浅谈空气质量监测仪器的发展趋势---
一、背景介绍
随着物联网的技术不断成熟与发展，空气质量监测仪器融入了一种新兴的应用理念，一种新兴的环境空气质量监测技术应用而生，并且迅速得到了应用与实践。富奥通科技从12年起，借鉴了国外的技术，在网格化空气质量监测领域技术已经取得了阶段性突破和应用。介于当时的空气环境，并未大面积的推广和应用，只是在局部的区域得到了推广。
网格化空气质量监测经历了几年的低谷，介于政策与商业模式的未成熟，主要还是以大型国控站点为主要的数据依托，时至，国控站点的监测数据依然为主要的数据来源。
但是国控站点的是数量毕竟需要一定的成本支撑，无法大面积铺设，覆盖面积密度依然很低。对工业城市的某些污染气体仍然存在监测不足的状况。尤其对污染源的判断精度、预测能力、追逐报警能力还是相对比较薄弱。常规环境空气质量监测点可分为4类：污染监控点、空气质量评价点、空气质量对照点和空气质量背景点。4类监测点中，空气质量评价点受关注，它用于评价城市不同功能区的空气质量状况和变化趋势，反映半径500米至4公里范围内的整体空气质量水平。截止2015年底，环境空气质量监测点共3360个，其中“国控点”1400个左右。无法做到网格化、精细化监测。我们对采招网 2017 年公布 的空气监测站招标文件部分统计显示，大部分的空气监测站预算在 120~160 万之间。同时参考环境监测站采购数据，平均一套自动环境空气自动监测设备约为 120~150 万。即使能够实现网格化布局，也需要庞大的预算支撑。
1.1我们要怎么做？
空气质量污染日益变得恶劣，人民对与美好环境的需求越来越强烈，如何有效的找到污染源头，获得准确可靠的污染数据，进行有效的治理和提供有效的的治理结果的评估，成为各界需要面临的实际急需解决的问题。
1.2有什么样的解决思路？
1.2.1能否增加监控点的数量？
用低成本、小型化、低维护量的监测设备作为现有大型监控点的补充，即增加监控点。
1.2.1能够采用什么相结合监测方式？
用不同的检测和监测原理方式，进行监测。
1.2.1是否可以结合大数据进行监测？
实时监测、远程监管、分析监测数据，找到污染源头特征，防范污染与偷排。
1.3相关政策的实施
人民大气污染防治法
大气污染防治的行动计划
重点区域大气污染的防治
进一步加强环境保护信息的公开
重点监控企业的自行监测
环境空气质量监测规范
前期四步：量控制-质量监测-风险防范-均衡发展
1.4空气质量监测的几步发展趋势：
阶段：现场采样，数字化监测技术的运用。
第二阶段：基于物联网技术的智能化监测设备的过程监测。
第三阶段：基于环境模型，分析的联防联控管理。
二、微型空气质量监测仪的介绍
2.1产品概要：
FRT AQM环境网格监测传感器是我公司研制的一种测量多参数空气质量的微型站；可监测Pm2.5、Pm10、SO2、NO2、NO、O3、CO、H2S、VOC、噪声等环境要素，还可集成监测大气温湿度、风向风速、气压、雨量、光照、紫外等气象要素。系统采用模块进行灵活配置，体积小、成本低，适用于网格化、密集化、精细化布点需求。
2.2产品特点：
体积小、重量轻、低功耗
低成本、易广泛网格化部署
免维护、易安装、无移动部件
外观精美、小巧便携
抗电磁干扰、耐腐蚀
可选市电、太阳能、内置电池
可选有线、无线通信
2.3产品选型：
要素 | AQM700 | AQM800 | AQM900 | AQM910 | AQM912 | AQM915 | AQM916 | AQM917 | AQM918 | |
CO | ||||||||||
NO | ||||||||||
NO2 | ||||||||||
SO2 | ||||||||||
O3 | ||||||||||
H2S | ||||||||||
VOC | ||||||||||
PM2.5 | ||||||||||
PM10 | ||||||||||
噪声 | ||||||||||
温度 | ||||||||||
湿度 | ||||||||||
风向 | ||||||||||
风速 | ||||||||||
气压 | ||||||||||
雨量 | ||||||||||
辐射 | ||||||||||
紫外 | ||||||||||
可选配功能（内置于传感器）：GPRS-a01，WiFi-a02，Ethernet（以太网）-a03，电子罗盘-b01， GPS-b02，电池-d01. | ||||||||||
2.4技术特点：
测量参数 | 检测范围 | 检出限 | 测量原理 |
CO | 0 - 1000ppm | 0.1ppm | 电化学 |
NO | 0 - 20ppm | 5ppb | 电化学 |
NO2 | 0 - 20ppm | 5ppb | 电化学 |
SO2 | 0 - 100ppm | 5ppb | 电化学 |
H2S | 0 - 100ppm | 1ppb | 电化学 |
O3 | 0 - 20ppm | 5ppb | 电化学 |
VOC | 0 - 100ppm | 5ppb | PID |
Pm2.5/10 | 0 ~ 1000μg/m3 | 0.3μg/m3 | 激光散射 |
噪声 | 30-130dB | ±1.5dB | 电容式 |
测量参数 | 测量范围 | 分辨率 | 精度 |
气温 | -50℃-80℃ | 0.1℃ | ±0.2℃ |
湿度 | 0%-Rh | 1%Rh | 2%Rh |
风向 | 0-360° | 1° | 3° |
风速 | 0-75m/s | 0.1m/s | ±0.3m/s或3% |
气压 | 10-1300hPa | 0.1hPa | ±0.3hPa（25℃时） |
雨量 | 0～ 5mm/min | 0.2mm | 3% |
辐射 | 0～2000w/m2 | 1w/m2 | 5% |
紫外 | 0~15级 | 1级 |
2.5产品性能对比
外形图片 |
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产品分类 | 微型站 | 小型站 | 国控站 |
产品定位 | 网格监测 | 移动监测 | 固定监测 |
产品价格 | 低成本 | 10万左右 | 价格昂贵 |
产品体积 | 小 | 较大 | 庞大 |
监测要素 | 4-18个 | 6-10个 | 6-12个 |
供电方式 | 可选太阳能供电、220v市电或电池 | 太阳能/220V | 固定220V |
校准周期 | 远程校准/现场校准 | 校准比较繁琐 | 人工现场校准4次/月 |
测量精度 | 较高分辨率 | 较高分辨率 | 较高分辨率 |
维护周期 | 免维护 | 1个月人工维护 | 每周固定维护 |
安装方式 | 非人士2分钟可安装完成，无调试。 | 复杂，笨重，需要技术人员 | 复杂，需要技术人员 |
备件耗材 | 传感器、电池 | 传感器 | 耗材，零部件。 |
2.6应用范围
智慧城市、智慧社区、智慧交通
城市环境空气质量网格化监测
城市大气网格化监测
国控固定站补充监测
化工园区、企业污染源排放监测
交通道路、隧道、车站有害气体监测
城市医院、公园、旅游景区监测
环境应急突发事故监测
移动执法补充监测、预报预警监测
智慧灯杆，路边站环境监测
三、电化学气体传感器的工作原理：
传感器有二或三个和电解液接触的电极，偶也尔有四个电极。典型电极由大表面积贵金属和多孔厌水膜组成。电极和电解液和周围空气接触，并由多孔膜监测。一般用矿物酸作电解液。但有些传感器也用有机电解液。电极一般放在有气体进孔和电接触的塑料盒内。
气体通过多孔膜背面扩散入传感器的工作电极，在此气体被氧化或还原，这种电化学反应引起流经外部线路的电流。除测量外，还要放大和进行其它信号加工；外线路维持经过传感器的电压和一个二电极反向参考传感器的电压。在反向电极产生一相反的反应。这样，如工作电极是氧化，则相反电极就是还原。
电流大小由研究对象气体在工作电极处氧化所控制。传感器是经过设计的，因此，气体供应受扩散限制，而传感器是正比于气体浓度的线性输出。线性输出是电化学传感器比其它技术传感器（即红外）的优点。其它的传感器要在输出前线性化。线性输出允许较地测量低浓度，并校正简单（只需校正底线和一个点）。
控制扩散提供另一优点。改表扩散势垒可制造适合特别对象的气体浓度范围。再有，扩散势垒是主要的机械部份，电化学传感器一经校正后，随时间较稳定。因此，以电化学传感器为基的仪器比一些其它技术的探测器要求较少维护。原则上，灵敏度基于气体通入传感器通路的扩散性质可以计算。虽然测量扩散性质的实验误差使计算较用气体校正的精度较小。
四、空气质量监测设备未来发展趋势：
1、空气质量监测将向更广泛的区域监测发展;污染源监测将向燃煤锅炉、低排放监测发展;VOC治理与监测已被纳入十三五规划，政策推动下潜在需求即将爆发。
2、在大力推动第三方运营维护服务的背景下，环境监测设备厂商正在由单纯的设备提供者向环境监测系统及运营维护转型。
3、智慧环保、智慧城市、智慧交通发展的驱动因素主要包括提高原始数据资源使用效率，为差异化收费提供数据基础，强化环境应急与预警监测等;商业模式日渐清晰，有望得到全面发展。
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