负离子监测仪安装与维修技术要领

崔 炜

(北京市气象探测中心，北京 100176)

负离子监测仪安装与维修技术要领

崔 炜

(北京市气象探测中心，北京 100176)

大气负离子浓度是环境、气象、林业监测的要素之一。结合大气负离子监测仪的原理和系统组成，对维护维修技术进行了探讨，并列举了常见故障及相应的维修方法。

负离子监测仪；安装；维修

为了适应生态建设、环境保护、旅游资源开发和人们生活水平提高的需求，环境气象业务服务迅速发展，大气负离子的监测也成为气象监测的主要内容。目前，全国各地气象部门都在大力发展大气负离子监测站网，提高仪器设备的安装和维护维修水平成为气象观测工作的重要内容。

1 负离子监测仪的原理和系统组成

1.1 原理

大气负离子监测是基于电容吸入式测量原理，即在一定的时间内让一定体积的空气经过采集器，在采集器中有一对类似于电容的极板，一个极板加载正电压(正离子测量)或负电压(负离子测量)，另一个极板做采集板，离子经过时，由于电场的作用，大于仪器所设计的迁移率的离子被“推”到采集板上，形成电流，再经过电流的放大处理，得到离子数量，再与这段时间吸入空气的体积等经过一系列的计算，得出负离子浓度值。

1.2 系统组成

负离子监测仪由传感器、采集器、外围设备组成。传感器又称采集桶、采集筒，极化板(或称偏压板)，为传感器主要构成部分，极化板上加载定量的极化电压，再让被测空气按设定速度匀速通过传感器，空气中特定的小粒径负离子在电场的作用下发生偏转，被采集板所捕获，获得原始参量。采集器是大气负离子自动观测系统的核心，将采集器的负离子负电荷数据转变成负离子的电荷浓度值，由硬件和嵌入式软件组成。硬件包含高精度电信号放大器(电荷放大器)、高性能微处理器、高准确度 A/D 电路和实时时钟电路、大容量数据存储器、传感器接口、数据接口、监测电路和指示灯等。外围设备主要包括电源、通信模块、计算机(含软件)等[1-2]。

2 安装技术要求

大气负离子监测仪采用高精度电子元器件，自动化程度较高，又安装在野外，因此，为了确保设备的安全和观测数据质量，其安装环境和方法应充分考虑以下几个问题。

(1)仪器下方及四周应无高大植被，宜低矮植被，以减少植被的遮挡而影响数据的代表性[3]。(2)附近应无干扰源。如无线发射塔、空调室外机、金属隔离网等，以减少可能导致测量值出现偏差的因素。(3)注意机箱安装方向的选择。除按标准方式安装外，为保持进风口和出风口的风速一致，避免采集筒内形成干扰风，造成测量值偏差，机箱门应朝向常年风向的逆时针90°。(4)具有交流电供电。为保证设备正常、连续可靠工作，最好使用交流电源为设备供电，电源务必通过双路单相防漏电空气开关和防雷插座后再连到大气负离子自动监测仪的外接交流电源端。(5)良好的接地。负离子监测仪内置防雷功能；自动测报系统的外壳和外箱必须具有良好的接地，故安装地点应具备避雷针及防雷级的接地线。

3 维护的几个原则

(1)选择适宜的维护时间。由于站点环境不同，影响设备正常运行的因素也不同，应根据不同季节及站点位置设定维护时间，同时加强数据监控，适当增加设备临时性维护。

(2)负离子监测系统主机维护。主要进行监测系统主机采集桶内的清洁清理工作，即及时清理采集桶内极板之间的灰尘、蛛网、柳絮等，保持采集桶内的清洁，防止数据采集错误。维护时可用试管刷或细长橡胶棒清理采集桶内极板之间的杂物，同时可以使用电子设备专用清洁剂对采集桶进行清洁[4-5]。

(3)负离子监测系统机箱维护。主要保持机箱内清洁，及时清理积灰等其他杂物，通风口处清除蛛网，树叶等杂物。

(4)将仪器搬入室内较干燥的环境中进行维护，一般不宜加电，维护人员需要保持双手的干燥。

4 常见故障维修

由于设备长期处于野外工作，故障现象多变，原因复杂。现结合工作中的故障案例进行分析，并提出了相应的解决方案。

案例1 故障现象：数据在日间正常，夜间出现偏差或明显错误数值。

故障原因及解决方法:采集桶内有蛛网、柳絮等杂物。解决故障首先应关闭电源，用试管刷或小橡胶棒等工具，将采集筒内极板之间的蛛网、柳絮等清除掉，观察有无残留的蜘蛛丝，然后用电子设备专用清洁剂清洗采集筒。

案例2 故障现象：连续出现多组相同数据。

故障原因及解决方法:采集桶内有蛛网、柳絮等杂物。清洁方法同上,重新启动仪器，观察显示屏，在准备校零的时候数字为250 000左右，若故障仍然存在，应联系厂家判断是否是放大器故障，并更换放大器。

案例3 故障现象：接收到的数据极小，接近于0。

故障原因及解决方法:可能为采集筒风扇故障，或采集筒内有蛛网、柳絮等杂物造成。除上述方法对采集桶及机箱进行清洁外，检查设备风扇开关是否打开，若风扇故障，应进行更换。

案例4 故障现象：无法接收数据，中心站软件显示设备离线或通讯时断时续，无法远程获取设备状态。

故障原因及解决方法:一种情况是因为设备无供电，解决时需要确认现场供电情况，检查供电线路是否正常，从而恢复供电；另一种情况为通讯模块故障，更换故障通讯模块即可解决；还有一种情况为通讯天线故障，通过更换通讯天线来解决；最后一种情况为通讯无信号故障，应现场检查无线通讯网络信号，必要时联系通信公司进行基站修复。

5 小结

由于大气负离子可以反应一个地区空气质量状况，气象、环保、旅游部门运用大气负氧离子浓度监测数据，进行城市和景区的生态环境的监测和预警，具有重大的现实意义和深远社会意义。目前中国气象局已经将大气负离子监测作为基本业务，对观测数据提出了质量要求，因此，不断研究和总结负离子监测仪的使用方法和维护维修技术，对完善观测系统建设和运行保障业务具有积极作用。

[1] 邬昀.湖北省空气负离子浓度时空分布特征及其与气象要素的关系[J].气象水文海洋仪器,2016,33(4):68-72.

[2] 邬昀.“电容式吸入法”空气负离子监测系统工作原理及典型故障分析[J].气象水文海洋仪器,2015,32(2):99-102.

[3] 郭云鹤，王咸钟，张凯，等.西安城市公园空气负离子浓度变化[J].城市环境与城市生态，2015，28(1):35-37.

[4] 李伟,王经业,陆勇,等.大气负离子自动测报仪的研制[J].气象科技,2008,36(6):834-836.

[5] 中国气象局综合观测司.大气负离子自动测报系统功能规格需求书[Z].北京：中国气象局综合观测司，2016.

P414

B

崔炜.负离子监测仪安装与维修技术要领[J].陕西气象，2017(6)：45-46.

1006-4354(2017)06-0045-02

2017-09-17

崔炜(1989—)，男，汉族，陕西西安人，学士，助理工程师，主要从事气象探测装备技术保障、气象探测数据处理及软件开发工作。