摘 要: 通過對(duì)18年來武漢市空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的歸納、統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，分析空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)方面的基本技術(shù)、基本知識(shí)和維護(hù)方法，供廣大環(huán)境監(jiān)測(cè)工作者借鑒。

1 武漢市空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述
為了及時(shí)掌握某一區(qū)域空氣質(zhì)量的狀況，在該區(qū)域內(nèi)設(shè)置若干固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，使用自動(dòng)分析儀器進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)，稱為空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)?？諝庾詣?dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由一個(gè)中心控制室和若干監(jiān)測(cè)子站構(gòu)成。各子站設(shè)有空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器及氣象儀。系統(tǒng)工作方式為無人值守，全年晝夜連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。各子站還設(shè)有數(shù)據(jù)處理機(jī)，采集各臺(tái)儀器的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，通過有線或無線的方式將數(shù)據(jù)傳輸至中心控制室。中心控制室設(shè)有計(jì)算機(jī)和打印機(jī)等其他外設(shè)，可以通過專門的數(shù)據(jù)通信和處理軟件執(zhí)行對(duì)各子站的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)的收集、統(tǒng)計(jì)、處理、運(yùn)算、顯示、存儲(chǔ)以及對(duì)各子站發(fā)送遠(yuǎn)程控制命令等功能。
武漢市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)始建于1986年，目前該系統(tǒng)由6個(gè)監(jiān)測(cè)子站(其中一個(gè)清潔對(duì)照點(diǎn)，五個(gè)監(jiān)控點(diǎn))和一個(gè)中心控制室組成，是國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)成員之一。五個(gè)監(jiān)控點(diǎn)是通過網(wǎng)格優(yōu)化篩選產(chǎn)生，監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均值代表武漢市建成區(qū)201平方公里的空氣質(zhì)量。
武漢市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1986-2000年初使用經(jīng)美國(guó)EPA認(rèn)證、Monitor Labs公司生產(chǎn)的空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：TSP，S02，N0x，C0。2000年初更新全部監(jiān)測(cè)設(shè)備，采用美國(guó)DASIBI公司九十年代設(shè)備，經(jīng)EPA認(rèn)證產(chǎn)品，自動(dòng)監(jiān)測(cè)水平、運(yùn)行狀況均屬*。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有可吸入顆粒物(PM10)，二氧化硫(S02)，二氧化氮(N02)，另外還有一氧化碳(C0)、臭氧(03)、氣象等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。
武漢市空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所有監(jiān)測(cè)儀器全年晝夜連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，監(jiān)測(cè)子站無人值守。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)用有線方式調(diào)回中心控制室，操作人員可在中心控制室對(duì)子站監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置、遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程校準(zhǔn)。
在成功的維護(hù)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，武漢市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站1997年6月5日開始空氣質(zhì)量周報(bào)工作，是中國(guó)早開展該項(xiàng)工作的城市之一；2000年6月5日成為中國(guó)*批開展空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)工作的城市之一，同年，在中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站安排下，武漢站派出技術(shù)人員成功完成了昆明市*空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，為昆明市順利開展空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)工作做出了貢獻(xiàn)，武漢站獲得總站表彰；2001年6月5日成為中國(guó)*批開展空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)工作的城市之一，同年被中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站授予空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)城市稱號(hào)。武漢市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站在空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作中取得的成績(jī)和榮譽(yù)體現(xiàn)了武漢站空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)水平。

2 武漢市空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)
在實(shí)際工作中，空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)工作可分為三類：預(yù)防性維護(hù)、定期例行維護(hù)和排除故障。采用科學(xué)、合理和成功的維護(hù)方法和技術(shù)對(duì)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，可以有力地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)儀器使用壽命。
2．1 預(yù)防性維護(hù)
預(yù)防性維護(hù)的目的是發(fā)現(xiàn)潛在的問題，避免系統(tǒng)故障的產(chǎn)生。根據(jù)儀器的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求以及操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)來確定預(yù)防性維護(hù)的內(nèi)容。合理有效的預(yù)防性維護(hù)可以減少系統(tǒng)總的維護(hù)工作量，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。預(yù)防性維護(hù)應(yīng)該貫穿空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行期間。
2．1．1 監(jiān)測(cè)子站預(yù)防性維護(hù)
空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的安裝和運(yùn)行對(duì)工作環(huán)境有一定的要求，因此子站站房的建立和設(shè)置上要充分考慮環(huán)境和氣候的影響，必須防暑、防寒、防塵、防雨、防雷擊：空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)子站均為無人值守并自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，在站房建設(shè)方面必須采取防火、防盜等安全措施；子站必須安裝空調(diào)，使子站內(nèi)溫度保持在25攝氏度左右，夏季運(yùn)行要避免子站溫度和室外溫度差距過大，以免室外空氣通過采樣管進(jìn)入室內(nèi)時(shí)在采樣管中形成冷凝水。
必須采取措施子站供電系統(tǒng)的安全可靠。如果市電超過規(guī)定值或伴隨其他干擾信號(hào)，儀器就有可能發(fā)生故障，因此可以使用200v交流穩(wěn)壓器。
監(jiān)測(cè)子站內(nèi)儀器的安裝要穩(wěn)固，以免儀器或泵運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)儀器機(jī)械和電氣連接造成損壞。站房的面積和儀器在站房中安裝的位置必須便于操作人員進(jìn)行維護(hù)工作。
系統(tǒng)中振動(dòng)較大的空壓機(jī)，N0x分析儀和PM10。分析儀的采樣泵在運(yùn)行時(shí)容易因振動(dòng)而自行移動(dòng)，可在安裝時(shí)在其下放置一橡膠墊，即可避免泵的移動(dòng)并起到一定的降低噪聲作用。必須注意校準(zhǔn)系統(tǒng)中空壓機(jī)和其他采樣泵的正常運(yùn)行，避免發(fā)生校準(zhǔn)器無氣源和采樣系統(tǒng)工作不正常等現(xiàn)象。
建立并妥善保存維護(hù)記錄，以便判斷問題和故障的趨勢(shì)情況，而且可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中容易出現(xiàn)問題的部分。維護(hù)記錄主要應(yīng)該包括每臺(tái)儀器的維修記錄、子站巡檢記錄和中心控制室每日的值班記錄。
2．1．2 中心控制室預(yù)防性維護(hù)
在預(yù)防性維護(hù)中，中心控制室通過數(shù)據(jù)通信軟件對(duì)子站運(yùn)行進(jìn)行的日常檢查非常重要。技術(shù)人員通過軟件調(diào)取子站儀器每日的零標(biāo)報(bào)告和查看各臺(tái)儀器的內(nèi)部診斷參數(shù)，通過判斷零標(biāo)值和儀器內(nèi)部參數(shù)是否處于正常范圍，很容易發(fā)現(xiàn)子站運(yùn)行是否存在問題，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，預(yù)防大的故障的產(chǎn)生。通過填寫中心控制室值班記錄表，詳細(xì)記錄值班人的姓名，各子站的室溫儀器、通信和數(shù)據(jù)等情況。儀器每日的零標(biāo)報(bào)告要保存好，供數(shù)據(jù)處理使用。如果對(duì)子站的儀器進(jìn)行了遠(yuǎn)程校準(zhǔn)和調(diào)整，要詳細(xì)記錄儀器在調(diào)整前后的零標(biāo)值。
2．2 定期例行維護(hù)
空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的定期例行維護(hù)必須每月進(jìn)行一次，也可根據(jù)實(shí)際情況和遇到的問題來制訂定期維護(hù)的計(jì)劃。定期例行維護(hù)的實(shí)質(zhì)也是以預(yù)防故障發(fā)生為目的的維護(hù)。
2．2．1 子站的定期例行維護(hù)
技術(shù)人員必須到子站進(jìn)行巡檢和維護(hù)，每月至少一次。每個(gè)子站都能專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)巡檢和維護(hù)，便于掌握子站運(yùn)行中易發(fā)生的問題的變化趨勢(shì)。
巡檢人到子站巡檢要認(rèn)真按照空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站巡檢記錄表的要求逐項(xiàng)填寫相應(yīng)的內(nèi)容。表格為一式兩份，一份存子站，方便其他人員到子站維護(hù)時(shí)了解該子站過去的維護(hù)情況，另一份由中心控制室統(tǒng)一存檔。
2．2．1．1 子站站房和外采樣管的檢查維護(hù)
檢查站房是否有漏雨或其他損壞，外采樣管是否正常，防塵帽是否脫落，是否存在其他物體的遮蓋，采樣系統(tǒng)正常工作。檢查室溫是否正常。檢查空調(diào)是否正常工作，空調(diào)的塵過濾網(wǎng)每月應(yīng)清洗一次。
2．2．1．2 氣路檢查維護(hù)
空氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所有的氣路必須定期檢查，防止漏氣和損壞。要檢查所有的氣路連接、閥、儀器和標(biāo)準(zhǔn)氣鋼瓶上的壓力表讀數(shù)?？諝庾詣?dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)含有較多的閥，必須注意閥的正常工作，避免出現(xiàn)因閥的問題而產(chǎn)生的氣路故障。
2．2．1．3 電氣部分的檢查維護(hù)
巡檢人在每次的子站巡檢中必須檢查系統(tǒng)中所有的電纜、電源線、信號(hào)線的連接。并檢查子站的供電安全。
2．2．1．4 泵和空壓機(jī)的檢查維護(hù)
泵和空壓機(jī)在空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的作用是提供校準(zhǔn)系統(tǒng)的氣源和采樣系統(tǒng)正常工作。必須注意泵和空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)是否有異常的噪聲，空壓機(jī)排水是否正常，泵的壓力是否滿足運(yùn)行要求。定期做好上油和更換泵膜、泵缸等維護(hù)工作。
2．2．1．5 儀器設(shè)備的檢查維護(hù)
儀器設(shè)備的檢查是定期例行維護(hù)的重點(diǎn)，巡檢人要根據(jù)巡檢記錄上的各個(gè)項(xiàng)目認(rèn)真檢查并做好記錄，檢查并記錄儀器的流量、內(nèi)部診斷參數(shù)、儀器的監(jiān)測(cè)值、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等等。子站應(yīng)備有萬用表、螺絲刀、扳手等必需的維護(hù)工具，另需備有儀器設(shè)備流量、內(nèi)部診斷參數(shù)合理范圍的說明，以便巡檢人對(duì)照檢查儀器的工作狀況。各儀器采樣口的塵過濾膜每月需定期更換，也可根據(jù)需要每周更換。系統(tǒng)中零氣系統(tǒng)和其他儀器所使用的活性碳、硅膠等物質(zhì)必須根據(jù)儀器使用說明書的規(guī)定定期更換，一般三個(gè)月更換一次。在更換過濾膜時(shí)，要注意先關(guān)閉儀器的采樣泵，要特別注意N0x分析器在關(guān)閉采樣泵之前先要關(guān)閉03發(fā)生器，避免對(duì)儀器造成損壞。子站的例行巡檢還需要注意檢查PM10的紙帶和采集的塵樣是否正常，估計(jì)下一次需更換的時(shí)間，避免出現(xiàn)紙帶用完造成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺損的情況。
2．2．1．6 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體的清潔維護(hù)
注意保持儀器設(shè)備和站房的清潔衛(wèi)生。每半年清洗一次采樣管道，避免堵塞和采樣管道過臟影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。對(duì)各分析儀器散熱風(fēng)扇的過濾網(wǎng)每月清洗一次，有需要也可每月清洗數(shù)次。
2．2．1．7 子站定期例行維護(hù)的注意事項(xiàng)
需要注意的是，在子站進(jìn)行的維護(hù)如果對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有影響，必須將該數(shù)據(jù)刪除，或在維護(hù)活動(dòng)期間將系統(tǒng)置于校零的狀態(tài)，數(shù)據(jù)處理機(jī)就會(huì)自動(dòng)不保存維護(hù)期間數(shù)據(jù)，這樣可以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的性。
2.2.2 中心控制室的定期例行維護(hù)
定期做好計(jì)算機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、打印機(jī)、傳真機(jī)等設(shè)備的維護(hù)工作。空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心控制室的計(jì)算機(jī)為了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰沁B續(xù)運(yùn)行的，必須使用不間斷電源來計(jì)算機(jī)的連續(xù)運(yùn)行。計(jì)算機(jī)夜間運(yùn)行應(yīng)關(guān)閉顯示器，以節(jié)省功耗和延長(zhǎng)顯示器壽命。
計(jì)算機(jī)應(yīng)使用正版操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。正確安裝、設(shè)置和使用空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信軟件， 正?？煽康臄?shù)據(jù)通信。防范各類計(jì)算機(jī)病毒可能造成的危害，安裝正版的具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能的防殺病毒軟件并定期查殺病毒。在處理電子郵件的過程中，不要隨意保存和打開陌生的電子郵件中所帶的附件，以免受到計(jì)算機(jī)病毒的侵害。
2．3 排除故障
儀器的故障排除工作是在確認(rèn)儀器工作不正常發(fā)生了各類故障時(shí)及時(shí)進(jìn)行維修排除故障，由具有專業(yè)技術(shù)背景和分析儀器維修經(jīng)驗(yàn)并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)較為熟悉的技術(shù)人員承擔(dān)，接受過空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用維護(hù)方面的培訓(xùn)。這樣在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，才能夠及時(shí)提供解決發(fā)生的問題。
空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所使用的儀器主要為分析儀器，就武漢市所使用過的系統(tǒng)來看，從北京分析儀器廠生產(chǎn)的Monitor Labs產(chǎn)品和目前所使用的Dasibi設(shè)備，都是由光學(xué)、電子和機(jī)械三大類元器件構(gòu)成，在維修方法上有其共同點(diǎn)。在十多年的系統(tǒng)運(yùn)行中遇到的故障現(xiàn)象表明，儀器早期出現(xiàn)的故障大多發(fā)生在電子元器件上，涉及的因素有元器件質(zhì)量，電路設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝，還有操作人員缺乏經(jīng)驗(yàn)，人為操作失誤等，儀器使用初期的故障率因此被提高。而在儀器使用的初期過后，操作人員逐漸熟練，經(jīng)過運(yùn)行維護(hù)，儀器已得到老化處理和考驗(yàn)，
各部分元器件又未損耗或衰老，儀器性能趨于穩(wěn)定，所以這段時(shí)期儀器故障率較低。隨著時(shí)間的推移，到了使用后期，儀器發(fā)生故障的部分多見于機(jī)械部件或光學(xué)零件，大多是因?yàn)檫\(yùn)行損耗的原因。因此儀器使用到一定時(shí)期后必須更新?lián)Q代。
2．3．1 排除故障前必須掌握需維修儀器的情況和過往的修理記錄
分析和了解儀器在發(fā)生故障時(shí)的使用情況非常重要。例如，有的儀器是在經(jīng)過長(zhǎng)途運(yùn)輸后發(fā)生故障；有的是在高溫或低溫的工作環(huán)境中發(fā)生的故障；有的是在誤操作時(shí)發(fā)生的故障：有的是閑置后再使用時(shí)發(fā)生的故障等。了解這些情況對(duì)判斷產(chǎn)生故障的原因和部位時(shí)很有幫助的。對(duì)于儀器過去的維修情況也要詳細(xì)了解，例如過去的故障情況，更換過哪些元器件，調(diào)整過哪些電路等。
每臺(tái)儀器都必須建立維修檔案，可以分析和判斷儀器的故障率和易發(fā)故障，做好維修記錄對(duì)今后的維修工作將是一個(gè)很好的有價(jià)值的參考資料。儀器維修記錄的內(nèi)容應(yīng)該包括每次遇到的故障和檢修和排除故障的方法，如故障現(xiàn)象、部位、故障的排除、更換過的元件等等。
2．3．2 觀察故障現(xiàn)象查找故障原因
首先觀察故障現(xiàn)象，應(yīng)該按照儀器的使用程序，通過面板上的各種按鈕來檢查儀器內(nèi)部的參數(shù)，觀察儀器的反映。然后根據(jù)儀器的工作原理、結(jié)構(gòu)、邏輯關(guān)系來判斷和初步確定儀器產(chǎn)生故障的可能部位。例如，觀察和檢查電路插件位置是否正確，是否穩(wěn)固接觸良好，儀器氣路的連接是否良好，各電路板上元器件情況，機(jī)內(nèi)有無異物，如螺絲、昆蟲等。這樣的觀察和檢查工作很必要，有些故障常常經(jīng)過這樣的仔細(xì)檢查就能很快的解決問題。但在實(shí)際工作中容易忽略，容易產(chǎn)生急噪的亂拆亂卸，造成更多故障。
在故障現(xiàn)象清楚后，應(yīng)從儀器的結(jié)構(gòu)來推測(cè)產(chǎn)生故障的原因。例如，要判斷故障的部位是氣路部分、機(jī)械部分還是光學(xué)或電子部分。通過檢測(cè)手段將大的部位確定，然后逐步縮小范圍，直到找到故障原因。查找故障，就是從儀器的原理和結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)故障不斷進(jìn)行分析、判斷和測(cè)試的過程。
2．3．3 具體故障的排除
查找到故障部位后才能動(dòng)手排除故障。排除故障時(shí)，無論是更換元器件或調(diào)整工作狀態(tài)，都必須按照儀器的設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行，使用儀器提供的備品備件和元器件，不能隨意使用元器件代替湊合。
2．3．4 排除故障工作中的注意事項(xiàng)
在使用萬用表檢測(cè)儀器時(shí)要注意在測(cè)量元器件緊密的電路板時(shí)不要造成線間短路，損壞電路、燒壞元件。在維修過程中，要避免處理不當(dāng)而擴(kuò)大故障的現(xiàn)象。因此，技術(shù)人員在維修時(shí)，不能隨意拆卸，隨便變動(dòng)電路中的可調(diào)元件，更不能無目的東找西尋，企圖僥幸找到故障的原因，這種做法極易導(dǎo)致故障擴(kuò)大化。
儀器的使用說明書對(duì)于儀器的故障排除工作非常重要。儀器維修人員必須認(rèn)真閱讀儀器說明書，詳細(xì)了解儀器的結(jié)構(gòu)，工作原理，各關(guān)鍵部件的維護(hù)和測(cè)試方法。
空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器服從于一定的邏輯安排。儀器的各部分都是按邏輯關(guān)系進(jìn)行工作，以實(shí)現(xiàn)儀器所規(guī)定的各種功能。因此，無論組成儀器的任一部分或該部分某一元件損壞，或其性能發(fā)生變化，都可導(dǎo)致儀器工作狀態(tài)失?；驘o法工作。出現(xiàn)故障，首先要檢查確定問題可能產(chǎn)生于哪一個(gè)部分，再采取相應(yīng)的措施。例如，儀器斷電，應(yīng)依次檢查電源，插座，保險(xiǎn)和開關(guān)，然后再檢查儀器內(nèi)部是否存在問題。如果流量出現(xiàn)問題，應(yīng)先確認(rèn)泵是否正常工作，然后再逐步檢查儀器內(nèi)部氣路?？諝庾詣?dòng)監(jiān)測(cè)儀器常見的故障和排除方法見表3。

表3 空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器常見故障和排除方法