空气质量自动监测建设与运行管理

梅文鼎 王碧松 陈利英

摘要：指出了环境监测总体规划中，空气自动监测占据重要地位，在现代化发展背景下，空气自动监测应逐步朝着自动化的方向发展。对此，围绕空气质量自动监测建设工作进行了探讨，并提出了相适应的运行管理方式，以期给环境保护工作提供参考。

关键词：空气质量;自动监测;运行管理

中图分类号：X53

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2020）14-0097-02

1 引言

监测环境空气质量应具有实时特性，因此在设备获得监测数据后需及时发布，为环境主管部门的日常工作提供依据[1]。监测数据包含SO2、NO2、PM2.5、PM10、CO、O3指标，具体体现在AQI指数、实时小时浓度等方面。为满足此要求，有必要创建高效的空气质量自动监测系统。

2 项目简介

新昌县环境保护局环境空气质量自动监测站点建设项目中，所用仪器包含针对SO2、NO2、PM2.5、PM10、CO、O3六项指标各自所对应的分析仪以及气象五参数分析仪等。标准机柜作为集成控制各仪器的重要装置，采取各站点配置1台的方式，将除五参数分析仪之外的各项设备都置于其中，并选择导轨式安装方法，有助于提高维护效率。较特殊的是PM2.5、PM10的分析仪，分别将其置于两侧机柜上端，项目中使用的五参数分析仪置于站房顶部。配套防雷等相关防护措施，保证室内各仪器的稳定运行。

3 系统集成

3.1 施工准备

系统采取的是过负荷、短路保护机制，为之配套了断漏电保护装置以及稳压器，严格控制电源电压的波动幅度，将其稳定在仪器可接受的区间内。布设辅助设备，各类与仪器连接的管线统一置于线槽内，做好对各气路及电缆线路的标记工作，可采取悬挂塑料标识的方式。

3.2 数据采集传输系统

选用研华P610型工控机，在其支持下实现高效的数据采集作业，并配置外接显示器接口，运行系统选用的是XP及更高等级的版本，附属装置包含LCD显示器（17寸）、键鼠套装。系统基础配置信息：

CPU：主频3GHz，至少四核;

内存：≥8G;

硬盘：≥1T，≥7200转;

模拟量输入：16路以上，12位;

控制输出：16路控制输出;

数字量接口：此部分主要用于数字通讯，根据系统控制需求配置合适数量的接口。

调制解调器：具备一点多传的工作特点，与仪器数据传输需求相适应，可对接衢州市智慧环保项目平台，以达到高效传输数据的效果。

数据采集：以系统子站所提出的数据采集与通讯要求为基本导向，应完全满足此要求;具备24h持续运行的能力，可实现高效的网络通讯，并采取电话线、ADSL等多种途径相并行的通讯方式;在HTTP协议的引导下，使WEB服务数据传输软件维持高效运行状态，实现数据的即时通讯。

硬件是系统得以运行的必要前提[2]，包含数据服务器、通讯设备、控制器;根据硬件的工作特性配置相适应的系統软件，在程序作用下实现对仪器设备的精确控制;实时监控机房，若存在异常则发出报警，及时发现问题并将其解决。

3.3 系统集成安装

按照特定的流程将系统各部分有序安装。首先完成采样系统和排气装置两部分的安装作业，再按照设计要求将仪器机架置于站房指定位置，随后将仪器取出，以说明书为指导正确组织上架工作;随后检查各仪器的位置，通过彼此的间距判断安装情况，各设备应维持独立运行状态，不可出现碰撞或摩擦现象[3];若条件允许，仪器间应保留适当的间隙，通过此方式提高仪器的散热效率。仪器安装到位并采取固定措施后，再连接气路，具体包含采样气路和校准气路两部分，以确保气路正常运行为基本前提，尽可能缩小其间距，再给各设备通电，连接信号线路。系统包含的仪器设备较多，要求在开机状态下根据需求单独抽出气路或是信号线路，期间不会对其它线路造成影响，且要考虑到仪器维修的空间余量问题。图1、2分别为安装完成实例图及导轨安装图。

4 运行维护要点

4.1 加强日常管理

每周执行一次巡检，检测仪器内配置的过滤膜若存在受污染情况则要及时换新[4]。检查系统各管路并分析其运行状况，不可出现漏气现象。定期清理采样总管，正常情况下半年一次，为保证系统的正常运行，采样总管与支管内不可出现积尘现象。定期更换纸带并做好编号工作，加强对仪器采样流量的监测，若存在异常则要及时调整。对于颗粒物采样头的清理，采取的是每两个月执行1次的方式，或视实际情况缩短清理间隔时间，要确保滤网足够洁净，不存在积尘现象。检查气体钢瓶，确定其稳定性以及阀门的严密性情况等，以此为依据清理空压机储气瓶的积水。

仪器运行过程中技术人员需要加强监测工作，如运行状况、数据采集等，各环节都不可存在异常，上午的检查时间安排在9：00前，下午的检查时间安排在3：30～4：00，完整记录具体情况，若存在问题则要深入分析其原因，在最短的时间内解决好。

4.2 自动监测数据审核

环境空气自动站工作中的受扰因素较多，如运维方式不合理、现场环境恶劣等，此时都将对在线数据的准确性造成影响，传统的人工审核数据方式缺乏适用性，有必要创建一套完善的审核体系，以便高效且精准地完成自动检测数据审核工作，使环境空气自动监测数据能够准确反映实际情况。

4.3 异常处理

从衢州市长期以来的发展状况来看，自动检测数据审核是难度较大且故障较多的环节，主要异常状况如下。

（1）异常1：测量值明显偏低，极端情况下存在负值。应对方法：此异常状况的出现主要与仪器故障有关，如CO分析仪在运行中出现红外光源损坏现象，导致在线监测数据发生明显变化，趋近于0点甚至更低。从颗粒物分析仪的角度来看，由于故障的存在而导致数据低于实测值。对此，运维人员要深入现场做全方位的排查，明确具体的成因，并将实际情况上报主管部门，寻求解决策略。

（2）异常2：测量值明显偏高。应对方法：主要与站点周边的污染源排放有较大关联，较典型的有周边建筑工地所带来的影响。针对此问题可远程查看站点信息，包含电压、压力等，分析各方面的信号是否存在异常。而后运维人员深入现场，围绕周边情况做全方位分析，确定具体的污染源。

（3）异常3：运维阶段数据异常。应对方法：主要源自于運维人员主观层面的因素，如操作不当导致数据异常，此问题的判断难度较小，运维人员核查后可确定具体的异常数据。

上述提到了仪器故障、站点周边污染、运维人员操作等较为典型的因素，其均会对在线测量数据的可靠性造成不良影响，此外恶劣天气也是主要的因素[5]，例如暴雨天气、雨雪天气等，此时的数据也可能异常。

若系统数据测量过程中发生异常现象，作为工作主体的运维人员则必须深入现场，根据实际情况确定故障源，对异常数据采取针对性处理措施，以软件自动审核为基础，再综合人工审核的方式。具体而言，软件审核具有较高的自动化水平，经过分析后自行采取处理措施;人工审核则是补充形式，在得到自动审核结果后由专业技术人员复核，保证审核结果的可靠性。综合考虑站点间的变化趋势、仪器参数等方面的因素，从而准确确定异常数据;若存在判断难度较大的异常数据，此时运维人员则要深入现场做好检查工作，通过校准仪器等相关措施处理问题，经过维护后再次分析数据的实际情况，若存在异常则要将各项相关信息完整记录并提交给审核平台，以便做进一步的处理。

5 结语

本文围绕空气质量自动监测系统展开探讨，提出系统的组成以及建设方案，阐述了运行阶段的管理手段，从实践成果来看其具有较显著的应用价值，可作为类似工程的参考。

参考文献：

[1]裴成磊，黄祖照.空气质量自动监测综合示范站建设及管理[J].分析仪器，2014（4）：95～98.

[2]焦宝玉，陈建文.环境空气质量自动监测子站系统运行管理的质量控制[J].环境研究与监测，2011（1）：1～7.

[3]杨翠香.浅谈环境空气质量自动监测系统建设与管理[J].环境与生活，2014（9X）：87～88.

[4]张超杰.环境空气质量自动监测子站系统运行管理的质量控制[J].房地产导刊：中，2014（11）：105～105.

[5]李启伟.浅谈环境空气质量自动监测系统运行中的质量管理[J].中国化工贸易，2017（27）：283～283.