艾克賽普Ac-8900系列空氣質量監測系統測試方案
2014-04-01
第一部分
空氣質量監測指標：
長沙艾克塞普儀器設備有限公司首席工程師Tony Le 針對目前大氣污染防治需求，根據《大氣污染物綜合排放標準》（GB 16297-1996）、《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB 16889-1997）、《環境空氣質量標準》（GB 3095-1996），選用具有代表性的在線環境監測指標，其中對環境大氣監測指標包括：可吸入顆粒物、二氧化硫和二氧化氮；各設施具體監測指標見表1。設計出一套整體的大氣環境監測方案。 電話：0731-84284278 傳真: 0731-84284378。
表1 各設施具體監測指標
| 設施名稱 | 監測指標 | |
| 空氣污染物名稱 | 氣象條件參數 | |
| 空氣質量監測站 | 可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧等監測參數 | 風速、風力、溫度、濕度、大氣壓力等監測參數 |
表2 環境大氣監測儀要求
| 監測項目 | 設施名稱 |
標準限值 （國標、地標） |
最低檢測限 | 測量范圍 |
| 可吸入顆粒物PM2.5 PM10 |
空氣質量 監測站 |
1.0mg/m3 | 0.001 mg/m3 | 0-10 mg/m3 |
| 二氧化硫 | 0.005 mg/m3 | 0.001 mg/m3 | 0-10 mg/m3 | |
| 二氧化氮 | 0.005 mg/m3 | 0.001 mg/m3 | 0-10 mg/m3 | |
| 一氧化碳 | 0.01 mg/m3 | 0.01 mg/m3 | 0-50 mg/m3 | |
| 臭氧 | 0.003 mg/m3 | 0.001 mg/m3 | 0-5 mg/m3 |
城市級大氣環境在線監測系統項目方案
一．項目概述
環境保護監測先行，自動化、信息化是做好環境監測的前提和保障。在地方經濟迅速發展的同時、各地區不斷出現不同程度的水、氣、噪聲等環境污染事件，嚴重影響了人們的生活質量，阻礙了當地經濟的持續發展。隨著國家制定的各種環境保護政策及法規的頒布實施，各級地方政府在直轄區內的環境治理日益重視的同時，加大了對環境監測的投資力度，各地區陸續規劃安裝了大氣環境質量監測地面站，實施城市空氣質量預報。
CPR-城市級污染源遠程網絡自動監測系統是對城市空氣質量評定指標進行實時監測的系統設施，為我公司自主創新研發，生產的專利產品。本系統依據環保檢查用戶的要求，可同時對SO2，NO2，O3，CO和可吸入顆粒物進行監測，實現五位一體或多位監測。監測的數據實時傳送到空氣質量監測管理辦公室，管理人員可通過監測終端系統動態數據，實現數據的實時監測；監測系統數據庫可對監測指標的日平均值、月平均值及年平均值及污染指數進行統計，生成時報、日報、周報、月報、年報等，并可保存數據或打印輸出。根據歷史記錄數據和分析結果預測、預報轄區環境污染狀況及發展趨勢，為有效控制轄區內環境狀況提供科學依據。
本項目于2003年獲科學技術部科技型中小企業創新基金立項，并順利通過項目驗收， 2005年獲北京市火炬計劃項目，并通過了國家級計量器具的認證 （CMC認證）。本系統吸取了國際上成熟的電子技術和網絡通訊技術，監測指標符合國家對城市環境空氣自動監測系統的各項技術指標要求，所采用的監測原理屬國內首創，可替代同類進口產品，是開展城市環境空氣自動監測的理想設備。
本空氣質量監測系統在斷電情況下，監測儀可保障8小時連續工作，監測站內配有備用電源（UPS）,可保證全系統正常工作；系統安裝方便，維護便捷，費用低；監測站占地面積及空間小，能耗低，符合國家建設集約型社會的總體規劃；針對本項目用于花園式建設布局的環保監測而言，由于監測站整體體積小，外觀精美，不會對室外整體景觀的規劃設計帶來負面影響。在技術上可為用戶實現軟件升級及二次開發，以滿足政府對未來空氣質量監測的新要求。我公司全體員工將通過不懈的努力，為我國環保事業作出貢獻。
二.項目系統介紹
1. 系統概述
CPR系列城市級大氣環境監測系統通過在城市均布點設置子站（子站數量根據當地情況而定），安裝在線式環境監測設備。監測數據實時傳送到當地環保監控中心；中心可通過系統實時監測終端監測轄區內分布的各點在線監測設備的實時動態數據，并及時記錄；建立監測系統數據庫，根據歷史記錄數據和分析結果預測、預報轄區環境污染狀況及發展趨勢，為有效控制轄區內環境狀況提供科學依據。
系統將在環境監控中心安裝一個視頻顯示屏及建立一個顯示控制系統，該系統可滿足科技園區政務公示及轄區環境監測數據、信息實時發布的需要。
CPR系列環境空氣質量自動監測系統是以自動監測儀器為核心的自動監測系統。系列環境空氣自動監測系統是基于干法儀器的生產技術，利用定電位電解傳感器原理，結合國際上成熟的電子技術和網絡通訊技術研制、開發出來的最新科技產品。該系統符合國家對城市環境空氣自動監測系統的各項技術指標要求，國產化程度高，具有較強的實用性和理想的性能價格比，可替代同類進口產品，是開展城市環境空氣自動監測的理想儀器。
2. 系統組成
● 大氣污染物: SO2監測儀、NO2監測、一氧化碳、臭氧及PM10（可吸收顆粒物）監測儀。
● 氣象污染物:風速、風力、溫度、濕度、大氣壓力等監測參數。
● 現場校準系統： 包括多種標準氣體、一套氣體標定裝置。
● 監測站：可連續自動采集大氣污染監測儀、現場校準的數據及狀態信息等。并進行預處理和貯存，反饋到環保空氣質量監測管理辦公室。
● 采樣系統： 由采樣頭、總管、支路接頭、抽氣風機、排氣口等組成。
● 數據采集系統（即遠程數據通訊設備）：直接使用無線PC卡（支持GPRS）。
● 條件保證設備： 站房等其它硬件設施。
系統組成圖
3. 性能特點：
● 結構設計合理，亦可作為便攜式儀器使用，也可自動在線連續監測；
● 可以同時監測氣體參數和可吸入顆粒物，并在屏幕上顯示出檢測值；
● 當作為便攜式儀器使用時，可連續自動采樣自動分析，摒棄了試劑配置→現場采樣→實驗室分析的傳統操作及大氣采樣器；
● 采用進口高靈敏度的傳感器，響應速度快，分辨率高，線性好，檢測下限可達ppb級；
● 測量濃度值可以實現mg/m3、ppm、ppb單位的切換，同時有動態圖象顯示；
● 采用大屏幕圖形液晶顯示，可直觀動態顯示各種檢測數據、圖形、儀器工作狀態，提供全中文菜單和友好的人機對話界面；
● 應用單片機技術和網絡通訊技術相結合，采用數據存儲功能，不僅可提供方便的數據查詢方式；還可以通過USB接口將數據轉存至計算機，利用配套的上位機軟件自動計算日平均值、月平均值、污染指數、生成各種圖形數據標，并進行打印；
● 采用機內鋰電池供電或外接交流市電供電方式，如果外電源斷電后，設備內的電池可供儀器可連續工作8小時；
● 性能穩定、精確度高、操作方便、易于維護，具有掉電保護功能。
● 應用領域：城市大氣環境監測、企業環境監測、工廠廠區無組織排放污染氣體監測、
應急監測環境評價監測。
4. 技術創新點
本項目的主要技術創新點是：環境（空氣）監測的測量方法，電化學傳感器的成功應用，并通過成功的運用數學處理技術，經過不斷的摸索和研究，取得了本項目的技術成果。
（1）環境氣體測量技術方面：在進行環境測評時首次將現場氣體采樣和采樣數據分析同時進行，能及時將采樣氣體進行分析得出實時數據，更快更準的分析當前的空氣質量，使數據更實時更可靠。彌補了傳統的測量方式（氣體采樣和數據分析空間隔離）的實時性差，誤差大的不足。
將采集和分析集為一身，使用非常方便。從而使環境監測工作簡單化，更利于環境測評的推廣。
（2）電化學方面：采用電化學傳感器，應用于大氣中二氧化硫和二氧化氮的監測，在國內屬首創。并通過大量的實驗有效的解決了傳感器的零點漂移問題。并通過大量的測試實驗，解決了溫度，濕度，壓強對傳感器的影響。從而解決了繁瑣的實時標定，省去了配套的實時標定設備，使儀器更靈巧。在監測過程中該系統靈敏度好、精度高，測量下限能達到PPB級。
（3）在數據分析（統計推斷）方面：通過對大量數據的分析處理，有效的排除了干擾氣體對傳感器的影響。并通過長時間的實驗，有效解決了交叉干擾問題，使采集數據更準確。并采用相應的數學模型有效的識別被測氣體特征，使分析數據結果更準確。
（4）其他創新點：
a.儀器結構設計合理，體積小型化，也可當作便攜儀器使用，應用計算機技術可自動連續測量，能儲存30天的日均值，最大值肯最小值，及發生的時間，7天的瞬時值。液晶顯示讀數，配有充電電池，可連續測量6-8小時。
b.采用選擇性極強的氣體過濾器，使電化學傳感器測量微量氣體變成現實；通過安裝不同類型的氣體檢測探頭，能測定多種氣體成分。
c.應用本系統時可在若干個經優化布點的監測子站內使用本項目產品，組成的監測網絡，對較大區域內的空氣污染狀況且有較好的空間分辨率。
d.系統是實時工作的，可通過遠程通訊（根據具體需要增加本功能），迅速及時地掌握某區域內空氣污染的實時狀況具有較好地時間分辨率。
e.系統具有自動校準系統，是在嚴格的質量控制程序下運行的，所得數據具有較好的可比性和可追溯性。
f.系統是長期連續工作的，不但可獲得大量數據，而且可得出某區域內的污染變化規律，為污染預測預報、環境評價提高詳實可靠的技術依據。
g.具備可擴展性，只要更換系統中的過濾器和傳感器，即可擴展成多種氣體檢測設備，既可作為固定式設備，又可改成便攜式的；既可檢測單一氣體的，又可檢測多種氣體的，適應市場的多樣化要求。
5. 項目產品技術性能水平比較
每年運行電費：進口及同類光學自動站12000元，CPR自動站每年6000元。
| 測量對象 | 進口空氣質量監測系統 | 環境空氣質量（干法）自動監測系統 |
| SO2 |
測量原理：紫外熒光法 檢測范圍：0～20mg/m3 檢測下限：0.006mg/m3 重復性： ≤1％F.S 精度： ≤1％F.S 工作方式： 連續 數據處理： 自動 系統壽命： 約10年 |
測量原理：電化學傳感器法 檢測范圍：0～20mg/m3 檢測下限：0.003mg/m3 重復性： ≤1％F.S 精度： ≤1％F.S 工作方式： 連續 數據處理： 自動 系統壽命：至少15年 |
| NO2 |
測量原理：化學發光法 檢測范圍：1～20mg/m3 檢測下限：0.004mg/m3 重復性： ≤1％F.S 精度： ≤1％F.S 工作方式： 連續 數據處理： 自動 系統壽命： 約10年 |
測量原理：電化學傳感器法 檢測范圍：0～10mg/m3 檢測下限：0.002mg/m3 重復性： ≤1％F.S 精度： ≤1％F.S 工作方式： 連續 數據處理： 自動 系統壽命：至少15年 |
| O3 |
測量原理：光學方法 檢測范圍：0～2mg/m3 檢測下限：0.003mg/m3 重復性： ≤1％F.S 精度： ≤1％F.S 工作方式： 連續 數據處理： 自動 系統壽命： 約10年 |
測量原理：電化學傳感器法 檢測范圍：0～5mg/m3 檢測下限：0.002mg/m3 重復性： ≤1％F.S 精度： ≤1％F.S 工作方式： 連續 數據處理： 自動 系統壽命：至少15年 |
| CO |
測量原理：光學方法 檢測范圍：0～20mg/m3 檢測下限：0.1mg/m3 重復性： ≤1％F.S 精度： ≤1％F.S 工作方式： 連續 數據處理： 自動 系統壽命： 約10年 |
測量原理：電化學傳感器法 檢測范圍：0～50mg/m3 檢測下限：0.01mg/m3 重復性： ≤1％F.S 精度： ≤1％F.S 工作方式： 連續 數據處理： 自動 系統壽命：至少15年 |
| PM2.5 |
測量原理：β射線法 檢測范圍：0～10mg/m3 檢測下限：0.001mg/m3 精度：≤2％F.S 工作方式：連續/自動 系統壽命：約10年 |
測量原理：激光散射法或β射線法 檢測范圍：0～10mg/m3 檢測下限：0.001mg/m3 精度：≤2％F.S 工作方式：連續/自動 系統壽命：約10年 |
（1）氣體檢測部分工作原理
本儀器采用高靈敏度電化學傳感器原理，結合單片機技術和網絡通訊技術，可以連續監測大氣層中的SO2、NO2、O3、CO、H2S、NH3、HF氣體，全面顯示需要的測量數據。首先由抽氣泵將環境空氣通過過濾器，經流量調節器后分別以300ml/min的流量送到傳感器氣室，通過傳感器時所產生的信號經放大、A/D轉換后，由微處理器進行采集、計算、數據處理，產生濃度結果數據，同時保存數據結果或通過RS485串行接口送至信息中心。
對于空氣中微量氣體的檢測，不同氣體之間的交叉干擾尤其突出，如處理不好，對測試結果會產生極大的影響。我們采用了兩項關鍵技術解決了此問題：一是采用面對環境空氣質量專用傳感器；二是使用選擇性合適過濾器，由此使本系統監測結果準確、可靠。
（2）氣體傳感器的工作原理
傳感器通常由三個電極構成，其中最主要的是工作電極。它通常是用一種具有催化活性的金屬，例如：鉑，將其噴鍍在一種透氣但是憎水的膜上做成。被測量的氣體擴散透過多孔的膜在其上進行氧化或還原反應。其反應的性質以工作電極的熱力學電位和分析氣體的（氧化還原）性質而定。氧化還原反應中參加反應的電子，流向（還原）或流出（氧化）工作電極，通過外電路成為傳感器的輸出信號。為了氧化還原反應得以進行，工作電極的熱力學電位是一個極為重要的因素。參考電極則是為了提供電解中的工作電極具有一種穩定的電位而設。參考電極通常需要保護，使之不暴露在樣氣中，這樣參考電極的熱力學電位就總是具有同一數值保持穩定。此外，參考電極不允許有電流需要的第二電極，它的作用主要是允許電子進入或流出傳感器內部。
控制工作電極電位和將信號電流轉換為電壓信號的電路稱之恒電位電路（或恒電位器）。工作電極的工作信號需經運放U2轉換為電壓信號。電路同時保持工作電極的電壓使之處于其偏壓Vbias之值。參考電極電位與一個經過仔細選擇的穩定的輸入電壓Vbias比較后，線路中運放U1在對電極產生一電壓信號，其大小正好是產生一個與工作電極電流相等相反的電流信號。同時恒電位電路使工作電極與參考電極之間保持一恒定的電位差（電壓）。
（3）定電位電化學測量法的具體方法與原理
該儀器所用的傳感器是電化學傳感器（恒電位電解法），其結構見下圖：
參考電極RE 。 。 對電極CE
AD590溫度 。
傳感器電極 。 。 工作電極WE
電化學傳感器有三個電極，在工作電極與參比電極之間加上預先給定的極化電壓，然后，將氣體樣品通過透氣性薄膜使其中的待測成分作用電極表面，進行電化學反映，由此而來所產生正比被測氣體在傳感器中發生如下反應：
SO2+2H2O ——→ SO2-4 + 2e
NO2+H2O ——→ NO-2 +2H+ +e
CO+ H2O ——→ CO2 +2H+ +2e
無論采用上述那種方式都將根據下式的電解電流求得待側氣體成分的濃度。
F ╳ A ╳ D ╳ C
I = N ╳
E
式中： I：電解電流（安培）
A：氣體擴散的面積（平方厘米）
N：每摩爾氣體的電子數
D：擴散系數
E：擴散層的厚度（厘米）
C：被測氣體濃度（摩爾/毫升）
F：法拉第常數
由傳感器產生的電流I，經轉換電路變換成所要求的標準信號，并在LED上顯示出結果。
（4）可吸入顆粒物檢測部分工作原理
采用激光光源，質量濃度轉換系數不受顆粒物顏色的影響，內裝光學標準散板,確保儀器高穩定性。儀器設計了可更換的粒子切割器，實現了PM10、PM5、PM2.5、TSP多種粒子分離切割器兼容。在線濾膜采樣器，實現了連續監測粉塵濃度與濾膜采樣兼容，可以分析所收集到顆粒物的成份以及求出該場所的質量濃度轉換系數K值。設計了恒流控制器，確保采樣流量恒定，切割曲線的正確。 具有特別的保護氣幕，避免了粉塵對儀器核心部件—光學系統的污染，確保儀器高可靠性通過計算機軟件實現儀器零點自動調節，提高了儀器測量精度，方便了用戶使用。
控制流程圖
儀器的組成：1、采樣，2、信號轉換，3、信號處理，4、控制，5、存儲，6、輸出，7、電源
氣路部分：該部分由2個進氣管路，過濾器，泵，傳感器，流量調節器組成。其作用是由泵將待測氣體通過過濾器，采來送至傳感器，然后通過流量調節器排出尾氣。
信號轉換部分：該部分由氣體傳感器和溫度傳感器組成，其功能是將被測物濃度變成電信號。
信號處理部分：該部分由信號變換和控制兩部分組成。
信號變換：由氣體傳感器和溫度傳感器產生的電信號較小，并且和要求輸出的信號不成比例關系，必須經放大后才能得到標準輸出信號及控制信號。信號經處理后，輸出模擬信號0-2V（根據用戶要求可改變）。數字信號ppb或ug/m3供面板LED顯示，溫度信號經變換后供控制和計算用。
控制部分：由于傳感器信號的輸出與溫度有關系，該儀器為提高準確度設計了溫度控制裝置，根據傳感器的溫度變化即調整制冷和制熱系統，保證了傳感器的最佳使用狀態。控制部分還包括電源保護，開關，泵及標校整定電位趨，其作用是保證系統安全可靠。
輸出部分：該部分由模擬信號輸出和LED 數字輸出兩部分組成。
7. 監測參數及性能指標
二氧化硫參數表
| 序號 | 項 目 | 性能指標 | 說 明 |
| 1 | 測量范圍 | 0-5ppm,0-10ppm | |
| 2 | 分辨率 | 1ppb | |
| 2 | 24小時零漂 | 2ppb | |
| 3 | 24小時跨標漂 | <2ppb | |
| 4 | 氣體流量 | 300ml/min | 恒流泵控制 |
| 5 | 線性度 | 各點最大誤差<5ppb | 在100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、500ppb中不少于4點和零點進行校對。 |
| 6 | 響應時間 | T90≤1min | |
| 7 | 控制 | 微機控制,內部自行診斷,自動校零,顯示運行參數,來電自動啟動. |
二氧化氮參數表
| 序號 | 項 目 | 性能指標 | 說 明 |
| 1 | 測量范圍 | 0-5ppm,0-10ppm | |
| 2 | 分辨率 | 1ppb | |
| 2 | 24小時零漂 | 2ppb | |
| 3 | 24小時跨標漂 | <2ppb | |
| 4 | 氣體流量 | 300ml/min | 恒流泵控制 |
| 5 | 線性度 | 各點最大誤差<5ppb | 在100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、500ppb中不少于4點和零點進行校對。 |
| 6 | 響應時間 | T90≤1min | |
| 7 | 控制 | 微機控制,內部自行診斷,自動校零,顯示運行參數,來電自動啟動. |
一氧化碳參數表
| 序號 | 項 目 | 性能指標 | 說 明 |
| 1 | 測量范圍 | 0-50ppm,0-10ppm | |
| 2 | 分辨率 | 10ppb | |
| 2 | 24小時零漂 | 4ppb | |
| 3 | 24小時跨標漂 | <5ppb | |
| 4 | 氣體流量 | 300ml/min | 恒流泵控制 |
| 5 | 線性度 | 各點最大誤差<5ppb | 在100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、500ppb中不少于4點和零點進行校對。 |
| 6 | 響應時間 | T90≤1min | |
| 7 | 控制 | 微機控制,內部自行診斷,自動校零,顯示運行參數,來電自動啟動. |
臭氧參數表
| 序號 | 項 目 | 性能指標 | 說 明 |
| 1 | 測量范圍 | 0-5ppm,0-10ppm | |
| 2 | 分辨率 | 2ppb | |
| 2 | 24小時零漂 | 2ppb | |
| 3 | 24小時跨標漂 | <2ppb | |
| 4 | 氣體流量 | 300ml/min | 恒流泵控制 |
| 5 | 線性度 | 各點最大誤差<5ppb | 在100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、500ppb中不少于4點和零點進行校對。 |
| 6 | 響應時間 | T90≤1min | |
| 7 | 控制 | 微機控制,內部自行診斷,自動校零,顯示運行參數,來電自動啟動. |
可吸入顆粒物(PM10)參數表
| 序號 | 項 目 | 性能指標 | 說 明 |
| 1 | 測量范圍 | 0-10mg/m3 | |
| 2 | 分辨率 | 0.001mg/m3 | |
| 2 | 顆粒物捕獲率 | 99.9% | |
| 3 | 重復性 | ±2%F.S | |
| 4 | 氣體流量 | 600ml/min/16.7L | 恒流泵控制 |
| 5 | 響應時間 | T90≤1min | |
| 6 | 控制 | 微機控制,內部自行診斷,顯示運行參數,來電自動啟動. |
氣象系統
CPR-XYZ06型地面遙測氣象儀，既可進行常規地面溫度、濕度、氣壓、風向、風速、五個基本氣象要素的自動觀測，也可根據用戶需要增加特種傳感器，進行云、能見度、天氣現象等氣象觀測。CPR-XYZ06型地面遙測氣象儀，適應各種自然環境條件下使用，可廣泛應用于氣象、環保、林業、水利等環境監測。
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室外部分
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氣壓傳感器
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數據預處理器 |
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UPS電源
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專用計算機 數據處理軟件 |
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風向傳感器
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風速傳感器
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溫濕度傳感器
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室內部分
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測量范圍：-50～+50℃
傳 感 器：鉑電阻Pt100
準 確 度：±0.2℃（0～50℃）；±0.3℃（-50～0℃）
分 辨 力：±0.1℃
濕度
測量范圍：10%～100%RH
傳 感 器：濕敏電容
準 確 度：±3%RH（<80%RH）；±5%RH（>80%RH）
分 辨 力：1%RH
氣壓
測量范圍：500～1070hpa（任取其中200hpa的量程）
傳 感 器：振動筒式數字氣壓傳感器
準 確 度：±0.4 hpa
分 辨 力：±0.1 hpa
風速
測量范圍：0～60m/s
傳 感 器：三杯式風速傳感器
準 確 度：±(0.3+0.03V)m/s (V實際風速)
分 辨 力： 0.1 m/s
啟動風速：≤0.5 m/s
距離常數：<3 m
風向
測量范圍：0～360°
傳 感 器：風標
準 確 度：±3°
分 辨 力：3°
距離常數：≤1.5 m
雨量
測量范圍：累計雨量（雨強<4mm/min）
傳感器種類：翻斗式雨量傳感器
準確度：±0.4 mm（<10mm）；±4%（ >10mm）
分辨力： 0.1 mm；
主要技術說明
溫、濕度傳感器
溫度傳感器使用Pt100鉑電阻，測量電路使用數據采集器內的測量電橋，采用四線制式，激勵電流為1.2mA。
濕度傳感器敏感器件為濕敏電容，環境濕度的變化引起電容容量的變化，經轉換電路轉換為0～1V的電壓輸出，對應0～100%RH，靈敏度10mV／1％。
振動筒式數字氣壓傳感器
振動筒式數字氣壓傳感器結構和電路如圖3-1和圖3-2所示。激勵放大器加電后，在換能片上形成脈動力，從而引起筒壁變形，使敏感圓筒以低振幅的諧振頻率振動，筒壁位移被換能片感受，通過電路相移、放大再反饋到換能片，產生激振力，敏感圓筒迅速進入大幅度諧振狀態，并以一定的振形維持振蕩。
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感溫二極管
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氣壓電路板
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氣壓聯接頭
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真空腔
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換能片
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敏感元件
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外筒
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基座
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壓力入口
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接防雷板
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接口轉換板
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圖3-1振筒式數字氣壓傳感器結構示意圖
當被測壓力進入敏感圓筒內腔時，沿軸向和徑向張緊的圓筒鋼度發生變化，從而改變了圓筒的諧振頻率，由此檢測出不同的氣壓值。氣壓頻率信號f和溫度電壓信號經氣壓數字電路處理后，輸出氣壓數字信息，經過制式轉換，直接送入數據預處理器主板。本氣壓傳感器由一個溫度敏感元件和兩個運放及若干電子元件共同構成溫度監測電路，在外界環境溫度變化時，該電路輸出一個對應的電壓值。
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整形
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溫度補償
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圖3-2 振動筒式數字氣壓傳感器電路框圖
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風向風速傳感器
風向感應器為單板風標，當風標轉動時，帶動七位的格雷碼盤，對應于每一位的發光二極管和光敏三極管將風標的角位移轉換成相應的格雷碼。
風速傳感器采用三杯式感應器，風杯由碳纖維增強塑料制成。
有關風向、風速傳感器詳細資料請參閱《EC9－1型高動態性能測風傳感器使用手冊》。
雨量傳感器
雨量傳感器為翻斗式遙測雨量傳感器，主要由承水器、上翻斗、計量翻斗、計數翻斗和調節螺釘、干簧管等組成。其工作過程是：雨水由承水口匯集，進入上翻斗，上翻斗的作用是使降水強度近似大降水強度，然后進入計量翻斗計量，計量翻斗翻動一次為0.1毫米降水量，隨之雨水由計量翻斗倒入計數翻斗。
CPR-X型地面遙測氣象儀系統構成圖
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風向傳感器
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溫濕度傳感器
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雨量傳感器
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風速傳感器連接電纜
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風向傳感器連接電纜
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避雷針
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溫濕度傳感器連接電纜
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雨量傳感器連接電纜
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遙測電纜
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專用計算機
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數據預處理器
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RS232電纜
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數據采集器
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UPS電源
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電源連接電纜
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電源連接電纜
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CPR-X型地面遙測氣象儀，供電電源為市電220V，供電能力應大于1KW。在市電220V±33V范圍內本遙測氣象儀均能正常工作。室外設備是由室內數據預處理器通過遙測電纜供電，供電電壓為直流15V。
設備檢查
CPR-X型地面遙測氣象儀，安裝前應開箱檢查設備的完整性，其配套部件和數量應與隨機提供的裝箱清單相符，如有不符請立即與設備供應商聯系。
CPR-X型地面遙測氣象儀，標準配置的遙測電纜長度為100m，用戶可根據室內外設備安裝距離，選用100m～300m的遙測電纜。
空氣質量監測儀其它性能指標：
工作溫度： 5-40ºC
存儲溫度： -20-40ºC
工作濕度： ≤15%-85%RH非冷凝
精 度： ±2%F.S
線 性： ±2%F.S
零 漂： ±2%F.S
量程零漂： ±2%F.S
響應時間： <150s
傳感器工作壽命： >2年
采樣流量： 300ml/min
采樣方式： 泵吸式
供電方式： 機內鋰電池供電（3.6V*3）
外接交流電供電(AC220V 50Hz 1.0A)
通訊接口 RS485
電池充電時間： 10 小時
電池工作時間： 連續 8小時
整機重量： 15kg
外形尺寸： 300 x 260 x 490mm
儀器尺寸圖
8. 采樣系統
該系統包括氣體采樣探測管、低吸附恒流氣體采樣泵、低吸附氣體導管、與儀器的氣體接口裝置組成。保證了被測氣體的組分客觀真實、滯留時間短（小于20秒）。采樣管長度可伸縮或根據客戶要求定制。
9. 多點校準儀（高精度配氣儀——自主研發產品）
● 特點及用途
CPR-001型高精度配氣儀是微處理器控制的數字化配氣系統，是一種高精度、高分辨率的氣體稀釋系統，該儀器的配氣技術和所有配件全部為美國公司提供。它適用于計量中心、工廠、實驗室、科研等單位使用標準氣體標定儀器，校準氣體、分析儀器標氣的樣品制備，其精度遠遠高于其它同類型的配氣系統。CPR-001型高精度配氣儀的配氣比可在0-100%范圍內連續可調。CPR-001型高精度配氣儀可以單獨操作，也可以與微機聯用，該系統配氣有與微機通訊的并行口與串行口（注：目前因配套的軟件正在升級過程中，因此暫不能實現電腦控制）。手動使用時用戶可以非常容易地操作鍵盤上幾個鍵來得到自己所需要的氣體濃度。
● 工作原理
CPR-001型高精度配氣儀采用高速三通電磁閥在微處理器控制下，以設定的配氣比例輸出連續、穩定的標準氣體濃度。
● 技術指標
配 氣 比： 0～100%
最小配氣比率：標準氣源濃度的1%
輸出流量：700ml/min(如果需要控制在500ml/min,那么在標氣輸出口配一個流量計)
示值誤差： ±1% 線 性： ±1%
重 復 性： ±1% 供電電源： 220V AC，50Hz
直流穩壓電源：12V DC/800mA 工作溫度： 0～50℃
儀器最大內壓：5Pig (34KPa) 重 量： 1.8Kg
尺 寸：76×165×203mm
零氣發生器
零氣發生器是為環境空氣自動監測系統提供不含待測組份的純凈、干燥空氣的一種配套儀器。它可以有效地濾除空氣中的水分和SO2、O2、CO2、NO、NO2等氣體，主要用于空氣自動監測系統的零點標定及樣氣配制。
空氣壓縮機吸入潔凈空氣，壓縮后經過冷卻器冷卻，溫度降低，空氣將過飽和，濕空氣經過氣一水分離過濾器，水分經過電磁排水閥排出，不完全干燥空氣經過安全閥，然后進入分子篩再生洗滌器除去所剩下的水分。
再生洗滌器主要包括兩個平行的分子篩筒，一個用以洗滌空氣，另一個用以再生，兩個分子篩筒通過梭閥和五通閥交替進行。干燥空氣經過單向閥進入鋼瓶。經鋼瓶出來的空氣出減壓閥控制輸出壓力為0.2Mpa，進入氣體洗滌器。
活性炭先除去空氣中的SO2、O3、CO2、NO2、CO2等氣體，再由NO洗滌器將NO氧化為NO2，CO洗滌器將CO氧化為CO2，HC洗滌器將HC氧化為CO2，再經過活性炭去除空氣中剩余的SO2、O3、CO2、NO、NO2等氣體，最后經過末端過濾器輸出。
主要技術指標:
| 序號 | 項目 | 指標或性能 | 備注 |
| 1 | 流量最大值 | 1% | 在指定大氣壓時，零氣源的流量應達到設計值的最大值。 |
| 2 | 凈化后雜質 | 見表6）-1 |
零氣源通過轉化去除空氣中雜質后指標
| 項目 | 技術指標 | 項目 | 技術指標 |
| NO2 | ＜0.5ppb | 非甲烷總烴 | ＜1ppb |
| NO | ＜0.5ppb | 甲烷 | ＜0.1ppb |
| SO2 | ＜0.5ppb | 露點 | -150C |
| O3 | ＜1ppb |
10. 中心站軟件系統介紹
數據采集系統
| 序號 | 指標或性能 |
| 1 | 數據采集器可儲存90天以上的小時平均值資料，同時保存相應時間發生的有關校準、事件記錄 |
| 2 | 數據采集器可允許操作人員選擇小時值有效資料的百分比 |
| 3 | 數據采集器可生成校零、校標和多點校準的資料報告 |
| 4 | 數據采集器可正確顯示分析儀測定的資料 |
| 5 | 數據采集器的時鐘可與中心站自動對時 |
| 6 | 數據采集器對每個非正常監測資料（如校準數據、異常數據等）作標志 |
| 7 | 數據采集器顯示的監測資料對應的監測時間與監測儀顯示的時間一致 |
| 8 | 數據采集器上采集的數據能被遠程計算機上的其他通用軟件遠程調用 |
中心站及硬件配置
| 序號 | 指標或性能 |
| 1 |
計算機Intel PD 820（64位)/512M DDRII533雙通道內存/160G（7200轉）SATA高速硬盤/DVDRW/多合一讀卡器/7300LE 128M PCI-E 高性能顯卡/集成百兆網卡/集成聲卡/USB光電鼠標/XP HOME/前置2口USB2.0/寬帶服務A卡/一鍵恢復/一鍵殺毒/驅動安裝/文件管理/ /系統內核智能修復/標配:17"LCD顯示器 Ups:500W（山特） |
| 2 | 中心計算機根據中心站軟件適用的操作平臺，預裝Win2000或XP操作系統 |
| 3 | 激光打印機32bit RISC 48MHz處理器，2MB內存，250頁紙盒，USB 1.1接口，IEEE1284雙向并行接口，IEEE1284雙向并行接口，狀態監視器（三年保修） |
| 4 | 中心站軟件具有完整的備份安裝軟件 |
| 5 | 中心站軟件為漢化，可運行在中文Win2000或XP操作系統下 |
| 6 | 中心站軟件能將原始監測資料自動生成可在其它通用軟件上使用的基礎數據文件 |
| 7 | 中心站通過子站數據采集器下載的監測數據中應帶有相應的數據標志（如校準數據、異常數據等） |
| 8 | 中心站軟件能自動記錄操作人員進行人機對話時的所有信息 |
| 9 | 中心站軟件能手動和自動呼叫所有的子站來獲取數據 |
| 10 | 中心站軟件能允許操作人員設置密碼進行保護 |
| 11 | 中心站軟件能允許操作人員打印校零和校標報告 |
| 12 | 中心站軟件能允許操作人員打印日報 |
| 13 | 中心站軟件能讓操作人員根據原始數據生成日報 |
| 14 | UPS備用電源，當市電停止時，具有來電復位功能。 |
軟件系統功能介紹
該系統實現各種在線監測儀器的綜合接入，包括空氣質量在線監測、煙氣在線監測、污水在線監測、一般企業污染設施運行監測等污染源監測等。數據綜合接入中心是環保監控系統的核心，負責系統基礎數據的采集、集中。因此該中心應該具有接入方式靈活、擴展性強，對已建成系統容易實現集成，對接入點數無限制的特點。
數據接入解決方案
根據用戶的具體需求，并結合我們在環保及通訊領域多年研發的優勢，在公司原有的綜合接入系統基礎之上，進行升級換代，充分滿足環保行業的需求。繼續對多種接入方式的支持，并增強遠程控制的功能。根據當前接入的性價比及環保監測的特點，我們推薦使用GPRS/CDMA通訊方式，對個別信號不好的地方采用傳統的MODEM通訊做補充，對已經建成的系統提供集成解決方案。數據接入環保局監控中心。- 監控指標： 空氣質量在線監測儀、氣象五參數
- 數據傳輸: 下位機自動維持與中心的通訊鏈路、數據按規定的數據格式傳輸，整個過程不需要任何的人工干預。對有新儀器要求支持時間校準，設定測量時間、設定一段時間內的測量頻次、測量結束后恢復正常測量。
- 數據顯示：可以以曲線、柱狀圖、表格等方式顯示實時數據、歷史數據。
- 統計報表:能進行數據統計分析、按標準和規范生成報表。
系統組成
硬件網絡平臺，系統主要由智能采集終端、無線傳輸網、中心管理服務器（安裝監控管理軟件）等四部分組成。智能采集終端采集的污染源等數據打包進行無線傳輸，經專門組建的無線VPN專網傳輸的監控中心的管理服務器進行進一步處理。監控管理人員通過監控管理軟件，可以對前數據采集儀進行參數進行設定，對污染源的各種監測數據的閥值進行設定和更改，還可以對監控到數據進行存儲。無線接入網絡圖
圖 硬件網絡拓撲結構圖
硬件平臺描述
硬件設備主要包括：● 企業前端數據采集終端設備；
● 中心端CDMA上網MODEM；
● SIM 卡；
● 兩臺服務器；（也可以暫時用一臺實現）。
● 數據處理主要設備為數據接入服務器和數據處理服務器。其中數據接入服務器主要通過CDMA線路與污染源前端數據采集器連通，獲得污染源數據并進行存儲，該服務器由于對機器性能要求并不是很明顯因此可采用配置較高的臺式機來代替。數據處理服務器上需要安裝數據庫軟件及GIS等應用軟件，因此需要專門的服務器來實現。
● 建議的數據接入服務器配置為：
● CPU：P4 3.0G；內存：1G DDR；硬盤：120G
● 建議的數據處理服務器配置為：
● CPU：Xeon 3.0；內存：2G ；硬盤4*72G
四. 項目安裝要求
1. 站房的基本要求
站房的面積可在2m2—3m2選取，一般以3m2為宜。保證足以安放全部設備，站房高一般以2.3m—2.5m左右，站房最好建設在協議單位內。（單位應有安全設施，如防盜門，院墻等，站房的一切裝修應用防火材料，有條件的地方可按裝防盜防火自動報警裝置）。
2. 站房的設施要求
電源要求：
三相四線（為防止電源負載不同而產生的相互干擾）AC220V，50Hz, 30A以上；其中給設備供電的這一相需配3000W高精度電源穩壓器一臺，每相電加上電源短路保護器（10A 2只，20A 1只）
恒溫恒濕要求：
站房內應根據房間面積大小安裝至少不低于大1.5匹帶有斷電自啟動的冷暖分體機空調，為了省電建議用戶配置變頻空調）。
3. 注意事項
（1）安裝時，空調出風口不能直接吹采樣管，避免夏季因采樣管內樣氣受冷形成冷凝水影響監測值。
（2）電源進線必須安裝電源短路保護器，其容量不宜過大，可根據每相用電量適當調整（儀器的整套功耗約1600W），以保證設備有短路現象及時跳閘，如能制作專用供電箱，設計有來電延時啟動。
（3）站房應安裝良好的接地線，原則要求接地電阻小于4Ω。可采用多根角鐵并聯接地、埋銅板澆鹽水等方法，接地線應采用20mm寬的扁鐵引入站房，用不小于2.5mm2的單股銅芯線連接到儀器。
（4）站房應采取防雷措施（特別注意雷電由電話線進入擊傷設備）。房屋安裝避雷針，如處于周邊避雷建筑物45度角保護區可不安裝避雷針。電話進戶線應采用屏蔽線并良好接地，以保證model正常工作。有條件的地區可請相關防雷部門全面設計。
（5）站房可采用磚房或彩鋼板輕質房，不開窗，可安裝換氣扇，換氣扇選用室內方向有擋板的，防止蚊蟲進入。
（6）站房應采取保暖隔熱措施，以保證空調恒溫及節約能源。
（7）站房的房腳處應留有Φ20mm的孔，以排廢氣和空壓機的水。房頂有二個采樣孔，一個是PM10采樣孔，一個是樣氣采樣孔，采樣管穿過房頂應密封以防止雨水進入。（具體的安裝尺寸參見安裝示意圖）
（8）具體安裝步驟嚴格按照產品說明書規定執行。
五．供貨時間承諾
供貨時間承諾書
1、自合同簽訂之日起30天內將合同設備全部交付到招標機構指定的交貨地點，每個設備將分別包裝并清楚標明標記。在合同設備到達招標機構指定的交貨地點后30天內安裝調試完畢，同時提供設備安裝、調試所需的全部專用工具。
2、在合同設備裝運完畢后，立即將合同號、合同設備名稱、包裝件數、發票價值、裝運數量、總毛重、總體積、公路、鐵路、航空、郵遞等運輸工具的班次時間和貨運單號碼以及預計到達現場的時間以傳真的方式通知采購方指定的收貨人。
3、辦理貨物運輸保險由我公司負責，并負責將貨物完好無損地運達目的地。
六．售后服務承諾
售后服務承諾書
- 公司對所售出儀器提供兩年免費維修、維護、軟件更新等技術服務。
- 產品售出兩年之內免費提供監測系統所需備品備件，提供儀器年檢服務，提供兩年用的SO2、NOX、CO分析儀校準標氣。
- 提供長期的系統培訓和應用培訓，以保證各系統的順利建設和正常運行不會受人員流動而影響系統運行和維護。
- 免費提供集中培訓：
培訓地點：安裝現場；
培訓時間：在儀器安裝調試后3天內進行，為期2-3天；
培訓內容：儀器的操作和維護。
- 提供24小時全天服務，在安裝調試、試運行期間和保修期內，對出現的儀器故障做到24小時內響應，72小時解決出現的問題。在保修期結束后，如果儀器出現故障同樣做到24小時內響應，72小時解決出現問題的有償技術服務。
- 提供緊急故障處理服務，在接到用戶的故障通知后，應在24小時內做出答復，并予以解決，如出現24小時內無法解決的問題，將提供相應備件產品供用戶使用，盡最大努力降低用戶的損失。
- 保修期規定：在用戶遵守保管和使用規則的條件下，從完成安裝調試之日起12個月內，產品因制造質量不良而發生損壞或不能正常工作時，供貨方應無償地為用戶修理或更換產品。
- 我公司提供的監測系統易耗件和備件均為常規工業產品，確保了十年內在項目區的正常供應。
- 定期維護和回訪用戶，并與用戶有關系統管理人員溝通、了解系統運行情況，對系統運行情況進行檔案管理，對出現的問題和解決的結果形成書面文件存檔并及時反饋給客戶。我公司在上海、廣州、重慶、成都、山西、山東等多個城市設有辦事處，便于為用戶提供技術支持及服務。
培訓內容安排明細表
（培訓周期為3個工作日）
| 序列號 | 產品名稱 | 培訓項目 |
| 1 | 空氣質量自動監測儀 |
1、工作原理 2、氣路原理 3、儀器操作 4、注意事項 |
| 3 | PM10監測儀 |
1、工作原理 2、氣路原理 3、儀器操作說明 4、注意事項 |
| 4 | 多點校準儀和零氣發生器 |
1、儀器操作說明 2、注意事項 |
| 5 | 數據采集儀及子站軟件 |
1、軟件操作說明 2、注意事項 |
| 6 | 中心站軟件 |
1、軟件操作說明 2、注意事項 |
| 7 | 其它事項 | 注意事項 |
我公司生產的空氣質量自動監測系統及監測儀廣泛應用于各行各業，同時也得到了廣大用戶的認可，以下是使用我公司產品的部分用戶：
| 序號 | 用戶名稱 | 項目名稱 | 實施時間及監測參數 |
| 1 |
上海應用學院 |
空氣質量在線自動監測系統 及毒氣安全監測系統 |
2005年12月完成，對學院中建立的大氣環境模擬實驗室的SO2、NOX、O3、H2S、CO、PM10、CL2、HCL參數監測等15種氣體進行監測 |
| 2 |
上海環境科學研究院 |
隧道空氣質量凈化效率 在線自動監測系統 |
2007年對SO2、NOX、CO、PM10、參數進行監測 |
| 3 |
重慶市城口環保局 |
便攜式空氣質量自動監測儀 | 2007年對SO2、NOX參數進行監測 |
| 4 |
四川萬源環保局 |
空氣質量在線自動監測系統 | 2007年對SO2、NOX、PM10、在線監測系統 |
| 5 |
河北省保定林業局 |
便攜式空氣質量自動監測儀 | 2006年對SO2、NOX進行監測 |
| 6 |
河北省林業局 |
便攜式空氣質量自動監測儀 | 2006年對SO2、NOX進行監測 |
| 7 |
廣州市烈德污水處理廠 |
便攜式空氣質量自動監測儀 |
2006年對污水處理廠NH3 H2S進行監測并將數據傳到環保局 |
| 8 |
山東青島嘉華化工 |
空氣質量在自動監測系統 | 2007年對H2S參數監測，數據無線發射至環保局 |
| 9 |
長慶油田 |
便攜式空氣質量自動監測儀 | 2007年對H2S、SO、CO、NO2、O3、HF、PM10、參數監測 |
| 10 | 印度電廠 |
在線自動空氣質量 自動監測系統 |
2007-2010年對SO、CO、NO2、PM10、在線自動監測系統 |
| 11 |
山西陽泉市環保局 |
便攜式空氣質量自動監測儀 |
2008年對H2S、SO2、PM10、參數監測 五套系統 |
| 12 | 山西長治市沁源縣（沁新煤礦） | 空氣質量監測系統 | 2009年對SO2；NO2；PM10監測參數在線監測 四套 |
| 13 | 四川廣安岳池環保局 |
在線自動空氣質量 自動監測系統 |
2009年對SO2、NO2、PM10、在線自動監測系統和氣象系統 一套 |
| 14 | 四川華鎣環保局 |
在線自動空氣質量 自動監測系統 |
2009年對SO、NO2、PM10、在線自動監測系統和氣象系統 三套 |
| 15 | 四川安岳環保局 |
在線自動空氣質量 自動監測系統 |
2009年對SO、NO2、PM10、在線自動監測系統和氣象系統 一套 |
| 16 | 四川廣漢環保局 |
在線及便攜自動空氣質量 自動監測系統 |
2010年對SO、NO2、PM10、在線自動監測系統和氣象系統 三套 |
| 17 | 廣東汕頭環保局 | 便攜式空氣質量自動監測儀 | 2010年對SO、NO2、PM10、便攜自動監測 八套 |
| 18 | 中國科學院大氣物理研究所 | 便攜式空氣質量自動監測儀 | 2009年對O3、CO、SO、NO2、PM10、便攜自動監測 兩套 |
| 19 | 中國林業大學 | 便攜式空氣質量自動監測儀 | 2010年對SO、NO2、PM10、便攜自動監測 三套 |
| 20 | 山東諸城環保局 | 便攜式空氣質量自動監測儀 | 2010年對SO、NO2、PM10、便攜自動監測 三套 |
| 21 | 新疆昌吉州環保局 | 便攜式空氣質量自動監測儀 | 2010年對SO、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5、便攜自動監測 兩套 |
| 22 | 河北省贊皇環保局 |
在線自動空氣質量 自動監測系統 |
2010年對SO、NO2、PM10、在線自動監測系統和氣象系統 一套 |
| 23 | 河北邯鄲鋼鐵集團 | 便攜式空氣質量自動監測儀 | 2010年對SO、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5、便攜自動監測 兩套 |
| 24 | 四川江油環保局 |
在線自動空氣質量 自動監測系統 |
2010年對SO、NO2、PM10、在線自動監測系統和氣象系統 一套 |
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