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颗粒物质量浓度智慧计量平台的研制

许潇 池顺鑫 李想

许潇,池顺鑫,李想. 颗粒物质量浓度智慧计量平台的研制[J]. 计量科学与技术,2022, 66(10): 71-76 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0178
引用本文: 许潇,池顺鑫,李想. 颗粒物质量浓度智慧计量平台的研制[J]. 计量科学与技术,2022, 66(10): 71-76 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0178
XU Xiao, CHI Shunxin, LI Xiang. Development of an Intelligent Metrological Platform for Particulate Matter Mass Concentration[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(10): 71-76. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0178
Citation: XU Xiao, CHI Shunxin, LI Xiang. Development of an Intelligent Metrological Platform for Particulate Matter Mass Concentration[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(10): 71-76. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0178

颗粒物质量浓度智慧计量平台的研制

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0178
基金项目: 中国计量科学研究院“智慧计量实验室”项目(06-AJDYX21)。
详细信息
    作者简介:

    许潇(1985-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:颗粒物计量,邮箱:xuxiao@nim.ac.cn

Development of an Intelligent Metrological Platform for Particulate Matter Mass Concentration

  • 摘要: 厂矿产生的粉尘、烟尘、扬尘和环境空气中的颗粒物是我国劳动保护、工业排放控制和环境空气污染监控等领域的重点关注对象,这也对颗粒物质量浓度监测仪器的检定校准提出了更高需求。设计了一套颗粒物质量浓度智慧计量平台,通过应用发尘反馈控制、数字图像分析和光学文本识别等技术,为粉尘浓度测量仪、PM2.5/PM10质量浓度监测仪以及粉尘/颗粒物传感器等成套仪器或传感器的多样化检定和校准需求,提供了通用的软硬件基础设施。通过发尘反馈控制,可将粉尘浓度20 min连续测量的相对标准偏差由3.6%~6.4%降至0.3%~0.7%,4 h连续测量的相对极差由1.9%~12%降至0.6%~1.9%,浓度波动显著降低。检校流程控制与数据采集自动化,可减少PM2.5/PM10质量浓度监测仪校准过程中约88%的人工操作以及粉尘浓度测量仪检校中的全部人工操作,有效提升检校效率和数据质量。
  • 图  1  颗粒物质量浓度智慧计量平台硬件架构

    Figure  1.  Hardware architecture of the intelligent metrological platform

    图  2  颗粒物质量浓度智慧计量平台软件架构

    Figure  2.  Software architecture of the intelligent metrological platform

    图  3  粉尘浓度测量仪显示面板的光学文字识别结果

    Figure  3.  Optical character recognition results of dust measurement devices

    表  1  粉尘浓度测量仪检校浓度反馈控制性能

    Table  1.   Performance of feedback control of mass concentration for dust measurement devices

    时间/min粉尘浓度/mg·m−3
    无控制反馈控制无控制反馈控制无控制反馈控制
    10.1090.1051.912.0050.750.1
    20.1100.1051.911.9748.549.5
    30.1090.1051.941.9848.849.3
    40.1110.1051.941.9749.549.5
    50.1120.1041.951.9850.049.5
    60.1220.1041.961.9854.450.3
    70.1090.1041.981.9851.949.3
    80.1080.1041.991.9851.549.5
    90.1070.1052.001.9852.549.5
    100.1080.1052.001.9852.949.5
    110.1060.1042.021.9954.149.5
    120.1040.1042.021.9856.849.6
    130.1060.1042.061.9856.449.9
    140.1060.1052.061.9848.849.6
    150.1080.1052.061.9847.149.6
    160.1050.1062.081.9846.849.6
    170.1060.1062.11.9846.449.7
    180.1050.1062.121.9945.649.7
    190.1050.1052.121.9850.349.8
    200.1050.1062.141.9848.349.9
    相对标准偏差3.7%0.7%3.6%0.3%6.4%0.5%
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    表  2  PM2.5/PM10监测仪浓度反馈控制性能

    Table  2.   Performance of feedback control of mass concentration for PM2.5/PM10 measurement devices

    时间/h粉尘浓度/μg·m−3
    无控制反馈控制无控制反馈控制无控制反馈控制
    152.551.2151150796802
    254.650.7154148801798
    357.351.3156149809800
    459.250.9158151811803
    相对极差12%1.2%4.5%2.0%1.9%0.6%
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    表  3  质量浓度监测仪自动化与人工校准作业量对比

    Table  3.   Workload comparison between automated and manual calibration of PM2.5 monitor

    校准项目人工校准用时/h 自动校准用时/h
    总用时人工操作总用时人工操作
    流量温压计时1.50.5 1.50.5
    零点漂移60.160
    浓度示值误差153120
    证书制作0.50.500
    总计234.119.50.5
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    表  4  粉尘浓度测量仪自动化与人工校准作业量对比

    Table  4.   Workload comparison between automated and manual calibration of dust measurement device

    校准项目人工校准用时/h 自动校准用时/h
    总用时人工操作总用时人工操作
    浓度示值误差33 1.50
    重复性0.50.50.50
    证书制作0.50.500
    总计4420
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  • [1] 国家质量监督检验检疫总局. 粉尘浓度测量仪: JJG 846-2015[S]. 北京: 中国质检出版社, 2015.
    [2] 国家质量监督检验检疫总局. PM2.5质量浓度测量仪校准规范: JJF 1659-2017[S]. 北京: 中国质检出版社, 2017.
    [3] 贺青. 大数据催生智慧计量[J]. 中国计量, 2016(8): 29-32. doi: 10.16569/j.cnki.cn11-3720/t.2016.08.015
    [4] 钟新明. 智慧计量与经济社会发展[J]. 中国计量, 2021(9): 9-13. doi: 10.16569/j.cnki.cn11-3720/t.2021.09.002
    [5] 张国城, 吴丹, 施伟雄, 等. 粉尘仪检定装置的智能化改造及其表征[J]. 计量技术, 2019(10): 24-28.
    [6] 姜立斌. 图像识别技术在自动校准系统中的应用[J]. 科技信息, 2014(5): 288. doi: 10.3969/j.issn.1001-9960.2014.05.218
    [7] 董晨光, 黄现云, 朱浩, 等. 一种OCR仪表数值自动识别系统在电子吊秤自动检测中的应用[J]. 衡器, 2021, 50(12): 12-19. doi: 10.3969/j.issn.1003-5729.2021.12.004
    [8] 王文华, 孟和, 李强, 等. OCR在互感器校验仪检定中的应用[J]. 自动化与仪器仪表, 2015(10): 37-38. doi: 10.14016/j.cnki.1001-9227.2015.10.037
    [9] 冼志勇. 压力仪表现场检校工作无纸化的设计与应用[J]. 中国计量, 2020(7): 96-98. doi: 10.16569/j.cnki.cn11-3720/t.2020.07.033
    [10] 李杰, 王艳丽, 耿荣勤, 等. 一种玻璃液体温度计自动检定装置的设计[J]. 中国计量, 2022(6): 80-81.
    [11] 张恒, 杨寒. 基于机械视觉系统的石油密度计自动检定装置研制[J]. 中国计量, 2022(6): 82-84. doi: 10.16569/j.cnki.cn11-3720/t.2022.06.015
    [12] 李领录. 常用玻璃量器自动检定软件的设计和应用[J]. 计量与测试技术, 2022, 49(5): 20-22. doi: 10.15988/j.cnki.1004-6941.2022.5.007
    [13] 辛阿阿, 高文典, 王存涛. 基于LPC2368的多路温湿度自动校准仪设计[J]. 计量科学与技术, 2020(11): 43-47. doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2020.11.10
    [14] 陈挺, 金挺. 基于LabVIEW的三针自动校准系统设计[J]. 计量科学与技术, 2021, 65(8): 19-23. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.0414
    [15] 李维明, 蔡永洪, 韦志坚, 等. 玻璃量器自动检定技术研究[J]. 机电工程技术, 2022, 51(4): 150-153. doi: 10.3969/j.issn.1009-9492.2022.04.035
    [16] 李建鹏, 邹君臣, 刘江涛, 等. 电子皂膜流量自动检定装置的研制[J]. 计量科学与技术, 2020(8): 19-23. doi: 10.3969/j.issn.1000-0771.2020.08.04
    [17] 裘剑敏, 桑帅军, 叶俊浩, 等. 倍频程和分数倍频程滤波器自动检定系统设计[J]. 计量科学与技术, 2021, 65(11): 14-18. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0505
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-22
  • 录用日期:  2022-08-01
  • 网络出版日期:  2022-09-13
  • 刊出日期:  2022-10-18

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