空气质量监测系统的应用与研究

空气质量传感器TGS2600在空气质量监测中的应用

引 言

近年来，空气质量监测越来越受到人们的重视，国内外的众多企业与研究机构在气体传

感器研发领域取得了长足进步，目前气体传感器正向集成化、智能化、多参数检测的方向迅

速发展。日本FIGARO公司开发生产的系列半导体气体传感器代表了目前气体传感器领域

最新的水平，为研究开发空气质量监测系统创造了有利条件，提供了一条简单而实用的途径。

1 半导体气敏传感器及其特性

半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体（主要是金属氧化物）表面接触时，产生的

电导率等物性变化来检测气体。半导体气敏器件被加热到稳定状态下，当气体接触器件表面

而被吸附时，吸附分子首先在表面自由地扩散（物理吸附），失去其运动能量，其间的一部

分分子蒸发，残留分子产生热分解而固定在吸附处（化学吸附）。这时，如果器件的功函数

小于吸附分子的电子亲和力，则吸附分子将从器件夺取电子而变成负离子吸附。具有负离子

吸附倾向的气体最典型的是O2，称为氧化型气体或电子接收性气体。如果器件的功函数大

于吸附分子的离解能，吸附分子将向器件释放电子，而成为正离子吸附。具有这种正离子吸

附倾向的气体有H2、CO、碳氢化合物和酒类等，称为还原型气体或电子供给性气体。

目前可用于检测气体的敏感元件有很多种，如 SnO2，ZnO，Fe2O3和气敏元件等。它

们共同的特点是可以检测多种不同的气体，但对气体的选择性较差。这种非单一选择性是由

其敏感机理所决定的，虽然可以采用添加适量的贵重金属Pt、Pd等方法改善其选择性，但

仍然会对其它气体有一定的敏感度。

2 半导体空气传感器TGS2600

2.1 TGS2600 构成和工作原理

空气传感器是半导体气敏传感器中的一种，它构造简单，由传感器基板，气敏元件和传

感器盖帽组成。气敏元件由一个以金属铝做衬底的金属氧化物敏感芯片和一个完整的加热器

组成。利用加热器加热，以侦测气体附着于金属氧化物表面而产生的电阻值的变化。在检测

环境空气质量监测与预测模型研究

环境空气质量是影响人类健康和生命安全的重要因素之一。长期以来，全球各国都在不断探索和研究如何监测和预测环境空气质量，以提高人民生活质量和健康水平。在这方面，人们开发了各种监测设备和预测模型，以便更准确地了解和把握环境空气质量的变化。

环境空气质量监测的重要性

首先，要明确环境空气质量监测的重要性。随着工业生产和交通发展，大量废气排放和沙尘暴天气等问题给环境空气质量带来了很大的挑战。而环境空气质量的变化对人体健康的影响很大，例如一些重金属、有机污染物等物质，经常会诱发呼吸系统疾病、心脑血管疾病、私密部位疾病等。因此，环境空气质量监测的重要性就不言而喻。

常用的空气质量监测方法

环境空气质量监测采用的常见方法有现场监测和远程监测两种。现场监测是指人们利用专业的环境监测设备对环境空气质量进行实时检测和采样，这种方法得到的数据准确度较高，但能力有限，只能监测到其所在地的空气质量情况，难以覆盖广大地区。而远程监测是指人们利用网络等手段对环境空气质量进行远程监测，这种方法依靠已经布设好的空气监测站点，可以得到较为全面的空气质量数据，但需要总结与分析该站点数据和其他因素综合得到的整个区域的空气质量状况，准确度相对较低。

环境空气质量预测模型是怎样研究的？

除了现场监测和远程监测外，人们还可以通过构建环境空气质量预测模型，实现对环境空气质量变化趋势的预测。环境空气质量预测模型是通过收集并分析环境监测站的数年或数月的空气质量数据，特征数据，如环境因素、气象因素、经济因素等，制定特定的算法来预测未来一段时间的环境空气质量状态。这种方法可以帮助人们提前预判环境空气质量的变化趋势，并采取相应的措施加以调整和控制。

环境空气质量预测模型的应用

环境空气质量预测模型可以采用时间序列模型，也可以利用人工神经网络模型，如BP神经网络，SVM等。这些模型通过不断地回归、分析和累积数据，可以进行准确预测，并实现空气质量变化的可视化监测和应对方案的调整。

空气质量监测系统设计与研究

近些年来，随着环境污染问题的逐渐加剧，人们对于空气质量问题的重视程度也越来越高。针对此情况，空气质量监测系统的设计与研究就显得尤为重要。本文将就此进行探讨。

一、空气质量监测系统的概述

空气质量监测系统是将空气质量监测技术、信息处理技术和通信技术相结合的一种现代化环保监测装置。通过系统内部多参数的监测装置将实测数据传送到中心控制室，再通过网络进行数据处理以获得空气质量的准确指标。这种系统在环保、航空、警务等领域中被广泛应用。

二、空气质量监测系统的主要组成

空气质量监测系统主要由监测系统、信号处理系统、通信传输系统以及数据管理与控制系统组成。

（一）监测系统

监测系统是整个空气质量监测系统的核心部分，主要由监测仪器和监测站点两部分组成。对于监测仪器，一般要求其能够对PM10、CO、NO2、SO2、O3等空气质量指标进行实时监测，在监测精度、响应速度和误差控制等方面达到国家标准，以保证数据的准确性和可靠性。而监测站点则要根据城市的实际情况布置，一般采用固定式、流动式、手持式等方式来进行布设。监测站点应该具有良好的交通、通信、供电等基础设施和合理的空气流通条件。

（二）信号处理系统

信号处理系统主要用于将监测仪器采集到的数据进行处理，使其变为标准数据格式，并通过标准接口将处理后的数据传递给通讯传输系统。该系统要求可以对数据进行实时处理、提取异常数据和进行数据叠加等操作。

（三）通信传输系统

通信传输系统是整个系统中用于数据传输的关键部分。传输方式常用有有线网络和无线网络。而控制系统则是在通信传输系统的基础上，通过网络传输的方式实现对于监测站点的状态信息进行数据采集和控制的操作。

（四）数据管理与控制系统

数据管理与控制系统是整个系统的大脑。该系统可以通过对数据进行分析，提取重要信息，并对数据进行统计、分析、预处理等操作。同时，该系统还要求具有实时控制监测站点的能力，能够对监测站点进行开关、调整采集参数等操作。

◇环保科技◇　科技嗣向导　２０１３年ｌ５期　

浅谈环境监测中空气质量监测系统的运用　

张园　

（重庆市市政环卫监测中心中国重庆４０１　１２１）　

【摘要】近年来，全球性的环境问题日益严重，比较典型的如，气候变暖、冰川融化、臭氧层被破坏等。地球是全世界人类的大家园，保护环　境人人有责。我国作为发展中国家，在大力发展经济的同时造成了自然生态环境的严重破坏，针对这一问题，国家相继颁布出台了大量相关法　

律法规，这使环境污染问题获得了有效控制。然而，仅仅依赖于法律法规的约束显然是不够的，想要使环境问题从根本获得治理，还必须借助先　进的技术手段，尤其是空气质量问题更要通过有效的监测来进行控制。基于此点，本文就环境监测中空气质量监测系统的运用进行浅谈。　

【关键词】环境监测；空气质量；监测系统设计　

１．环境监测综述　

所谓的环境监测具体是指通过对影响环境质量相关因素的代表　

值进行测定．确定环境质量或是环境污染程度及其未来的变化趋势的　过程。环境监测的目的是了解环境的实际水平，这是开展所有环境工　

作的必备前提　通常情况下，环境监测主要包括以下过程：背景资料调　查、方案确定、布置并优化监测点、现场采样、实验室分析、数据收集、　

综合分析等等　上个世纪５０年初期是环境监测的初级阶段．在当时，　

主要采用的方法是分析化学法对污染物进行分析．但是因为环境污染　

物的含量相对较低，并且变化也非常快．所以分析化学法也随之获得　了进一步发展；到了６Ｏ年代，人们对环境污染有了新的认识，环境污　

染并不仅仅是化学物质的污染，还包括噪声污染，换言之，环境监测既　

要对污染源进行监测．也同样需要对环境背景值进行监测．这使得环　境监测工作的范围不断扩大．监测手段也越来越多．故此该阶段又被　

称之为环境监测阶段：直至７０年代，随着计算机技术、网络技术和电　

子技术的发展．使环境监测实现了自动化．国外一些发达国家相继建　立了全国性的自动化环境监测网络．该阶段即自动监测阶段