崔 煒

(北京市氣象探測中心，北京 100176)

負離子監(jiān)測儀安裝與維修技術要領

崔 煒

(北京市氣象探測中心，北京 100176)

大氣負離子濃度是環(huán)境、氣象、林業(yè)監(jiān)測的要素之一。結(jié)合大氣負離子監(jiān)測儀的原理和系統(tǒng)組成，對維護維修技術進行了探討，并列舉了常見故障及相應的維修方法。

負離子監(jiān)測儀；安裝；維修

為了適應生態(tài)建設、環(huán)境保護、旅游資源開發(fā)和人們生活水平提高的需求，環(huán)境氣象業(yè)務服務迅速發(fā)展，大氣負離子的監(jiān)測也成為氣象監(jiān)測的主要內(nèi)容。目前，全國各地氣象部門都在大力發(fā)展大氣負離子監(jiān)測站網(wǎng)，提高儀器設備的安裝和維護維修水平成為氣象觀測工作的重要內(nèi)容。

1 負離子監(jiān)測儀的原理和系統(tǒng)組成

1.1 原理

大氣負離子監(jiān)測是基于電容吸入式測量原理，即在一定的時間內(nèi)讓一定體積的空氣經(jīng)過采集器，在采集器中有一對類似于電容的極板，一個極板加載正電壓(正離子測量)或負電壓(負離子測量)，另一個極板做采集板，離子經(jīng)過時，由于電場的作用，大于儀器所設計的遷移率的離子被“推”到采集板上，形成電流，再經(jīng)過電流的放大處理，得到離子數(shù)量，再與這段時間吸入空氣的體積等經(jīng)過一系列的計算，得出負離子濃度值。

1.2 系統(tǒng)組成

負離子監(jiān)測儀由傳感器、采集器、外圍設備組成。傳感器又稱采集桶、采集筒，極化板(或稱偏壓板)，為傳感器主要構(gòu)成部分，極化板上加載定量的極化電壓，再讓被測空氣按設定速度勻速通過傳感器，空氣中特定的小粒徑負離子在電場的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，被采集板所捕獲，獲得原始參量。采集器是大氣負離子自動觀測系統(tǒng)的核心，將采集器的負離子負電荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成負離子的電荷濃度值，由硬件和嵌入式軟件組成。硬件包含高精度電信號放大器(電荷放大器)、高性能微處理器、高準確度 A/D 電路和實時時鐘電路、大容量數(shù)據(jù)存儲器、傳感器接口、數(shù)據(jù)接口、監(jiān)測電路和指示燈等。外圍設備主要包括電源、通信模塊、計算機(含軟件)等[1-2]。

2 安裝技術要求

大氣負離子監(jiān)測儀采用高精度電子元器件，自動化程度較高，又安裝在野外，因此，為了確保設備的安全和觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量，其安裝環(huán)境和方法應充分考慮以下幾個問題。

(1)儀器下方及四周應無高大植被，宜低矮植被，以減少植被的遮擋而影響數(shù)據(jù)的代表性[3]。(2)附近應無干擾源。如無線發(fā)射塔、空調(diào)室外機、金屬隔離網(wǎng)等，以減少可能導致測量值出現(xiàn)偏差的因素。(3)注意機箱安裝方向的選擇。除按標準方式安裝外，為保持進風口和出風口的風速一致，避免采集筒內(nèi)形成干擾風，造成測量值偏差，機箱門應朝向常年風向的逆時針90°。(4)具有交流電供電。為保證設備正常、連續(xù)可靠工作，最好使用交流電源為設備供電，電源務必通過雙路單相防漏電空氣開關和防雷插座后再連到大氣負離子自動監(jiān)測儀的外接交流電源端。(5)良好的接地。負離子監(jiān)測儀內(nèi)置防雷功能；自動測報系統(tǒng)的外殼和外箱必須具有良好的接地，故安裝地點應具備避雷針及防雷級的接地線。

3 維護的幾個原則

(1)選擇適宜的維護時間。由于站點環(huán)境不同，影響設備正常運行的因素也不同，應根據(jù)不同季節(jié)及站點位置設定維護時間，同時加強數(shù)據(jù)監(jiān)控，適當增加設備臨時性維護。

(2)負離子監(jiān)測系統(tǒng)主機維護。主要進行監(jiān)測系統(tǒng)主機采集桶內(nèi)的清潔清理工作，即及時清理采集桶內(nèi)極板之間的灰塵、蛛網(wǎng)、柳絮等，保持采集桶內(nèi)的清潔，防止數(shù)據(jù)采集錯誤。維護時可用試管刷或細長橡膠棒清理采集桶內(nèi)極板之間的雜物，同時可以使用電子設備專用清潔劑對采集桶進行清潔[4-5]。

(3)負離子監(jiān)測系統(tǒng)機箱維護。主要保持機箱內(nèi)清潔，及時清理積灰等其他雜物，通風口處清除蛛網(wǎng)，樹葉等雜物。

(4)將儀器搬入室內(nèi)較干燥的環(huán)境中進行維護，一般不宜加電，維護人員需要保持雙手的干燥。

4 常見故障維修

由于設備長期處于野外工作，故障現(xiàn)象多變，原因復雜。現(xiàn)結(jié)合工作中的故障案例進行分析，并提出了相應的解決方案。

案例1 故障現(xiàn)象：數(shù)據(jù)在日間正常，夜間出現(xiàn)偏差或明顯錯誤數(shù)值。

故障原因及解決方法:采集桶內(nèi)有蛛網(wǎng)、柳絮等雜物。解決故障首先應關閉電源，用試管刷或小橡膠棒等工具，將采集筒內(nèi)極板之間的蛛網(wǎng)、柳絮等清除掉，觀察有無殘留的蜘蛛絲，然后用電子設備專用清潔劑清洗采集筒。

案例2 故障現(xiàn)象：連續(xù)出現(xiàn)多組相同數(shù)據(jù)。

故障原因及解決方法:采集桶內(nèi)有蛛網(wǎng)、柳絮等雜物。清潔方法同上,重新啟動儀器，觀察顯示屏，在準備校零的時候數(shù)字為250 000左右，若故障仍然存在，應聯(lián)系廠家判斷是否是放大器故障，并更換放大器。

案例3 故障現(xiàn)象：接收到的數(shù)據(jù)極小，接近于0。

故障原因及解決方法:可能為采集筒風扇故障，或采集筒內(nèi)有蛛網(wǎng)、柳絮等雜物造成。除上述方法對采集桶及機箱進行清潔外，檢查設備風扇開關是否打開，若風扇故障，應進行更換。

案例4 故障現(xiàn)象：無法接收數(shù)據(jù)，中心站軟件顯示設備離線或通訊時斷時續(xù)，無法遠程獲取設備狀態(tài)。

故障原因及解決方法:一種情況是因為設備無供電，解決時需要確認現(xiàn)場供電情況，檢查供電線路是否正常，從而恢復供電；另一種情況為通訊模塊故障，更換故障通訊模塊即可解決；還有一種情況為通訊天線故障，通過更換通訊天線來解決；最后一種情況為通訊無信號故障，應現(xiàn)場檢查無線通訊網(wǎng)絡信號，必要時聯(lián)系通信公司進行基站修復。

5 小結(jié)

由于大氣負離子可以反應一個地區(qū)空氣質(zhì)量狀況，氣象、環(huán)保、旅游部門運用大氣負氧離子濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行城市和景區(qū)的生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測和預警，具有重大的現(xiàn)實意義和深遠社會意義。目前中國氣象局已經(jīng)將大氣負離子監(jiān)測作為基本業(yè)務，對觀測數(shù)據(jù)提出了質(zhì)量要求，因此，不斷研究和總結(jié)負離子監(jiān)測儀的使用方法和維護維修技術，對完善觀測系統(tǒng)建設和運行保障業(yè)務具有積極作用。

[1] 鄔昀.湖北省空氣負離子濃度時空分布特征及其與氣象要素的關系[J].氣象水文海洋儀器,2016,33(4):68-72.

[2] 鄔昀.“電容式吸入法”空氣負離子監(jiān)測系統(tǒng)工作原理及典型故障分析[J].氣象水文海洋儀器,2015,32(2):99-102.

[3] 郭云鶴，王咸鐘，張凱，等.西安城市公園空氣負離子濃度變化[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2015，28(1):35-37.

[4] 李偉,王經(jīng)業(yè),陸勇,等.大氣負離子自動測報儀的研制[J].氣象科技,2008,36(6):834-836.

[5] 中國氣象局綜合觀測司.大氣負離子自動測報系統(tǒng)功能規(guī)格需求書[Z].北京：中國氣象局綜合觀測司，2016.

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崔煒.負離子監(jiān)測儀安裝與維修技術要領[J].陜西氣象，2017(6)：45-46.

1006-4354(2017)06-0045-02

2017-09-17

崔煒(1989—)，男，漢族，陜西西安人，學士，助理工程師，主要從事氣象探測裝備技術保障、氣象探測數(shù)據(jù)處理及軟件開發(fā)工作。