基于PID和PTR-MS联用的VOCs集群式监测系统技术方案

本发明专利技术涉及挥发性有机物监测，具体涉及基于PID和PTR

【技术实现步骤摘要】
基于PID和PTR
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MS联用的VOCs集群式监测系统


[0001]本专利技术涉及挥发性有机物监测，具体涉及基于PID和PTR
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MS联用的VOCs集群式监测系统。

技术介绍

[0002]挥发性有机物(VOCs)为工业园区的主要特征大气污染物，是臭氧和颗粒物的主要前体物，同时其毒性可直接损害人体健康，是当前我国大气污染重点减排对象。
[0003]大气挥发性有机物是指参与大气光化学反应的有机化合物，包括非甲烷烃类(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等)、含氧有机物(醛、酮、醇、醚等)、含氯有机物、含氮有机物、含硫有机物等，是形成臭氧和细颗粒物(PM2.5)污染的重要前体物。近年来，通过国家管控，以及企业环保力度的加强、民众环保意识的提升，臭氧和细颗粒物的前体物包括SO2、氮氧化物NO
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、烟粉尘已经得到较好的控制，但VOCs排放量仍呈增长趋势，对大气环境的影响日益突出。在京津冀及周边、长三角等重点区域，臭氧甚至已经跃升为首要影响因素，而VOCs是臭氧及二次气溶胶的关键前体物，与PM2.5污染也有着密切关联。
[0004]环境治理，监测先行。挥发性有机物在大气中参与一系列复杂的光化学反应，是臭氧的重要前体物。然而，挥发性有机物来源广泛、组成复杂，现有的VOCs挥发性有机物监测技术主要有传感器技术、色谱/质谱技术、选择性离子转移质谱技术以及光谱技术等，根据这些技术研发出了一批具有代表性的仪器：在线VOCs监测仪、便携式傅立叶红外仪、固定污染源废弃VOCs连续监测系统等。
[0005]现有的VOCs监测系统大多造价昂贵、数据实时性较差、测量宽度低、使用寿命短，因此需要对VOCs监测系统进行创新，研发一种综合高效的VOCs监测系统。通过整合现有的监测技术，实现现有技术与监测需求的匹配，提高VOCs监测质保质控水平和挥发性有机物的在线监测信息化水平，来为我国环境监管及防治措施的制定提供技术支撑。
[0006]光离子化气体传感器(Photo
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ionization detector，PID)，原理是待测气体被紫外灯电离成离子，在外电场作用下离子偏移形成微弱电流，电流转化成电压信号输出，电压大小与待测气体浓度成线性关系。挥发性有机物PID法监测在时间分辨率上明显优于在线色谱和在线质谱等技术，且具有体积小、成本低并可大量布点的优点，在大气网格化监测中有较大优势。
[0007]但是，PID传感器与其它常规气态污染物传感器(如二氧化硫和臭氧等)不同，PID传感器并非对单一物质进行监测，而是需要对某一类或多类污染物质(比如芳香烃及烷烃等)产生响应，实现对工业园区挥发性有机物污染排放的追踪、预警及变化规律的实时监控。多地工业园区安装并使用了PID传感器进行网格化监测，投入巨大，但效果却不理想，主要存在精度低、误差大，受环境影响大、干扰因子较多等问题。
[0008]挥发性有机物PTR
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MS走航监测，指利用车载快速质谱技术，调查一定区域范围内挥发性有机物时空分布及趋势，同步识别潜在排放源。相比固定站点在线监测，走航监测机动性强，能够快速掌握VOCs的动态空间分布及其污染特征，是对排放源的环境空气影响进
行跟踪溯源的重要技术手段，也是环境空气固定站自动监测技术和污染源在线监测技术在管理需求数据支持上不足的一种技术手段补充。但是，这种方法存在使用成本高、无法保持长时间在线监测等问题。
[0009]因此，加强对挥发性有机物监测技术的研发，尤其是PID设备和质谱法联用的研究是当前环境监测领域所迫切需要的。

技术实现思路

[0010](一)解决的技术问题
[0011]针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了基于PID和PTR
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MS联用的VOCs集群式监测系统，能够有效克服现有技术所存在的无法实时连续在线监测、时空覆盖率较低的缺陷。
[0012](二)技术方案
[0013]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0014]基于PID和PTR
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MS联用的VOCs集群式监测系统，包括分布式PID监测设备、PTR
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MS监测设备、PTR
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MS走航监测平台、PID和PTR
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MS联用的集群式监测平台，以及用于搭载PID监测设备、PTR
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MS监测设备的走航设备；
[0015]所述PID监测设备包括控制器、颗粒扬尘传感器、PID传感器、定位模块和数据传输模块，所述颗粒扬尘传感器、PID传感器的检测信号分别通过第一模数转换模块、第二模数转换模块进行模数转换后发送至控制器，所述控制器通过数据传输模块将检测数据发送至PID和PTR
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MS联用的集群式监测平台；
[0016]所述PTR
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MS监测设备包括进样系统、离子源、反映流动管和离子探测系统，并内置仪器背景自动获取模块、VOCs浓度实时反演模块、污染源自动匹配模块、GPS信息获取模块、VOCs排放标准对比显示模块和远程地图展示模块，所述PTR
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MS监测设备将检测数据发送至PTR
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MS走航监测平台、PID和PTR
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MS联用的集群式监测平台。
[0017]优选地，所述走航设备定期靠近各PID监测设备，通过类似蚁群的信息交互，对PID监测设备进行在线校准。
[0018]优选地，所述PID监测设备设置于固定点，或搭载于出租车、公交车、无人机和走航车上，所述PTR
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MS监测设备搭载于走航车上。
[0019]优选地，所述走航车内部通过减震底座安装连接化学电离质谱仪，所述化学电离质谱仪通过车内采样管与安装于走航车车顶的车外采样头连接，所述化学电离质谱仪与排气管一端连接，所述排气管另一端从走航车后部引出，所述化学电离质谱仪连接控制器，所述控制器连接定位模块和数据传输模块。
[0020]优选地，所述走航车内部还设有与化学电离质谱仪相连的不间断电源，以及与不间断电源连接的扩展电池组。
[0021]优选地，所述控制器每隔三秒钟传输一组检测数据，所述检测数据包括时间戳、空间GPS坐标信息和VOCs浓度数据。
[0022]优选地，所述PTR
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MS走航监测平台包括探测结果展示模块、功能展示模块、VOCs浓度趋势图展示模块和物质浓度分布状况展示模块；
[0023]探测结果展示模块，以彩色柱图的形式在地图上展示PTR
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MS监测设备的走航探测
结果，并显示相应地名、街道名；
[0024]功能展示模块，支持上下左右视角切换、旋转及平移，通过鼠标随意改变观看视角；
[0025]VOCs浓度趋势图展示模块，展示鼠标所在位置处的探测时间和探测浓度，展示鼠标点击处的物质浓度排行榜，并展示选择特定物质的走航探测结果以及浓度趋势图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于PID和PTR
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MS联用的VOCs集群式监测系统，其特征在于：包括分布式PID监测设备、PTR
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MS监测设备、PTR
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MS走航监测平台、PID和PTR
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MS联用的集群式监测平台，以及用于搭载PID监测设备、PTR
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MS监测设备的走航设备；所述PID监测设备包括控制器、颗粒扬尘传感器、PID传感器、定位模块和数据传输模块，所述颗粒扬尘传感器、PID传感器的检测信号分别通过第一模数转换模块、第二模数转换模块进行模数转换后发送至控制器，所述控制器通过数据传输模块将检测数据发送至PID和PTR
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MS联用的集群式监测平台；所述PTR
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MS监测设备包括进样系统、离子源、反映流动管和离子探测系统，并内置仪器背景自动获取模块、VOCs浓度实时反演模块、污染源自动匹配模块、GPS信息获取模块、VOCs排放标准对比显示模块和远程地图展示模块，所述PTR
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MS监测设备将检测数据发送至PTR
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MS走航监测平台、PID和PTR
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MS联用的集群式监测平台。2.根据权利要求1所述的基于PID和PTR
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MS联用的VOCs集群式监测系统，其特征在于：所述走航设备定期靠近各PID监测设备，通过类似蚁群的信息交互，对PID监测设备进行在线校准。3.根据权利要求2所述的基于PID和PTR
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MS联用的VOCs集群式监测系统，其特征在于：所述PID监测设备设置于固定点，或搭载于出租车、公交车、无人机和走航车(1)上，所述PTR
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MS监测设备搭载于走航车(1)上。4.根据权利要求3所述的基于PID和PTR
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MS联用的VOCs集群式监测系统，其特征在于：所述走航车(1)内部通过减震底座(3)安装连接化学电离质谱仪(2)，所述化学电离质谱仪(2)通过车内采样管(5)与安装于走航车(1)车顶的车外采样头(4)连接，所述化学电离质谱仪(2)与排气管(7)一端连接，所述排气管(7)另一端从走航车(1)后部引出，所述化学电离质谱仪(2)连接控制器(10)，所述控制器(10)连接定位模块(6)和数据传输模块。5.根据权利要求4所述的基于PID和PTR
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MS联用的VOCs集群式监测系统，其特征在于：所述走航车(1)内部还设有与化学电离质谱仪(2)相连的不间断电源(9)，以及与不间断电源(9)连接的扩展电池组(8)。6.根据权利要求2所述的基于PID和PTR
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【专利技术属性】
技术研发人员：王若愚，李永，
申请(专利权)人：安徽境绿环境检测有限公司，
类型：发明
国别省市：