空气质量检测远程在线智能校准系统研究

岳亚军; 王泽璋; 叶菁; 王德发; 于荣; 王硕

doi:10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0102

空气质量检测远程在线智能校准系统研究

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0102

中国计量科学研究院，北京 100029

详细信息

作者简介:
岳亚军（1992-），中国计量科学研究院工程师，研究方向：质量管理体系研究、环境气体计量等，邮箱： yueyj@nim.ac.cn

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出版历程
- 收稿日期: 2022-05-05
- 录用日期: 2022-06-12
- 网络出版日期: 2022-11-10
- 刊出日期: 2022-12-18

Research on Remote Online Intelligent Calibration System for Air Quality Monitoring

National Institute of Metrology, Beijing 100029, China

摘要

摘要: 以中国计量科学研究院昌平基地现有环境空气质量六参数监测站为基础，研究搭建了空气质量监测远程在线智能校准系统。该系统可对环境空气在线监测仪（SO₂、NO_X、CO）实现定时、自动、高频的检定和校准，并具备远程在线动态监测和自动数据传输功能。实验结果表明，该系统运行可靠稳定，能满足校准规范的要求，可应用于大气监测站点的在线校准工作。
- 空气质量监测 /
- 气态污染物 /
- 远程在线智能校准 /
- 零跨校准
Abstract: Based on the existing small six-parameter air quality monitoring station in the scientific research base of a metrology institute, this paper builds a remote online intelligent calibration system for air quality monitoring. The system can realize regular, automatic, and high-frequency verification and calibration of gaseous pollutants SO₂, NO and CO in the environment, and has the functions of remote online dynamic monitoring and automatic data transmission. The experimental results show that the system operates reliably and stably and can meet the requirements of calibration specifications, and can be applied to the online calibration of atmospheric monitoring stations.
- air quality monitoring /
- gaseous pollutants /
- remote online intelligent calibration system /
- zero span calibration

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图 1 空气质量监测远程在线智能校准系统组成

Figure 1. Composition of remote online intelligent calibration system for air quality monitoring

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图 2 零点校准流程（以CO为例）

Figure 2. Zero calibration process (taking CO as an example)

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图 3 跨度校准流程（以CO为例）

Figure 3. Span calibration process (taking CO as an example)

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图 4 精密度检验流程（以CO为例）

Figure 4. Precision inspection process (taking CO as an example)

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图 5 准确度检验流程（以CO为例）

Figure 5. Accuracy inspection process (taking CO as an example)

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表 1 零跨校准示例

Table 1. Example of zero span calibration

使用满量程			50		浓度单位	μmol/mol
零点标准浓度			0		结束时间(hh:min)	2022-10-19 10:55:06
跨度标准浓度S			40		开始时间(hh:min)	2022-10-19 10:49:36
零点校准	组分		响应值ZD	处理办法:(A)不调节/ (B)校准/(C)报修			校准后响应值ZD
	CO		0.013	不调节			/
	每分钟的平均示值	校准前	0.013；0.013；0.013；0.013；0.013；0.015
	每分钟的平均示值	校准后	/
跨度校准	组分		示值S’	跨度漂移量SD	处理办法:(A)不调节/ (B)校准/(C)报修	校准后示值S’	校准后跨度漂移量SD
	CO		40.47	0.47	不调节	/	/
	每分钟的平均示值	校准前	40.47；40.47；40.45；40.46；40.45；40.45
	每分钟的平均示值	校准后	/

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表 2 精密度核验示例

Table 2. Example of precision verification

20%量程标准气体		10		浓度单位		μmol/mol
开始时间(hh:min)		2022-10-19 10:58:47		结束时间(hh:min)		2022-10-19 11:46:34
次序	通气状态	每分钟的平均示值
第一次	零气	0.057；0.057；0.057；0.057；0.105；0.105
第一次	标准气体	10.17；10.18；10.17；10.17；10.17；10.17
第二次	零气	−0.027；−0.027；−0.027；−0.027；−0.027；−0.027
第二次	标准气体	10.05；10.05；10.03；10.03；10.03；10.03
第三次	零气	0.049；0.049；0.049；0.049；0.049；0.066
第三次	标准气体	10.05；10.05；10.05；10.05；10.05；10.05
第四次	零气	0.052；0.052；0.035；0.035；0.035；0.035
第四次	标准气体	10.13；10.13；10.13；10.13；10.09；10.09
第五次	零气	0.051；0.051；0.051；0.051；0.051；0.057
第五次	标准气体	10.13；10.13；10.13；10.13；10.13；10.13
第六次	零气	0.06；0.06；0.068；0.068；0.068；0.068
第六次	标准气体	10.11；10.11；10.11；10.11；10.11；10.11
仪器示值	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次	第六次	平均值
仪器示值	10.17	10.03	10.05	10.09	10.13	10.11	10.097
相对标准偏差RSD			0.511%
校准结论：A、合格；B、不合格			合格

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表 3 准确度核验示例

Table 3. Example of accuracy verification

使用满量程		50		浓度单位		μmol/mol
开始时间(hh:min)		2022-10-19 11:51:15		结束时间(hh:min)		2022-10-19 12:16:51
标准气体浓度		5	10	20	30	40	/
仪器示值		5.033	10.08	20.05	29.89	40.01	/
每分钟的平均示值	零气	−0.07；−0.07；−0.07；−0.07；−0.07；−0.07
	10%量程标准气体	5.033；5.033；5.033；5.033；5.033；5.033
	20%量程标准气体	10.1；10.1；10.08；10.08；10.08；10.08
	40%量程标准气体	20；20；20；20；20.05；20.05
	60%量程标准气体	29.88；29.88；29.88；29.88；29.88；29.89
	80%量程标准气体	40.01；40.01；40.01；40.01；40.01；40.01
校准曲线Y=aX+b		a		b		r
校准曲线Y=aX+b		0.997		0.07		0.999
校准结论：A、合格；B、不合格				合格
处理办法：A、报修、B、重新进行零跨校准				/

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表 4 监测仪器示值（20%量程NO₂标准气体）

Table 4. Indication of monitoring instrument (20% range NO₂ standard gas)

监测仪器示值$C_{{\rm{NO}}_2} $（ppb）			平均值$\overline{ {C}_{\rm{NO}_2} }$（ppb）
98.51	97.5	98.2	98.07

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表 5 监测仪器示值（40%量程NO₂标准气体）

Table 5. Indication of monitoring instrument (40% range NO₂ standard gas)

监测仪器示值$C_{ {\rm{NO} }_2} $（ppb）			平均值$\overline{ {C}_{\rm{NO}_2} }$（ppb）
196.8	196.3	196.7	196.6

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表 6 监测仪器示值（60%量程NO₂标准气体）

Table 6. Indication of monitoring instrument (60% range NO₂ standard gas)

监测仪器示值$C_{ {\rm{NO} }_2} $（ppb）			平均值$\overline{ {C}_{\rm{NO}_2} }$（ppb）
296.8	295.4	296.5	296.2

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