環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展動態(tài)
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安徽光機所則在激光雷達(dá)的研究方面處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。1985年，安徽光機所研制成功用于大氣中乙烯濃度的“JC-1激光大氣污染監(jiān)測雷達(dá)”；1990年，研制成功用于大氣氣溶膠監(jiān)測的“L625平流層氣溶膠激光雷達(dá)”；“八五”期間，研制成功“L300車載式雙波長對流層和近地層漂塵探測激光雷達(dá)”，1993年12月，研制成功“平流層臭氧探測紫外差分(UV-DIAL)激光雷達(dá)”，探測高度達(dá)45km以上；安徽光機所還研制成功差分吸收激光雷達(dá)，用于對流層和平流層臭氧的探測與研究。中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所于1998年向科技部申報了“863”專題“測污激光雷達(dá)系統(tǒng)研制”項目。1998年8月，中科院安徽光機所/中國科技大學(xué)地球和空間科學(xué)系聯(lián)合提出了“車載測污激光雷達(dá)及測量研究”項目。
3、污染源排氣的自動監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)
煙氣SO2自動分析儀的原理有電導(dǎo)法、非分散紅外吸收法(動態(tài)范圍較窄)、紫外吸收法、紫外熒光法、火焰光度法和定電位電解法(傳感器壽命)。采用方式主要有：(1)直接抽氣采樣法(非分散紅外吸收法、紫外吸收法)(占9.5%，主要為日本產(chǎn)品，國內(nèi)如北京天融科工貿(mào)有限公司的產(chǎn)品)；(2)稀釋抽氣采樣法(包括煙道內(nèi)稀釋和煙道外稀釋，占85.5%，主要為歐美產(chǎn)品，國內(nèi)如北京長峰益來自動化科技有限公司的產(chǎn)品)；(3)在線直接測量法(將一束紅外光或紫外光直接照射到煙氣上，利用SO2的特征吸收光譜進行測量)。另外，國內(nèi)的大連中環(huán)環(huán)保系統(tǒng)工程有限公司、太原中綠環(huán)保技術(shù)有限公司等公司采用的分析方法均為定電位電解法。北京牡丹聯(lián)友電子工程有限公司也有類似產(chǎn)品。
3.1法國ESA公司的固定源CEMS
采樣方式為直接采樣和加熱，利用滲透原理干燥氣體，可消除HCl、SO2和NO2因溶解而帶來的誤差，傳輸距離達(dá)100m不冷凝，低流速采樣可防止過濾器的堵塞，具有自動反吹功能。DTP701型流速儀采用皮托管技術(shù)，可連續(xù)測量煙氣的流速、溫度和壓力。與SEC采樣系統(tǒng)、稀釋或冷凝干燥系統(tǒng)結(jié)合使用。采用BETA5M型測塵儀的原理為β射線法，等速采樣，發(fā)射源穩(wěn)定、可靠；測量范圍2～4,000mg/m3，適合濕除塵排氣的監(jiān)測，無需基準(zhǔn)物，且不受煙塵顏色、大小和成分的影響。還可測量流速、溫度和速度。采用MIR9000型GFC紅外多氣體分析儀可同時分析1～10種氣體。HCl0～300mg/m3，SO20～500mg/m3，NO/NOx0～500mg/m3(以NO2計)，CO0～60mg/m3，CO20～500mg/m3，N2O0～40mg/m3，HC0～35mg/m3(以CH4計)，CH40～35mg/m3，O2采用鋯傳感器法。采用AC21M型雙道化學(xué)發(fā)光分析儀可同時分析NO、NOx和NO2。監(jiān)測范圍為0～10ppm(可擴展)，檢測限0.35ppb，每周零漂和標(biāo)漂小于1%。采用AC31M型化學(xué)發(fā)光分析儀可同時分析NO、NOx、NO2和NH3。采用AF21M型紫外熒光分析儀可同時SO2、H2S和總還原硫(需加轉(zhuǎn)換器)。SO2監(jiān)測范圍為0～10ppm(可擴展)，檢測限0.5ppb，每周零漂和標(biāo)漂小于1%。H2S和總還原硫監(jiān)測范圍為0～1ppm(可擴展)，檢測限1ppb，每周零漂和標(biāo)漂小于1%。采用Hg81M型紫外吸收分析儀可分析Hg。采用HC51M型FID檢測可分析碳?xì)浠衔锖涂俈OCs。
3.2法國OLDHAM公司的E6200型CEMS
該CEMS可測量SO2、CO2、NOx、NO、NO2、HCl、CO、CH4、NH3、HC、H2O以及煙塵濃度、煙氣流量、煙氣溫度、煙氣濕度、煙氣含氧量等，各分析儀可由用戶選擇組合(最多6種煙氣成分)使用。窄帶干涉濾光片壽命長，系統(tǒng)軟件處理能力強，可給出總量數(shù)據(jù)，具有遠(yuǎn)程控制功能。E6200采用紅外線直接測量法(長光程法)，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：量程：CO/NO/HCl0～10ppm(可擴展)，SO20～100ppm(可擴展)，CO2/H2O0～99%；精度：±2%；漂移：±1%FS(每月)；響應(yīng)時間：0.5s；最大測距：1km；煙道寬度：0.5～10m；最大不透明度：55%。
EP1000煙塵分析儀的主要技術(shù)指標(biāo)如下：原理：激光(平均660nm)反向后散射；量程：1mg/Nm3～10g/Nm3；線性度：±0.5%。
3.3英國XENTRA4900型CEMS
該CEMS可測量NO、SO2、CO2、CO和O2，各分析儀可單獨使用，也易于擴展。除了O2采用順磁共振法外，其余均采用非分散紅外線法。主要技術(shù)指標(biāo)如下：量程：O20～25%，CO和SO20～200ppm(可擴展)，NO0～100ppm(可擴展)，CO20～25%；準(zhǔn)確度、線性度和重現(xiàn)性：O2＜0.05%，SO2＜5ppm，NO和CO＜2ppm，CO2＜1%；響應(yīng)時間：O2＜15s，其它＜30s；零漂(每周)：O20.05%，SO210ppm，NO2ppm，CO4ppm，CO22%；標(biāo)漂(每周)：O20.05%，SO210ppm，NO1ppm，CO4ppm，CO22%；樣氣條件：最大溫度60℃，結(jié)露點5℃，無油、非腐蝕、不凝結(jié)、不可燃，顆粒物粒徑小于1μm，壓力小于1psig，流速500～1,500ml/min。
3.4日本HORIBA公司的ENDA-600型系列CEMS
該CEMS可測量NOx、SO2、CO2、CO和O2，各分析儀可單獨使用，也可任意組合(共有31種)使用。可自動進行零點和量程校準(zhǔn)，備有腐蝕性氣體和氨氣消除裝置、消除CH4干擾的裝置。該系統(tǒng)采用與英國XENTRA4900型CEMS相同的原理，性能指標(biāo)如下：量程：NOx100～5,000ppm，SO250～5,000ppm，CO25%～50%(Vol)，CO50～5,000ppm，O210%～25%(Vol)；重現(xiàn)性：±0.5%FS；零漂：±1.0%FS(每周)，標(biāo)漂：±2.0%FS(每周，氣溫變化小于±5℃)；線性度：±1.0%FS；響應(yīng)時間(tD＋t90)：60～90s(NOx、CO2、CO和O2)，240s(SO2)；樣氣流量：2.5～3.0L/min，進樣壓力：±4.9kPa；樣氣最大溫度：250℃，樣氣最大顆粒物含量：小于0.1m3。
3.5ZE-CEM2000型CEMS
該系統(tǒng)由深圳市中興新通訊設(shè)備有限公司研制生產(chǎn)，采用了聲速孔大比例稀釋采樣技術(shù)、多點煙氣測量技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實現(xiàn)了污染物排放濃度和總量的連續(xù)監(jiān)測?？蓽y量SO2、NOx和煙塵等主要污染物，并可通過各種傳感器測量煙氣溫度、壓力等，通過多點皮托管測量煙氣流速。具有多種網(wǎng)絡(luò)傳輸方式(有線、無線)。具有自動或手動校準(zhǔn)功能、故障診斷功能和安全管理功能。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：原理：SO2采用紫外熒光法，NOx采用化學(xué)發(fā)光法，煙塵采用靜電測塵傳感器法(GOYEN公司EMP5型分析儀)或激光煙塵濃度分析儀法；測量范圍：煙塵0～2,000mg/m3，SO20～20ppm，NOx0～20ppm；檢測下限：煙塵4mg/m3；24h零漂：煙塵≤±2%FS；24h標(biāo)漂：煙塵≤±6%FS。
3.6CYA-200型煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)
該系統(tǒng)由北京長峰益來自動化科技有限公司研制生產(chǎn)。在技術(shù)上采用了改進的稀釋法采樣(考慮了國內(nèi)燃用煤種多、煤質(zhì)變化快、污染物濃度高、煙氣濕度大等實際情況)配以傳統(tǒng)的大氣分析儀和激光穿透測塵方法。樣氣正壓傳輸，避免了因采樣管道泄漏引起的測量誤差；可自動在線標(biāo)定，具有強大的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)?？杀O(jiān)測煙塵濃度、SO2、NOx、CO、CO2、H2S、HCl、NH3的(標(biāo)準(zhǔn)、濕基、干基和折算)濃度、煙氣流速、煙氣溫度、煙氣濕度、煙氣含氧量等多項相關(guān)參數(shù)并統(tǒng)計排放率、排放總量等。各項主要技術(shù)指標(biāo)如下：原理：
煙塵采用激光穿透法(200DC型)，SO2采用紫外熒光法(Model43C型或152型)，NOx和NH3采用化學(xué)發(fā)光法，H2S采用脈沖熒光法，CO2和CO采用氣體過濾相關(guān)法；量程：煙塵0～2,000mg/m3，SO2、NOx、NH3和CO20～100ppm，H2S0～100ppm，CO0～10,000ppm；檢測下限：SO20.5～2.0ppb，NOx0.4ppb；誤差：煙塵≤±1.5%FS；重復(fù)性：煙塵≤±1%，SO2≤1%FS；線性度：NOx和SO2≤±1%FS，24h零漂：煙塵≤±1.5%FS，SO2≤1ppb，NOx≤0.4ppb；24h標(biāo)漂：煙塵≤±1.5%FS，SO2≤±1%，NOx≤±2.5%FS；響應(yīng)時間：煙塵≤1s，NOx和SO2≤3min。
4、水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)
水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)是一套以在線自動分析儀器為核心，運用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動測量技術(shù)，自動控制技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)所組成的一個綜合性的在線自動監(jiān)測體系。
一套完整的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)能連續(xù)、及時、準(zhǔn)確地監(jiān)測目標(biāo)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(biāo)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(fù)功能；維護檢修狀態(tài)測試，便于例行維修和應(yīng)急故障處理等功能。
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(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到及時掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況、預(yù)警預(yù)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(dá)標(biāo)情況等目的。
4.1水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)
4.1.1水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成
在水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，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(yuǎn)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實現(xiàn)對所托管子站的實時監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)傳輸功能，其他經(jīng)授權(quán)的相關(guān)部門可通過電話撥號方式實現(xiàn)對相關(guān)子站的實時監(jiān)視和數(shù)據(jù)傳輸功能。
每個子站是一個獨立完整的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，一般由6個子系統(tǒng)構(gòu)成，包括：采樣系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、監(jiān)測儀器系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、處理與傳輸子系統(tǒng)及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理中心、監(jiān)測站房或監(jiān)測小屋。目前，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)中的子站的構(gòu)成方式大致有三種：
(1)由一臺或多臺小型的多參數(shù)水質(zhì)自動分析儀(如：YSI公司和HYDROLAB公司的常規(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于水中測量，系統(tǒng)構(gòu)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(shè)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(rèn)為是半固定式子站。其特點是組成成本較高。
各單元通過水樣輸送管路系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)、壓縮空氣輸送管路系統(tǒng)、純水輸送管路系統(tǒng)實現(xiàn)相互聯(lián)系。
一個可靠性很高的水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，必須同時具備4個要素，即：(1)高質(zhì)量的系統(tǒng)設(shè)備；(2)完備的系統(tǒng)設(shè)計；(3)嚴(yán)格的施工管理；(4)負(fù)責(zé)的運行管理。
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