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揚塵噪聲在線監測系統解決方案

瀏覽量:200 發布日期: 2021-07-19 16:18:49

一. 背景介紹

1.1. 項目背景

揚塵是由于地面上的塵土在風力、人為帶動及其他帶動飛揚而進入大氣的開放性污染源,是環境空氣中總懸浮顆粒物的重要組成部分,同時也是作為影響PM2.5指數的重要組成部分。

隨著國家的高速發展,建筑工地遍地開發,城市機動車保有量快速增長,建筑工地和道路積塵成為了揚塵的重要污染來源。在建筑施工的過程中排放的無組織顆粒物會造成一次揚塵污染,同時施工車輛交通運輸過程中灑落于道路上的渣土、煤灰、灰土、煤矸石、沙土、垃圾等各種固體,以及沉積在道路上的其他排放源排放的顆粒物,經往來車輛的碾壓后形成粒徑較小的顆粒物進入空氣,形成的道路交通揚塵。在道路等級不高、道路兩旁綠化不好的路面上常常積有大量的塵土,汽車行駛在路面上會造成塵土飛揚,反復沉降,就會造成重復污染。長期以來,政府監管部門對于建設工地揚塵和道路揚塵帶來的控制指令監管方面,由于不能得到有效的實時監測數據,或者收到舉報無法得到與事實相對于的直接數據等問題十分困擾,因此為了有效監控揚塵污染,接受市民的監督和投訴,有必須要進行建設揚塵污染自動監控系統的開發。

本方案提供了一種對揚塵、空氣環境(噪聲、溫濕度等)實時監測的解決方案,通過遠程數據監控系統可以對建筑工地區域揚塵和道路揚塵進行實時有效的監測管理。項目的全面實時,可以將全市范圍內的所有建筑工地以及市交通主次干道、支路、快速路等重要路段納入監管范圍,真正實現有效管理和標準化執法。

1.2. 揚塵監控現狀及存在問題

1. 管理人員不足

工程監管存在點多面廣、監管人員數量嚴重匱乏的現象。目前對環境揚塵的監管手段基本上采取實地抽查、抽檢、驗收的方式。存在勞動強度大,危險性高、耗時耗力的缺點。

2. 監管手段單一管理效率低下

一般檢驗人員會在檢測現場使用人工方法對環境揚塵進行肉眼觀察檢查,因此導致了自然環境惡劣,效率低下等問題存在。

3. 實時管理難以實現,可追溯性差

現有的管理手段、企業管理人員無法實時掌控建筑工地和道路上的揚塵污染情況,監督管理工作復雜,結果受到人為因素影響比較大,常常無法客觀公正反應現場揚塵的實際情況,并且可追溯性差。

1.3. 建議依據

符合國家GB3095-2012環境空氣質量標準

符合國家HJ653-2013環境空氣顆粒物PM10PM2.5)連續自動監測系統技術要求及檢驗方法

符合國家HJ 477-2009 污染源在線自動監控(監測)數據采集傳輸儀技術要求

二. 建設方案


2.1. 產品概述

2.1.1. 系統概況

在我們生活周圍,存在眾多的污染源,造成大氣環境惡劣,PM2.5急劇上升,主要的污染源來源于工業粉塵、燃煤、機動車尾氣、揚塵等幾方面,其中揚塵就占據污染源的28%,是當前大氣污染的主要因素之一。揚塵也分為多個種類,主要有道路揚塵、施工揚塵、堆場揚塵等,而且根據相關介紹揚塵屬于無組織污染源,防治系數較大,是國家環保部十三五規劃的重點課題,因此揚塵治療是很有必要的,而精細化監控和管理揚塵就成了突破口,因此揚塵在線監測系統應運而生。

揚塵在線監測系統”是金葉儀器(山東)有限公司旗下的揚塵在線監測儀產品,除了可以顯示揚塵監控以外,還可以采集空氣中的溫濕度、噪聲、風速、風向以及PM2.5PM10等環境數據?!?a >揚塵在線監測系統”主要由揚塵監控終端、數據監測及傳輸、服務器、監控管理軟件、手機客戶端等組成?!皳P塵在線監測系統”系統架構圖如圖1所示:

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系統架構圖


2.1.2. 應用領域

工地、城市管理、廣場、大型工況企業等公共場所,是環保、建設、城市管理、交通、市政等相關部門對大氣污染懸浮顆粒物排放源頭控制評價的重要依據。

2.1.3. 方案優勢

系統基于對城市揚塵污染監控管理的需求而設計,技術特點和優勢主要體現在一下

1. 監測終端系統集成了顆粒物、PM10、PM2.5、環境溫濕度、風速以及風向等多個環境參數,并可以全天候不間斷的提供被監測點的空氣質量數據,超過報警值時還能自動啟動聯動設備,具有多參數、實時性、智能化等特性。

2. 系統的終端設備,網絡設備以及云管理平臺部署快速、簡便,安裝施工周期短,設備端口簡單易接,配置簡單易懂,網絡架構成熟穩定可靠??衫矛F有服務器資源部署云管理平臺來快速便捷的更新實時監測數據。

3. 基于云計算的數據中心平臺匯集不同區域,不同時段的監測數據來進行多維度,多時空的數據統計分析,便于管理部分有序開展工作。同時用戶還可以直接通過PC端、APP端來查看被監測點的現場情況以及通過可視化參數配置頁面來進行參數配置。

4. 采用靈活、穩定的數據通信方式(通過傳感網、無線網、因特網這三大網絡傳輸數據),能夠穩定、及時的接收上報的監控數據和歷史數據。

5. 系統具有完善的信息查詢、信息管理、統計報表以及數據分析功能,并且能夠自動上報各種報警數據(如超標報警)以及在線狀態等。

6. 具有直觀可視的操作界面,利用GIS地理信息系統,將不同類型的環保信息直觀的反映到計算機的操作界面上,并且平臺對設備具體反控功能。

2.1.4. 功能特點

系統由顆粒物監測儀、數據采集和傳輸系統、后臺數據處理系統以及信息監控管理平臺4部分組成。集成了物聯網、大數據以及云計算技術,通過顆粒物在線監測儀、氣象五參數采集設備和采集傳輸等設備,實現了實時、遠程、自動監控顆粒物濃度,以及高濃度報警功能。通過無線網絡對監控的數據進行傳輸,可以在智能移動平臺、桌面PC機等多終端訪問(系統組成如圖2所示)。

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系統組成圖


1. 感知層:污染源監測傳感器(包括顆粒物濃度監測、氣象五參數監測、噪聲監測等),對顆粒物濃度、氣象參數、噪聲和現場視頻進行連續自動在線監測。

2. 傳輸層:采用有線、無線等方式把各種監測數據傳輸到系統平臺。

3. 平臺層:數據服務云平臺,依托在監測點的揚塵與噪聲監測平臺的數據,進行系統分析、提供跨區域、全時間、多層次的數據挖掘和對比,為科學治理霧霾提供數據支撐。

4. 應用層:面向不同環保局、建筑工地的客戶端系統,實現基于Web的污染源實時數據在線監測、污染源超標報警、以及面向不同管理層的各種管理與統計分析。

2.2. 產品方案

本項目擬采用國標法揚塵在線監測系統開展道路揚塵監測,考慮后期各點位現場安裝環境不同,我公司可提供2種產品選型,可根據現場監測環境靈活選擇。一種是以激光技術為核心的揚塵在線監測系統(見1,系統安裝方便,可固定安裝于道路路燈桿件上,一種是以β射線技術為核心的揚塵在線監測系統(見1,當現場無路燈桿件,可根據現場環境建立地基安裝。

1:光散射型揚塵監測站與β射線型揚塵監測站技術比對表

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2.2.1. SLFW-YC01S顆粒物(揚塵)在線監測系統

1. 產品信息

SLFW-YC01S 顆粒物(揚塵) 在線監測系統(產品實物圖如圖3所示),是集成顆粒物在線監測PM2.5、PM10以及TSP)、氣象參數傳感器、數據采集板以及信息數據平臺等技術為一體的開放式污染源在線監測終端。可滿足部分需要繼續監測顆粒物(粉塵)濃度的場合中對環境指令的在線實時的自動監控。

監控終端與數據平臺可構成監測系統。終端集成了大氣顆粒物濃度檢測、溫濕度以及風速風向監測、噪聲監測等功能。數據平臺是一個互聯網架構的網絡化平臺,終端所得數據均能通過有線網絡或無線網絡及時傳遞到用戶數據平臺或政府平臺以便于管控,另外平臺還具有數據數據聯動、記錄、查詢、統計以及數據報表輸出等多種功能。

顆粒物(粉塵)傳感器具有顆粒物濃度連續監測、定時采用以及粉塵濃度超標報警等多種功能。儀器內置保護電路,防止光學終端受到污染,配合自動校準功能,測量穩定可靠。

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產品實物圖

2. 配置參數

       表3:參數配置表

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3. 配套產品

(1) LED顯示屏

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LED液晶屏實物圖

設備可以選配LED顯示屏來作為數據輸出,便于現場實施掌握和了解環境質量狀況,可以根據實際情況選擇四塊屏或九塊屏的尺寸(如圖4所示)。具體性能參數如表3

   表3

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(2)設備支架

設備采用高強度鋁型材料制作,結構牢固可靠。支架采用高強度防腐蝕不銹鋼制作,全部結構模塊化,便于搬運和安裝。由于設備是在戶外安裝,完善考慮避雷、防雨等措施,設備安裝高度23米(如圖5所示),設備安裝周圍敷設防護圍欄,防止任務破壞。

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5  立桿外形圖

2.2.2. SLFW-YC02揚塵在線監測系統(?射線)

1. 產品信息

SLFW-YC02β射線分析儀/顆粒物濃度監測儀(如圖6所示),采用了β射線衰減的原理(吸收法)來對粒子進行監測,可以實時監測環境大氣中的PM2.5、PM10、TSP顆粒物的濃度水平(監測不同的類型的顆粒物的濃度需選配不同的采用切割頭),適用于建筑工地、道路施工、工廠廠界等顆粒物的在線監測。

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6  產品實物圖

2. 功能特點

1) 液晶面板顯示采用7觸摸大屏顯示,全中文界面,人機交互界面方便操作。

2) 儀器測量精度高,可自由選擇PM10、PM2.5、PM1、TSP切割器,實現對不同粒徑顆粒物的濃度實時監測。

3) 根據環境變化實時進行流量閉環控制,保證切割效率。

4) 獨特的動態加熱露點系統(DHS,消除濕度因素對測量結果的影響。

5) 測量數據存儲(至少可存10年的數據量),具有可選擇性小時報表和日報表查詢和USB導出功能。

6) 大氣顆粒物監測儀結構設計緊湊、具備自動校準功能以及獨特的走紙方式保證了儀器高靈敏度、高可靠性。

7) 可以獨立工作或者作為空氣監測網絡的一個子系統。

8) 可自動連續監測。具有多種數字通信方式和模擬信號接口,能適應各種外部設備的連接。

9) 采用質量流量計測量流量,恒定流量采樣,保證測量精度。

10) 監測儀能夠提供各種在線的運行參數,可輸出至上位機,也可以接受指令運行。

11) 內部故障自動診斷和報警提示,也可以通過遠程診斷并修復錯誤。

12) 具有自主知識產品的嵌入式計算機和實時操作系統控制運行。

13) 系統斷電后來電自動重啟啟動,恢復正常工作。

3. 工作原理

SLFW-YC02β射線分析儀/顆粒物濃度監測儀是根據β射線吸收原理設計的。β射線是一種高速電子流,當它穿透物質后,部分被吸收,導致輕度衰減。在一定條件下, 衰減量是由β發射源和檢測β射線的探測器之間的吸收物質的質量決定的,而與吸收物質的其它物化特性(如顆粒物分散度、顏色、光澤、形狀等)無關,所以能直接測量大氣顆粒物的質量濃度。在強度恒定β射線源在顆粒物采集前后分別兩次穿過清潔濾紙和采集有顆粒的濾紙,根據兩次β射線被吸收的變化量來求得收集在濾紙上的顆粒物質量。脈沖計數器作為檢測器對β射線通量進行技術,其計數頻率的變化可表征β射線強度的變化,測量結果只取決于兩次計數的比值和質量吸收系數,β射線的原始強度無關(工作原理框圖如圖7所示)。

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7  設備工作原理框圖


4. 技術指標

       表4

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       5. 配套產品

       表5

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三. 數據管理平臺


3.1. 數據管理平臺特點

1. 數據管理平臺采用分布式B/S架構,部署容易,維護方便,操作簡單。實現了設備數據實時上傳,設備遠程控制升級。

2. 專業GIS地理信息監控與管理,獨立GIS引擎,可以實現地圖、視頻管理,可以隨時隨地查看設備的分區情況,了解不同地域的環境狀況,通過視頻實時查看現場圖像,了解環境變化的真實狀況。

3. 多種報表功能,簡化用戶人工統計,優化工作流程,支持實時數據查詢,歷史數據(分鐘,小時,天)條件查詢,曲線圖趨勢查看,數據導入導出。

4. 支持多種終端和操作系統Windows、IOS、Android),滿足客戶移動辦公要求,同時可以根據不同用戶,設置不同的訪問權限,分級分區域管理。

5. 支持大數據決策分析系統,通過各種圖表,數據可視化,為環境監測分析決策提供數據支撐。

6. 通過更換皮膚和參數,為不同的用戶快速定制專屬界面,可以根據用戶需要定義不同的傳感器參數。

3.2. 數據平臺主要功能

3.2.1. 用戶管理

用戶是平臺使用的對象,對于不同的用戶設置相應的角色操作權限,使得平臺的使用更加靈活只要調整角色和部門,就可以滿足大部分日常業務管理需要。同時建立統一用戶管理平臺實現所有用戶的身份管理,包括用戶的個人信息、角色信息、部門信息、電子郵箱、個人賬號和密碼等(如表6所示)。角色和部門是配套使用的,同部門的操作人員對數據訪問范圍和數據讀寫性都會進行嚴格控制。例如,平臺客戶角色,雖然有添加刪除設備的權限,但是只能添加刪除所在部門的設備。另外,不同的用戶還可以定制不同的傳感器參數,只要修改配置,即可變成另一個業務平臺(如圖8和圖9表示)。

      表6:用戶操作權限

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 全部參數顯示示意圖


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設定參數顯示示意圖

3.2.2. 電子地圖位置展示

可以結合數據平臺中的電子地圖把每個設備的所在位置在地圖上展示出來,通過點擊電子地圖中設備的圖標就可以查看該位置設備所帶有的各項傳感器采集的實時監測因子,包括顆粒物、氣象參數等(如圖10所示)。

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10 系統電子地圖


3.2.3. 歷史數據查詢

設備數據分為實時數據和歷史數據,實時數據每分鐘一條,每個設備只保留當前數據。歷史數據只分鐘數據(10分鐘),小時數據和日數據。用戶通過設置時間類型、站點、查詢時間選項后,即可查看所選擇站點的歷史數據信息。查詢結果有“圖”、“表”兩種視圖(如圖11所示),并支持導出成“CSV”格式數據(CSV格式數據可以使用Excel文檔打開)。

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11 歷史數據查詢

3.2.4. 站點參數管理

平臺可以對所有站點設備進行集中管理,記錄設備的基本信息,用戶可以在此模塊實現對監測站點的設備信息的增、改、查、刪等基本操作。站點設備信息包括站點設備唯一ID、地址、權屬單位等內容,并且可以在遠程和硬件進行交互,自行調整修改設備參數以及隨時對遠程設備進行版本升級,在不拆卸設備的情況下,提供更多更穩定的功能(如圖12所示)。

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12 站點管理

3.2.5. 分析決策系統

通過數據大屏進行大數據可視化數據分析,并綜合常規空氣站或氣象站數據的對比,對數據報表統計、污染的變化趨勢、因子相關性對比、站點數據對比進行初步分析,為污染特征分析做好數據基礎準備(如圖13所示。

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13大屏數據分析

3.3. 移動端APP主要功能

為提高系統在網格化管理、聯防聯控功能上面的工作效率,系統提供手機APP與系統WEB平臺相匹配,手機端包含監測站點狀態、因子曲線、電子地圖等功能,極大的提高了系統的便利性以及運維效率(如圖14和圖15所示)。


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14 手機APP登錄界面 


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15 手機APP首頁


3.3.1. 站點狀態顯示

通過添加站點設備的ID,用戶可以直接連接各點位的設備運行情況、在線狀態以及區域顆粒物污染的實時數據情況(如圖16所示。

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16 手機APP數據查詢界面

3.3.2. 歷史數據查詢

可以通過手機APP查看站點設備對應歷史數據和設備詳細信息(分鐘數據、小時數據等),并可以通過數據的因子濃度曲線與國控點數據的對比趨勢,初步判斷儀器運行的穩定性及數據可靠性(如圖17和圖18所示)。

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14實時數據界面

                                                                       

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15 設備信息界面


3.3.3. 電子地圖

手機上的地圖,用于終端用戶。點擊地圖上的標記點,可以查看詳細的實時數據(如圖16和圖17所示)。

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 16手機APP電子地圖界面 

                                  

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 17 手機APP電子地圖參數


四. 系統運維服務





4.1. 系統安裝要求

4.1.1. 選點要求

1. 采樣口周圍不能有阻礙環境空氣流通的高大建筑物、樹木或其他障礙物。

2. 采樣口周圍水平面盡量保證270°以上的捕集空間,如果采樣口一邊靠近建筑物,采樣口周圍水平面應有180°以上的自由空間。

3. 監測點附近無強大的電磁干擾,周圍有穩定可靠的電力供應和避雷設備,通信線路容易安裝和檢修。

4. 應考慮監測點位設置在機關單位及其他公共場所時,保證通暢、便利的出入通道及條件,在儀器出現故障時,可及時趕到現場進行處理。

4.1.2. 供電要求

1. 根據現場情況,供電方式選擇就近選取能穩定供應的市電。

2. 設備供電電源AC220V ±10%,頻率50 ±1 Hz,容量根據儀器功率確定,建議不小于5kVA。

3. 需要有良好的接地保護。

4.1.3. 安裝要求

為保證揚塵設備能全天穩定工作,需要為設備提供必要的工作環境,一般要求采用帶溫控的戶外機柜。具體要求如下:

1. 戶外機柜應使用溫控機柜,保證環境溫度在-20℃~50時,儀器能正常工作。

2. 戶外機柜能防腐蝕,機柜防護等級能達到IP54。

3. 機柜安裝需要先設計安裝預埋地基,采用混凝土結構,澆筑前應先預留走線槽,且地基四周有充裕的操作空間,地基的位置不能處在低洼處,地面較穩定,不易沉降。

4. 地基如在地面,地基高度應不小于20cm,且地基周圍應安裝不銹鋼護欄。如在建筑物上面,地基高度應不低于10cm,根據現場情況可選擇安裝護欄。

5. 現場設備需掛好標識、警示標牌,防止無關人員對設備早成影響或觸電。

4.2. 運維服務方案


4.2.1. 人員及車輛配備

3個子站配有1個專業技術人員負責日常維護,每10個站點配備1輛專用巡檢車輛。另外派1名專職工作人員在監控中心進行各子站的運維管理。

4.2.2. 運維工作目標

我方建立完善的的運行維護工作規范與質量管理體系,確保提供及時、準確、有效的監測數據,各揚塵監測站的運行質量應達到以下指標:

1. 所獲取的各項指標的有效監測數據必須滿足GB3095-2012環境空氣質量標準中規定的污染物濃度數據有效性最低要求。

2. 數據獲取率達到90%(以小時值計)以上,數據質控合格率達到80%(以小時值計)以上。

3. 運維任務完成率以及異常情況處理率100%

4.2.3. 運維工作內容

1. 每日工作

至少每天上午和下午兩次遠程查看子站數據并形成記錄,分析監測數據,對站點運行情況進行遠程診斷和運行管理,內容包括:

1) 判斷系統數據采集與傳輸情況。

2) 根據電源電壓、溫度、濕度數據判斷機柜內部情況。

3) 發現運行數據有持續異常值時,在每日6時~23時出現的故障,能在4小時內解決(通信線路、電力線路故障除外,但需及時與相關部門聯系積極解決)。

4) 根據儀器分析數據判斷儀器運行情況。

5) 根據故障報警信號判斷現場狀況。

6) 每日檢查數據是否及時上傳至平臺。

2. 每周工作

每周至少巡視監測站1次,并做好巡查記錄,巡檢時需要完成的工作包括

1) 查看空氣站設備是否齊備,無丟失和損壞;檢查接地線路是否可靠,排風排氣裝置工作是否正常。

2) 檢查采樣和排氣管路是否有漏氣或堵塞現象,各分析儀器采樣流量是否正常。

3) 檢查各分析儀器的運行狀況和工作參數,判斷是否正常,如有異常情況及時處理,保證儀器運行正常。

4) 檢查電路系統和通訊系統,保證系統供電正常,電壓穩定。

5) 檢查空氣站的通訊系統,保證空氣站與遠程監控中心的連接正常,數據傳輸正常。

6) 檢查監測儀器的采樣入口與采樣支路管線結合部之間安裝的過濾膜的污染情況,每周更換濾膜,每周檢查監測儀器散熱風扇污染情況,及時清洗。

7) 應及時清除監測站房周圍的雜草和積水,當周圍樹木生長超過規范規定的控制限時,應及時剪除對采樣有影響的樹枝。

8) 站房外圍的其它設施是否有損壞或被水淹,如遇到以上問題應及時處理,保證系統能安全運行。

9) 檢查機柜的安全設施,做好防火防盜工作。

10) 每周對氣象儀器的運行情況進行檢查。

11) 每周對顆粒物的采樣紙帶或濾膜進行檢查,如紙帶即將用盡或濾膜負載超過50%,及時進行更換。

12) 每周對機柜內外環境衛生進行檢查,及時保潔。

3. 每月工作

1) 清洗PM10切割器,檢查β法顆粒物分析儀儀器噴嘴、壓環等部件。

2) 檢查 PM10監測儀流量,超過國家相關規范要求,及時進行校準。

3) 對儀器顯示數據和數據采集儀之間的一致性進行檢查。

4) 每月對數據進行備份。

4. 每兩個月工作

1) 更換 PM10分析儀濾紙帶(必要時),進行系統自檢。

2) 校準和檢查PM10分析儀的溫度、氣壓和時鐘。

3) 用標準氣壓計、溫度計、濕度計、手持式風速風向儀,校準相關的自動儀器

5. 每季度工作

1) 采樣總管及采樣風機每季度至少清洗一次。

2) PM10監測儀器進行標準膜校準或K0值檢查,超過國家相關規范要求時,及時進行校準。

6. 每半年工作

1) 檢查PM10分析儀相對濕度、溫度傳感器和動態加熱裝置是否正常工作。

7. 每年工作

1) 對所有的儀器進行預防性維護,按說明書的要求更換備件。

2) 更換所有泵組件。

8. 其他工作

1) 及時制定下周工作計劃,工作計劃為第三方監理核查的重要依據。嚴格按計劃執行,若有變更及時通知第三方監理。

2) 每月5日前,將上月各類記錄交給第三方監理,用于審核數據。

3) 保證滿足環保部門對子站故障的響應時間要求,當子站每日6時~23時出現故障,在1小時之內響應,4小時內到達現場解決(通信線路、電力線路故障除外,但及時與相關部門聯系積極解決)。若儀器故障無法排除,我方在24小時內提供并更換相應的備機,保證自動站正常運行。


五. 投資運算

 5.1. 揚塵在線監測系統光散射)

     5.2. 揚塵在線監測系統(β射線)



 







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