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空气质量检测范文1
关键词: PM2.5浓度;CO浓度;温度;湿度;检测
中图分类号:X85 文献标识码:A 文章编号1672-3791(2016)02(c)-0000-00
近几年,我国大部分地区出现了雾霾天气,有的地方雾霾非常严重,严重影响了我们的日常生活。尤其在北方的农村,人们为了取暖,大部分家庭还是用传统的煤炉,家中CO数值经常超标,因煤气中毒的事件时有发生。可是,市环境监测中心只在个别区域设有环境监测点,人们只能参考附近监测点的PM2.5的数据,来估测自己所处环境的情况,并且CO及温湿度的准确数据还需要不同的测量仪器来测量。人们迫切需要一款测量准确、价格低廉、便携方便的测量仪,使人们能随时随地监测自己所处环境的PM2.5、CO及温湿度等多项空气质量检测指标。
1.空气质量检测仪的调查与设计
1.1调查问卷及结果分析
新产品的推出需要有市场,同样我们的研究产品如果要投放市场,是否有销路呢?我们利用休息时间走访市场,随时也采访了一些群众。根据群众的反映,我们制定了调查问卷,调查人们对了解环境指标的需求状况。我们共发放调查问卷223份,收回的有效问卷205份。我们对收回的问卷进行了数据处理和结果分析,分析的结果如下:
(1)人们意识到环境的优劣与生活和健康息息相关。PM2.5、CO、温湿度的数值高低对生活的影响普遍认可。
(2)人们虽然意识到环境的重要性,但是不会主动去了解居住地PM2.5、CO、温湿度的具体数值。
(3)人们虽然意识到环境的重要性,但是苦于家中没有检测仪器,不能直接了解居住地的PM2.5、CO的数值,所以人们主要是通过新闻报道和天气预报来大致估测自己居住地的环境性能指标。
(4)人们意识到环境优劣对人们的健康有很大影响。人们也希望随时能检测居住地的PM2.5、CO、温湿度的数值,如果有这样的检测仪器,人们还是希望拥有的。
1.2网上调查产品
我们在网上调查该类产品的信息,发现该类产品的不足有:
(1)有些公司制作了能监测温湿度,CO和PM2.5浓度的检测仪,但一般用单片机STC89C52,检测速度较慢,功耗较高。测量不够精确。
(2)价格太高,且使用寿命短。
(3)产品使用220V交流电源,只要使用必须插入交流电,如果停电就无法使用。
1.3产品设想和创新
(1)本产品采用51单片机的升级芯片IAP15F2K61S2,结合相对应的传感器模块,能够实现温湿度,CO和PM2.5浓度的监测。速度更快,功耗更低。测量更精确,偏差小。
(2)应用AT24C02存储芯片,能够对异常情况发生时的数据进行保存。
(3)应用了ENC28J60模块,实现了网络传输功能,与飞速发展的网络时代相适应。
(4)整个系统软件上,采用了菜单式的程序结构和模块化的编程方式,通过按键控制12864液晶模块来显示各种信息。
(5)力争能降低成本,价格使普通消费者都能接受。
(6)本产品设计成两用插座,即可以使用220V交流电源,也可以使用移动电源,休息、工作时间都可使用。
1.4成本预算
一个51单片机的升级芯片IAP15F2K61S2大约30元,12864液晶显示器30元左右,再加上其它传感器及配件,空气质量检测仪的成本价在160元左右。也属于大众消费,人们比较容易接受。
1.5空气质量检测仪的设计框图
随着社会水平的不断提高,人们的环保意识日益增强,越来越注重周围环境的质量与安全。因此,一个安全与舒适的生活工作环境可以使人们更加健康和快乐的享受生活。空气质量检测仪的结构框图如图1-1所示。
IAP15F2K61S2单片机为主控芯片,通过控制CO气体传感器,PM2.5传感器,DHT11温湿度传感器,DS1302时钟芯片,测量环境的温湿度,CO和PM2.5浓度和时间,由12864液晶模块进行显示数据,AT24C02存储芯片把测量数据进行存储,以便数据的比较和分析。
2.设计与制作
2.1设计方案
根据检测系统的需要,对系统的电路原理图、系统的程序图进行了详细的设计,设计图如图2-1、2-2所示。
2.2制作过程
(1)准备好单片机、传感器、面包板、杜邦线、烙铁、焊锡、万用表等器件。
(2)根据设计图及电路原理图,在面包板上进行接线、测量数据及系统调试。
(3)用画图软件Altium Designer画出电路的原理图,用激光打印机把PCB图打印出来,用热转印机把打印好的PCB图转印在覆铜板上,用一定量的三氯化铁腐蚀液腐蚀出图形,用台钻手工钻孔,并用砂纸将PCB板的细节处打磨好。
(4)按照图纸在PCB板上插装元件并焊接,焊接机械强度要足够,焊点表面要光滑。焊接好后,进行最后的系统调试。经调试,测量数据正确,如图2-3所示。
3.应用设计进行的相关实验
看着自己做好的作品,感觉到了一种成就感。我带着作品到室内和路口分别进行检测。
3.1路口检测
用作品在路口检测的结果如表3-1所示。
3.2室内检测
用作品在室内检测的结果如表3-2所示。
3.3检测分析
(1)从表3-1和表3-2两个检测数据对比可以看出,路口的车流和人流都比较多,PM2.5值与室内相比,较高。但是由于室内通风不够通畅,CO的值室内比室外高。温度室内比室外高,湿度室内比室外低。数据结果都比较符合实际情况。
(2)在现场检测时,自带手表、温度计和智能手机。温度计上的温度数值与作品的数值一致,手表的时间和作品的实测时间也一致。我用智能手机搜索网站上当地的PM2.5的数值、CO的数值,与作品所测数值稍微有些差值。我认为,网上的公布值是用检测地的数值大约代表一个城市的检测情况。而作品能实时实地的检测准确位置的性能指标。
3.4市民评价
11月7日,我去居民小区,向人们介绍我的作品,居民们争先恐后的用我的仪器进行测量,还有热心的群众从家中拿来温度计进行比对数值。他们一致反映,我的作品,小巧、实用、检测精确度高,便于在家中放置。
4.结论与分析
4.1系统功能
本系统是基于IAP15F2K61S2单片机制作的空气质量检测仪,实现了温湿度,CO浓度和PM2.5浓度的监测。而且当CO浓度和PM2.5浓度超标时,可以实现报警和数据存储的功能。
4.2使用说明
(1)上电开机。
(2)初始化,系统开始运行,实时监测各种数据。
(3)按键选择分别进入不同的功能页面。
页面1:时间和温湿度的测量数据;
页面2:PM2.5浓度和CO浓度的测量数据;
页面3:温度和湿度用优、良、差分等级表示;
页面4:PM2.5浓度和CO浓度用优、良、差分等级表示。
4.3作品的实用性
(1)能够实时检测温湿度,CO浓度和PM2.5浓度的数据。
(2)可视化程度高,可以在12864液晶屏幕上显示所有信息。
(3)采用了51单片机的升级芯片IAP15F2K61S2,速度更快,功耗更低。
(4) 能够对环境状况进行精确的测量,偏差小。
4.5作品的创新性
(1)应用了AT24C02存储芯片,能够对异常情况发生时的数据进行保存。
(2)应用了ENC28J60模块,实现了网络传输功能,与飞速发展的网络时代相适应。
(3)整个系统软件上,采用了菜单式的程序结构和模块化的编程方式,通过按键控制12864液晶模块来显示各种信息,操作方便,精确度高。
(4)硬件上使用的都是集成模块,安装方便,结构简单。整个系统具有非常重要的实用价值,可应用在家庭,企业,机关,实验室,公共场合等各种环境下。
主要参考文献:
[1] 李升.单片机原理与接口技术,北京:北京大学出版社, 2011.7
[2] 郁有文,常健,程继红.传感器原理及工程应用.西安:西安电子科技大学出版社,2008.8
空气质量检测范文2
【关键词】室内甲醛检测;酚试剂法;多合一空气质量检测仪法;方法准确度对比
1 甲醛的理化性质
甲醛,化学式HCHO或CH2O,式量30.03,又称蚁醛。无色气体,有特殊的刺激气味,对人眼、鼻等有刺激作用。气体相对密度1.067(空气=1),液体密度0.815g/cm3(-20℃)。熔点-92℃,沸点-19.5℃。易溶于水和乙醇。水溶液的浓度最高可达55%,通常是40%,称做甲醛水,俗称福尔马林,是有刺激气味的无色液体。
2 甲醛的危害
2.1 致敏作用:皮肤直接接触甲醛可引起过敏性皮炎、色斑、坏死,吸入高浓度甲醛时可诱发支气管哮喘。
2.2 刺激作用:甲醛的主要危害表F为对皮肤粘膜的刺激作用,甲醛是原浆毒物质,能与蛋白质结合、高浓度吸入时出现呼吸道严重的刺激和水肿、眼刺激、头痛。
2.3 致突变作用:高浓度甲醛还是一种基因毒性物质。实验动物在实验室高浓度吸入的情况下,可引起鼻咽肿瘤。
目前,传统的检测室内甲醛的方法是酚试剂分光光度法,本方法采样和实验过程比较复杂,需要专业技术人员现场操作,普通家庭操作困难,于是快速检测的智能型多合一空气质量检测仪器逐渐在普通家庭中得到广泛的应用。
3 实验方法对比
采样地点:某小区新装修后住房,三个点位:1#主卧室、2#次卧室、3#客厅(检测前12小时各个房间门窗提前关闭)。
3.1 第一法:酚试剂分光光度法。
3.1.1 原理:甲醛与酚试剂(3-甲基-2-苯并噻唑腙盐酸盐)反应生成嗪,嗪在酸性溶液中被铁离子氧化成蓝色,室温下经15min后显色,然后比色定量。
3.1.2 仪器和采样设备:QC-2B型大气采样仪(图1),721型可见分光光度计(图2)。
3.1.3 分析步骤
1)配置1%硫酸铁铵溶液、酚试剂吸收液;
2)移取10.00mL浓度为100mg/L的甲醛标液(批号104112)到100mL容量瓶定容,从中取10.00mL到100mL容量瓶,加入5ml吸收原液,用水定容,此溶液为1.00mg/L甲醛标准使用溶液;
3)在9个10mL比色管中,分别加0.00、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.50、2.00mL浓度为1.0mg/L的甲醛标准使用溶液加吸收液定容至5.0mL刻线;
4)加0.4mL硫酸铁铵溶液(1%),混匀,放置15min,1cm比色皿,以水为参比,630nm波长处比色,扣除空白吸光度后,绘制以甲醛含量对吸光度的工作曲线如表1。
根据表1绘制工作曲线如图3:y=0.2857x+0.0045
3.2 第二法:智能型多合一空气质量检测仪法
3.2.1 仪器和采样设备
某品牌S6型智能型多合一空气质量检测仪如图4和图5。
3.2.2 采样和分析步骤
首先取出甲醛试剂白色瓶盖透明管,(管内有微量酚试剂由于很少,几乎看不到,千万不要误以为是空瓶)打开白色瓶盖,倒入纯净水,(不用过于满,水离瓶口一厘米就可以)然后盖上白色瓶盖摇动10秒钟使试剂溶解。拔出气泡吸收瓶的内玻璃管,将溶解后的液体倒入玻璃气泡吸收瓶内,再将玻璃气泡吸收瓶的内玻璃管插回,使磨口接口密实。然后按照国标采集定时10分钟,将大气采样器调制“1000”。
3.2.3 结果分析
采样结束后将采样瓶内采集好的甲醛吸收剂倒回至甲醛试剂的透明试管里。再将甲醛显色液滴入1-2滴,手握摇动30秒至60秒钟,使试剂完全混合溶解并显色。显色后的试管插入机器左下角“分光数据传输口”进行分光测定,然后进去“测定-有害气体检测”画面,选择“甲醛检测”显示屏会出现相应的检测数据结果,汇总后如表3。
3.2.4 不同分析方法浓度值对比
不同分析方法浓度值对比如表4所示。
通过以上对比发现,室内空气甲醛测定的酚试剂法根据国标规定操作,结果准确度高,可重复性强,智能型多合一空气质量检测仪法,检测周期短,准确性稍差,操作简单。
4 结论
1)室内甲醛,酚试剂分光光度法,本法灵敏度为2.8μg HCHO/吸光度;本法最低检测质量为0.056μg甲醛,当采气体积为10L时,测量范围0.01mg/m3-0.15mg/m3。
2)室内甲醛,智能型多合一空气质量检测仪检测法,本法检测周期短,操作简单,现场比色出结果值,结果值的准确度稍低。
3)与传统的酚试剂方法相比,如果追求数据快速、操作简单、家庭用可以选用智能型多合一空气质量检测仪检测法。
空气质量检测范文3
近年来,城市高速发展,人们的生活水平也在不断的提高,而大家也发现雾霾、沙尘暴等距离大家的生活越来越近。这说明近几年来,我们所生活的环境,空气污染程度越来越严重。专业人士常常会用空气质量的好坏来反应空气污染的程度高低。
一般来说,当天的空气质量好不好,气象台会进行预测,而大家也可以自己进行空气质量的检测。只需要购买一个空气质量检测器,然后把空气质量检测器拿到室外通风处比较好的地方进行监测,就可以知道空气质量的好坏。
(来源:文章屋网 )
空气质量检测范文4
[关键词]室内空气;质量检测
[abstract] this paper introduces sensors in the air in the inspection of the quality of the application principle, analyzes the advantages and disadvantages of gas sensors, and gas sensors and the development trend of the future.
[keywords] indoor air; Quality testing
中图分类号: Q938.1+4 文献标识码:A 文章编号:
随着经济的快速发展,人类对生活的物质需求几乎达到了顶峰,尤其是工业的发展,中国的主要能源供应资源仍然是煤,中国是世界煤消费最大国,同时还是世界原油消费第二大国。我国目前的空气污染相当于发达国家五六十年代污染最严重时的水平。大气污染以煤烟性污染为主,主要污染物为烟尘和氧化硫,其中工业二氧化硫排放量约占70%。全国600多个城市中,大气环境质量符合国家一级标准的城市不到1%;全国大、中城市的总悬浮微粒和降尘基本都超过国家规定的标准,给中国人民的健康带来破坏性影响。
同时中国城镇供水面临很多的问题,据统计,在660个大中型城市中,约有400个已存的各种各样的水问题;有1/4已达到警界标准。地下整理水资源已被渐渐污染,还有20%的水资源已无法再生为清洁水。而这所有的水问题都与企业生产过程中的排污有着密不可分的关系。
那么在这样的环境条件下,我们居住的空间空气环境怎样才能良好改善,怎样预防污染呢?以下是本文论述的室内空气质量监测与传感器的应用技术。
一、空气对于人的重要性
人们每时每刻都离不开氧,并通过吸入空气而获得氧。一个成年人每天需要吸入空气达6500升以获得足够的氧气,因此,被污染了的空气对人体健康有直接的影响。人的一生中有90%以上时间在室内度过,可见,室内空气品质对人的影响更是至关重要。
二、室内环境污染背景
当今,人类正面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后,又出现了“室内空气污染”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现,在室内空气中存在500多种挥发性有机物,其中致癌物质就有 20多种,致病病毒 200多种。危害较大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实,室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”,也成为全世界各国共同关注的问题。
三、关于开展室内空气质量服务的几点设想
1.着手调查国内家庭和办公室内空气质量的基本情况。
2.了解并着手引进室内空气质量检测设备。
3.进行规模较大的宣传活动,首先应由气象主管部门与环保主管部门联合建立室内空气质量问题的管理机制。
4.对国际环保部门有关室内空气质量的法规、技术标准、室内污染测定方法及对测定仪器等问题进行专门的调查和研究。
四、空气检测仪的强力武器——传感器
检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。而传感器是 科学 实验和 工业 生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要工具。下面将介绍六种在空气质量检测方面发挥重要作用的整理传感器。
1.金属氧化物半导体式传感器。金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用,改变半导体的电导率,通过电流变化的比较,激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大,输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器,因其反应十分灵敏,故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。
2.催化燃烧式传感器。催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一,具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理,感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧,是温度使感应电阻的阻值发生变化,打破电桥平衡,使之输出稳定的电流信号,再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。
3.定电位电解式传感器。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内,安装工作电极、对电极和参比电极,在电极之间充满电解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接,在电极之间施加了一定的电位,使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。
4.迦伐尼电池式氧气传感器。迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透气膜,在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极,在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应,使阳极金属离子化,释放出 电子 ,电流的大小与氧气的多少成正比,由于整个反应中阳极金属有消耗,所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟,完全可以国产化此类传感器
空气质量检测范文5
[关键词]:环境空气质量;自动监测系统;管理;维护
[引言]:
工业经济的发展提高了人们的经济生活水平,同时也由于环境污染日趋严重而正在付出代价。越来越多的污染物被释放到空气中,使得空气质量下降并威胁到人们的生命健康。环境保护部门承担着环境空气质量监控的责任,面对目前的环境空气质量污染问题,就需要采用自动监测系统以执行连续监测工作,不仅可以提高监测效率,而且还能够保证获得准确的数据。但是,当自动监测系统运行的过程中,会受到诸多因素的干扰而影响监测质量,这就需要实施必要的管理工作,并采取有效的技术维护措施,以确保环境空气质量自动监测系统稳定运行。
1、环境空气自动监测系统的构成
环境空气自动监测系统包括中心站、子站、分析检验室和流动监测站。系统处于自动运行状态,从对空气的采样、对样品进行分析到获得分析结果,都可以通过监控系统获得[1]。子站将所采集的信息传递给中心站,中心站将所收到的信息进行汇总之后,指导子站的监测工作,子站则会按照中心站的指导对空气样品进行分析,并将监测所获得的数据传递给中心站。对于子站的样品分析工作中所存在的不足,流动监测站会予以补充,使得指定区域的环境空气检测工作能够高质量地完成。对于空气样品的分析是在检测实验室中完成的。
2、环境空气自动监测系统的维护特点
要确保所获得的采样数据分析结果准,就要注重对自动监测系统的保养工作,并定期地对改系统进行维护,以确保自动监测系统能够在环境空气质量检测中准确运行。环境空气自动监测系统的维护工作中,点式监测系统和开放光程检测仪都是重点的维护对象。
2.1点式监测系统的维护
点式监测系统从构成上来看,包括空气采样装置、监测仪器、数据校准设备、数据分析系统。主要监测的对象为空气中所含有的一氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等等,包括空气中所悬浮的颗粒也需要进行检测[2]。对点式监测系统进行维护,主要是维护好空气采样系统和空气监测系统。
2.2开放光程检测仪的维护
开放光程检测仪没有采样系统,所采用的测量方式是非接触测量,除了对一氧化碳气体进行检测之外,还要监测空气中的其他气体成分。在对开放光程检测仪的维护进行维护的工作中,主要的维护内容是监测仪器、子站系统。
3、对子站监测系统的检查
要确保环境空气自动监测系统所采集的数据准确,就要做好监测子站的检查工作,包括采样系统、检测仪器等等的性能都要进行检查,确保一周检查一次,而且还要根据实际工作情况调整检查的周期。检查子站监测系统的时候,要检查子站的站房内和站房外。在检查子站的站房外的时候,要根据不同的仪器,选择相应的检查方式。如果所选择的是点式监测仪器,就是要对观测点周围的物态进行检查,包括建筑物、山等等都要予以准确定位,对系统的检查主要对采样器进行检查,看采样头以及管路是否出现了松动,采样点的四周是否存在污染点[3]。此外,还要检查各种相关的设备,包括气象杆、避雷针等等。对站房内各项影响因素进行检查,诸如室内空气质量,空气的湿度和空气的温度等等,要求各项指标都界定在标准范围内容,同时,还要对供电线路的运行情况进行检查,诸如仪器的清洁程度、房屋是否有漏雨的现象等等。在检查仪器的时候,要对监测仪器的运行状况进行检查,诸如仪器监测过程中所获得的数据等等。此外,还要对标准气体的消耗情况进行见检查,并对PM10 纸带的使用情况进行检查。检查点式仪器的时候,要对空气中所含有的氮氧化物的漂移量以及二氧化硫漂移量进行检查,要求所获得的数据在规定的范围内。
4、对子站监测系统的维护
维护点式监测仪器的主要工作是对更换二氧化硫的滤膜、氮氧化物的滤膜以及颗粒物的滤膜,对滤膜的完整性进行检查。如果发现滤膜出现了空洞,就要停止气泵的运行,更换滤膜。在清洗氮氧化物以及二氧化硫的管路,在清洗完毕之后就要测试好防漏工作,以确保管路质量合格。清洗采样头的工作中,要保证采样工作能够准确执行。在检查空压机的时候,要对空压机定期清洗,对过滤网进行检查,但是否存在堵塞的现象。在检查站内的空调设备的时候,要对过滤网进行清洗,确保过滤网能够正常使用并发挥作用。在检查各种仪器的时候,要熟悉各种部件的维护说明,根据说明检查部件或者更换部件。在对各种仪器部件进行安装的时候,要做好校准工作[4]。在对标气进行更换的时候,要使用新标气冲洗减压阀。当测定氮氧化物的时候,要对仪器进行校标并调零,冷却器的温度要归零,确保反应室的空气压力处于恒定状态。在维护开放光程监测系统的时候,要注意更换氙灯的周期,每间隔六个月至八个月就要更换一次氙灯,还要对风扇进行清扫。维护望远镜的工作中,要注重清洗窗镜和反射镜,根据望远镜的使用实际情况对清洗频率加以确定。
结语
空气质量自动监测系统的运行是否正常,直接关乎到环境空气的检测质量。每个子站的检测工作都要按照技术规范执行,但是,往往会由于自动监测系统的质量问题而影响到检测数据的准确性。对自动检测系统实施管理和维护工作是非常必要的。
[参考文献]:
[1]王普力,陈程.空气自动监测站的运行维护与远程故障诊断[J].仪器仪表与分析监测, 2012(01): 36―38.
[2]崔卫涛,王永龙.空气质量自动监测系统维护与管理浅析[J].科技资讯,2012(26):219―219.
空气质量检测范文6
关键词 空气质量;自动化;质控
中图分类号X8 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)110-0175-02
自动监测技术是随着上海市环境空气监测日报和预报业务工作的深入开展与进一步细化,从而不断发展起来的。现今的自动监测技术融合了当前较为成熟高效的信息采集;数据传输;仪器反控等技术,从而全面提升本市环境空气质量的信息化管理和应用水平,并为本市空气质量数据实时服务。
1 数据采集技术
上海空气自动站仪器类别多,但不是所有的仪器都支持数字量采集。像早期的气象五参数Visal等仪器只支持模拟输出。ESC8800是针对仪器模拟量采集的数据采集终端。
ESC8800数据记录器是基于微处理器的数据采集系统,专门采集,加工,储存和传送环境数据。一般标准的ESC8800由一个微处理器,模拟输入多工器;可编程增益放大器;模数转换器;随机存取记忆体;电源;时钟和数据存储的备用电池。EDAS是上位平台软件能够通过电话拨号的方式将ESC8800现场数据采集到中心。而随着计算机技术的飞速发展,越来越多的子站开始配置工控机,开发个性化的数据采集程序。工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机,而工业现场一般具有强烈的震动,灰尘特别多,另有很高的电磁场力干扰等特点,且一般工厂均是连续作业即一年中一般没有休息。因此,工控机与普通计算机相比必须具有以下特点:1)机箱采用钢结构,有较高的防磁、防尘、防冲击的能力;2)机箱内有专用底板,底板上有PCI和ISA插槽;3)机箱内有专门电源,电源有较强的抗干扰能力;4)要求具有连续长时间工作能力;5) 一般采用便于安装的标准机箱(4U标准机箱较为常见)。
上海空气自动站仪器数据采集分为3种模式:
1)使用ESC8800采集模拟量数据,中心平台通过电话拨号的方式将数据收回;
2)使用工控机软件对仪器RS232或者LAN口发送仪器通讯协议命令索取数据,随后通过无线网络或者有线宽带将数据发送到中心平台;
3)使用工控机将ESC8800采集到的模拟量通过无线网络或者有线宽带转发到中心平台。
第一种模式以ESC8800为核心的早期数据采集方式优点与缺点同样明显。优点是不用取得仪器厂商的数字通讯协议且部署方便。缺点是模拟量采集数据会走偏没有数字量精确;数据分类固定无法再加工;现场数据储存量小;雷雨天气电话线路容易遭受雷击等一系列的问题。而第二种模式与第一种模式相反,只需要得到仪器的通讯协议,就可以采集数字量;现场工控机可以存储大量数据;不会因为天气而影响数据传输。第三种模式采用ESC8800数据转发模式结合了第一种模式和第二种模式的优点,但仍旧存在模拟量会走偏这个缺点。
2 通讯传输技术
现今的空气质量自动监测系统搭建模式更多为数字传输系统,工控机通过RS232串口通信方式对仪器进行数据采集,随后通过TCP/IP网络协议将数据发送到中心平台。为了加强空气质量自动监测系统仪器设备和中心平台之间的数据交换传输的规范性,上海市环境质量自动监控通讯传输技术规范诞生了。标准规定了数据传输的过程及系统对参数命令、交互命令、数据命令和控制命令的数据格式和代码定义,标准不限制系统扩展其他的信息内容。数字传输系统通信网络可以是宽带也可以是GPRS。
数字传输系统的搭建方式相比模拟传输更加稳定,发展空间更大。
3 自动化质控技术
对于空气质量自动监测业务而言,日常质控包括仪器的运维以及建立数据有效性的审核机制。而监测仪器在日常运维中发生的故障与波动是产生大量监测数据异常的主要原因,所以巡检人员需要至少每周巡检一次,其工作主要是负责仪器的精密度校准和仪器故障排除等。但对于仪器精密度检查而言一周一次密度过低,需要通过自动化技术将这个过程细化。为了实现自动校准功能,首先需要打开现场标气阀门进行检漏实验,确定不漏气的情况下再继续进行。
自动化质控技术不但能够仪器定标确保仪器数据的准确性,还能够规范运维人员的运维操作,给软件建立子站事件日志系统,子站除自动零跨、自动精度检查外发生的事件都形成记录上传并储存,同时在固定的监控窗口中显示,主要事件包括以下:
1)当子站巡检人员在现场进行零点、跨度校准操作,以及远程启动校准操作,系统应自动生成记录上传,记录可以是文本形式,校准相关的记录内容应包括:
2)校准参数名称和设置浓度,零点还是其它浓度点,在校准仪上每设定启动一个浓度点,就应产生一条记录;
3)每次校准开始时刻和结束时刻;
4)每次校准结束时分析仪的读数;
5)记录应明确是现场操作的校准还是通过远程启动实施的校准;
6) 现场校准是否对仪器进行了校准调节,如果实施了调节,应将调节好后的仪器的零点偏置和斜率两个参数读取出来,记录在该条记录中;
维护人员的日常操作规范和仪器状态一样重要。运用现场工控机软件,可以将运维人员的操作步骤都记录下来,从而实现运维表单的无纸化管理方便日后查阅归档。
4结论
通过本文的分析,自动监测技术有利于构建一套具有时效性;自动化质控;集成更多数据种类;自定义采集监测数据类型的数据管理平台,又满足了空气质量数据业务的实时性、丰富性、专业性要求,对相关系统的进一步发展都有着良好的借鉴意义。
参考文献
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