??? 奧運(yùn)期間的空氣質(zhì)量監(jiān)測是奧運(yùn)會舉辦的重要環(huán)節(jié)之一，北京已從2007年開始對空氣質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測，尤其是奧運(yùn)場館周邊，每天都會對二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物進(jìn)行監(jiān)測。這些監(jiān)測子站都配備著各種空氣采樣設(shè)備，這些設(shè)備能夠定期自動采集空氣樣本，然后由儀器進(jìn)行分類檢測，隨后把得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌厥?，最后由中控室對從各個子站傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出北京市當(dāng)天的空氣質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果。
??? 本文所述環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)" title="空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)">空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)是一套以自動監(jiān)測儀器為核心的自動測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于物理光學(xué)測量原理，使樣品始終保持在氣體狀態(tài)，沒有試劑的損耗，維護(hù)量較小。結(jié)合長光程測控系統(tǒng)共同組成。
????????????????????????????? 系統(tǒng)構(gòu)成及功能
??? 環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測子站、監(jiān)測中心站、質(zhì)量保證實(shí)驗(yàn)室和系統(tǒng)支持實(shí)驗(yàn)室等部分組成。
??????????????????????????????????? 監(jiān)測子站
?? ?監(jiān)測子站具有以下功能：對環(huán)境空氣質(zhì)量和氣象狀況進(jìn)行連續(xù)自動監(jiān)測；采集、處理和存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)；按中心計(jì)算機(jī)指令定時或?qū)崟r向中心計(jì)算機(jī)傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備工作狀態(tài)信息。
??? 監(jiān)測子站主要由樣品采集系統(tǒng)、空氣自動分析儀、氣象參數(shù)傳感器、動態(tài)自動校準(zhǔn)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)以及條件保證系統(tǒng)等組成。
???????????????????????????????????? 監(jiān)測中心站
??? 監(jiān)測中心站通過有線或無線通訊設(shè)備收集各子站的監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備工作狀態(tài)信息，主要有以下功能：
?? ?· 數(shù)據(jù)采集與處理功能：查看實(shí)時數(shù)據(jù)、分鐘數(shù)據(jù)、小時數(shù)據(jù)等，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)編輯、單站多參數(shù)數(shù)據(jù)報(bào)告及圖表、多站單參數(shù)數(shù)據(jù)報(bào)告及圖表、多站多參數(shù)數(shù)據(jù)報(bào)告及圖表，復(fù)制子站信息、復(fù)制儀器信息，設(shè)置污染標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)置API指數(shù)、多種圖表設(shè)置。
?? ?· 報(bào)警及診斷功能：報(bào)警設(shè)置、顯示方式設(shè)置、報(bào)警內(nèi)容查尋。
?? ?· 遠(yuǎn)程測控功能：子站設(shè)置、通信設(shè)置、校準(zhǔn)設(shè)置、氣象參數(shù)設(shè)置、子站界面進(jìn)入并測控、單臺設(shè)備界面進(jìn)入并測控、子站站房設(shè)備測控，并對所收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行判別、檢查和存儲，對采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理、分析，對監(jiān)測子站的監(jiān)測儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和校準(zhǔn)。
??????????????????????????????????質(zhì)量保證實(shí)驗(yàn)室
??? 質(zhì)量保證實(shí)驗(yàn)室對系統(tǒng)所用監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定、校準(zhǔn)和審核，對檢修后的儀器設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和主要技術(shù)指標(biāo)的運(yùn)行考核，制定和落實(shí)系統(tǒng)有關(guān)監(jiān)測質(zhì)量控制的措施。
??????????????????????????????????系統(tǒng)支持實(shí)驗(yàn)室
??? 系統(tǒng)支持實(shí)驗(yàn)室根據(jù)儀器設(shè)備的運(yùn)行要求，對系統(tǒng)儀器設(shè)備進(jìn)行日常保養(yǎng)、維護(hù)，及時對發(fā)生故障的儀器設(shè)備進(jìn)行檢修、更換。
????????????????????????????? 系統(tǒng)工作原理
?? ?一套較完整的空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)的配置應(yīng)包括：采樣系統(tǒng)、長光程測量系統(tǒng)、標(biāo)氣校準(zhǔn)系統(tǒng)、分析系統(tǒng)(PM10、SO2、NO2、CO、O3等)、氣象參數(shù)測量系統(tǒng)(風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、室內(nèi)溫度、室外溫度、室內(nèi)濕度、室外濕度、光輻射和雨量等)、RS232變換器、控制器(8～16路開關(guān)量輸出、8～16路模擬量輸出)、鋼瓶減壓器及控制閥組及子站和中心站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)組成如圖1所示。
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??? 子站的分析儀器直接測量空氣中的污染物，測定結(jié)果（濃度值）經(jīng)量程設(shè)定轉(zhuǎn)換成模擬量后輸入數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類保存。分析儀器與長光程測控系統(tǒng)使用串行接口分配器通過RS-232接口將每臺測量儀器的所有數(shù)據(jù)輸入子站計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，通過調(diào)制解調(diào)器用電話線與中心站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。
???????????????????????????????系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
??? 子站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要長期安全可靠運(yùn)行，故障率低，選用研祥特種計(jì)算機(jī)產(chǎn)品和測控自動化產(chǎn)品作為子站主控設(shè)備。配置如下：
?? ?· 機(jī)箱：IPC-2402
?? ?· 主板：FSC-1713VNA（B）
?? ?· 配件：P4 2.4/512M DDR/80G
?? ?· 控制卡：PCI-16ADT（16路A/D輸入，16位I/O）
?? ?中心控制站一般應(yīng)配備兩臺能滿足系統(tǒng)軟件工作要求的特種計(jì)算機(jī)，一臺作為主機(jī)，另一臺作為輔機(jī)。系統(tǒng)采用有線或無線通訊方式。數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)在2 400b/s 以上，誤碼率為10-6以下。配置如下：
?? ?· 機(jī)箱：IPC-2402
?? ?· 主板：FSC-1713VNA（B）
?? ?· 配件：P4 3.0/1.0G DDR/160G
?? ?系統(tǒng)中所采用的機(jī)箱IPC-2402可兼容全長CPU卡，前面板采用鋁合金材料，箱體為優(yōu)質(zhì)鋼材成型，具有良好的密封防塵、散熱、抗振及EMC性能。整機(jī)采用優(yōu)良的散熱設(shè)計(jì)，適合于各種不同的標(biāo)準(zhǔn)上架型工業(yè)現(xiàn)場。其實(shí)物如圖2所示。
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??? IPC-2402具有以下特性：
?? ?· 優(yōu)良的進(jìn)風(fēng)散熱設(shè)計(jì)，整機(jī)溫度實(shí)時監(jiān)控；
?? ?· 超凡脫俗的工業(yè)造型設(shè)計(jì)；
?? ?· 可以兼容13、14槽無源底板，全長CPU卡；
?? ?· 可支持最新酷睿2雙核主板，支持HDMI接口，支持UPS功能；
?? ?· 支持研祥獨(dú)有EPI總線及其連接方式，整機(jī)運(yùn)行更穩(wěn)定可靠。
?? ?IPC-2402產(chǎn)品規(guī)格如下：
?? ?· 外形尺寸：D×W×H＝461×482×177（mm）；
?? ?· 主板：可以兼容全系列全長卡；
?? ?· 底板：兼容13槽、14槽底板；
?? ?· 前面板：帶LCD屏，可實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)控以及電源硬盤的運(yùn)行狀態(tài)顯示及超溫報(bào)警功能；
?? ?· 驅(qū)動器空間：提供三個硬盤位，一個光驅(qū)位；
?? ?· 電源：支持PS/2規(guī)格AT/ATX電源；
?? ?· 其他：采用兩個防震壓條，防止震動/安全門帶鎖保護(hù)控制部件/整機(jī)前后帶鍵盤接口。
?? ?研祥特種計(jì)算機(jī)在空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用，發(fā)揮了產(chǎn)品在穩(wěn)定性、可靠性方面的優(yōu)勢，測量子站作為獨(dú)立系統(tǒng)不間斷地測試并向上傳輸，能滿足長時間工作的要求。在中心控制系統(tǒng)中，中心站主機(jī)有較好的可擴(kuò)充性，可根據(jù)實(shí)際監(jiān)測工作的需要，增加對固定污染源在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，自動監(jiān)測車的數(shù)據(jù)采集和交通噪聲自動監(jiān)測，道路空氣污染自動監(jiān)測站的遠(yuǎn)程測控，并兼容水質(zhì)自動監(jiān)測。該系統(tǒng)在奧運(yùn)期間的空氣質(zhì)量監(jiān)測工作中發(fā)揮了重要作用。