浅析大气自动站几点常见问题的处理
摘 要 : 自动监测作为一项新的技术引入大气监测以来，一改以往人工采样、做样既费时又费力的状况，使得获取各项数据较之以前有了极大的提高。由于自动监测仪器处于不间断运行状态。如何确保仪器的正常运行便成了大气自动监测日常工作中的一个重要环节。本文就日常维护工作中所遇到的问题及解决方法提出一些自己的看法，并尝试提出一些改进的建议。
关键词 : 智能电源 噪声干扰 分相接入 废气 定时器
昆明市是国家划定的“二氧化硫、酸雨控制区“(简称“两控区”)和43个大气污染防治的重点省会城市之一。为进一步加强昆明市的大气污染防治工作，提高环境监测为政府在环境管理和污染控制决策服务的时效性和准确性，昆明市环境监测中心先后采用美国“大西比” 、“热电子”两家公司的设备完成了“关上”、“东风东路”、“马街”、“龙泉镇”四个大气自动站的建立。自动站建成至今总体运行良好，但在巡检维护中也遇到了一些问题，其中有的问题具有一定的代表性，下面就维护工作中常遇到的几点问题谈一下自己的看法。
1 电源系统
大气自动监测技术规范要求系统中的大气自动子站应24小时不间断的运行，这势必对电源系统提出较高的要求，面对可能出现的断电现象，电源系统应能自动复电，并对可能出现的异常情况(诸如火警、温度超限等)做出相应的反应。此外，噪声干扰也应是电源系统必须解决的一个问题。
为保证自动监测仪器的正常运转，昆明市环境监测中心选用了MDG7100型大气自动站智能电源系统。该电源系统不但能够提供整个自动站所需电源，而且还能够电话遥控开关机、超温及火灾(烟雾)报警自动切断电源，根据自动站设备的工作特点，该系统能按时间顺序分别提供三路220V／50Hz单相电源：一个不延时、不稳压的备用电源；两个可分别在0～l0min范围内调整接通时间的、并经过稳压的电源，提供给仪表、计算机和泵等分别使用。经过半年多的运行，该电源系统总体运行良好，但其间断电后不能自动复位的现象便出现了好几次。通过查看电源系统的内部结构，我们了解到该系统在电网与电源系统之间使用了第一级时间继电器，而电源系统与仪器之间则通过另两个时间继电器实现了二级通断。通过第一级继电器的延时作用，降低了恢复通电时较高电压对系统的冲击。在延迟了一段时间后，通过电源系统输出相对稳定的电压对仪器供电，同时还可防止因短时频繁通断电对系统造成的损坏。
因此它的好坏直接关系到电源系统工作与否。既然一级时间继电器是与电网电源直接相连，电网电源接通后，智能电源系统的自动开机便交由一级时间继电器控制。自动开机失控，故障也许就出在延时接通电路部分。通过查阅电源系统说明书，我们也得到了一级时间继电器出现故障可能导致电源系统工作不正常的说明。我们据此初步断定问题出在了一级时间继电器上，为了进一步确定故障所在，我们对两台相同电源系统复电时第一级时间继电器的运行 作对比，对比显示，时间继电器正常工作时面板上的“UP”和“ON”两个指示灯都应点亮(“ON”为电网对继电器的供电状态指示，“UP”为继电器工作的状态指示)，而出现问题的电源系统的继电器开关“UP”指示灯并没点亮，接下来我们又改变了相应的延时设置，还是模拟断电后复电的情况，这次我们发现在没有延时的情况下，故障电源系统的二级时间继电器直接就开始工作了，对比实验进一步证实了我们的判断，正是由于该时间继电器的延时部分损坏导致了断电后无法实现自动复位现象的发生。问题根源找到后，我们更换了该部件，之后电源系统一切恢复正常。
电源系统中另一个容易被忽视的问题是电气噪声干扰，电气噪声可以由电源线路本身产生，也可以由电子电气设备产生。它一般有两种类型，一种是电磁干扰，它是输电线路中产生的。另一种是射频干扰，它是由电气设备中的元、器件产生的[1]。对于这个问题除非表现得很严重，否则很难意识到它的存在。而这其中更为困难的是，由于其特殊性，我们往往很难把出现的问题与之联系起来。我们就曾遇到过断电后MODEM无法拨通，必须到子站重启方能正常使用的情况。对这一现象，我们首先想到的当然是MODEM的损坏；，但对该MODEM检查后并没发现有任何损坏。另外，此现象的发生也不频繁，并且重启后便能恢复正常，于是MODEM损坏的可能便被排出。但最终在对相关线路的检查中，我们发现了MODEM电源接入与采样泵共用一个插座，会不会是采样泵的开启对MODEM产生了冲击?抱着疑问我们改动了MODEM的接入相，将MODEM的电源接入另外的插座。至此问题得以解决。
我们分析出现上述情况的原因，正如我们所分析的，采样泵的工作处于时断时开的状态，且它的接通将产生较大的瞬时启动电流，相对于分析仪器需要相对稳定的电源供应而言，这势必造成巨大的影响。而子站中安装的计算机、MODEM相对来说更易受到噪声的干扰。因此，这一冲击导致了MODEM的死机，可见仪器分相接入的重要。MDG7100采用三路单相电源输出，其中的两路可实现稳压延时输出。这便为我们的分相接入提供了必要的条件，假设A、B为带延时输出的两相，我们应将仪器接于A相，采样泵则应接到B相，B相电源先启动，A相电源延迟启动。这样做的目的除实现了分相接入，又避免了电网电压对仪器的直接冲击。鉴于上述原因，计算机、MODEM也应接入A相。正是由于电噪声的特殊性，我们往往很难直接判断出问题的原因，因此在自动站仪器维护、维修的过程中，因充分考虑电噪声造成的影响，才能防范于未然。
2 废气排放改造
“关上”子站是昆明市环境监测中心最早建立的采用美国大西比仪器的站点。子站建成的最初几月，昆明正值秋冬时节，气温相对较低，所以仪器的运行相对稳定，未发生不正常的现象，但随着天气的日渐变暖，已不时出现仪器温度升高影响到正常运行的情况，每次子站巡检，打开站房门便是一股热浪，刺鼻的气味随之而来，进到站房内部感觉更是明显，特别到了下午，温度更高，有的仪器已到了不得不取下机壳拉出机箱以降低温度的地步。进入夏季温度进一步升高，仪器的正常运行得不到保障，NOx分析仪cooler板温度就曾高出常范围10多摄氏度，出现了实测数据不准确的现象，通过分别在早晨和下午较低温度和较高温度下两次校标，同样在仪器显示通过的情况下，我们观察到温度较高条件下校标后仪器所得明显高于正常温度下校标后所得数据，可见温度对于仪器的正常运行是至关重要的。
NOx的分析本就是在高温的环境下进行，它内部催化还原室温度正常范围为280℃～290℃之间，这么高的温度如果没有正常的冷却，仪器分析必将受到影响。会不会是温度过高导致了前述的一系列问题?对比随后建成的使用“热电子”仪器的子站，我们明显感觉到这几个站房的温度都能保持在20℃——28℃内，相比之下，“关上”子站站房内温度确实过高。分析出现的现象，我们认为正是由于加装了废气排放管路，使用“热电子”仪器的站房的温度才能维持正常，“关上”子站温度的异常正是由于室内聚集的废气不能及时的排出，废气聚集到一定程度，较为密封的室内环境所致。“关上”子站室内温度的升高最终造成了仪器工作的不正常。
分析了故障的原因，我们认为只要废气得以及时排出，温度升高的问题就能解决，温度降低了，仪器运行不正常的现象也可解决了。于是我们决定对关上子站进行改造。考虑到仪器每次产生的废气量并不是很大，温度的升高只是累积的结果，因此我们决定采用分时段排气的方法，同时这也能满足站房相对密封的要求。为实现分时段的功能，我们买来了10段定时控制器，该控制器能分别对被控制器进行一天10次开关控制，被控制器我们选用了换气扇，该换气扇工作时平时关闭的扇片将被打开，而停止工作时则处于关闭状态，安装后，该套设备便投入了使用。针对昆明气候的特点，我们将控制器下午开启的次数增多，每次运行15分钟。改造运行至今，关上子站的温度始终能维持在一个相对稳定的范围内，仪器运行也恢复了正常，运行结果证明我们的改造是成功的。
3 结论
综上所述，“电源”和“站房环境”在大气自动站的正常运行中已占到了非常重要的位置。特别是其中容易被忽视的电气噪声干扰，由于其特殊性和隐蔽性，我们很难将故障的发生与之相联系，前文中所述问题发生到解决的过程使我们深刻认识到，只有遵循相关规范才能从根本上最大限度的杜绝它的发生：“站房环境”是否达到仪器正常运行所需的要求，这也可能影响到仪器的正常运行，通过对站房的适当改造，使子站内部环境近可能满足仪器正常运行时环境要求，将能有效的减少环境因素对仪器造成的影响，也能降低仪器发生故障的机会。
参考文献
[1]钱照明，程肇基． 电力电子系统电磁兼容设计基础及干扰抑制技术．浙江大学出版社．
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