空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)建設(shè)與運(yùn)行管理

梅文鼎 王碧松 陳利英

摘要：指出了環(huán)境監(jiān)測(cè)總體規(guī)劃中，空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)占據(jù)重要地位，在現(xiàn)代化發(fā)展背景下，空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)逐步朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展。對(duì)此，圍繞空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)建設(shè)工作進(jìn)行了探討，并提出了相適應(yīng)的運(yùn)行管理方式，以期給環(huán)境保護(hù)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量;自動(dòng)監(jiān)測(cè);運(yùn)行管理

中圖分類(lèi)號(hào)：X53

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1674-9944（2020）14-0097-02

1?引言

監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣質(zhì)量應(yīng)具有實(shí)時(shí)特性，因此在設(shè)備獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后需及時(shí)發(fā)布，為環(huán)境主管部門(mén)的日常工作提供依據(jù)[1]。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包含SO2、NO2、PM2.5、PM10、CO、O3指標(biāo)，具體體現(xiàn)在AQI指數(shù)、實(shí)時(shí)小時(shí)濃度等方面。為滿足此要求，有必要?jiǎng)?chuàng)建高效的空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2?項(xiàng)目簡(jiǎn)介

新昌縣環(huán)境保護(hù)局環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目中，所用儀器包含針對(duì)SO2、NO2、PM2.5、PM10、CO、O3六項(xiàng)指標(biāo)各自所對(duì)應(yīng)的分析儀以及氣象五參數(shù)分析儀等。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜作為集成控制各儀器的重要裝置，采取各站點(diǎn)配置1臺(tái)的方式，將除五參數(shù)分析儀之外的各項(xiàng)設(shè)備都置于其中，并選擇導(dǎo)軌式安裝方法，有助于提高維護(hù)效率。較特殊的是PM2.5、PM10的分析儀，分別將其置于兩側(cè)機(jī)柜上端，項(xiàng)目中使用的五參數(shù)分析儀置于站房頂部。配套防雷等相關(guān)防護(hù)措施，保證室內(nèi)各儀器的穩(wěn)定運(yùn)行。

3?系統(tǒng)集成

3.1?施工準(zhǔn)備

系統(tǒng)采取的是過(guò)負(fù)荷、短路保護(hù)機(jī)制，為之配套了斷漏電保護(hù)裝置以及穩(wěn)壓器，嚴(yán)格控制電源電壓的波動(dòng)幅度，將其穩(wěn)定在儀器可接受的區(qū)間內(nèi)。布設(shè)輔助設(shè)備，各類(lèi)與儀器連接的管線統(tǒng)一置于線槽內(nèi)，做好對(duì)各氣路及電纜線路的標(biāo)記工作，可采取懸掛塑料標(biāo)識(shí)的方式。

3.2?數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)

選用研華P610型工控機(jī)，在其支持下實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集作業(yè)，并配置外接顯示器接口，運(yùn)行系統(tǒng)選用的是XP及更高等級(jí)的版本，附屬裝置包含LCD顯示器（17寸）、鍵鼠套裝。系統(tǒng)基礎(chǔ)配置信息：

CPU：主頻3GHz，至少四核;

內(nèi)存：≥8G;

硬盤(pán)：≥1T，≥7200轉(zhuǎn);

模擬量輸入：16路以上，12位;

控制輸出：16路控制輸出;

數(shù)字量接口：此部分主要用于數(shù)字通訊，根據(jù)系統(tǒng)控制需求配置合適數(shù)量的接口。

調(diào)制解調(diào)器：具備一點(diǎn)多傳的工作特點(diǎn)，與儀器數(shù)據(jù)傳輸需求相適應(yīng)，可對(duì)接衢州市智慧環(huán)保項(xiàng)目平臺(tái)，以達(dá)到高效傳輸數(shù)據(jù)的效果。

數(shù)據(jù)采集：以系統(tǒng)子站所提出的數(shù)據(jù)采集與通訊要求為基本導(dǎo)向，應(yīng)完全滿足此要求;具備24h持續(xù)運(yùn)行的能力，可實(shí)現(xiàn)高效的網(wǎng)絡(luò)通訊，并采取電話線、ADSL等多種途徑相并行的通訊方式;在HTTP協(xié)議的引導(dǎo)下，使WEB服務(wù)數(shù)據(jù)傳輸軟件維持高效運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的即時(shí)通訊。

硬件是系統(tǒng)得以運(yùn)行的必要前提[2]，包含數(shù)據(jù)服務(wù)器、通訊設(shè)備、控制器;根據(jù)硬件的工作特性配置相適應(yīng)的系統(tǒng)軟件，在程序作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的精確控制;實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)房，若存在異常則發(fā)出報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并將其解決。

3.3?系統(tǒng)集成安裝

按照特定的流程將系統(tǒng)各部分有序安裝。首先完成采樣系統(tǒng)和排氣裝置兩部分的安裝作業(yè)，再按照設(shè)計(jì)要求將儀器機(jī)架置于站房指定位置，隨后將儀器取出，以說(shuō)明書(shū)為指導(dǎo)正確組織上架工作;隨后檢查各儀器的位置，通過(guò)彼此的間距判斷安裝情況，各設(shè)備應(yīng)維持獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，不可出現(xiàn)碰撞或摩擦現(xiàn)象[3];若條件允許，儀器間應(yīng)保留適當(dāng)?shù)拈g隙，通過(guò)此方式提高儀器的散熱效率。儀器安裝到位并采取固定措施后，再連接氣路，具體包含采樣氣路和校準(zhǔn)氣路兩部分，以確保氣路正常運(yùn)行為基本前提，盡可能縮小其間距，再給各設(shè)備通電，連接信號(hào)線路。系統(tǒng)包含的儀器設(shè)備較多，要求在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下根據(jù)需求單獨(dú)抽出氣路或是信號(hào)線路，期間不會(huì)對(duì)其它線路造成影響，且要考慮到儀器維修的空間余量問(wèn)題。圖1、2分別為安裝完成實(shí)例圖及導(dǎo)軌安裝圖。

4?運(yùn)行維護(hù)要點(diǎn)

4.1?加強(qiáng)日常管理

每周執(zhí)行一次巡檢，檢測(cè)儀器內(nèi)配置的過(guò)濾膜若存在受污染情況則要及時(shí)換新[4]。檢查系統(tǒng)各管路并分析其運(yùn)行狀況，不可出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。定期清理采樣總管，正常情況下半年一次，為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，采樣總管與支管內(nèi)不可出現(xiàn)積塵現(xiàn)象。定期更換紙帶并做好編號(hào)工作，加強(qiáng)對(duì)儀器采樣流量的監(jiān)測(cè)，若存在異常則要及時(shí)調(diào)整。對(duì)于顆粒物采樣頭的清理，采取的是每?jī)蓚€(gè)月執(zhí)行1次的方式，或視實(shí)際情況縮短清理間隔時(shí)間，要確保濾網(wǎng)足夠潔凈，不存在積塵現(xiàn)象。檢查氣體鋼瓶，確定其穩(wěn)定性以及閥門(mén)的嚴(yán)密性情況等，以此為依據(jù)清理空壓機(jī)儲(chǔ)氣瓶的積水。

儀器運(yùn)行過(guò)程中技術(shù)人員需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作，如運(yùn)行狀況、數(shù)據(jù)采集等，各環(huán)節(jié)都不可存在異常，上午的檢查時(shí)間安排在9：00前，下午的檢查時(shí)間安排在3：30～4：00，完整記錄具體情況，若存在問(wèn)題則要深入分析其原因，在最短的時(shí)間內(nèi)解決好。

4.2?自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)審核

環(huán)境空氣自動(dòng)站工作中的受擾因素較多，如運(yùn)維方式不合理、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣等，此時(shí)都將對(duì)在線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性造成影響，傳統(tǒng)的人工審核數(shù)據(jù)方式缺乏適用性，有必要?jiǎng)?chuàng)建一套完善的審核體系，以便高效且精準(zhǔn)地完成自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)審核工作，使環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際情況。

4.3?異常處理

從衢州市長(zhǎng)期以來(lái)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)審核是難度較大且故障較多的環(huán)節(jié)，主要異常狀況如下。

（1）異常1：測(cè)量值明顯偏低，極端情況下存在負(fù)值。應(yīng)對(duì)方法：此異常狀況的出現(xiàn)主要與儀器故障有關(guān)，如CO分析儀在運(yùn)行中出現(xiàn)紅外光源損壞現(xiàn)象，導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生明顯變化，趨近于0點(diǎn)甚至更低。從顆粒物分析儀的角度來(lái)看，由于故障的存在而導(dǎo)致數(shù)據(jù)低于實(shí)測(cè)值。對(duì)此，運(yùn)維人員要深入現(xiàn)場(chǎng)做全方位的排查，明確具體的成因，并將實(shí)際情況上報(bào)主管部門(mén)，尋求解決策略。

（2）異常2：測(cè)量值明顯偏高。應(yīng)對(duì)方法：主要與站點(diǎn)周邊的污染源排放有較大關(guān)聯(lián)，較典型的有周邊建筑工地所帶來(lái)的影響。針對(duì)此問(wèn)題可遠(yuǎn)程查看站點(diǎn)信息，包含電壓、壓力等，分析各方面的信號(hào)是否存在異常。而后運(yùn)維人員深入現(xiàn)場(chǎng)，圍繞周邊情況做全方位分析，確定具體的污染源。

（3）異常3：運(yùn)維階段數(shù)據(jù)異常。應(yīng)對(duì)方法：主要源自于運(yùn)維人員主觀層面的因素，如操作不當(dāng)導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常，此問(wèn)題的判斷難度較小，運(yùn)維人員核查后可確定具體的異常數(shù)據(jù)。

上述提到了儀器故障、站點(diǎn)周邊污染、運(yùn)維人員操作等較為典型的因素，其均會(huì)對(duì)在線測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性造成不良影響，此外惡劣天氣也是主要的因素[5]，例如暴雨天氣、雨雪天氣等，此時(shí)的數(shù)據(jù)也可能異常。

若系統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程中發(fā)生異常現(xiàn)象，作為工作主體的運(yùn)維人員則必須深入現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)實(shí)際情況確定故障源，對(duì)異常數(shù)據(jù)采取針對(duì)性處理措施，以軟件自動(dòng)審核為基礎(chǔ)，再綜合人工審核的方式。具體而言，軟件審核具有較高的自動(dòng)化水平，經(jīng)過(guò)分析后自行采取處理措施;人工審核則是補(bǔ)充形式，在得到自動(dòng)審核結(jié)果后由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員復(fù)核，保證審核結(jié)果的可靠性。綜合考慮站點(diǎn)間的變化趨勢(shì)、儀器參數(shù)等方面的因素，從而準(zhǔn)確確定異常數(shù)據(jù);若存在判斷難度較大的異常數(shù)據(jù)，此時(shí)運(yùn)維人員則要深入現(xiàn)場(chǎng)做好檢查工作，通過(guò)校準(zhǔn)儀器等相關(guān)措施處理問(wèn)題，經(jīng)過(guò)維護(hù)后再次分析數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，若存在異常則要將各項(xiàng)相關(guān)信息完整記錄并提交給審核平臺(tái)，以便做進(jìn)一步的處理。

5?結(jié)語(yǔ)

本文圍繞空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)展開(kāi)探討，提出系統(tǒng)的組成以及建設(shè)方案，闡述了運(yùn)行階段的管理手段，從實(shí)踐成果來(lái)看其具有較顯著的應(yīng)用價(jià)值，可作為類(lèi)似工程的參考。

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