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大氣污染防治微型監測系統


網 格 化 微 型 監 測 站

(深圳市圣凱安科技有限公司)

網格化微型監測站
用戶手冊

      大氣空氣質量監測系統可實現區域空氣質量的在線自動監測,能全天候、連續、自動地監測環境空氣中的二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、PM2.5、PM10和有機揮發物的實時變化情況,迅速、準確的收集、處理監測數據,能及時、準確地反映區域環境空氣質量狀況及變化規律,為環保部門的環境決策、環境管理、污染防治提供詳實的數據資料和科學依據。

一、特點

●具有云端自動在線校準功能,自動修正傳感器漂移及環境干擾,無需現場人工校準。

●采用百葉堆設計,適用于各種氣象條件,保證空氣流通無死角,內外無溫差。

●可以同時監測氣體參數和可吸入顆粒物,并在數據平臺上顯示出監測值;

●無工具拆卸,方便點位遷移與設備維護。

● 采用進口高靈敏度的傳感器,響應時間快,分辨率高,線性好,檢測下線可達ppb級;

●應用單片機技術和網絡通訊技術相結合,采用數據存儲功能,不僅可提供方便的數據查詢方式;還可以通過USB接口將數據轉存至計算機,利用配套的上位機軟件自動計算平日均值、月均值、污染指數、生成各種圖形數據標,并進行打;

●采用機內鋰電池供電與外接太陽能供電,解決布線接電等問題

●性能穩定、精確度高、操作方便、易于維護具有斷電保護功能; 

      圣凱安微型監測站產品的檢測準確性基于外部和內部的測試,盡管微型站產品按照行業標準進行檢驗檢測,但是和其他制造商一樣,無法保證產品十全十美或在任何特定應用中永遠不會發生任何錯誤。

目錄

1 產品概述5

1.1產品特點5

1.1.1 大氣污染物探測5

1.1.2 可吸入顆粒物探測4

1.1.3 氣象探測4

1.1.4設備功能特點5

1.1.5 設備功能特點5

1.2產品主要技術指標6

1.2.1 氣體檢測6

1.2.2 顆粒物檢測7

1.2.3 氣象參數檢測7

1.2.4 噪音檢測參數7

1.2.5 環境檢測設備上傳數據7

2 智能終端軟件使用說明7

2.1 數據分析平臺6

2.2 網絡化分析平臺6

2.3 異常點統計分析6

2.4與國控點100小時同期數據對比6

3 數據分析平臺7

4 安裝方式與注意事項9

5 日常維護10

4.1氣體傳感器的標定10

4.2粉塵監測儀的校準12

5 圣凱安傳感器測試方法19

5.1測試結構圖10

5.2測試原理10

5.3測試環境10

5.4測試結果10

1 產品概述
1.1產品特點
1.1.1 大氣氣體含量探測

     氣體檢測采用高靈敏度電化學傳感器及紅外檢測原理,結合先進的智能傳感與信號處理技術,可以連續監測大氣層中的六種氣體,默認大氣種類為SO2、NO2、O3、CO、H2S、VOC,由于系統采用模塊塊設計思想,客戶可以根據需要更換其它氣體檢測傳感器模塊,可選種類達到20多種,可以全面連續顯示需要的測量數據。

該傳感器操作方便、測量準確、工作可靠,適用于工業現場或實驗室測量等不同的要求。

      系統采用泵吸式循環系統將環境空氣通過水汽過濾器,經過濾后送到傳感器氣室,通過傳感器時所產生的信號經放大、A/D轉換后,由微處理器進行采集、計算、數據處理,產生濃度結果數據,通過RS485串行接口送至工控上位機做數據匯總保存同時通過GPRS無線網絡上傳指揮中心。

1.1.2 可吸入顆粒物探測

     儀器采用光散射原理工作?諝庵械姆蹓m顆粒物在高能激光束照射下產生光散射效應,散射光強跟粉塵顆粒物濃度成正比,高靈敏的光電二極管接收到散射光,由光信號轉換成電信號,電信號經過放大電路放大、單片機電路數字化處理、再按特定的數學模型計算,從而得出被檢測污染源的粉塵濃度數,粉塵濃度的數據通過RS-485通訊接口傳輸到PC機,在PC機的顯示屏上讀取所檢測到的粉塵濃度數。

     可實現全天候無人值守的粉塵濃度在線監測。

1.1.3 氣象探測

      微型機可提供六種氣象參數檢測,用于測量風速、風向、降水、氣壓、溫度和相對濕度,變送器外殼的等級為IP65。

     風測量:

     采用三個等間距的超聲波變換器位于同一水平面上,組成一個變換器陣列。通過測量超聲波從一個變換器傳播到另外兩個變換器所用的時間來確定風速和風向。

     降水量測量:

     降水量測量模塊由鋼蓋和安裝在鋼蓋底面上的壓電傳感器組成。測量的參數為累計降雨量、降雨當前強度、降雨峰值強度和降雨事件的持續時間。通過檢測每個單獨的雨滴,可以高精度地計算降雨量和降雨強度。該模塊還能夠區分冰雹和雨滴,測量的冰雹參數為冰雹累計量、當前冰雹強度、峰值冰雹強度和降冰雹的持續時間。

     PTU測量:

     PTU模塊包含分別用來測量壓力、溫度和濕度的幾個傳感器。壓力、溫度和濕度傳感器的測量原理基于一個高級RC震蕩器和兩個基準電容器,這些傳感器的電容將根據這兩個基準電容器持續測量,變送器的微處理器會針對壓力傳感器和濕度傳感器的溫度依賴性進行補償。

1.1.4 城市噪聲探測

     噪聲測量模塊適合遠程噪聲監控,裝配2級工程測量傳聲器,傳聲器與噪聲測量單元主體之間分離,由延伸電纜連接,適用于機電產品噪聲、環境噪聲、交通噪聲、作業場所噪聲等的現場測量,適合集成于各種環境、產品監控設備,組成單點或多點噪聲監控網絡,可用于產品噪聲監測、城市交通噪聲監測、建筑噪聲監測和機場噪聲監測等。

1.1.5 設備功能特點

(1)設備高度集成在電控箱內,電控箱采用適合室外高空安裝的低風阻圓柱形外觀設計;

(2)帶本地HMI人機交互界面,TFT面板,分辨率1024*768 工作溫度-20~ +70℃;;

(3)帶過流過壓保護器,漏電保護功能,設備機殼自帶雷擊浪涌保護器;

(4) 設備在斷電時提供備用供電系統;時間≥7小時

(5) 可通過設備本地運行軟件實現單位轉換、本地數據讀取、采樣時間選擇、機箱溫度設定、傳感器校準等操作;

(6) 設備具有開機自檢,傳感器故障診斷,報警功能帶防盜報警燈;

(7) 系統可直接對各個氣體傳感器可進行獨立校準;可單獨對每一路傳感器進行充氮氣校準零點。

(8) 系統所有傳感器均要求采用標準通信接口,可以自動識別檢測模塊種類及功能;

(9) PM2.5與PM10可吸入顆粒物要求可連續監測,設備要求自帶粒子切割裝置;

(10) 氣體采集氣路帶有過濾系統;

(11) 系統自帶交流電用電量指示功能,數據可通過無線網絡上傳至服務器以方便統計設備電量;

(12) 設備帶有GPS定位功能,方便設備布點確定設備位置;

(13) 設備存儲空間應滿足采樣頻率為1分鐘的數據,可存儲10年的數據量;

(14) 數據采用無線傳輸模式(GPRS模塊4G網絡)上傳至公網服務器;

(15) 帶有ppm.mg/m3單位轉換設定功能;

(16) 設備要求有恒溫控制系統;可對超出溫度設定范圍的環境溫度進行調節并帶有硅橡膠半導體加熱制冷功能可通過系統主機串口對控制器進行溫度設定和采集,同時接受外部控制信號,對溫度進行直接調整。

        控溫范圍:-40℃~55℃;

        溫度波動:±2℃;

(17)功率: ≤250W;

(18)防護等級符合IP65;

(19)設備凈重量:≤25kg;

(20)系統處理主機基于X86架構,可擴展升級,處理器主頻不低于1.6G低功耗無風扇,內存不低于2G,存儲空間不低于250G,并具備USB,以太網和GPIO接口,流暢運行WIN7系統;

1.2產品主要技術指標
1.2.1 氣體檢測

 

量程

分辨率

零點漂移

響應時間

檢測精度

CO

0-200ppm

0.1ppm

<±3%

<30s

± 2%

NO2

0-1ppm

0.001ppm

<±3%

<30s

± 2%

SO2

0-1ppm

0.001ppm

<±3%

<30s

± 2%

O3

0-1ppm

0.001ppm

<±3%

<120s

± 2%

H2S

0-50ppm

0.05ppm

<±3%

<30s

± 2%

VOC

0-50 ppm

0.01ppm

<±3%

<60s

± 2%

1.2.2 顆粒物檢測

 

量程

分辨率

響應時間

檢測精度

PM2.5

0-1000ug/m3

1ug/m3

<30s

5%

PM10

0-1000ug/m3

1ug/m3

<30s

5%

1.2.3 氣象參數檢測

 

測量范圍

檢測精度

溫度

-52~60℃

±0.3℃

濕度

0~100%RH

±3%RH

氣壓

600~1100 HPa

±1 HPa

風向

0~360°

±3.0°

風速

0~60 m/s

±3%

雨量

0~200 mm/h

(0.001mm/0.01mm/0.2mm)°

1.2.4噪音檢測參數

(1) 檢測原理:電子式;

(2)1kHz頻率上的測量范圍:

     30dB(A)-130dB(A);

(3) 溫度的影響:

在0℃~40℃的工作溫度范圍內的任何溫度上的指示聲級與參考溫度上的指示聲級的差值不超過±1.0 dB;

(4) 濕度的影響:

當相對濕度從25%變化到90%時,指示聲級與參考相對濕度時的指示聲級的差值不超過±1.0 dB;

(5)頻率范圍: 10Hz-10kHz;

(6)帶自動校準功能; 

1.2.5環境檢測設備上傳數據

序號

字段名稱

字段名

類型

采用標準及說明

是否可空

示例

1. 

采集時間

Timestamp

日期[datetime]

格式:YYYY-MM-DD hh:mm,精確到分,24小時制

不可空

2015/7/1 14:25

2. 

最小風速

Sn

數值[float]

單位:m/s

可空

 2.3

3. 

平均風速

Sm

數值[float]

單位:m/s

可空

 2.4

4. 

最大風速

Sx

數值[float]

單位:m/s

可空

 2.6

5. 

最小風向

Dn

數值[float]

單位:度

可空

 71

6. 

平均風向

Dm

數值[float]

單位:度

可空

 81

7. 

最大風向

Dx

數值[float]

單位:度

可空

 93

8. 

氣壓

Pa

數值[float]

單位:hPa

可空

 1006.5

9. 

氣溫

Ta

數值[float]

單位:攝氏度

可空

 -5.5

10. 

相對濕度

Ua

數值[float]

單位:%RH

可空

 45

11. 

雨量累計

Rc

數值[float]

單位:mm

可空

 0

12. 

降雨持續時間

Rd

數值[float]

單位:s

可空

 50

13. 

降雨強度

Ri

數值[float]

單位:mm/h

可空

 0

14. 

降雨峰值強度

Rp

數值[float]

單位:mm/h

可空

 0

15. 

冰雹累計

Hc

數值[float]

單位:hits/cm2

可空

 0

16. 

冰雹持續時間

Hd

數值[float]

單位:s

可空

 50

17. 

冰雹強度

Hi

數值[float]

單位:hits/cm2h

可空

 0

18. 

冰雹峰值強度

Hp

數值[float]

單位:hits/cm2h

可空

 0

19. 

PM2.5

PM2p5

數值[float]

單位:μg/m3

可空

 80

20. 

PM10

PM10

數值[float]

單位:μg/m3

可空

 84

21. 

噪聲

Noise

數值[float]

單位:dB

可空

 70.2

22. 

CO

CO

數值[float]

單位:PPM/單位:μg/m3

可空

 1687.5

23. 

SO2

SO2

數值[float]

單位:PPM/單位:μg/m3

可空

 1057.1

24. 

O3

O3

數值[float]

單位:PPM/單位:μg/m3

可空

 40.717

25. 

NO2

NO2

數值[float]

單位:PPM/單位:μg/m3

可空

 1223.24

26. 

VOC

VOC

數值[float]

單位:PPM/單位:μg/m3

可空

 784.6

27. 

H2S

H2S

數值[float]

單位:PPM/單位:μg/m3

可空

 5.1

28. 

設備內溫度

DeviceTa

數值[float]

單位:攝氏度

可空

 9.5

29. 

用電量

DeviceKWH

數值[float]

單位:kWh

可空

2.4

30. 

備用電池電壓

BatteryV

數值[float]

單位:V

可空

2.3

31. 

地址緯度

Lat

數值[float]

橫坐標

可空

41.82054

32. 

地址經度

Lng

數值[float]

縱坐標

可空

123.37905

2.智能終端軟件使用說明

       該軟件運行于城市區域環境智能綜合檢測終端,提供設備狀態顯示、本地歷史數據查詢、設備參數設置功能。

 

1)軟件運行主界面如下圖所示,顯示終端設備當前運行狀態、設備溫度,用電量及設備內電池電壓。

2)軟件界面第二分頁提供設備本地歷史數據查詢窗口,如果不輸入起始及終止時間默認查詢當前時間前24小時的歷史數據,只提供單一數據查詢。

3)軟件界面第三分頁提供本設備的參數設置和設備校準功能。

l 城市區域環境智能綜合檢測終端軟件(測試版)

      該軟件運行于城市區域環境智能綜合檢測終端,提供設備狀態顯示、本地歷史數據查詢、設備參數設置功能,并定時通過無線網絡上傳本地實時檢測數據。服務器匯總數據后可通過部署相關網站程序,使用戶通過網站查看所有終端的實時、歷史檢測數據,如下圖示例。

 

2.1數據分析平臺

 

數據分析平臺,主要功能應包括實時數據展示、歷史數據查詢、區域污染概率分析和污染排名統計等功能。

(1)實時數據展示

平臺可對各類監測數據進行實時展示。將空氣質量傳感器數據、常規空氣自動監測站數據匯入到統一平臺,統一管理,綜合展示。常規站和傳感器數據以不同顏色代表不同污染級別。

(2)歷史數據查詢

將各點位的歷史監測數據進行簡單的統計分析,例如日變化分析、時間序列分析等,幫助采購方節約手動分析時間成本,同時還能夠幫助采購方了解基本污染狀況。

(3)區域污染概率分析

通過計算一段時間內,各區域污染超標的累積概率,能夠得到經常發生污染的區域,即為超標重點區域,也可能為潛在污染源,管理者可根據分析結果對此類區域進行重點監管。

(4)污染排名統計

實時排名分析讓采購方掌握最新的污染動態,歷史排名分析可以幫助采購方查找重點污染區域。

2.2網絡化分析平臺

2.3異常點統計分析

  

 

2.4與國控點100小時同期數據對比

 

3安裝方式與維護事項

設備外觀如下:

1、安裝時,空調出風口不能直接吹采樣管,避免夏季因采樣管內樣氣受冷形成冷凝水影響監測值。

2、微型站應安裝良好的接地線,原則要求接地電阻小于4Ω?刹捎枚喔氰F并聯接地、埋銅板澆鹽水等方法,接地線應采用20mm寬的扁鐵引入站房,用不小于2.5mm2的單股銅芯線連接到儀器。

3、微型站應采取防雷措施(特別注意雷電由進戶線進入擊傷設備)。微型站安裝避雷針,如處于周邊避雷建筑物45度角保護區可不安裝避雷針。

4、具體安裝步驟嚴格按照產品說明書規定執行。

4 日常維護

      為了保證傳感器的精度和系統的完整性,氣體傳感器需要被標定。通常,我們建議傳感器的標定程序如下:

傳感器性能影響的因素很多,經驗表明:傳感器第一次安裝后三十天,按照操作的希望值,完成傳感器的各種功能。大多數問題如傳感器位置的不適合、其他氣體的干擾、密度的降低,在這段時間里將會出現。

     在前三十天,傳感器應做周檢察,制定維修計劃包括標定的時間間隔。正常情況下,每月標定足以滿足傳感器的效率和靈敏度,同時月檢察也能保證傳感器的精度。

由上,傳感器的標定方法和過程被立即確定。標定的過程簡單、直接、容易,標定的過程將具有一致性和追溯性。標定的過程將在傳感器安裝的現場完成,并做好維修標定記錄。

4.1氣體傳感器的月標定

     包括兩步驟:首先是"零點"設置,然后是"量程"的標定:

     步驟1:"零點"設置

     零點的校準對于電化學傳感器來說尤其重要,特別是高精度大氣污染物模塊,我們的六種氣體檢測傳感器CO、H2S、NO2、SO2、O3、VOC都采用純度在99.99%的高純氮氣瓶通過減壓閥和流量計控制下進行校準:

A. 先將校準設備輸出口連接到測量設備的校準采集口上;

B. 更換高純氮氣瓶,將氣瓶連接至減壓閥上;

C.檢查連接沒有問題后,打開減壓閥,氣壓沒有具體要求;

D.流量計調整到300-500ml/分鐘;

E.在環境檢測設備上調整到校準界面,點擊零點校準按鈕,等待校準讀數值穩定顯示(數據差在0.01PPM以內);大概時間在30分鐘以上,點擊零點修正按鈕,系統將新的零點值記錄存儲,輸出的檢測值將是校準后的值;

F. 關閉減壓閥,關閉流量計,撤掉采集口,觀察新校準后的設備采集值是否標準,(該值要比零值大),如果顯示零值,則本次校準失敗,需要重新啟動。

 

 

      步驟2:"量程"標定

      目前為止,H2S,CO,SO2,NO2,VOC五種氣體的量程校準,存在以下幾個問題;

     1)建議對量程的校準在廠家完成,同時保證量程范圍使用年限,不符合的廠家退換更新;

     2)建議標定方法:

     使用具有相關資質的檢驗設備對比檢驗標定,通過對比大氣中的測量值,完成檢驗標定。

     氣體校準設備參考

傳感器類型

標準量程

最大量程

分辨率

精度

響應時間(T90)

傳感器壽命

CO

0-200

500

0.01

±5%F.S.

<40s

>3年

H2S

0-50

100

0.01

±5%F.S.

<60s

>2年

NO2

0-1

2

0.001

±5%F.S.

<60s

>2年

O3

0-1

2

0.001

±5%F.S.

<60s

>2年

SO2

0-1

2

0.001

±5%F.S.

<25s

>2年

PID總揮發氣體VOC

0-50

100

0.01

10%

<20s

>5年

4.2粉塵監測儀的校準

       PM2.5,PM10粉塵監測儀校準方法:使用高級手持式TSI校準儀對粉塵氣溶膠粒子數目進行校準,手持設備不能用作連續校準使用,不過可以用來做校準對比,所以需要購買具有相關資質的粉塵校準儀對我們的在線設備進行校準。例如美國TSI公司8530/8531/8532等。

粉塵校準設備參考

塵埃粒子計數器校準裝置

1. 分別顯示 PM1,PM2.5,可吸入顆粒物,PM10和全粒徑

2. 分辨率:±0.1%讀數,0.001mg/m3取大值

3. 粒徑范圍:0.1到15μm

4. 流量:出廠設置3.0 L/min,1.40 to 3.0L/min 用戶調節

5. CE規格:Immunity:EN61236-1:2006

6. 附帶PM2.5 與PM10通道選擇設備

7. 標配機器,帶切割頭

 5.圣凱安傳感器測試方法

 5.1測試結構圖

 

圖1-1

5.2測試原理

1. 如圖1-1,臭氧氣罐里面裝有純標準臭氧氣體,可以通過氣閥使氣體釋放出來.標準產生裝置可以控制臭氧氣罐氣體的通氣量,加入其它氣體使得臭氧氣體的的濃度達到標準濃度值,來提供給校準測試設備.

2. 臭氧傳感器為以供測試的傳感器設備,其測試得出的結果可以通過藍牙和電腦進行通信,筆記本上有相應的數據軟件將測試數據進行記錄.

3. 經過臭氧傳感器的氣體再次經過臭氧傳感器測量已經校準好的臭氧氣體測量設備,臭氧氣體測量可以將數據經過傳感器的氣體再次測量來進行對比.

測試方法

1. 不加入臭氧傳感器,直接利用標準氣體產生裝置和臭氧氣體測量設備,標準氣體產生標準濃度氣體進入臭氧氣體測量設備對臭氧氣體測量設備進行校準.

2. 加入臭氧傳感器,重復上述測試步驟.對臭氧傳感器的精確度進行測試,筆記本記錄臭氧傳感器的測量值.臭氧氣體測量設備能夠顯示經過傳感器之后的氣體臭氧濃度,筆記本同時進行記錄.

3. 測試步驟(改變通氣濃度,每次通氣時間2分鐘.):

400ppb->200ppb->300ppb->100ppb->0ppb

0ppb->100ppb->200ppb->300ppb->400ppb

5.3測試環境(根據通入的氣體中成分,監測設備測量結果)

測試設備

型號

氣體的環境指標

 

標準氣體發生設備

 

氣體檢測設備

 

測試安裝實際圖

 


5.4測試結果

 

 

 

 

 

 

 


 

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