一種可實現采樣/校準交替等效運行的大氣自動監測裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及大氣自動監測技術領域，特別是涉及一種可實現采樣/校準交替等效 運行的大氣自動監測裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 現有大氣自動監測系統采樣與校準過程分別設置不同的氣體輸送通道。采樣時大 氣進入采樣氣體通道，再通過過濾裝置后通入不同的分析儀器進行分析；校準時，分別為需 要加標校準氣體的被測項目（二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳）各配置一個標準氣體罐，標準 氣體分別通過不同的輸氣管路接入動態校準儀器，然后直接通入分析儀器進行分析校準。
[0003] 上述方法雖然能完成大氣自動監測系統的采樣和儀器校準，但在實際使用過程中 發現存在一些不足之處，對日常工作造成一定的影響。實際工作中，采樣和校準分別設有單 獨的氣體通道，為滿足不同分析儀器的校準要求，分別為三種氣體分別配置標準氣體罐和 控制閥，同時在儀器校準時要停止采集外部空氣，校準過程完成后再重新采樣，不同的氣路 通道會導致標準氣體和采樣空氣的物理狀態指標不同，使結果存在不確定性的系統誤差， 同時在實際工作中操作也非常不方便，要消耗較多的人力、物力和財力，不夠經濟。
【發明內容】
[0004] 鑒于此，為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種可實現采樣/校準交 替等效運行的大氣自動監測裝置及方法，其通過改進儀器校準時標準氣體的通入方式，并 通過繼電器連接動態校準儀、電磁閥和采樣泵，校準時開啟動態校準儀，通過繼電器斷電來 關閉電磁閥和采樣泵，采樣時關閉動態校準儀，通過繼電器通電來開啟電磁閥和采樣泵，實 現校準/采樣的交替等效運行過程，以有效解決實際工作中現有大氣自動監測系統存在的 上述缺陷。
[0005] 本發明采用以下技術方案。
[0006] -種可實現采樣/校準交替等效運行的大氣自動監測裝置，包括空氣采集系統、 標準氣體發生系統、氣路中樞系統、智能轉換控制系統、溫控裝置、污染物分析系統以及連 接各部件的輸氣軟管4 ;其特征在于，所述空氣采集系統包括采樣頭1、屋頂2,所述標準氣 體發生系統包括標準氣體罐6、零氣發生器7、動態校準儀5,所述氣路中樞系統包括氣路中 樞通道9,所述智能轉換控制系統包括采樣泵14、電磁閥15、繼電器16,所述溫控裝置包括 溫濕度探頭及傳感器3、溫度控制儀10、保溫套8,所述污染物分析系統包括若干輸出支路 11、過濾裝置12和分析儀器13 ;所述采樣頭1與氣路中樞通道9的頂端連接且該采樣頭1 設置于屋頂2之上；所述混合標準氣體罐6、動態校準儀5、零氣發生器7、氣路中樞通道9、 輸出支路11、過濾裝置12、分析儀器13依次通過輸氣軟管4連接；所述氣路中樞通道9、電 磁閥15和采樣泵14依次通過輸氣軟管4連接；所述繼電器16同時與所述動態校準儀5、電 磁閥15和采樣泵14連接；所述溫濕度探頭及傳感器3、溫度控制儀10和保溫套8依次連 接；所述混合標準氣體罐6的出氣口連接至所述動態校準儀器5的標準氣體輸入端口，所述 零氣發生器7出氣口連接至所述動態校準儀器5的零氣輸入端口，所述動態校準儀器5的 輸出端口連接至所述氣路中樞通道9的標準氣體輸入端口，所述氣路中樞通道9的標準氣 體輸入端口位于氣路中樞通道9上端并盡量靠近屋頂2,所述氣路中樞通道9下端通過電磁 閥15連接至所述采樣泵14,所述氣路中樞通道9還設置有多個輸出支路11，所述輸出支路 11的輸出端口分別連接過濾裝置12,所述過濾裝置12分別連接相應的分析儀器13輸入端 口；所述溫濕度探頭及傳感器3位于所述氣路中樞通道9上端并盡量靠近屋頂2 ;所述保溫 套8包含里層電熱帶和外層保溫層，里層電熱帶與所述溫度控制儀10連接，并包覆于輸出 支路11以及動態校準儀器5與氣路中樞通道9的連接管路之外，外層保溫層包覆于里層電 熱帶之外。
[0007] 所述繼電器16用于控制采樣泵14和電磁閥15的開關。
[0008] 所述氣路中樞通道9及輸氣軟管4、過濾裝置6及濾膜材料為不與被監測污染物發 生化學反應和不釋放有干擾物質的材料，為聚四氟乙烯，氣路中樞通道9內徑為15. 0_、輸 氣軟管4內徑為13. 0mm、濾膜過濾孔徑為47nm。
[0009] 所述電磁閥12在采樣時為開啟狀態，在校準時為關閉狀態。
[0010] 所述采樣泵14的流量為9. Oml/min，在采樣時為開啟狀態，在校準時為關閉狀態。
[0011] 所述混合標準氣體罐6在采樣時為關閉狀態，在校準時為開啟狀態。
[0012] 保溫套8包含里層電熱帶和外層保溫層，里層材料為玻璃纖維，外層材料為泡沫、 海綿、皮革中的一種。
[0013] 所述溫度控制儀10設置恒溫為40°C。
[0014] 一種采用上述的任一項所述的可實現采樣/校準交替等效運行的大氣自動監測 裝置進行大氣監測和校準的方法，其特征在于，通過設置氣路中樞系統及改進儀器校準時 標準氣體的通入方式，并通過繼電器連接動態校準儀、電磁閥和采樣泵，實現校準/采樣的 交替等效運行過程：校準時，開啟標準氣體罐、零氣發生器和動態校準儀，動態校準儀工作 信號傳遞至繼電器，使繼電器自動斷電來控制電磁閥和采樣泵停止工作，繼而停止采集空 氣，混合標準氣體輸入氣路中樞通道后在分析儀器自帶抽氣裝置動力下進入分析儀器進行 分析并輸出數據；采樣時，關閉標準氣體罐、零氣發生器和動態校準儀，動態校準儀未工作 信號傳遞至繼電器，使繼電器自動通電來控制電磁閥和采樣泵開啟工作，繼而停止校準開 始采集空氣，空氣進入氣路中樞通道后在分析儀器自帶抽氣裝置動力下進入分析儀器進行 分析并輸出數據。
[0015] 與現有技術相比，本發明的有以下益效果。
[0016] (1)采用混合加標方式，減少標準氣體罐和電磁閥的使用量，操作上省時省力，經 濟上節約實惠。
[0017] (2)通過設置氣路中樞通道，使標準氣體與采樣空氣進入分析儀器前經過相同的 物理變化過程(保溫和過濾裝置)，從而克服了現有大氣自動監測系統中加標校準時標準氣 體與實際采樣氣路通道不一致所導致的系統誤差，有效提高數據的精確度。
[0018] (3)增加智能控制系統，通過繼電器連接動態校準儀、電磁閥和采樣泵，實現校準/ 采樣過程的自動轉換，校準時開啟動態校準儀，通過繼電器斷電來關閉電磁閥和采樣泵，采 樣時關閉動態校準儀，通過繼電器通電狀態來開啟電磁閥和采樣泵，操作簡便。
[0019] (4)通過校準分析過程，可以實現檢測和判斷氣路的密閉性以及濾膜的通透性能， 有效避免漏氣和濾膜堵塞導致的數據失真。
[0020] (5)設置溫度、濕度傳感器及探頭，動態監控并傳遞氣體的溫度、濕度至溫控系統， 實現了對氣體的實時動態加熱，有效減少空氣溫度、濕度變化可能導致的水蒸氣冷凝現象， 同時提高了氣體溫度參數的精確性，減少了系統誤差，提高了測量結果的準確性。
[0021] (6)通過去掉流量控制裝置及其附加的過濾裝置和剩余氣體排放通道，合理控制 采樣泵的流量，維持氣路中樞通道內氣體流量的穩定，實現采樣泵空載運行采樣，簡化裝 置，操作方便，經濟節約。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明的結構示意圖。
[0023] 圖2為保溫套的結構圖。
[0024] 圖3為氮氧化物分析儀校準時NO校準曲線，其斜率M=O. 9906、截距B=L 1659、相 關系數R=O. 9999。
[0025] 圖4為氮氧化物分析儀校準時^,校準曲線，其斜率M=O. 9935、截距B=L 6056、相 關系數R=O. 9999。
[0026] 圖5為二氧化硫分析儀校準時502校準曲線，其斜率M=O. 9930、截距B=2. 0619、相 關系數R=O. 9999。
[0027] 圖6為一氧化碳儀校準時CO校準曲線，其斜率M=O. 9948、截距B=0.0 348、相關系 數 R=O. 9999。
[0028] 圖中：1、采樣頭，2、屋頂，3、溫濕度探頭及傳感器，4、輸氣軟管，5、動態校準儀器， 6、標準氣體罐，7、零氣發生器，8、保溫套，9、氣路中樞通道，10、溫度控制儀，11、輸出支路， 12、過濾裝置，13、分析儀器，14、采樣泵，15、電磁閥，16、繼電器，17、電熱帶接頭，18、里層電 熱帶，19、外層保溫層。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0030] 如圖1所示，一種可實現采樣/校準交替等效運行的大氣自動監測裝置，包括空氣 采集系統、標準氣體發生系統、氣路中樞系統、智能轉換控制系統、溫控裝置、污染物分析系 統以及連接各部件的輸氣軟管4 ;其特征在于，所述空氣采集系統包括采樣頭1、屋頂2,所 述標準氣體發生系統包括標準氣體罐6、零氣發生器7、動態校準儀5,所述氣路中樞系統包 括氣路中樞通道9,所述智能轉換控制系統包括采樣泵14、電磁閥15、繼電器16,所述溫控 裝置包括溫濕度探頭及傳感器3、溫度控制儀10、保溫套8,所述污染物分析系統包括若干 輸出支路11、過濾裝置12和分析儀器13 ;所述采樣頭1與氣路中樞