智慧环保-空气质量在线监测(TVOCS)

一、智慧环保背景

 箭头  政府层面

       2018年3月11日，第十三届全国人民代表大会通过了《中华人民共和国宪法修正案》，指出：推动物质文明、政治文明、精神文明、社会文明、生态文明协调发展。

       十八届三中全会通过的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》把建设生态文明、美丽中国上升为国家战略。以《生态文明体制改革总体方案》为标志，环境治理基础制度深化改革快速推进，国家实施新环保法，打响水、气、土污染治理三大战役，试点“一证式”管理和“两监”垂直管理等一系列改革动作为环境保护工作带来极大挑战。

 箭头  经济层面

       进入新常态后，我国经济下行压力明显增大。而由于长期粗放的经济发展模式，我国生态环境资源受到了极大的破坏，当前的环境状况愈发恶劣，环境承载能力或已到达极限，环境质量差、污染物排放量大、生态受损严重成为约束经济可持续发展的瓶颈。中国正面临着生态环境崩溃和经济崩溃的双重风险。

二、空气质量在线监测(TVOCS)需求

 箭头  TVOCS

       总挥发性有机化合物（TVOCs，Total Volatile Organic Compounds），又称挥发性有机化合物（VOCs）。基于不同的使用领域，有着不同的定义方法：

       我国（GB/T18883-2002）和《室内环境空气质量监测技术规范》（HJ/T167-2004）将其定义为：利用Tenax GC或Tenax TA采样，非极性色谱柱（极性指数小于10）进行分析，保留时间在和正十六烷之间的挥发性有机化合物。我国《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》中的定义是：涂料中总挥发物含量扣减水分含量，即为涂料中挥发性有机化合物含量。《R炼油与石油化学工业大气污染物排放标准》（DB11/447-2007）定义为：在20℃条件下蒸气压大于或等于0.01kPa，或者特定适用条件下具有相应挥发性的全部有机化合物的统称。美国ASTM D 3960-98标准将其定义为：任何能参加大气光化学反应的有机化合物。美国联邦环保署（EPA）的定义为：挥发性有机化合物是除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外任何参加大气光化学反应的碳化合物。（WHO，1989）对总挥发性有机化合物的定义为：熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。

 箭头  TVOCS污染来源

        其排放源也非常复杂，从大类上分，主要包括自然源和人为源。自然源主要为植被排放、森林火灾、野生动物排放和湿地厌氧过程排放等，目前属于不可控范围。人为源包括汽车、轮船、飞机等移动源，以及工业源和生活源；生活源又包括建筑装饰、油烟排放、垃圾焚烧、秸秆焚烧、服装干洗等等。其中，排放量最大的是工业源。根据环保部估算的人为源排放情况，包括溶剂使用在内的工业源排放量占整个人为源的比重最高达55.5%。。

 箭头  TVOCS对人体的危害

        VOCs的种类很多，它们不仅对大气环境有着潜在的影响，而且对室内空气质量及人体健康造成严重影响，这些污染物同时还会影响农作物生长，甚至导致农作物死亡。在环境影响方面，VOCs会在光和热的作用下反应形成臭氧，导致空气质量变差；VOCs本身就是大气PM2.5的重要组成，还有部分PM2.5由VOCs转化而来；多数VOCs为温室气体，会导致全球范围内的升温。

        至于对人体健康的危害，VOCs具有不同的毒性、刺激性，超过一定浓度时，会刺激人的眼睛和呼吸道，使皮肤过敏、咽痛与乏力，严重时会引起机体免疫力水平失调，影响中枢神经系统功能，损害消化系统、肝功能和造血系统等。　　部分VOCs已被列为致癌物，如氯乙烯、苯、多环芳烃等。其中，苯类物质和甲醛等可致癌（白血病）；腈类可造成呼吸困难、严重窒息、意识丧失直至死亡；苯胺类进入人体可造成缺氧症；有机磷化合物会降低血液中胆碱酯酶的活性，使神经系统发生功能障碍等。此外，很大一部分VOCs有明显异味，会严重影响人们的生活质量，造成区域矛盾和投诉。

 箭头  TVOCS在线监测的需求

        TVOCS对人和环境的危害如此的大，为了保护环境和减少工业TVOCS的排放，对于TVOCS在线准确的监测需求很迫切。

三、TVOCS在线监测解决方案

      衡益科技开发了一套TVOCS在线监测解决方案，此方案包含监测平台，无线转输，以及前端高精尖的TVOCS传感器。其框图如下     

    

四．TVOCS在线监测系统产品参数说明

     4.1TVOCS传感器参数说明 

     4.1TVOCS传感器参数说明

     

名称

参数

 

检测气体

TVOC

 

检测原理

PID原理

 

检测方式

固定在线式长期连续检测，泵吸式的检测方式

 

测量范围

0-1ppm,20ppm、50ppm、200ppm、2000ppm、6000ppm、10000ppm、0-5mg/m3、0-20 mg/m3、0-100 mg/m3、0-500 mg/m3、0-1000 mg/m3、0-5000 mg/m3、0-10000 mg/m3（可选，未列出量程可定制）

 

分 辨 率

0.001ppm ,0.01ppm，0.1ppm，1ppm、0.01 mg/m3、0.1 mg/m3、1 mg/m3

 

精    度

≤±2%（实际浓度，更高精度要求根据传感器性能定）

 

零点漂移

≤±1%（F.S/年）

 

响应时间

≤15秒

 

恢复时间

≤20秒

 

防护等级

IP65

 

安装方式

立柜式

 

尺　　寸

550mm*550mm*800mm

 

工作温度

-20℃～+60℃（特殊要求需定制）

 

工作湿度

≤95%RH，无冷凝（湿度>90%RH，凝露可配过滤器）

 

工作压力

≤200Kpa

 

执行标准

GB15322.1-2003，GB3836.1-2010，GB3836.2-2010，GB3836.4-2010

 

 

     4.2环保监测DTU参数说明 

     4.2环保监测DTU参数说明

        

参数

描述

主控

主控

工业级CPU，主频540MHZ

DDR

64M Byte，最高频率支持到360MHz

FLASH

32M Byte

无线

LORA

430~434MHZ,其他可定制913~918MHz

WIFI

2.4GHZ，支持IEEE802.11b/g/n

2G/3G/4G

FDD-LTE/TDD-LTE/DC-HSPA+/HSPA+/HSPA/WCDMA/TD-SCDMA/GSM/GPRS/EDGE

SUB 1G（定制）

430~434MHZ,其他可定制866~918MHz

硬件

参数

数据接口

1个以太网接口，1个WIFI，1个2/3/4G，1个RS485

供电电压

DC 6V~14V输入；可定制DC6-36V

工作环境

工作温度 -10℃~75℃，湿度0%~90%RH

电流功耗

工作电流：<200mA/12V, 最大电流 500mA/12V

软件

协议

操作系统

LINUX 3.4

网络协议

IP,TCP,UDP,HTTP,HTTPS

无线协议

LORA,WIFI协议，自组网LORA协议

RS485

MOBUS，自定议的485通讯协议