智易时代环境空气质量监测智能站房

智能站房通过集成物联网、大数据、云计算等现代信息技术手段，实现了对监测设备的智能化管理、对监测数据的实时分析和对运维流程的远程化操作，显著提高了环境空气质量监测的效率；

• 站房的组成

站房包含缓冲间、监测设备间和采样平台共 3 个部分。

其中，空气监测站房主要由站房舱体及附件、温控系统、监控系统、内部配电、消防设备、防雷系统、动环系统、辅助设施等组成（便于维护、方便安全）。

• 监测站房尺寸

站房外部尺寸：7600mm×3200mm×3000mm

站房内部部尺寸：7400mm×3000mm×2800mm

注：具体尺寸可根据客户实际需求非标定制。

• 站房核心组件选型

环境空气质量监测智能站房选用彩钢夹芯板组装而成，具有安装灵活、结构可靠的特性。站房保温材料达到A 级耐火等级。站房的外露包角采用铝合金件。铝合金件或喷涂三防底漆和面漆等多种形式达到三防要求，提高此站房对环境适应能力。

• 站房结构

智能站房设计采用了无骨架拼装结构，确保安装便捷、美观，门选用标准防盗门，配备不锈钢防锈锁和整体下压式把手，安全美观且密封保温性能优良；室内地面铺设优质木地板，铝型材包角增强美观性；屋顶为平顶结构，坡度适中，承重能力强，墙面及屋顶采用高品质彩钢板，通过先进喷涂工艺提升耐用性和美观度，且易于装拆；站房底部采用六层复合结构，有效防潮防水；顶部配备专业采样口，包括气态、PM2.5、PM10采样口及预留颗粒物比对采样口，采样管稳固安装并密封，确保采样准确安全。

二氧化硫（SO2）检测原理——紫外荧光法

二氧化硫的检测原理是紫外荧光法。紫外荧光法是基于分子发射光谱法。SO2分子吸收紫外线（190nm~230nm）能量成为激发态分子，激发态分子不稳定，在返回基态时，以荧光光子的形式释放出过剩能量。这个反应分两个步骤进行：

（1）SO2分子吸收190nm~230nm波长的紫外线能级跃迁到激发态。

（2）处于激发态的SO2分子再次回到基态，发出特征波长的荧光，荧光的中心波长为330nm。

（3）根据紫外荧光法原理，所发出荧光总光强（1）与激发态的SO2分子数之间的关系可表示为：

其中，转化为SO2的转化率k与温度相关，温度越高，转化为SO2越快，则单位时间内转化为SO2的越多。

所以，由（1）~（3）式可知，当初始光强、气体室的光程L、气体温度T已知，且没有干扰条件（如：没有干扰气体和杂散光），转化为SO2的转化率k为常数，则荧光的光强与气体室中SO2的浓度成正比。

氮氧化物（NOX）检测原理——化学发光法

氮氧化物的检测原理是化学发光法，由于化学反应产生的光能发射。氮氧化物吸收化学能后，被激发到激发态，由激发态返回基态时，会以光量子的形式释放能量。通过对光量子的光强度测定可以对物质进行定量分析。

NO分子与O3发生化学发光反应，分为两个步骤，第一步，反应产生激发态的NO2分子：

第二步，激发态的NO2返回基态释放出光子，光谱范围为(600~3200)nm，最强发光波长为1200nm：

NOX是NO和NO2总和，为测量NO2时，需要先将NO2转化为NO，再利用NO和O3的化学发光反应进行测定。通常采用钼催化剂在高温条件将NO2转化为NO，反应转化率＞99%：

通过气路控制，样气经两路测量，一路测样气中的NO，一路测以NO的NO2和NO的总和，即NOX，则

一氧化碳（CO）检测原理——非分光红外法

一氧化碳检测原理是非分光红外法，通过高能发热元件产生一束已知光强的宽带红外光（在校准仪器过程中会测定其光强）。红外光束直接透过充满样品气体的气体室（怀特池回返光路结构），光线在气体室内来回反射多次测，透射光离开气体室后，经过一个4.7μm波长的滤波片，被光电探测器接收，光电探测器将光信号转化为电信号，根据衰减光强度变化来分析气体室内的一氧化碳浓度。

基本原理是Beer-Lambert关系式，在给定温度、压力下，一定光程内一定浓度气体对特定波长的光强的吸收。标准状况（STP）下的数学表达式为：

但是，环境温度和压力会影响样气的密度，使一氧化碳吸收的红外光发生变化。考虑温度、压力的影响，浓度计算公式修正为：

当初始光强、光程、吸收系数、压力、温度等参数一定的情况下，就可以通过上式计算CO浓度。

臭氧（O3）检测原理——紫外吸收法

臭氧检测原理是紫外吸收法，是Beer-Lambert关系式，在给定温度、压力下，一定光程内一定浓度气体对特定波长的光强的吸收。标准状况（STP）下的数学表达式为：

颗粒物（PM2.5/PM10）检测原理——β射线吸收法

颗粒物的检测原理是β射线吸收法，仪器是根据β射线吸收原理设计的，β射线是一种高速电子流，当高能量的粒子由14C发射出来，在碰到尘粒子时，能量减退或被粒子吸收。β射线强度一定时，被吸收量大小只与吸收物质的质量有关，与吸收物质的物化特性无关。物质放置在发射源14C和监测β射线的装置中间，β射线被吸收，能量衰减。这样导致监测到的β粒子的数量减少。

通过吸收物质（如纸带上的尘），β射线粒子的衰减量接近指数。公式1基本恰当地表现了两者之间的联系。

           公式（1）

公式（1）中，I是测定（每一单位时间的计数）β射线的衰减强度（带尘样的纸带），I0测定未经衰减的β射线的强度（清洁纸带），μm称为质量吸收系数或质量衰减系数（cm2/g），x是吸收物质的质量密度（g/cm2）。

公式（1）可转变成计算x--吸收物质质量密度的公式，见公式2：

            公式（2）

在实际操作中，吸收截面是在校准过程中的实验测定。一旦I和I0被测定，计算物质密度x就很简单。

在实际操作中，在特定时间（△t）内，环境空气以恒定流率采入。这些采入的空气通过纸带的表面区域A。一旦算出吸收物质密度x，即可通过公式（3）算出环境中粒子物质的浓度值。

          公式（3）

在公式（3）中，Mc是环境粒子浓度，A是通过纸带的尘样的截面积。Q是收集在纸带上粒子物质的流量，△t是采样时间。将这些等式换算成最后的公式，表明大气粒子浓度和测定的数量之间的关系见公式（4）：

          公式（4）