景技术
在环保问题日益突出、环保事业高速发展的大环境下，推进自动化在线监测已成现今环境监测的主要技术手段。目前，对于各个点位的环境空气监测站房，定期对进行气体分析仪进行质量控制检查，即定期检查并校准气体分析仪，是运维的重要一环，可以有效减少监测数据偏差，保障监测数据质量，并对气体分析仪本身的保养、检修和更换有导向作用。
现阶段质控任务执行的自动化程度低，在实际操作过程中，仍以巡检人员抵达现场进行人工操作为主，操作难度大，等待时间长，效率低，不同类型的分析仪进行质控时，需人工不断地反复切换气路，若控制不当，质控气回流、气路死区废气滞留等问题易对受质控的气体分析仪造成影响，导致质控检查的效果有偏差，影响准确性。
发明内容
本申请实施例提供一种空气在线监测的自动质控方法、装置与系统，以解决相关技术存在的至少一问题，技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种空气在线监测的自动质控方法，应用于空气在线监测模组，所述空气在线监测模组包括质控管道、采样管道、电磁三通阀单元以及气体分析单元，所述质控管道用于输入质控气，所述采样管道用于输入采样气，所述电磁三通阀单元连接所述质控管道、所述采样管道以及所述气体分析单元，方法包括：
接收分析任务；
当所述分析任务的任务类型为质控任务时，控制所述电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将所述质控气输入至所述气体分析单元进行分析；
或者，
当所述分析任务的任务类型为采样任务时，控制所述电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，将所述采样气输入至所述气体分析单元进行分析。
在一种实施方式中，所述控制所述电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将所述质控气输入至所述气体分析单元进行分析包括：
控制所述电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将所述质控气输入至所述气体分析单元；
经过预设时间间隔，确定所述气体分析单元的读数数值，所述读数数值作为质控气分析结果。
在一种实施方式中，所述质控管道还包括排出口以及泄压控制阀，所述方法还包括：
在确定所述分析任务的任务类型为质控任务后，在质控任务执行前控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，将所述质控管道中的管路废气通过所述排出口排出；
或者，
在所述质控任务进行时，控制所述泄压控制阀以预设频率交替开启和关闭，持续排出管路废气；
或者，
在所述质控任务完成后，控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，将所述质控管道中的管路废气通过所述排出口排出。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
获取所述质控管道的第一压力值；
当所述第一压力值大于预设最大压力值时，以第一频率控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，并在经过预设开关时间间隔后以所述第一频率控制所述泄压控制阀的工作状态为关闭。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
在所述泄压控制阀经过预设次数的开启以及关闭后，获取所述质控管道的第二压力值；
当所述第二压力值大于预设最大压力值时，根据所述第一频率与第一预设倍数的比值确定第二频率，以所述第二频率控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，在经过预设开关时间间隔后以所述第二频率控制所述泄压控制阀的工作状态为关闭，将所述第二频率作为新的第一频率，返回所述获取所述质控管道的第二压力值的步骤，直至所述第二压力值小于或等于预设最大压力值；
或者，
当所述第二压力值小于预设最小压力值时，根据所述第一频率与第二预设倍数的乘积确定第三频率，以所述第三频率控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，在经过预设开关时间间隔后以所述第三频率控制所述泄压控制阀的工作状态为关闭，将所述第三频率作为新的第一频率，返回所述获取所述质控管道的第二压力值的步骤，直至所述第二压力值大于或等于预设最小压力值。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
获取所述质控管道的流量；
当所述流量大于预设流量最大值，增加所述泄压控制阀的开启时长与泄压控制阀的关闭时长之间的比值至第一预设比值，直至所述流量小于或等于预设流量最大值；
或者，
当所述流量小于预设流量最小值，减小所述泄压控制阀的开启时长与泄压控制阀的关闭时长之间的比值至第二预设比值，直至所述流量大于或等于预设流量最小值。
在一种实施方式中，所述方法还包括：
获取所述空气在线监测模组所在站房的监测数据，当所述监测数据超过第一预设范围，进行报警提示；
或者，
获取所述质控气对应的质控气生成模块的流量数据以及压力数据并进行监测，当所述流量数据以及压力数据中的至少之一异常，进行报警提示。
第二方面，本申请实施例提供了一种空气在线质控系统，包括：
接收模块，用于接收分析任务；
控制模块，用于当所述分析任务的任务类型为质控任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将质控气输入至气体分析单元进行分析；
或者，
当所述分析任务的任务类型为采样任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，将采样气输入至气体分析单元进行分析。
第三方面，本申请实施例提供了一种空气在线质控装置，包括：处理器和存储器，该存储器中存储指令，该指令由该处理器加载并执行，以实现上述各方面任一种实施方式中的方法。
上述技术方案中的有益效果至少包括：
通过接收分析任务，当分析任务的任务类型为质控任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将质控气输入至气体分析单元进行分析；或者，当分析任务的任务类型为采样任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，将采样气输入至气体分析单元进行分析，能够自动根据不同的任务类型控制电磁三通阀单元的工作状态，从而实现质控气路与采样气路的切换，实现质控气或者采样气的分析，无需人工切换气路，降低了操作难度、提高切换效率以及保证监测准确性。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。
图1为本申请一实施例空气在线监测的自动质控方法的步骤流程示意图；
图2为本申请一实施例空气在线监测模组的结构示意图；
图3为本申请一实施例显示单元的界面示意图；
图4为本申请一实施例测试结果的示意图；
图5为本申请一实施例泄压验证的结果示意图；
图6为本申请一实施例的具体质控流程图；
图7为本申请一实施例的空气在线质控系统的结构框图；
图8为本申请一实施例的空气在线质控装置的结构框图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
参照图1，示出本申请一实施例的空气在线监测的自动质控方法的流程图，该空气在线监测的自动质控方法可应用于空气在线监测模组，如图2所示，空气在线监测模组包括质控管道1、采样管道2、电磁三通阀单元3、气体分析单元4、泄压控制阀5、流量计(未图示)、压力计(未图示)以及显示单元(未图示)，质控管道1上设置有多个三通阀A以及四通阀B，将质控管道1分成多段，质控管道1具有输入口11用于输入通过质控气生成模块生成的质控气以及具有排出口12用于排放多余的气体，泄压控制阀5设置于质控管道1上靠近排出口12设置，流量计(未图示)以及压力计(未图示)分别连接四通阀B的不同端，采样管道2用于输入来自采样总管的采样气，电磁三通阀单元3连接质控管道1、采样管道2以及气体分析单元4，其中采样管道2下方具有第一连接管道，电磁三通阀单元3通过第一连接管道连接气体分析单元4，质控管道1通过第二连接管道6连接电磁三通阀单元3。需要说明的是，气体分析单元4可以为分析SO2、NO2、O3、CO等气体的气体分析仪，显示单元可以为触摸屏；采样管道2、电磁三通阀单元3以及气体分析单元4的数量可以根据实际需要设置，不过具体限定，本申请实施例中以具有四个电磁三通阀单元3、四条采样管道2以及四个气体分析单元4单元为例，一共具有CH1、CH2、CH3、CH4四条气路，每一条气路的控制原理类似且独立控制，因此本申请实施例中仅以其中一条气路的控制为例进行说明，例如CH1气路用于监测SO2。
参照图1，本申请实施例中的空气在线监测的自动质控方法至少可以包括步骤S100，以及S200或者S300：
S100、接收分析任务。
S200、当分析任务的任务类型为质控任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将质控气输入至气体分析单元进行分析。
S300、当分析任务的任务类型为采样任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，将采样气输入至气体分析单元进行分析。
本申请实施例的空气在线监测的自动质控方法可以通过电子控制单元、控制器、处理器等执行，例如本申请实施例中以嵌入式主板上的电子控制单元为例，电子控制单元可以接收用户输入的分析任务，电子控制单元具有嵌入式质控控制程序，可以分析输入的分析任务，确定分析任务的任务类型，从而控制电磁三通阀单元的工作状态为开启或者关闭，从而实现自动气路切换，将质控气或者采样气输入至气体分析单元进行分析。另外，嵌入式质控控制程序还可以进行泄压控制阀的相关控制。
本申请实施例的技术方案，通过接收分析任务，当分析任务的任务类型为质控任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将质控气输入至气体分析单元进行分析；或者，当分析任务的任务类型为采样任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，将采样气输入至气体分析单元进行分析，能够自动根据不同的任务类型控制电磁三通阀单元的工作状态，从而实现质控气路与采样气路的切换，实现质控气或者采样气的分析，无需人工切换气路，降低了操作难度、提高切换效率以及保证监测准确性，并且通过设置电磁三通阀单元避免质控气、采样气回流而造成的不良影响。同时，通过设置多个气路，可以兼容不同类型的气体分析单元进行不同类型气体的分析；电磁三通阀具有流体调节精度高、调节范围大、密闭性优良等特点，通过自动化质控程序控制对电磁三通阀单元的开关有利于实现质控监测变化流体间压差变化平滑，进一步控制质控气路的自动化高效切换，提高质控数据的效率与精准度。
本申请实施例中，对电磁三通阀和泄压控制阀均具备不少于30000次的使用寿命，控制所有电磁三通阀、泄压控制阀连续自动开闭，开闭动作间隔10s，整个开闭周期为20s，连续开闭30000次，通导出测试数据，查看累计开闭次数和每次开闭对应的执行情况，开闭执行次数累计30000次以上，发现成功率达99％以上。
在一种实施方式中，用户可以通过触摸屏输入分析任务，或者通过如手机、平板、电脑、车载电脑、服务器等向电子控制单元输入分析任务，不作具体限定。
需要说明的是，各个电磁三通阀单元的默认状态可以为关闭，因此在默认状态下，执行的是采样任务，或者在没有接收到分析任务、分析任务为默认任务、分析任务为空(用户没有输入分析任务)时，执行采样任务。
在一种实施方式中，步骤S200中，当确定分析任务的任务类型为质控任务时，电子控制单元控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，例如开启，此时质控管道中的质控气可以经过电磁三通阀单元输入至气体分析单元进行分析。需要说明的是，当电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，采样气无法经过电磁三通阀单元，质控气也不会进入到采样管道中，避免质控气稀释采样总管中的采样气体，而影响其他不在质控状态的气体分析单元执行采样任务，因为校准仪输出的质控气流量约为5000sccm,多数点式气体分析仪的进气流量范围在400～1500sccm，校准仪的供气流量明显高于分析仪的进气流量，因此，多余的零气、跨度检查质控气、多点检查质控气等类型的质控废气容易往采样总管直接排放，回流到采样总管的质控气会稀释通入其他非质控状态分析仪的采样气，造成空气监测分析浓度值偏低，明显影响污染物监测数据的准确性。并且，无论电磁三通阀单元的工作状态是开启或者关闭，都可以避免质控气回流至质控管道中。同时，无论电磁三通阀单元的工作状态是开启或者关闭，也不影响正在进行质控的气体分析单元和另外其他的正常采样监测的气体分析单元，也可以避免人为远程打开电磁三通阀单元并往采样通道输入质控零气而稀释采样气体中污染物，故意降低污染物浓度的监测数据造假行为。
在一种实施方式中，步骤S300中，当确定分析任务的任务类型为采样任务时，电子控制单元控制电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，第二状态与第一状态相反，例如第一状态为开启，则第二状态为关闭，此时所采样气可以从采样管道经过电磁三通阀单元输入至气体分析单元进行分析。需要说明的是，当电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，质控气无法经过电磁三通阀单元，并且无论电磁三通阀单元的工作状态是开启或者关闭，采样气也无法回流至采样管道。
可选地，步骤S200中控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将质控气输入至气体分析单元进行分析，包括步骤S310-S320：
S310、控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将质控气输入至气体分析单元。
S320、经过预设时间间隔，确定气体分析单元的读数数值，读数数值作为质控气分析结果。
本申请实施例中，在执行质控任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将质控气输入至气体分析单元，由于在质控气的输入过程中可能存在不均匀、浓度不够等影响测量的情况，因此在质控气输入的过程中，经过预设时间间隔后再确定气体分析单元的读数数值，将该读数数值作为质控气分析结果。可选地，该质控气分析结果可以传输至电子控制单元中，并且可以在触控屏上进行显示。
在一种实施方式中，本申请实施例的空气在线监测的自动质控方法还包括步骤S411或S412或S413：
S411、在确定所述分析任务的任务类型为质控任务后，在质控任务执行前控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，将所述质控管道中的管路废气通过所述排出口排出。
本申请实施例中，在确定分析任务的任务类型为质控任务后，在质控任务初始阶段即质控任务执行前，电子控制单元控制泄压控制阀的工作状态为开启，将质控管道中的管路废气通过排出口排出，避免气路死区的残留气体影响当前质控气浓度，保障质控气的分析准确性。然后再次快速开闭，以便于新的目标质控气快速上气。
S412、在所述质控任务进行时，控制所述泄压控制阀以预设频率交替开启和关闭，持续排出管路废气。
本申请实例中，在质控任务进行时，可以控制泄压控制阀以预设频率交替开启和关闭，持续排出管路废气，从而将输入气体分析仪的质控气流量控制在分析仪常规的进气流量范围内，避免质控气和流量过大而造成仪器劳损。
S413、在质控任务完成后，控制泄压控制阀的工作状态为开启，将质控管道中的管路废气通过排出口排出。
本申请实施例中，在质控任务完成后，控制泄压控制阀的工作状态为开启，目的是将质控结束后的质控气进行排空，避免质控气在气路死区残留，影响下一次的质控气分析；同时，有利于加速气路恢复。
需要说明的是，电子控制单元控制泄压控制阀进行快速的开闭，除了排出残留气体外，还能够为质控管道产生一定的、受控的气冲击和积累效应，辅助质控时质控气上气，提高质控气的分析效率。
在一种实施方式中，本申请实施例的空气在线监测的自动质控方法还包括步骤S421-S422：
S421、获取质控管道的第一压力值。
S422、当第一压力值大于预设最大压力值时，以第一频率控制泄压控制阀的工作状态为开启，并在经过预设开关时间间隔后以第一频率控制泄压控制阀的工作状态为关闭。
本申请实施例中，通过压力计获取质控管道的第一压力值，并传送至电子控制单元中，电子控制单元中设置有正常的压力范围区间，压力范围区间的边界值分别为预设最大压力值pMax以及预设最小压力值pMin。可选地，当第一压力值大于预设最大压力值pMax时，以第一频率f1控制泄压控制阀的工作状态为开启，并在经过预设开关时间间隔例如1s后以第一频率f1控制泄压控制阀的工作状态为关闭。可以理解的是，在执行质控任务的过程中，泄压控制阀以默认的第一频率f1实现快速的开闭。
在一种实施方式中，本申请实施例的空气在线监测的自动质控方法在S422之后，还包括S423，以及S424或者S425：
S423、在泄压控制阀经过预设次数的开启以及关闭后，获取质控管道的第二压力值。
本申请实施例中，定义泄压控制阀的一次开启以及一次关闭为一个动作周期，例如预设次数为2，此时泄压控制阀经过2次的开启以及关闭，即泄压控制阀经过了2次的动作周期，通过压力计获取质控管道的第二压力值。
S424、当第二压力值大于预设最大压力值时，根据第一频率与第一预设倍数的比值确定第二频率，以第二频率控制泄压控制阀的工作状态为开启，在经过预设开关时间间隔后以第二频率控制泄压控制阀的工作状态为关闭，将第二频率作为新的第一频率，返回获取质控管道的第二压力值的步骤，直至第二压力值小于或等于预设最大压力值。
本申请实施例中，示例性地以第一预设倍数为1.5为例说明，当第二压力值大于预设最大压力值时，根据第一频率与第一预设倍数的比值确定第二频率f2，即f1/1.5＝f2，然后以第二频率f2控制泄压控制阀的工作状态为开启，在经过预设开关时间间隔后以第二频率f2控制泄压控制阀的工作状态为关闭，将第二频率作为新的第一频率，返回获取质控管道的第二压力值的步骤，直至第二压力值小于或等于预设最大压力值，以最终的第二频率控制泄压控制阀的开闭。
可以理解的是，即第二频率的更新公式为：
fi＝fi-1/1.5(i为频率调整轮次/次数，i＝2,3…)
S425、当第二压力值小于预设最小压力值时，根据第一频率与第二预设倍数的乘积确定第三频率，以第三频率控制泄压控制阀的工作状态为开启，在经过预设开关时间间隔后以第三频率控制泄压控制阀的工作状态为关闭，将第三频率作为新的第一频率，返回获取质控管道的第二压力值的步骤，直至第二压力值大于或等于预设最小压力值。
本申请实施例中，示例性地以第二预设倍数为1.5为例说明，第一预设倍数与第二预设倍数相同，其他实施例中第一预设倍数与第二预设倍数可以不相同。可选地，根据第一频率f1与第二预设倍数的乘积确定第三频率f3，即fi×1.5＝f3，以第三频率f3控制泄压控制阀的工作状态为开启，在经过预设开关时间间隔后以第三频率f3控制泄压控制阀的工作状态为关闭，将第三频率作为新的第一频率，返回获取质控管道的第二压力值的步骤，直至第二压力值大于或等于预设最小压力值。
可以理解的是，即第三频率的更新公式为：
fi＝fi-1×1.5(i为频率调整轮次/次数，i＝2,3…)
需要说明的是，如果利用最终确定的第二频率或者第三频率进行泄压控制阀的快速开闭后压力值均在正常的压力范围区间内，则频率稳定不再调整，若压力在整个泄压过程结束时仍超出设定的正常的压力范围区间，进行告警提示。其中，最终确定的第二频率或者第三频率作为下次进行泄压时的初始频率，即第一频率。
在一种实施方式中，本申请实施例的空气在线监测的自动质控方法还包括S431，以及S432或者S433：
S431、获取质控管道的流量。
可选地，通过流量计获取质控管道的流量，并传送至电子控制单元中。
S432、当流量大于预设流量最大值，增加泄压控制阀的开启时长与泄压控制阀的关闭时长之间的比值至第一预设比值，直至流量小于或等于预设流量最大值。
类似地，本申请实施例中，电子控制单元中设置有正常的流量范围区间，流量范围区间的边界值分别为预设最大流量值以及预设最小流量值，泄压控制阀的开启时长与关闭时长的默认比值为1s：1s。可选地，当流量大于预设流量最大值，电子控制单元会增加泄压控制阀的开启时长与泄压控制阀的关闭时长之间的比值至第一预设比值，示例性地为2s：1s，直至流量小于或等于预设流量最大值。可选地，可以将第一预设比值存储作为下一次泄压开始时的开启时长与关闭时长的默认比值。
S433、当流量小于预设流量最小值，减小泄压控制阀的开启时长与泄压控制阀的关闭时长之间的比值至第二预设比值，直至流量大于或等于预设流量最小值。
类似地，当流量小于预设流量最小值，电子控制单元会减小泄压控制阀的开启时长与泄压控制阀的关闭时长之间的比值至第二预设比值，示例性地为1s：2s，直至流量大于或等于预设流量最小值。同样地，可以将第二预设比值存储作为下一次泄压开始时的开启时长与关闭时长的默认比值。
本申请实施例中，通过电子控制单元的嵌入式质控控制程序，基于Joukowsky原理的压力和流量反馈控制方式，进行流量以及压力的实时监测，对泄压控制阀进行快速开闭控制，使质控气管路产生一定的、受控的气冲击和积累效应，加速质控气的上气、稳定压力和结束后排空，有效避免气路死区的残留气体影响当前质控气浓度。
例如，一种实施方式中，在质控任务初始阶段，泄压控制阀将气路死区内的其他阶段残余气体快速排空，然后快速开闭，以便新的目标质控气从自动化质控装置的质控气输入口(CAL-IN)输入并充满质控主气路，即加速质控气上气并促进质控气预混；质控任务的读数阶段，泄压控制阀常开，排出多余质控气，将输入气体分析单元的质控气流量控制在该气体分析单元常规的进气流量范围内，避免质控气压力和流量过大而造成仪器劳损；质控任务结束时，不再输入来自校准仪的质控气，泄压控制阀快速排清残余的质控气，加速气路恢复，关闭电磁三通阀单元后切换通入来自站房采样总管的采样气体和恢复气体分析单元的采样数据读数，避免采样气体中会掺杂未排清的质控气体。
在一种实施方式中，本申请实施例的空气在线监测的自动质控方法还包括S441或者S442：
S441、获取空气在线监测模组所在站房的监测数据，当监测数据超过第一预设范围，进行报警提示。
需要说明的是，由于空气在线监测模组处于站房中，因此站房的状态会对空气在线监测模组产生影响，因此为了保证空气在线监测模组的正常运行，有必要对站房进行监控。可选地，站房的监测数据包括但不限于站房温湿度、三相电流电压(A相、B相、C相)、采样总管温湿度、总管静压、标气瓶压力、空调状态、滞留时间、CO泄漏、烟雾报警、水浸报警监测数据或状态，电子控制单元基于站房环境的物联感知，当监测数据中的某项数据超过其对应的第一预设范围，此时判定为异常，触发自动报警提示，有效避免站房内的异常因素干扰气体分析仪和其他配套设备稳定运行，有助于保障环境空气监测数据的准确性和有效性。
S442、获取质控气对应的质控气生成模块的流量数据以及压力数据并进行监测，当流量数据以及压力数据中的至少之一异常，进行报警提示。
本申请实施例中，由于质控气由质控气生成模块产生，例如质控气生成模块包括钢瓶、零气发生器以及校准仪，以钢瓶中的气体为SO2标准气体为例，钢瓶中的SO2标准气体与通过零气发生器产生的零气输入校准仪，校准仪将标准气体和零气按一定的比例混合后制成质控气，然后输入至质控管道中，因此质控气生成模块的状态直接影响质控气的浓度等指标，有必要进行质控气生成模块的监测。可选地，同样可以通过如压力计、流量计等电子元件获取质控气对应的质控气生成模块的流量数据以及压力数据，并通过电子控制单元进行监测，电子控制单元设置有流量数据以及压力数据对应的正常范围，当流量数据和/或压力数据超出正常范围，即流量数据和/或压力数据异常，此时进行报警提示，避免质控结果不准确或过大的质控气压力造成元件损坏，影响仪器使用寿命。需要说明的是，流量数据以及压力数据可以包括零气发生器、校准仪或者钢瓶的数据。
可选地，电子控制单元还可以通过监测电路、电磁三通阀单元的开闭状态、各个质控气路的通道状态、零气发生器工作状态、校准仪工作状态等。
如图3所示，可选地，以显示单元为触摸屏为例，触摸屏的界面上可以显示质控管道、采样管道、电磁三通阀单元、气体分析单元、CH1、CH2、CH3、CH4四条气路、校准仪、零气机(零气发生器)、压力、流量、温度、湿度、电压、电流、电磁三通阀单元的工作状态、质控管道的状态、采样管道的状态等等，方便人员及时、方便地了解空气在线监测模组的状态，状态可以为供电状态，了解任务执行情况，并且容易进行故障原因排查，及时进行管理，提高管理、维修效率，提高站房运维的针对性和时效性，避免造成长时间的数据异常和数据缺失，有助于保障站房的监测数据质量。可选地，在出现异常时，电子控制单元可以进行重启操作，或者对异常的误操作的电磁三通阀单元进行自动控制关闭，实现无人化的站房自动监控，避免阀长期开启导致阀失效等问题，避免影响后续质控和采样进程。
本申请实施例中，控制输入质控标气流量约为10L/min，质控压力在0.2Mpa以内，选择某一组样气输入口和对应的输出口，开启该气路的电磁三通阀单元，输出口连接气体分析单元，用流量计测量样气输出口回流流量，读数取5组。如图4的测试结果文档的截图显示，当通道输入口的流量趋近于0sccm，偏差在1sccm以内，则证明防回流阻隔性良好，即为合格，用相同方式测试同一装置的其他通道。
如图5所示，可选地，对电磁阀进行了泄压验证，测试验证如下：
输入口(CAL-IN)口通入质控气后，嵌入式质控控制程序先开启泄压控制阀，并测试泄压控制阀压力随时间的变化，压力在开阀后3s内由130kpa降至6kpa以下；第5s后开始进行快速开阀和关阀(开阀时间：关阀时间＝1s：1s，每个周期执行间隔1s)，气路内压力变化在2-20kpa内周期性波动，根据测试到的数据绘制图5中的压力-时间曲线图，需要说明的是，可根据不同的仪器配置或现场情况进行开闭频率的调整，使质控气供给达到的适配压力和流量范围。
相关技术中，站房内零气发生器用于纯净气体，用于气体分析仪的质控流程，零气发生器的原理是通过催化裂解压缩空气中的碳氢化合物，产生小于0.1ppm的零级空气(以甲烷计)，并在含有铂钯载体的加热催化器中，将烃类转化为二氧化碳和蒸汽，而零级空气是通过再次去除二氧化碳和水的设备获得的，因为催化裂解产生零空气的过程需要一定时间，如果零气机开机时间不足，则产生的零空气将无法达到所需的洁净度要求，空气站房内常用的146i校准仪开机后也需预留90min等待仪器稳定后才进行质控操作，校准仪和零气发生器热机耗时较长，为了等待催化裂解产生足够洁净度高的零气，开机后运维人员需要在现场等待仪器热机稳定才能开始进行质控流程。
为了解决上述问题，本申请实施例中，通过嵌入式质控控制程序、嵌入式主板、开关量驱动板控制继电器输出交流220V电源，达到零气发生器和校准仪自动提前开机，进行预热的作用。其中，嵌入式质控控制程序具备质控流程步骤编排、质控电源控制策略配置、电源开关控制信号下发的功能，程序会定时检查即将要启动执行的定时的自动质控任务，判断是否需提前对零气发生器、校准仪输出电源进行预热，并根据预设配置值提前输出相关设备的电源。另外，嵌入式主板用于与嵌入式质控控制程序系统进行串行通讯，接收电源开关指令，并控制开关量驱动板，通过对线圈寄存器的开关量切换，进行开关量的开启和关闭控制；开关量驱动板主要实现对继电器的控制驱动，完成弱电到强电的继电器控制。
在质控过程中，程序也将实时监控质控电源状态，如果因人为误操作等因素导致质控电源关闭，也将下发指令重新开启。在质控任务完结后，如果近期没有再计划进行的质控任务，则下发指令关闭质控电源。
参照图6，示出了本申请实验例在结合数据采集平台的系统内部质控任务过程中的跨度检查或者零度检查操作日志。质控流程开始前，需要进行质控流程初判断，首先是针对CO、NO与SO2的钢瓶气浓度判断，数据采集需要在参数配置端先判断读取的各钢瓶气浓度是否正确，CO钢瓶气浓度范围为1000000-9999999ppb，NO和SO2钢瓶气浓度范围为10000-99999ppb，O3不需要判断。接下来查看质控前半小时仪器是否由于自身问题出现过报警。此外，数据采集需要在参数配置时检查跨度检查的警告限与控制限设置是否正确，结合分析仪满量程与零点检查的警告限控制限来反算漂移量，进而与国家标准进行对比。
跨度检查中，主要包括四个进程，分别为质控参数检查、质控任务开始、质控进行中检查、稳定后读数以及质控任务结束。其中，质控参数检查要求读取分析仪、校准仪的出厂编号，读取钢瓶标准气的浓度，更新标准气体日期、质量流量控制器的校准日期以及钢瓶的有效期，读取通气等待时间、最短等待稳定时间、稳定超时时长、结束通零气的时间以及结束时等待气路恢复的时间，判断是否读取跨度T90，也即传感器接触气体浓度发生阶跃变化时，其输出变化达到稳定值规定百分比所需的时间，体现传感器对气体的灵敏度与有效性能，针对CO、NO与SO2需要跨度目标浓度值、零气修正流量以及标准气体修正流量值，针对O3需要当校准仪输出真实值时读取目标零气流量进而检查跨度目标浓度光强；在质控任务开始时，控制分析仪进气阀，从打开泄压控制阀开始一直监测零气流量、标气流量实时数据并存储，期间，若出现标气流量降至个位数持续3分钟、零气流量降至百位数持续3分钟则系统终止任务并报警。在质控任务进行中时，读取通气等待时间并计算目标稳定值，等待仪器稳定；当仪器稳定后，校准仪将输出真实值，此时读取零气流量、标气流量，计算相对误差与相对误差绝对值，判定合格后设置零气与标气流量，等待排放(通零气)时间后结束质控，关闭标准源并等待气路恢复，最后生成相应的质控报表并保存入库。
而零度检查中，主要包括四个进程，分别为质控参数检查、质控任务开始、质控进行中检查、稳定后读数以及质控任务结束。其中，质控参数检查要求读取分析仪、校准仪的出厂编号，更新质量流量控制器的校准日期，读取通气等待时间、最短等待稳定时间、稳定超时时长、结束通零气的时间以及结束时等待气路恢复的时间，基于满量程的读取，进一步读取目标零气流量；在质控任务开始时，需要控制分析仪进气阀并开始质控任务；在质控任务进行中时，读取通气等待时间并计算目标稳定值，等待仪器稳定；当仪器稳定后，校准仪将输出真实值，此时读取零气流量，计算相对误差与相对误差绝对值，判定合格后设置通零气的时间，等待排放(通零气)时间后结束质控，控制分析仪进气阀，等待气路恢复，最后生成相应的质控报表并保存入库。
参照图7，示出了本申请一实施例的空气在线质控系统的结构框图，该系统可以包括：
接收模块，用于接收分析任务；
控制模块，用于当分析任务的任务类型为质控任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将质控气输入至气体分析单元进行分析；
或者，
当分析任务的任务类型为采样任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，将采样气输入至气体分析单元进行分析。
本申请实施例各系统中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应描述，在此不再赘述。
参照图8，示出了本申请一实施例空气在线质控装置的结构框图，该装置包括：存储器310和处理器320，存储器310内存储有可在处理器320上运行的指令，处理器320加载并执行该指令实现上述实施例中的气体监测方法。其中，存储器310和处理器320的数量可以为一个或多个。
在一种实施方式中，该装置还包括通信接口330，用于与外界设备进行通信，进行数据交互传输。如果存储器310、处理器320和通信接口330独立实现，则存储器310、处理器320和通信接口330可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。该总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended IndustryStandard Architecture，EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器310、处理器320及通信接口330集成在一块芯片上，则存储器310、处理器320及通信接口330可以通过内部接口完成相互间的通信。
本申请实施例还提供了一种芯片，该芯片包括，包括处理器，用于从存储器中调用并运行存储器中存储的指令，使得安装有芯片的通信设备执行本申请实施例提供的方法。
本申请实施例还提供了一种芯片，包括：输入接口、输出接口、处理器和存储器，输入接口、输出接口、处理器以及存储器之间通过内部连接通路相连，处理器用于执行存储器中的代码，当代码被执行时，处理器用于执行申请实施例提供的方法。
应理解的是，上述处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者是任何常规的处理器等。值得说明的是，处理器可以是支持进阶精简指令集机器(advanced RISC machines，ARM)架构的处理器。
进一步地，可选的，上述存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，还可以包括非易失性随机存取存储器。该存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以包括只读存储器(read-onlymemory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以包括随机存取存储器(random access memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用。例如，静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(doubledata date SDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhancedSDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambus RAM，DR RAM)。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分。并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
应理解的是，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。上述实施例方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。上述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种空气在线监测的自动质控方法，其特征在于，应用于空气在线监测模组，所述空气在线监测模组包括质控管道、采样管道、电磁三通阀单元以及气体分析单元，所述质控管道用于输入质控气，所述采样管道用于输入采样气，所述电磁三通阀单元连接所述质控管道、所述采样管道以及所述气体分析单元，所述质控管道设置有泄压控制阀且具有排出口，所述泄压控制阀用于控制所述排出口的气体排放，方法包括：
接收分析任务；
当所述分析任务的任务类型为质控任务时，控制所述电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将所述质控气输入至所述气体分析单元进行分析；
当所述分析任务的任务类型为采样任务时，控制所述电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，将所述采样气输入至所述气体分析单元进行分析；
获取所述质控管道的流量；
当所述流量大于预设流量最大值，增加所述泄压控制阀的开启时长与所述泄压控制阀的关闭时长之间的比值至第一预设比值，直至所述流量小于或等于预设流量最大值；
或者，
当所述流量小于预设流量最小值，减小所述泄压控制阀的开启时长与所述泄压控制阀的关闭时长之间的比值至第二预设比值，直至所述流量大于或等于预设流量最小值。
2.根据权利要求1所述空气在线监测的自动质控方法，其特征在于：所述控制所述电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将所述质控气输入至所述气体分析单元进行分析包括：
控制所述电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将所述质控气输入至所述气体分析单元；
经过预设时间间隔，确定所述气体分析单元的读数数值，所述读数数值作为质控气分析结果。
3.根据权利要求1或2所述空气在线监测的自动质控方法，其特征在于：所述方法还包括：
在确定所述分析任务的任务类型为质控任务后，在质控任务执行前控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，将所述质控管道中的管路废气通过所述排出口排出；
或者，
在所述质控任务进行时，控制所述泄压控制阀以预设频率交替开启和关闭，持续排出管路废气；
或者，
在所述质控任务完成后，控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，将所述质控管道中的管路废气通过所述排出口排出。
4.根据权利要求3所述空气在线监测的自动质控方法，其特征在于：所述方法还包括：
获取所述质控管道的第一压力值；
当所述第一压力值大于预设最大压力值时，以第一频率控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，并在经过预设开关时间间隔后以所述第一频率控制所述泄压控制阀的工作状态为关闭。
5.根据权利要求4所述空气在线监测的自动质控方法，其特征在于：所述方法还包括：
在所述泄压控制阀经过预设次数的开启以及关闭后，获取所述质控管道的第二压力值；
当所述第二压力值大于预设最大压力值时，根据所述第一频率与第一预设倍数的比值确定第二频率，以所述第二频率控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，在经过预设开关时间间隔后以所述第二频率控制所述泄压控制阀的工作状态为关闭，将所述第二频率作为新的第一频率，返回所述获取所述质控管道的第二压力值的步骤，直至所述第二压力值小于或等于预设最大压力值；
或者，
当所述第二压力值小于预设最小压力值时，根据所述第一频率与第二预设倍数的乘积确定第三频率，以所述第三频率控制所述泄压控制阀的工作状态为开启，在经过预设开关时间间隔后以所述第三频率控制所述泄压控制阀的工作状态为关闭，将所述第三频率作为新的第一频率，返回所述获取所述质控管道的第二压力值的步骤，直至所述第二压力值大于或等于预设最小压力值。
6.根据权利要求1所述空气在线监测的自动质控方法，其特征在于：所述方法还包括：
获取所述空气在线监测模组所在站房的监测数据，当所述监测数据超过第一预设范围，进行报警提示；
或者，
获取所述质控气对应的质控气生成模块的流量数据以及压力数据并进行监测，当所述流量数据以及压力数据中的至少之一异常，进行报警提示。
7.一种空气在线质控系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收分析任务；
控制模块，用于当所述分析任务的任务类型为质控任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第一状态，将质控气输入至气体分析单元进行分析；
当所述分析任务的任务类型为采样任务时，控制电磁三通阀单元的工作状态为第二状态，将采样气输入至气体分析单元进行分析；
获取质控管道的流量；所述质控管道用于输入质控气，所述质控管道设置有泄压控制阀且具有排出口，所述泄压控制阀用于控制所述排出口的气体排放；
当所述流量大于预设流量最大值，增加所述泄压控制阀的开启时长与所述泄压控制阀的关闭时长之间的比值至第一预设比值，直至所述流量小于或等于预设流量最大值；
或者，
当所述流量小于预设流量最小值，减小所述泄压控制阀的开启时长与所述泄压控制阀的关闭时长之间的比值至第二预设比值，直至所述流量大于或等于预设流量最小值。
8.一种空气在线质控装置，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述存储器中存储指令，所述指令由所述处理器加载并执行，以实现如权利要求1至6任一项所述的方法。
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