環(huán)境監(jiān)測第八章在線自動監(jiān)測系統(tǒng)課件

1、第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng) 目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng) 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)是一套以在線自動分析儀器為核，運用現(xiàn)代傳感技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機應用技術以及相關的專用分析軟件和通信網(wǎng)絡所組成的一個綜合性的在線自動監(jiān)測體系。主頁退出后退上一頁下一頁目錄第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)第二節(jié) 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)第三節(jié) 水質(zhì)在線自動分析儀器的分析方法第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)一、空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的構成 環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)是由監(jiān)測子站、中心計算機室、質(zhì)量保證實驗室和系統(tǒng)支持實驗室等部分組成，如圖8-1所示。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測

2、系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)一、空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的構成 監(jiān)測子部的主要任務：對環(huán)境空氣質(zhì)量和氣象狀況進行邊連續(xù)自動監(jiān)測；采集、處理和存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)；按中心計算機指令定時或隨時向中心計算機傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)和設備工作狀態(tài)信息。中心計算機室的主要任務：通過有線或無線通信設備收集各子部的監(jiān)測數(shù)據(jù)和設備工作狀態(tài)信息，并對所收取的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行判別、檢查和存儲；對采集的的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理分析；對監(jiān)測子站的監(jiān)測儀器進行遠程診斷和校準。 質(zhì)量保證實驗室的主要任務：對系統(tǒng)所用監(jiān)測設備進行標定、校準和審核；對檢修后的儀器設備進行校準和主要技術指標的運行老核；制定和落實系統(tǒng)有關監(jiān)測質(zhì)量控制的措施。 系統(tǒng)支持實驗室的主要

3、任務：根據(jù)儀器設備的運行要求，對系統(tǒng)儀器設備進行日常保養(yǎng)、維護；及時對發(fā)生故障的儀器設備進行檢修、更換。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)二、空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)子站的技術要求 監(jiān)測子站主要是由采樣裝置、校準設備、監(jiān)測分析儀、氣象儀器、數(shù)據(jù)傳輸設備以及站房環(huán)境條件保證設施（空調(diào)、除濕設備、穩(wěn)壓電源等）等組成。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)二、空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)子站的技術要求 （1）采樣系統(tǒng)可采用集中采樣和單機分別采樣兩種方式。集中采樣是在每子站設一總采氣管，由引風機將空氣樣品吸入，各儀器的采樣管均從這一采樣管中分

4、別采樣，但總懸浮顆粒物或可吸入顆粒物應單獨采樣。單獨采樣系統(tǒng)指各監(jiān)測儀器分別用采樣泵采集空氣樣品。實際工作中，多將這兩種方式結合使用。采樣系統(tǒng)由采樣頭、采樣總管室外室內(nèi)部分、采樣支管和采樣抽氣風機組成。采樣總管有垂直層流多路支管和竹節(jié)式多路支管兩種，無論采用哪種，在設計時應考慮到諸如防雨、防粗大的顆粒物落入采樣總管和防止結露水流入采樣支管。采樣管直徑和長度應與采氣流量、管內(nèi)壓力等綜合考慮。采樣管一般采用對被測物無吸附和反應、無干擾物質(zhì)釋放的硼硅酸鹽玻璃或聚四氟乙烯材料制成。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)二、空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)子站的技術要求 （2）校準

5、系統(tǒng)包括零氣發(fā)生器和多點動態(tài)氣體校準儀，兩者的配合使用組成一個為標準物質(zhì)傳遞或溯源和監(jiān)測儀器校準所用的標準氣體發(fā)生系統(tǒng)。零氣發(fā)生器：零氣供監(jiān)測儀器標定零值用，并與氣體標準物質(zhì)按不同的稀釋比混合，為監(jiān)測儀器提供不同濃度值的標準氣體。標準物質(zhì)傳遞或溯源和監(jiān)測儀器校準是否準確，與零氣的純凈程度有關，零氣發(fā)生器應能提供滿足動態(tài)校準的正常運行所需氣源的壓力，且流量不少于10L/min。零氣應不含待測組分和干擾物，如含有待測組成和干擾物，則其濃度應低于檢測限或不超過滿刻度值的0.2%。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)二、空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)子站的技術要求 多點動態(tài)氣

6、體校準儀：在多點動態(tài)氣體校準儀中一般包含有：兩個質(zhì)量流量控制器、滲透管裝置（可選）、臭氧發(fā)生器、氣相滴定裝置和混合室，并設有多路標準氣體入口，可分別提供多種組分的氣體。多點動態(tài)氣體校準儀中的質(zhì)量流量控制器的準確性是相當重要的，它直接決定著所配氣體是否準確，它的誤差不能超過1.5%，校準曲線的相關系數(shù)要大于0.9999。滲透管恒溫裝置溫度的準確恒溫，直接影響著滲透率的穩(wěn)定，它只允許在規(guī)定溫度范圍內(nèi)波動0.1，在2530溫度范圍內(nèi)，溫度每變化0.1將導致滲透率1%的誤差。臭氧發(fā)生器中的紫外燈，要求具有很高的穩(wěn)定性和較長的使用壽命。氣相滴定和混合室裝置應有足夠的容積，使反應氣體在氣相滴定和混合室裝置

7、內(nèi)保持足夠的滯留時間，以使混合氣體達到完全反應。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)二、空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)子站的技術要求 （3）自動監(jiān)測儀器是獲取準確污染信息的關鍵設備，必須具備連續(xù)運行能力強、靈敏、準確、可靠等性能。 （4）氣象儀器是對氣象參數(shù)進行觀測，其觀測項目有風向、風速、溫度、濕度、氣壓、太陽輻射、雨量等。 （5）數(shù)據(jù)傳輸及站房設施包括遠程數(shù)據(jù)通信設備、站房環(huán)境條件保證設施（空調(diào)、除濕設備、穩(wěn)壓電源等）。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)三、空氣在線自動分析儀器的分析方法（一）二氧化硫監(jiān)測儀二氧化硫在線自動

8、分析儀的主要技術原理有： （1）溶液電導法（EC）：其原理是利用酸性過氧化氫溶液吸收空氣中的SO2，由測定溶液電導率的變化求出空氣中SO2的含量。 （2）動態(tài)庫侖法：通常采用三電極態(tài)庫侖滴定法，一對Pt電極，外加一個恒電流，當SO2氣進入庫侖時由于SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr,破壞了電極反應平衡，陰極電流降低，降低的部分從第三個活性炭參考電極流出，由測定參考電極電流即可求出與之成正比例的SO2含量。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)三、空氣在線自動分析儀器的分析方法（一）二氧化硫監(jiān)測儀 （3）色譜火焰光度法（FPD）：空氣中的硫化物進

9、入富氫火焰時，在還原焰中形成的硫原子結合成激發(fā)狀態(tài)的硫分子，當它返回到基態(tài)發(fā)射出光子，用光電倍增管經(jīng)一窄帶濾光片接收總硫的特征光譜即可求出空氣中的總硫含量。 （4）紫外熒光法：二氧化硫分子吸收紫外光轉化成激發(fā)態(tài)，當它回到基態(tài)時，放射出熒光，熒光強度與二氧化硫濃度成正比。用光電倍增管接受熒光，并轉化為電信號，經(jīng)過放大器輸出，即可測定出二氧化硫濃度。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)三、空氣在線自動分析儀器的分析方法（二）氮氧化物監(jiān)測儀氮氧化物在線自動分析儀的主要技術原理有： （1）比色法：將空氣中的NO轉換成NO2，與Saltzman試劑反應生成偶氮染料

10、再進行比色測定。 （2）化學發(fā)光法：其檢測原理是基于一氧化氮與臭氧發(fā)生化學反應時，產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的二氧化氮分子，激發(fā)態(tài)的二氧化氮分子回到基態(tài)時發(fā)出光。發(fā)出的光強與一氧化氮的濃度成正比關系。通過檢測發(fā)光強度進行一氧化氮濃度的檢測。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)三、空氣在線自動分析儀器的分析方法（三）一氧化碳連續(xù)監(jiān)測儀 一氧化碳在線自動分析儀的主要技術原理為非色散紅外光譜法（NDIR），這是監(jiān)測CO最常見的方法，利用CO對紅外線的特征吸收來測定CO的濃度。由熾熱金屬絲輻射出紅外線，不經(jīng)分光直接照射到參比池及測定池，兩池之間的紅外吸收差由薄膜微音式檢測器檢出

11、，該檢測器利用光聲效應吸收差在膜的兩端形成壓力差，此壓差改變了電容器極間距離從而產(chǎn)生充放電電流，測此電流即可求出CO濃度。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)三、空氣在線自動分析儀器的分析方法（四）飄塵監(jiān)測儀 可吸入顆粒物（飄塵）在線自動分析儀的主要技術原理有： （1）光學法：對空氣中粒度中0.110m范圍的飄塵濃度的測定，可根據(jù)微粒的光學效應采用各種光學方法。 （2）壓電晶體差頻法：傳感器由一對完全相同的石英晶片及振蕩器組成，一片晶片作參比，另一片作測量用。石英片位于采樣室內(nèi)由振蕩器振蕩獲得一定的諧振頻率，當飄塵微粒通過采樣室時，由于被高壓靜電針放電電

12、離，成為帶負電的微粒，沉積于測量晶片的表面，從而使振動頻率降低，由測得頻率的變化，即可求得飄塵的濃度。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)三、空氣在線自動分析儀器的分析方法（四）飄塵監(jiān)測儀 （3）射線吸收法：將射線通過特定物質(zhì)后，其強度衰減程度與所透過的物質(zhì)質(zhì)量有關，而與物質(zhì)的物理、化學性質(zhì)無關。通過測清潔帶（未采塵）和采塵濾帶（已采塵）對射線吸收程度的差異來測定采塵量。 主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)四、空氣在線自動監(jiān)測系統(tǒng)主要監(jiān)測項目 空氣在線自動監(jiān)測系統(tǒng)子站監(jiān)測項目分為兩類：一類是溫度、濕度、大氣壓、風

13、速、風向及日照量等氣象參數(shù)，另一類是二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、可吸入顆粒物、臭氧、總碳氫化合物、甲烷烴、非甲烷輕等污染參數(shù)。隨子站代表的功能區(qū)和所在位置不同，選擇的監(jiān)測參數(shù)也有差異。 我國環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范規(guī)定，空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測站分為類測點和類測點。類測點數(shù)據(jù)按要求進國家數(shù)據(jù)庫，類測點數(shù)據(jù)由各省市管理。 類測點測定溫度、濕度、大氣壓、風向、風速五項氣象參數(shù)和表8-1中的污染參數(shù)。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第一節(jié) 空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)四、空氣在線自動監(jiān)測系統(tǒng)主要監(jiān)測項目 類測點的測定項目可根據(jù)具體情況確定。污染源監(jiān)測子站主要監(jiān)控固定源排放煙氣中二氧化硫、氮氧化物、煙

14、塵等污染物濃度及其排放總量和煙氣排放量等。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第二節(jié) 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng) 一套完整的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)能連續(xù)、及時、準確地監(jiān)測目標水域的水質(zhì)及其變化狀況。中心控制室可隨時取得各子站的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計、處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，可打印輸出日、周、月、季、年平均數(shù)據(jù)以及日、周、月、季、年最大值、最小值等各種監(jiān)測、統(tǒng)計報告及圖表（棒狀圖、曲線圖、多軌跡圖、對比圖等），并可輸入中心數(shù)據(jù)庫或上網(wǎng)。收集并可長期存儲指定的監(jiān)測數(shù)據(jù)及各種運行資料、環(huán)境資料備檢索。系統(tǒng)具有監(jiān)測項目超標及子站狀態(tài)信號顯示、報警功能，自動運行，停電保護、來電自動恢復功能，維護檢修狀態(tài)測試，便于例行

15、維修和應急故障處理等功能。 主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第二節(jié) 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng) 實施水質(zhì)自動監(jiān)測，可以實現(xiàn)水質(zhì)的實時連續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控，達到及時掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況、預警預報重大或流域性水質(zhì)污染事故、解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛、監(jiān)督總量控制制度落實情況、排放達標情況等目的。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第二節(jié) 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng) 一、水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的構成 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)由一個中心監(jiān)測站和若干個固定監(jiān)測子站組成，如圖所示。中心站通過衛(wèi)星和電話撥號兩種通訊方式實現(xiàn)對各子站的實時監(jiān)視、遠程控制及數(shù)據(jù)傳輸功能，托管站也可以通過電話撥號方式

16、實現(xiàn)對所托管子站的實時監(jiān)視、遠程控制及數(shù)據(jù)傳輸功能，其他經(jīng)授權的相關部門可通過電話撥號方式實現(xiàn)對相關子站的實時監(jiān)視和數(shù)據(jù)傳輸功能。 主頁目錄上一頁下一頁后退退出1污水處理場 1-污水處理場；2-污水處理場監(jiān)測站；3-污染源監(jiān)測站；4-河川監(jiān)測站；5-數(shù)據(jù)處理裝置、磁盤磁帶裝置；6-通信裝置；7-輸入輸出打字機； 8-CRI；9通信打字機；10操作臺；11顯示盤；12行式打字機；13繪圖機；14數(shù)據(jù)傳送裝置主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng) （1） 由一臺或多臺小型的多參數(shù)水質(zhì)自動分析儀（如：常規(guī)五參數(shù)分析儀）組成的子站（多臺組合可用于測量不同水深的水質(zhì)）。其特點是儀器可直接放

17、于水中測量，系統(tǒng)構成靈活方便。 （2） 固定式子站：為較傳統(tǒng)的系統(tǒng)組成方式。其特點是監(jiān)測項目的選擇范圍寬。 （3）流動式子站：一種為固定式子站儀器設備全部裝于一輛拖車(監(jiān)測小屋)上，可根據(jù)需要遷移場所，也可認為是半固定式子站。其特點是組成成本較高。第二節(jié) 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng) 一、水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的構成主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第二節(jié) 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng) 二、水質(zhì)自動監(jiān)測的技術關鍵 （1）采水單元：包括水汞、管路、供電及安裝結構部分。在設計上必須對各種氣候、地形、水位變化及水中泥沙等提出相應解決措施，能夠自動連續(xù)地與整個系統(tǒng)同步工作，向系統(tǒng)提供可靠、有效水樣。 （2）配水單

18、位：包括水樣預處理裝置、自動清洗裝置及輔助部分。配水單元直接向自動監(jiān)測儀器供水，具有在線除泥沙和在線過濾、手動和自動管道反沖洗和除藻裝置。其水質(zhì)、水壓和水量應滿足自動監(jiān)測儀器的需要。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第二節(jié) 水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng) 二、水質(zhì)自動監(jiān)測的技術關鍵 （3）分析單元：由一系列水質(zhì)自動分析和測量儀器組成，包括：水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度、氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、總有機碳、總氮、總磷、硝酸鹽、磷酸鹽、氰化物、氟化物、氯化物、酚類、油類、金屬離子、水位計、流量（流速、流向）計及自動采樣器等組成。 （4）控制單元：包括系統(tǒng)控制柜和系統(tǒng)控制軟件，數(shù)據(jù)采集

19、、處理與存儲及其應用軟件，有線通信和衛(wèi)星通信設備。 （5）子站站房及配套設施：包括站房主體和配套設施。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第三節(jié) 水質(zhì)在線自動分析儀器的分析方法 水質(zhì)自動監(jiān)測儀器仍在發(fā)展之中，比較成熟的常規(guī)監(jiān)測項目有：水溫、pH、溶解氧、電導率、濁度、氧化還原電位、流速和水位等。常用的監(jiān)測項目有：COD、高錳酸鹽指數(shù)、TOC、氨氮、總氮、總磷。其他還有：氟化物、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氰化物、硫酸鹽、磷酸鹽、活性氯、TOD、BOD、UV、油類、酚、葉綠素、金屬離子等。目前的自動分析儀一般具有如下功能：自動量程轉換，遙控、標準輸出接口和數(shù)字顯示，自動清洗，狀態(tài)自

20、檢和報警功能，干運轉和斷電保護、來電自動恢復，COD、氨氮、TOC、總磷、總氮等儀器具有自動標定校正功能。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第三節(jié) 水質(zhì)在線自動分析儀器的分析方法 （一）常規(guī)五參數(shù)分析儀 常規(guī)五參數(shù)分析儀經(jīng)常采用流通式多傳感測量池結構，無零點漂移，無需基線校正，具有一體化生物清洗及壓縮空氣清洗裝置。 常規(guī)五參數(shù)的測量原理分別為：水溫為溫度傳感器，pH為玻璃或銻電極法，DO為金銀膜電極法，電導率為電極法，濁度為光學法。主頁目錄上一頁下一頁后退退出第八章 在線自動監(jiān)測系統(tǒng)第三節(jié) 水質(zhì)在線自動分析儀器的分析方法 （二）化學需氧量（COD）分析儀 COD在線自動分析儀的主要技術原理有六種：重鉻酸鉀消解光度測量法；重鉻酸鉀消解庫侖滴定法；重鉻酸鉀消解氧化還原滴定法；UV計（254nm）；氫氧基及臭氧（混合氧化劑）氧化電化學測量法；臭氧氧化電化學測量法。 （三）高錳酸鹽指數(shù)分析儀 高錳酸鹽指數(shù)在線自動分析的主要技術原