智易時代環(huán)境空氣質量監(jiān)測智能站房

智能站房通過集成物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術手段，實現(xiàn)了對監(jiān)測設備的智能化管理、對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時分析和對運維流程的遠程化操作，顯著提高了環(huán)境空氣質量監(jiān)測的效率；

• 站房的組成

站房包含緩沖間、監(jiān)測設備間和采樣平臺共 3 個部分。

其中，空氣監(jiān)測站房主要由站房艙體及附件、溫控系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、內部配電、消防設備、防雷系統(tǒng)、動環(huán)系統(tǒng)、輔助設施等組成（便于維護、方便安全）。

• 監(jiān)測站房尺寸

站房外部尺寸：7600mm×3200mm×3000mm

站房內部部尺寸：7400mm×3000mm×2800mm

注：具體尺寸可根據(jù)客戶實際需求非標定制。

• 站房核心組件選型

環(huán)境空氣質量監(jiān)測智能站房選用彩鋼夾芯板組裝而成，具有安裝靈活、結構可靠的特性。站房保溫材料達到A 級耐火等級。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到三防要求，提高此站房對環(huán)境適應能力。

• 站房結構

智能站房設計采用了無骨架拼裝結構，確保安裝便捷、美觀，門選用標準防盜門，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；室內地面鋪設優(yōu)質木地板，鋁型材包角增強美觀性；屋頂為平頂結構，坡度適中，承重能力強，墻面及屋頂采用高品質彩鋼板，通過先進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合結構，有效防潮防水；頂部配備專業(yè)采樣口，包括氣態(tài)、PM2.5、PM10采樣口及預留顆粒物比對采樣口，采樣管穩(wěn)固安裝并密封，確保采樣準確安全。

二氧化硫（SO2）檢測原理——紫外熒光法

二氧化硫的檢測原理是紫外熒光法。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，以熒光光子的形式釋放出過剩能量。這個反應分兩個步驟進行：

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

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

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

其中，轉化為SO2的轉化率k與溫度相關，溫度越高，轉化為SO2越快，則單位時間內轉化為SO2的越多。

所以，由（1）~（3）式可知，當初始光強、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），轉化為SO2的轉化率k為常數(shù)，則熒光的光強與氣體室中SO2的濃度成正比。

氮氧化物（NOX）檢測原理——化學發(fā)光法

氮氧化物的檢測原理是化學發(fā)光法，由于化學反應產生的光能發(fā)射。氮氧化物吸收化學能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時，會以光量子的形式釋放能量。通過對光量子的光強度測定可以對物質進行定量分析。

NO分子與O3發(fā)生化學發(fā)光反應，分為兩個步驟，第一步，反應產生激發(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，最強發(fā)光波長為1200nm：

NOX是NO和NO2總和，為測量NO2時，需要先將NO2轉化為NO，再利用NO和O3的化學發(fā)光反應進行測定。通常采用鉬催化劑在高溫條件將NO2轉化為NO，反應轉化率＞99%：

通過氣路控制，樣氣經兩路測量，一路測樣氣中的NO，一路測以NO的NO2和NO的總和，即NOX，則

一氧化碳（CO）檢測原理——非分光紅外法

一氧化碳檢測原理是非分光紅外法，通過高能發(fā)熱元件產生一束已知光強的寬帶紅外光（在校準儀器過程中會測定其光強）。紅外光束直接透過充滿樣品氣體的氣體室（懷特池回返光路結構），光線在氣體室內來回反射多次測，透射光離開氣體室后，經過一個4.7μm波長的濾波片，被光電探測器接收，光電探測器將光信號轉化為電信號，根據(jù)衰減光強度變化來分析氣體室內的一氧化碳濃度。

基本原理是Beer-Lambert關系式，在給定溫度、壓力下，一定光程內一定濃度氣體對特定波長的光強的吸收。標準狀況（STP）下的數(shù)學表達式為：

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

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

臭氧（O3）檢測原理——紫外吸收法

臭氧檢測原理是紫外吸收法，是Beer-Lambert關系式，在給定溫度、壓力下，一定光程內一定濃度氣體對特定波長的光強的吸收。標準狀況（STP）下的數(shù)學表達式為：

顆粒物（PM2.5/PM10）檢測原理——β射線吸收法

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

通過吸收物質（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?shù)乇憩F(xiàn)了兩者之間的聯(lián)系。

??? ?? ??? 公式（1）

公式（1）中，I是測定（每一單位時間的計數(shù)）β射線的衰減強度（帶塵樣的紙帶），I0測定未經衰減的β射線的強度（清潔紙帶），μm稱為質量吸收系數(shù)或質量衰減系數(shù)（cm2/g），x是吸收物質的質量密度（g/cm2）。

公式（1）可轉變成計算x--吸收物質質量密度的公式，見公式2：

?? ? ?? ??? 公式（2）

在實際操作中，吸收截面是在校準過程中的實驗測定。一旦I和I0被測定，計算物質密度x就很簡單。

在實際操作中，在特定時間（△t）內，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。一旦算出吸收物質密度x，即可通過公式（3）算出環(huán)境中粒子物質的濃度值。

????????? 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的流量，△t是采樣時間。將這些等式換算成最后的公式，表明大氣粒子濃度和測定的數(shù)量之間的關系見公式（4）：

????????? 公式（4）