智易時(shí)代環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)智能站房

智能站房通過集成物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的智能化管理、對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和對(duì)運(yùn)維流程的遠(yuǎn)程化操作，顯著提高了環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的效率；

• 站房的組成

站房包含緩沖間、監(jiān)測(cè)設(shè)備間和采樣平臺(tái)共 3 個(gè)部分。

其中，空氣監(jiān)測(cè)站房主要由站房艙體及附件、溫控系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、內(nèi)部配電、消防設(shè)備、防雷系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)系統(tǒng)、輔助設(shè)施等組成（便于維護(hù)、方便安全）。

• 監(jiān)測(cè)站房尺寸

站房外部尺寸：7600mm×3200mm×3000mm

站房?jī)?nèi)部部尺寸：7400mm×3000mm×2800mm

注：具體尺寸可根據(jù)客戶實(shí)際需求非標(biāo)定制。

• 站房核心組件選型

環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)智能站房選用彩鋼夾芯板組裝而成，具有安裝靈活、結(jié)構(gòu)可靠的特性。站房保溫材料達(dá)到A 級(jí)耐火等級(jí)。站房的外露包角采用鋁合金件。鋁合金件或噴涂三防底漆和面漆等多種形式達(dá)到三防要求，提高此站房對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力。

• 站房結(jié)構(gòu)

智能站房設(shè)計(jì)采用了無骨架拼裝結(jié)構(gòu)，確保安裝便捷、美觀，門選用標(biāo)準(zhǔn)防盜門，配備不銹鋼防銹鎖和整體下壓式把手，安全美觀且密封保溫性能優(yōu)良；室內(nèi)地面鋪設(shè)優(yōu)質(zhì)木地板，鋁型材包角增強(qiáng)美觀性；屋頂為平頂結(jié)構(gòu)，坡度適中，承重能力強(qiáng)，墻面及屋頂采用高品質(zhì)彩鋼板，通過先進(jìn)噴涂工藝提升耐用性和美觀度，且易于裝拆；站房底部采用六層復(fù)合結(jié)構(gòu)，有效防潮防水；頂部配備專業(yè)采樣口，包括氣態(tài)、PM2.5、PM10采樣口及預(yù)留顆粒物比對(duì)采樣口，采樣管穩(wěn)固安裝并密封，確保采樣準(zhǔn)確安全。

二氧化硫（SO2）檢測(cè)原理——紫外熒光法

二氧化硫的檢測(cè)原理是紫外熒光法。紫外熒光法是基于分子發(fā)射光譜法。SO2分子吸收紫外線（190nm~230nm）能量成為激發(fā)態(tài)分子，激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定，在返回基態(tài)時(shí)，以熒光光子的形式釋放出過剩能量。這個(gè)反應(yīng)分兩個(gè)步驟進(jìn)行：

（1）SO2分子吸收190nm~230nm波長(zhǎng)的紫外線能級(jí)躍遷到激發(fā)態(tài)。

（2）處于激發(fā)態(tài)的SO2分子再次回到基態(tài)，發(fā)出特征波長(zhǎng)的熒光，熒光的中心波長(zhǎng)為330nm。

（3）根據(jù)紫外熒光法原理，所發(fā)出熒光總光強(qiáng)（1）與激發(fā)態(tài)的SO2分子數(shù)之間的關(guān)系可表示為：

其中，轉(zhuǎn)化為SO2的轉(zhuǎn)化率k與溫度相關(guān)，溫度越高，轉(zhuǎn)化為SO2越快，則單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為SO2的越多。

所以，由（1）~（3）式可知，當(dāng)初始光強(qiáng)、氣體室的光程L、氣體溫度T已知，且沒有干擾條件（如：沒有干擾氣體和雜散光），轉(zhuǎn)化為SO2的轉(zhuǎn)化率k為常數(shù)，則熒光的光強(qiáng)與氣體室中SO2的濃度成正比。

氮氧化物（NOX）檢測(cè)原理——化學(xué)發(fā)光法

氮氧化物的檢測(cè)原理是化學(xué)發(fā)光法，由于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的光能發(fā)射。氮氧化物吸收化學(xué)能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，會(huì)以光量子的形式釋放能量。通過對(duì)光量子的光強(qiáng)度測(cè)定可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定量分析。

NO分子與O3發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，分為兩個(gè)步驟，第一步，反應(yīng)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的NO2分子：

第二步，激發(fā)態(tài)的NO2返回基態(tài)釋放出光子，光譜范圍為(600~3200)nm，最強(qiáng)發(fā)光波長(zhǎng)為1200nm：

NOX是NO和NO2總和，為測(cè)量NO2時(shí)，需要先將NO2轉(zhuǎn)化為NO，再利用NO和O3的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)進(jìn)行測(cè)定。通常采用鉬催化劑在高溫條件將NO2轉(zhuǎn)化為NO，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率＞99%：

通過氣路控制，樣氣經(jīng)兩路測(cè)量，一路測(cè)樣氣中的NO，一路測(cè)以NO的NO2和NO的總和，即NOX，則

一氧化碳（CO）檢測(cè)原理——非分光紅外法

一氧化碳檢測(cè)原理是非分光紅外法，通過高能發(fā)熱元件產(chǎn)生一束已知光強(qiáng)的寬帶紅外光（在校準(zhǔn)儀器過程中會(huì)測(cè)定其光強(qiáng)）。紅外光束直接透過充滿樣品氣體的氣體室（懷特池回返光路結(jié)構(gòu)），光線在氣體室內(nèi)來回反射多次測(cè)，透射光離開氣體室后，經(jīng)過一個(gè)4.7μm波長(zhǎng)的濾波片，被光電探測(cè)器接收，光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，根據(jù)衰減光強(qiáng)度變化來分析氣體室內(nèi)的一氧化碳濃度。

基本原理是Beer-Lambert關(guān)系式，在給定溫度、壓力下，一定光程內(nèi)一定濃度氣體對(duì)特定波長(zhǎng)的光強(qiáng)的吸收。標(biāo)準(zhǔn)狀況（STP）下的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

但是，環(huán)境溫度和壓力會(huì)影響樣氣的密度，使一氧化碳吸收的紅外光發(fā)生變化?？紤]溫度、壓力的影響，濃度計(jì)算公式修正為：

當(dāng)初始光強(qiáng)、光程、吸收系數(shù)、壓力、溫度等參數(shù)一定的情況下，就可以通過上式計(jì)算CO濃度。

臭氧（O3）檢測(cè)原理——紫外吸收法

臭氧檢測(cè)原理是紫外吸收法，是Beer-Lambert關(guān)系式，在給定溫度、壓力下，一定光程內(nèi)一定濃度氣體對(duì)特定波長(zhǎng)的光強(qiáng)的吸收。標(biāo)準(zhǔn)狀況（STP）下的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

顆粒物（PM2.5/PM10）檢測(cè)原理——β射線吸收法

顆粒物的檢測(cè)原理是β射線吸收法，儀器是根據(jù)β射線吸收原理設(shè)計(jì)的，β射線是一種高速電子流，當(dāng)高能量的粒子由14C發(fā)射出來，在碰到塵粒子時(shí)，能量減退或被粒子吸收。β射線強(qiáng)度一定時(shí)，被吸收量大小只與吸收物質(zhì)的質(zhì)量有關(guān)，與吸收物質(zhì)的物化特性無關(guān)。物質(zhì)放置在發(fā)射源14C和監(jiān)測(cè)β射線的裝置中間，β射線被吸收，能量衰減。這樣導(dǎo)致監(jiān)測(cè)到的β粒子的數(shù)量減少。

通過吸收物質(zhì)（如紙帶上的塵），β射線粒子的衰減量接近指數(shù)。公式1基本恰當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)了兩者之間的聯(lián)系。

??? ?? ??? 公式（1）

公式（1）中，I是測(cè)定（每一單位時(shí)間的計(jì)數(shù)）β射線的衰減強(qiáng)度（帶塵樣的紙帶），I0測(cè)定未經(jīng)衰減的β射線的強(qiáng)度（清潔紙帶），μm稱為質(zhì)量吸收系數(shù)或質(zhì)量衰減系數(shù)（cm2/g），x是吸收物質(zhì)的質(zhì)量密度（g/cm2）。

公式（1）可轉(zhuǎn)變成計(jì)算x--吸收物質(zhì)質(zhì)量密度的公式，見公式2：

?? ? ?? ??? 公式（2）

在實(shí)際操作中，吸收截面是在校準(zhǔn)過程中的實(shí)驗(yàn)測(cè)定。一旦I和I0被測(cè)定，計(jì)算物質(zhì)密度x就很簡(jiǎn)單。

在實(shí)際操作中，在特定時(shí)間（△t）內(nèi)，環(huán)境空氣以恒定流率采入。這些采入的空氣通過紙帶的表面區(qū)域A。一旦算出吸收物質(zhì)密度x，即可通過公式（3）算出環(huán)境中粒子物質(zhì)的濃度值。

????????? 公式（3）

在公式（3）中，Mc是環(huán)境粒子濃度，A是通過紙帶的塵樣的截面積。Q是收集在紙帶上粒子物質(zhì)的流量，△t是采樣時(shí)間。將這些等式換算成最后的公式，表明大氣粒子濃度和測(cè)定的數(shù)量之間的關(guān)系見公式（4）：

????????? 公式（4）