大氣自動監(jiān)測技術探討

蔡雅

【摘要】本文主要對大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)建設過程中遇到的采樣點布設、監(jiān)測儀器的選擇和污染物分析等技術問題進行探討。隨污染地區(qū)的面積，污染源的種類及規(guī)模、地形地勢及氣象條件的不同，大氣污染的狀況也不同。監(jiān)測點的選定，同監(jiān)測儀器的選擇和污染物分析具有同等重要的地位，如果選擇不當，會使所得數據價值不大，并會對以后多年的工作都有影響。

【關鍵詞】環(huán)境;監(jiān)測;大氣自動監(jiān)測

一、大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)采樣點的分布

空氣自動監(jiān)測站點應建在所在區(qū)域內具有代表性、能夠反映區(qū)域環(huán)境空氣質量總體水平的地方。因此，經過科學測定選出來的監(jiān)測站點采集的數據是可靠、準確的。

大氣擴散風洞模擬試驗可模擬春、夏、秋、冬自然氣候，包括氣溫氣壓、風向、風速、濕度、地形地貌、建筑物、高山、大海、湖泊等，然后將污染源設置在實際地點，調節(jié)污染源排放濃度，進行排放，同時進行全面的測試，計算確定污染物最大落地地點，進行監(jiān)測點的設置。也可以根據大氣穩(wěn)定度、地面風速、常年風向頻率、太陽輻射強度、污染源高度等因子，代入大氣擴散規(guī)律方程進行計算，依據計算結果進行布點。

二、大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的樣品采集

大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)空氣采樣必須經過顆粒物過濾和發(fā)生干擾物質的分離，否則，就會損壞自動測試儀器和影響測試精度。空氣在太陽光照時下，空氣中的某些污染物質在不停地發(fā)生光化學反應，當空氣被抽入光線較暗的采樣管道中，有些光化學反應停止，而且向可逆方向進行。

三、大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)所需要的測試儀器

自動監(jiān)測無人操作，空氣采樣，分析測試組裝在一起，數據通過電話線，或者電傳和無線通訊送到監(jiān)測中心主計算機。由于這些儀器用于大氣自動監(jiān)測，所以它和實驗室儀器有所區(qū)別，實驗室儀器的采樣和分析均為手動，自動監(jiān)測儀器采用的分析技術比實驗室儀器在響應速度、選擇性和靈敏度幾個方面要更有特點，另外，因為自動監(jiān)測儀器工作周期長，不需維護能連續(xù)工作幾個月，需要很好的穩(wěn)定性，而且不用化學試劑。

（一）測試響應速度

在實驗室分析時間不很重要，采樣時間和分析時間也可不一致，然而，自動監(jiān)測儀器的分析響應時間一定要求瞬時完成，因為污染物濃度變化速度相當迅速，響應時間只要幾秒鐘。一種污染物濃度迅速降低，而另一種污染物濃度增加，決定于風向的相關性，自動監(jiān)測儀器要跟上這種變化速度，如果響應時間較慢就會把有些特殊的數據丟失了，或者就不是實時數據。

（二）自動監(jiān)測儀器的準確度

在實驗室樣品可分成幾份，根據分析程序，經多點標準比較分析。在自動監(jiān)測系統(tǒng)，特殊的重復測定是不可能的，因為空氣中污染物在連續(xù)變化，數據的統(tǒng)計處理基于成功的測量。

（三）選擇性和靈敏度

空氣中污染物濃度一般很低，只有幾個到幾十個ppb。自動監(jiān)測儀器設計要求既要消除干擾、又要準確靈敏。因為儀器的體積越小越能滿足實時要求，但因進樣小，所以方法靈敏度必須很高。

（四）自動監(jiān)測儀器的校正

自動監(jiān)測儀器必須經過校正，校正的頻率決定于儀器本身的穩(wěn)定程度。校正信號也被送到中心主計算機存貯起來，可作為測量信號的內標信號。

（五）大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)數傳通訊

大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)數傳通訊是進行數據傳輸，所以采幾時分制（tdm），一般情況下用半雙工通訊。

數據通信系統(tǒng)由數據傳輸和數據處理兩大部份組成，其基本結構是終端設備，數據傳輸線路（無線、有線均可），通信控制設備和計算機數據處理設備，即數據通信系統(tǒng)的四大要素。

（六）大氣自動監(jiān)測數據處理和管理

大氣自動監(jiān)測數據處理系統(tǒng)必須有以下幾個方面的功能，有效的數據和它們的相互關系，特定的采樣次數和數據格式，數據的準確度和它們代表的意義，測量濃度的觀察和數據的實時顯示，也要有實時統(tǒng)計和對數據進行評價分析，數據的統(tǒng)計計算、校正和研究。中心主計算機要進行各自動監(jiān)測子站傳送來的測量數據的接收、處理和存貯，做出空氣污染監(jiān)測的分析報告和有害物質的濃度顯示，對整個監(jiān)測網進行功能控制，超過規(guī)定極限時自動報警，自動報告通訊線路的工作情況，向所屬各自動監(jiān)測子站的計算機發(fā)出指令，進行子站數據檢索、校準儀器和判斷監(jiān)測儀器故障等。其控制系統(tǒng)備有時間程序，數據傳遞程序、存貯程序、拉制系統(tǒng)監(jiān)測程序以及解析和顯示程序、數據格式、繪圖程序等。

系統(tǒng)采用通訊手段和計算機管理將所監(jiān)測的實時數據及時報告生產調度和管理部門，使之了解廠區(qū)大氣污染狀況，以便采取措施控制污染。同時計算機還儲存著污染信息，污染標準值，上級部門下達的重要環(huán)保治理、管理指令信息，各廠簡單的生產狀況以及能源消耗和污染狀況，進行信息交換。

中心主計算機除了上述功能，還有最大污染水平，平均污染頻率分布，并指明與哪些因素有關，供管理與研究單位做出長期環(huán)境治理規(guī)劃，最終反饋控制污染。

大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)軟件，簡稱環(huán)境數據管理系統(tǒng)，主要由cobol等語言編制而成。該系統(tǒng)軟件進行通訊、建立數據庫、文件編輯、控制查詢、校正、整理報表、分析頻率分布、繪圖、警報和數據存貯等。

（七）大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)數據精度討論

大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)是一個綜合性的技術系統(tǒng)，系統(tǒng)中環(huán)節(jié)多，所以每個環(huán)節(jié)的精度必須控制在一定的范圍之內，使所取得的數據對環(huán)保工作有指導作用。

三、結語

大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)大致可分為自動測試，無線、有線數傳通訊和計算機處理、控制、管理三個部份。大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)一般進行二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、總懸浮微粒、硫化氫、碳氫化合物、臭氧以及風向、風速、氣溫、氣壓、相對濕度、雨量、日照度等項目的連續(xù)自動監(jiān)測和控制管理。本文主要闡述大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)在建設過程中所遇到的技術問題進行了探討。對其中的關鍵技術，如采樣點的分布、樣品采集、數據采集、傳輸通訊、數據處理、系統(tǒng)控制和管理等進行了論述。

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