空气自动监测系统维护技术

专业评测

空气自动监测系统运行维护技术与方法初探

摘要:通过对18年来武汉市空气自动监测系统运行维护技术的归纳、统计和总结，分析空气自动监测系统运行维护方面的基本技术、基本知识和维护方法，供广大环境监测工作者借鉴。

1武汉市空气自动监测系统概述
为了及时掌握某一区域空气质量的状况，在该区域内设置若干固定监测点位，使用自动分析仪器进行自动连续监测，称为空气自动监测。空气自动监测系统一般由一个ZX控制室和若干监测子站构成。各子站设有空气质量自动监测仪器及气象仪。系统工作方式为无人值守，全年昼夜连续自动运行。各子站还设有专用数据处理机，采集各台仪器的空气质量监测数据和气象数据，通过有线或无线的方式将数据传输至ZX控制室。ZX控制室设有计算机和打印机等其他外设，可以通过专门的数据通信和处理软件执行对各子站的状态信息和数据的收集、统计、处理、运算、显示、存储以及对各子站发送远程控制命令等功能。
武汉市环境空气质量自动监测系统始建于1986年，目前该系统由6个监测子站(其中一个清洁对照点，五个监控点)和一个ZX控制室组成，是国家环境监测网成员之一。五个监控点是通过网格优化筛选产生，监测点平均值代表武汉市建成区201平方公里的空气质量。
武汉市环境空气质量自动监测系统1986-2000年初使用经美国EPA认证、MonitorLabs公司生产的空气质量自动监测设备主要监测项目有：TSP，S02，N0x，C0。2000年初更新全部监测设备，采用美国DASIBI公司九十年代设备，经EPA认证产品，自动监测水平、运行状况均属全国yi流。主要监测项目有可吸入颗粒物(PM10)，二氧化硫(S02)，二氧化氮(N02)，另外还有一氧化碳(C0)、臭氧(03)、气象等监测项目。
武汉市空气自动监测系统所有监测仪器全年昼夜连续自动运行，监测子站无人值守。监测数据用有线方式调回ZX控制室，操作人员可在ZX控制室对子站监测仪器进行远程设置、远程诊断和远程校准。
在成功的维护保证了监测系统正常运行的基础上，武汉市环境监测ZX站1997年6月5日开始空气质量周报工作，是ZGZ早开展该项工作的城市之一；2000年6月5日成为ZGdiyi批开展空气质量日报工作的城市之一，同年，在ZG环境监测总站安排下，武汉站派出技术人员成功完成了昆明市shou个空气自动监测系统的建立，为昆明市顺利开展空气质量日报工作做出了贡献，武汉站获得总站表彰；2001年6月5日成为ZGdiyi批开展空气质量预报工作的城市之一，同年被ZG环境监测总站授予全国空气质量日报先进城市称号。武汉市环境监测ZX站在空气自动监测工作中取得的成绩和荣誉体现了武汉站空气自动监测系统的运行维护水平。

2武汉市空气自动监测系统运行维护
在实际工作中，空气自动监测系统的运行维护工作可分为三类：预防性维护、定期例行维护和排除故障。采用科学、合理和成功的维护方法和技术对空气自动监测系统进行维护，可以有力地保证监测系统的正常运行，提高监测数据的可靠性和延长监测仪器使用寿命。
2．1预防性维护
预防性维护的目的是发现潜在的问题，避免系统故障的产生。根据仪器的特点、结构、对运行环境的要求以及操作人员的工作经验来确定预防性维护的内容。合理有效的预防性维护可以减少系统总的维护工作量，提高监测数据的可靠性。预防性维护应该贯穿空气自动监测系统整个运行期间。
2．1．1监测子站预防性维护
空气自动监测仪器的安装和运行对工作环境有一定的要求，因此子站站房的建立和设置上要充分考虑环境和气候的影响，必须防暑、防寒、防尘、防雨、防雷击：空气自动监测子站均为无人值守并自动连续运行，在站房建设方面必须采取防火、防盗等安全措施；子站必须安装空调，使子站内温度保持在25摄氏度左右，夏季运行要避免子站温度和室外温度差距过大，以免室外空气通过采样管进入室内时在采样管中形成冷凝水。
必须采取措施保证子站供电系统的安全可靠。如果市电超过规定值或伴随其他干扰信号，仪器就有可能发生故障，因此可以使用200v交流稳压器。
监测子站内仪器的安装要稳固，以免仪器或泵运行时产生的振动对仪器机械和电气连接造成损坏。站房的面积和仪器在站房中安装的位置必须便于操作人员进行维护工作。
系统中振动较大的空压机，N0x分析仪和PM10。分析仪的采样泵在运行时容易因振动而自行移动，可在安装时在其下放置一橡胶垫，即可避免泵的移动并起到一定的降低噪声作用。必须注意校准系统中空压机和其他采样泵的正常运行，避免发生校准器无气源和采样系统工作不正常等现象。
建立并妥善保存维护记录，以便判断问题和故障的趋势情况，而且可以预先发现自动监测系统中容易出现问题的部分。维护记录主要应该包括每台仪器的维修记录、子站巡检记录和ZX控制室每日的值班记录。
2．1．2ZX控制室预防性维护
在预防性维护中，ZX控制室通过数据通信软件对子站运行进行的日常检查非常重要。技术人员通过软件调取子站仪器每日的零标报告和查看各台仪器的内部诊断参数，通过判断零标值和仪器内部参数是否处于正常范围，很容易发现子站运行是否存在问题，从而及时发现问题，预防大的故障的产生。通过填写ZX控制室值班记录表，详细记录值班人的姓名，各子站的室温仪器、通信和数据等情况。仪器每日的零标报告要保存好，供数据处理使用。如果对子站的仪器进行了远程校准和调整，要详细记录仪器在调整前后的零标值。
2．2定期例行维护
空气自动监测系统的定期例行维护必须每月进行一次，也可根据实际情况和遇到的问题来制订定期维护的计划。定期例行维护的实质也是以预防故障发生为目的的维护。
2．2．1子站的定期例行维护
技术人员必须到子站进行巡检和维护，每月至少一次。Z好每个子站都能指定专门的技术人员负责巡检和维护，便于掌握子站运行中易发生的问题的变化趋势。
巡检人到子站巡检要认真按照空气自动监测站巡检记录表的要求逐项填写相应的内容。表格为一式两份，一份存子站，方便其他人员到子站维护时了解该子站过去的维护情况，另一份由ZX控制室统一存档。
2．2．1．1子站站房和外采样管的检查维护
检查站房是否有漏雨或其他损坏，外采样管是否正常，防尘帽是否脱落，是否存在其他物体的遮盖，保证采样系统正常工作。检查室温是否正常。检查空调是否正常工作，空调的尘过滤网每月应清洗一次。
2．2．1．2气路检查维护
空气监测系统所有的气路必须定期检查，防止漏气和损坏。要检查所有的气路连接、阀、仪器和标准气钢瓶上的压力表读数。空气自动监测系统含有较多的阀，必须注意保证阀的正常工作，避免出现因阀的问题而产生的气路故障。
2．2．1．3电气部分的检查维护
巡检人在每次的子站巡检中必须检查系统中所有的电缆、电源线、信号线的连接。并检查子站的供电安全。
2．2．1．4泵和空压机的检查维护
泵和空压机在空气自动监测系统中的作用是提供校准系统的气源和保证采样系统正常工作。必须注意泵和空压机运行时是否有异常的噪声，空压机排水是否正常，泵的压力是否满足运行要求。定期做好上油和更换泵膜、泵缸等维护工作。
2．2．1．5仪器设备的检查维护
仪器设备的检查是定期例行维护的ZD，巡检人要根据巡检记录上的各个项目认真检查并做好记录，检查并记录仪器的流量、内部诊断参数、仪器的监测值、校准数据等等。子站应备有万用表、螺丝刀、扳手等必需的维护工具，另需备有仪器设备流量、内部诊断参数合理范围的说明，以便巡检人对照检查仪器的工作状况。各仪器采样口的尘过滤膜每月需定期更换，也可根据需要每周更换。系统中零气系统和其他仪器所使用的活性碳、硅胶等物质必须根据仪器使用说明书的规定定期更换，一般三个月更换一次。在更换过滤膜时，要注意先关闭仪器的采样泵，要特别注意N0x分析器在关闭采样泵之前先要关闭03发生器，避免对仪器造成损坏。子站的例行巡检还需要注意检查PM10的纸带和采集的尘样是否正常，估计下一次需更换的时间，避免出现纸带用完造成监测数据缺损的情况。
2．2．1．6监测系统整体的清洁维护
注意保持仪器设备和站房的清洁卫生。每半年清洗一次采样管道，避免堵塞和采样管道过脏影响监测数据的可靠性。对各分析仪器散热风扇的过滤网每月清洗一次，有需要也可每月清洗数次。
2．2．1．7子站定期例行维护的注意事项
需要注意的是，在子站进行的维护如果对监测数据有影响，必须将该数据删除，或在维护活动期间将系统置于校零的状态，数据处理机就会自动不保存维护期间数据，这样可以确保监测数据的准确性。
2.2.2ZX控制室的定期例行维护
定期做好计算机、调制解调器、打印机、传真机等设备的维护工作。空气自动监测系统ZX控制室的计算机为了数据传输的需要是连续运行的，必须使用不间断电源来保证计算机的连续运行。计算机夜间运行应关闭显示器，以节省功耗和延长显示器寿命。
计算机应使用正版操作系统和应用软件。正确安装、设置和使用空气自动监测系统数据通信软件，保证正常可靠的数据通信。防范各类计算机病毒可能造成的危害，安装正版的具备实时监测功能的防杀病毒软件并定期查杀病毒。在处理电子邮件的过程中，不要随意保存和打开陌生的电子邮件中所带的附件，以免受到计算机病毒的侵害。
2．3排除故障
仪器的故障排除工作是在确认仪器工作不正常发生了各类故障时及时进行维修排除故障，由具有专业技术背景和分析仪器维修经验并对整个系统较为熟悉的技术人员承担，Z好接受过空气自动监测系统使用维护方面的培训。这样在系统出现故障时，才能够及时提供技术支持解决发生的问题。
空气自动监测系统所使用的仪器主要为分析仪器，就武汉市所使用过的系统来看，从北京分析仪器厂生产的MonitorLabs产品和目前所使用的Dasibi设备，都是由光学、电子和机械三大类元器件构成，在维修方法上有其共同点。在十多年的系统运行中遇到的故障现象表明，仪器早期出现的故障大多发生在电子元器件上，涉及的因素有元器件质量，电路设计、生产工艺，还有操作人员缺乏经验，人为操作失误等，仪器使用初期的故障率因此被提高。而在仪器使用的初期过后，操作人员逐渐熟练，经过运行维护，仪器已得到老化处理和考验，
各部分元器件又未损耗或衰老，仪器性能趋于稳定，所以这段时期仪器故障率较低。随着时间的推移，到了使用后期，仪器发生故障的部分多见于机械部件或光学零件，大多是因为长期运行损耗的原因。因此仪器使用到一定时期后必须更新换代。
2．3．1排除故障前必须掌握需维修仪器的情况和过往的修理记录
分析和了解仪器在发生故障时的使用情况非常重要。例如，有的仪器是在经过长途运输后发生故障；有的是在高温或低温的工作环境中发生的故障；有的是在误操作时发生的故障：有的是长期闲置后再使用时发生的故障等。了解这些情况对判断产生故障的原因和部位时很有帮助的。对于仪器过去的维修情况也要详细了解，例如过去的故障情况，更换过哪些元器件，调整过哪些电路等。
每台仪器都必须建立维修档案，可以分析和判断仪器的故障率和易发故障，做好维修记录对今后的维修工作将是一个很好的有价值的参考资料。仪器维修记录的内容应该包括每次遇到的故障和检修和排除故障的方法，如故障现象、部位、故障的排除、更换过的元件等等。
2．3．2观察故障现象查找故障原因
首先观察故障现象，应该按照仪器的使用程序，通过面板上的各种按钮来检查仪器内部的参数，观察仪器的反映。然后根据仪器的工作原理、结构、逻辑关系来判断和初步确定仪器产生故障的可能部位。例如，观察和检查电路插件位置是否正确，是否稳固接触良好，仪器气路的连接是否良好，各电路板上元器件情况，机内有无异物，如螺丝、昆虫等。这样的观察和检查工作很必要，有些故障常常经过这样的仔细检查就能很快的解决问题。但在实际工作中容易忽略，容易产生急噪的乱拆乱卸，造成更多故障。
在故障现象清楚后，应从仪器的结构来推测产生故障的原因。例如，要判断故障的部位是气路部分、机械部分还是光学或电子部分。通过检测手段将大的部位确定，然后逐步缩小范围，直到找到故障原因。查找故障，就是从仪器的原理和结构出发，对故障不断进行分析、判断和测试的过程。
2．3．3具体故障的排除
查找到故障部位后才能动手排除故障。排除故障时，无论是更换元器件或调整工作状态，都必须按照仪器的设计要求来进行，Z好使用仪器生产厂家提供的备品备件和元器件，不能随意使用元器件代替凑合。
2．3．4排除故障工作中的注意事项
在使用万用表检测仪器时要注意在测量元器件紧密的电路板时不要造成线间短路，损坏电路、烧坏元件。在维修过程中，要避免处理不当而扩大故障的现象。因此，技术人员在维修时，不能随意拆卸，随便变动电路中的可调元件，更不能无目的东找西寻，企图侥幸找到故障的原因，这种做法极易导致故障扩大化。
仪器的使用说明书对于仪器的故障排除工作非常重要。仪器维修人员必须认真阅读仪器说明书，详细了解仪器的结构，工作原理，各关键部件的维护和测试方法。
空气自动监测仪器服从于一定的逻辑安排。仪器的各部分都是按逻辑关系进行工作，以保证实现仪器所规定的各种功能。因此，无论组成仪器的任一部分或该部分某一元件损坏，或其性能发生变化，都可导致仪器工作状态失常或无法工作。出现故障，首先要检查确定问题可能产生于哪一个部分，再采取相应的措施。例如，仪器断电，应依次检查电源，插座，保险和开关，然后再检查仪器内部是否存在问题。如果流量出现问题，应先确认泵是否正常工作，然后再逐步检查仪器内部气路。空气自动监测仪器常见的故障和排除方法见表3。

表3空气自动监测仪器常见故障和排除方法

故障现象

可能的原因

排除方法

通电不工作

电源线、插头开路，保险断

更换保险，进一步检查电源和仪器内部电气部分

无流量或流量不正常

泵工作不正常、流量计损坏、
气路有泄漏或堵塞

检修泵，用其他流量计测流量判断流量计是否正常，气路检漏、清理

仪器输出负值

信号线接反
零位不正确

正确连接信号输出线
调整零位

无法标定

标气不准
气路漏气

检查标气到校准器间的连接，检查校准器标准气体的输出和流量，检漏

响应时间慢

流量不正常，气路故障

检查校准气体流量和仪器流量，检查气路中的阀，尽量缩短气路进行检测

3结语
通过对空气自动监测系统运行维护技术和方法的探讨，我们可以发现对于无人值守的空气自动监测系统来说，科学合理的运行维护是保证整个空气自动监测系统正常运行，提供正确可靠监测数据的重要前提。从预防性维护、定期例行维护和排除故障这三类维护工作的内容来看，其目的都是为了保证空气自动监测系统中的各部分正常运转，例如采样系统、自动分析仪、校准系统、数据采集和传输系统、数据处理和统计系统、电子计算机等等。在日常工作中，通过不断的发现和纠正各部分的问题，根据自动监测系统的特点和构成，我们可以不断积累新的经验，不断的完善空气自动监测系统的运行维护技术和方法，提供空气自动监测系统的运行水平和监测数据的可靠性，使空气自动监测系统更好地为环境决策服务

秦祖殿彭辉

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