Research on Remote Online Intelligent Calibration System for Air Quality Monitoring
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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、NOX、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。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.
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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ZDCO 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 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SDCO 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 校准后 / 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 / 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} }$(ppb) 98.51 97.5 98.2 98.07 表 5 监测仪器示值(40%量程NO2标准气体)
Table 5. Indication of monitoring instrument (40% range NO2 standard gas)
监测仪器示值$C_{ {\rm{NO} }_2} $(ppb) 平均值$\overline{ {C}_{\rm{NO}_2} }$(ppb) 196.8 196.3 196.7 196.6 表 6 监测仪器示值(60%量程NO2标准气体)
Table 6. Indication of monitoring instrument (60% range NO2 standard gas)
监测仪器示值$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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