在线监测仪
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在线监测仪范文第1篇
【关键词】COD;在线监测;应用及发展
1.引言
污水COD在线监测的分类及工作原理污水COD的在线监测方法按采用氧化剂的不同可分为：重铬酸钾法（COD）、高锰酸钾指数法、臭氧法、羟基自由基法等。根据工作原理的不同，可分为化学法、电化学法、光谱法和生物法四类。化学法基于外加氧化剂K2Cr2O7、KMnO4或O3与水中有机物发生化学反应;电化学法是利用电解产生Fe2+与剩余Cr6+反应（库仑滴定）或电生羟基自由基直接氧化水中有机物。总体上讲，COD在线自动监测仪的设计思路大体有两种，一种是模拟传统湿化学法的原理，将分析过程在线化，样品必须先消解后测定，多数COD在线监测仪设计遵循这一思路;另一种则彻底摒弃样品消解，采用全新的原理进行测定，例如利用电解产物直接与有机物反应、利用生物快速降解有机物或直接测定有机物的紫外吸收光谱等。后一思路是对传统COD测定方法的突破。目前我国广泛使用的污水COD的在线监测方法主要是分光光度法和电位滴定法两种。综合运用了流动注射技术、电化学技术、现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术、现代光机电技术，仪器一般包括进样系统、反应系统、检测系统、控制系统四部分。光度分析法污水COD在线监测仪的工作原理：载流液（含重铬酸钾的稀硫酸）由恒流泵输送至反应管道中，基本装置流动注射分析是基于把一定体积的液体样本通过阀切入到一个运动着的由适当液体组成的连续载流中，当注入阀将水样切入反应管道中后，试样带被载流液推进并在推进过程中渐渐扩散，样品和试剂混合。在强酸溶液中，以银盐作催化剂，定量的重铬酸钾氧化水样中的还原性物质，在一定的消解温度下，加热消解一定时间，六价铬被水中还原性物质定量还原为三价铬，在一定波长下，用分光光度计测定三价铬的吸光度，通过吸光度与水样COD的线性关系进行定量分析测定。进样系统由输液泵、定量馆、电磁阀、管路、接口等组成，完成对水样的采集、输送、试剂混合、废液排除及反应室清洗等功能;反应系统主要有加热单元和反应室，完成水样的消解和反应;监测系统包括单片机（或工控机）、时序控制和数据处理软件、键盘和显示屏等，完成对在线分析全过程的控制、数据采集与处理、现实、储存及打印输出。污水COD在线监测仪电位滴定法的工作原理是在强酸溶液中，以银盐作催化剂，钼氨酸、硫酸铝钾作助催化剂，经恒温密闭消解一定时间后，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾，由消耗的硫酸亚铁铵的量换算成消耗氧的质量浓度。就其反应过程来看，氧化剂浓度、反应液的酸度、消解时间、消解温度对测定结果影响较大。而消解时间、消解温度、曲线的有效取值区间要视不同水质、消解反应难易程度及污染物浓度正常变化范围而具体确定，测试方法较光度分析法复杂，需要消耗较多的化学试剂。
2.污水COD在线监测
作为连续在线运行的仪器，COD在线监测仪一般具有以下特点和功能：（1）具有不同采样方式（等比例采样、整点采样、任意间隔时间采样）或采样接口;（2）具有时间设置功能，可按实际需要设定检测频次。（3）采用强氧化剂和高温进行消解，可根据水质实际情况调节反应时间保证高效氧化;（4）分析周期短，实现真正意义上的实时在线监测，一般分析周期为15min-2h，短的仅2min～6min;（5）测定范围广，一般测试范围为10-2000mg/L，最大可达100000mg/L;（6）自动化程度高，自动采样、自动稀释、自动测量、自动量程转换、自动校标、自动清洗、温飘时飘自动补偿;（7）数据输入，图表打印，标准信号输出接口，具有计算机监控功能，可以进行远程通信;（8）状态自检和报警功能;（9）具有断电保护，来电自动恢复，自动校准等功能;（10）试剂可反复使用，有的不需要化学试剂，无二次污染;（11）运行和维护费用低。
3.COD在线监测方法的应用方向
随着我国工业化进程的推进，节约化大生产必然形成，污水的集中处理也必将是大势所趋，对于市场化的城市污水处理厂，进行及时、准确的水质、水量监测是非常必要的。目前我国广泛使用的分光光度法和电位滴定法在线监测仪，测试过程中要消耗大量的化学试剂，如浓硫酸、硫酸银、重铬酸钾、硫酸汞、硫酸亚铁铵、硫酸铝钾、钼酸铵等，这些化学试剂的使用，一方面造成严重的二次污染;另一方面，由于浓硫酸、重铬酸钾溶液等强氧化剂容易使系统管道破损、仪器失灵，维护工作量大且复杂，运行与维护成本较高。臭氧氧化法和高温催化法由于不产生二次污染，方法较为简单，不消耗化学试剂，因而测试成本低廉，仪器维护简单，是值得推荐的清洁测试方法，在国外使用较多，但由于该法不是国际标准方法，且进口仪器价格昂贵，因此推广起来有一定困难。我们可以通过国产化，降低仪器的价格来实现臭氧氧化法和高温催化法的广泛应用。TOC反映水体中全部有机物的含量，于COD相比更能直接表示水体中有机污染物的总量，而且TOC的测定不消耗化学药品，不产生二次污染，属清洁监测技术，是未来实现污水中有机污染物含量在线监测的发展方向。但目前我国对废水的考核指标是COD，对于固定种类的污水，TOC与COD的相关性问题需要解决，我们可以需要测定其与标准方法相关性，来解决非标准方法与现行管理制度不适应的问题。另外，COD在线监测系统可广泛应用于采矿排污监控点、污水监测站、污水处理厂、自来水厂、地区水界点、水质分析室等。政府监测机构利益远程监测中心数据库管理系统与在线监测系统相连接，接收子站传输的信息和其他监测点源的监测信息，能够有效监控和监督污染源排放点，减少乃至杜绝偷排现象，对推动我国水体污染物总量控制事业的发展将会有重要的意义。
4.结语
污水在线监测系统是集环境保护科学、在线监测、现代语音和数据通信、现代网络和信息系统为一体的新技术在我国部分城市污水处理领域已有应用，到目前为止，国家已建立了长江、淮河等七大流域监测网络，其中部分监测站实现了在线实时监视。根据国家计划，我国还将在十大流域建立多个水质在线监测站。因此，污水COD在线监测系统将有很大的发展空间和前景。由于污水COD连续在线监测系统数据量大、测试频率高，要求仪器实时、快速地提供准确的、大量的数据，这对测试方法提出了快速、简单、无化学药品消耗、等要求。目前广泛使用的分光光度法和电位滴定法在线监测仪，由于存在严重的二次污染问题，应该逐渐被对环境友好的清洁监测仪器，如TOC在线监测仪、臭氧氧化法和高温催化法COD在线监测仪所代替。同时，从工业现场连续在线监测来讲，为确保稳定、可靠的运行，有两点特别要注意：（1）解决好采样的代表性、水样预处理、反应器和检测池的清洁问题;（2）坚持例行的日维护、周维护、月维护和年维护至关重要。COD在线监测仪运行中还应充分考虑排放口的水质、水量等情况，在现阶段，以流量计和污水比例采样器组成的COD在线监测子系统是一般排污口实行总量控制的优选方案。
参考文献
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在线监测仪范文第2篇
【关键词】在线监测 维护 质量控制 准确性
一、概述
随着国家环保政策日益严格和监察、监管力度的大力提上，要求所有国控、省控等企业必须按照要求使用水质在线监测仪器，此外在线监测仪器在很多生产过程中都得到大量使用。如何保证水质在线监测仪器实现长周期运行，保证数据的有效性，越来越成为环境监测行业比较关注的问题。水质在线监测仪器的维护与质量控制工作是决定监测数据准确性、精密性、代表性、完整性和可比性的关键所在。影响在线监测数据的因素是多方面的，实际工作中有针对性地展开细致工作，强化在线监测仪器的维护与管理、室内外质量控制及校正等方面措施非常必要。
二、加强在线监测仪器的维护
（一）在线仪器需要定期校验
做好在线监测仪器的定期校验，根据仪器的校准周期，以及被检测水体的水质状况来确定。如果水质情况复杂、在线仪器工作环境严苛，则仪器的校准周期就应该相应缩短。在线监测仪器每月校准一次基本能够满足要求，一般不能超过仪器说明书规定的期限。仪器如果长时间停机后重新启动、更换电极、泵管等或更换不同批号的试剂等情况，则必须进行仪器的校准实验。
（二）确保在线仪器多点线性检验
在工作期间，针对在线仪器的多点线性检验非常必要。在仪器线性范围内均匀选择4-6个浓度的标准溶液进行测试，如果发现标准曲线的斜率和相关系数发生显著的变化，在确保非人为因素的前提下，应对监测仪器的性能进行检查。对在线监测仪器多点线性检验一般每半年进行一次即可，以保证仪器运行状态良好。
（三）注重在线仪器的定期清洗
定期清洗维护可减少偏差，使误差有效地控制在范围之内。一般来说，在线监测仪器本身具备自清洗功能，如果实际水质较差，含有较多的悬浮物质，时间长了，各管路、反应池、传感器、电极和蠕动泵管等处会出现沉积物，会导致灵敏性变差，或影响样品、试液注入到反应池中的体积，使检测分析仪器测定的结果产生偏差。对管路以及传感器、蠕动泵管等进行清洗或更换，保证监测数据的可靠性，延长仪器的使用寿命。
三、严抓室内、外质量控制管理
（一）试液
在线监测仪器所需的试液需要定期检查、更换，试液的质量受多种因素的影响，比如试液的浓度、稳定性、储存期、容器的密闭性、环境状况等，如发现有沉淀、变色等现象，应及时更换重配。在环境温度较高的季节，试剂的分解速度会加快，就应相应地缩短试液的更换周期。对于稳定性较差或浓度较低的试液应分次少量配制，特殊的试液还应采取特殊的储存方法，如氧化或还原性试液可采用棕色瓶储存以避免阳光直射。
（二）标液或质控样
在线监测仪器一般每周应进行一次质控样检查。标液或质控样在水环境监测中主要用于精密度的管理，可选择仪器线性范围内上、下限浓度的10%积90%以及中间附近浓度值的质控样来进行检查。在线监测仪器基线发生漂移，则必须对仪器重新进行校准。
（三）比较实验
在线监测仪器必须定期进行比较实验，比较实验应采用国家规定的标准监测分析方法进行实验室分析，并与在线监测仪器的测定结果比对。原则上，对比试验应与在线仪器采用相同的实验条件。
（四）空白实验检验
对空白实验值既要控制其大小，也要控制其分散程度。通过对空白实验值的控制，可以相对消除纯溶剂中杂质、试剂中的杂质、分析过程中环境带来的沾污等。通常一批试剂进行一次空白实验即可。
四、进行综合分析与控制管理
（一）数据的审核判定
在线监测数据的审核是最有效的质量控制手段，也是整个质量保证体系中最后一关。应按照实验室常规数据处理的要求进行检验和处理。如出现异常数据，应从人为因素、试剂、整个仪器各个单元状况等环节逐个进行检查，找到问题的症结，加以分析解决。
（二）监测数据可比性分析
通过与历史数据的比对，也可以发现数据的异常与否。一般水质状况相对稳定，监测参数测定值的波动范围不大，通过与历史同期监测数据或最近一段时期监测数据的对比，如果监测数据变化比较明显，就应对其进行论证，必要时进行人工采样比对，判断数据的真伪，决定是否加以剔除。如果数据的变化是由污染事故所致，应及时上报并增加监测频次。
（三）监测参数间的关系分析
环境参数的监测数据往往存在某种关系，为审核单个已实行质量控制措施的监测数据正确与否提供了依据。如当溶解氧降低时，电导率、化学需氧量和高锰酸盐指数会随之升高；化学需氧量的监测结果应大于高锰酸盐指数的监测值；一般溶解氧高的水体硝酸盐氮浓度高于氨氮浓度，反之氨氮浓度高于硝酸盐氮浓度等。
在线监测仪范文第3篇
关键词：COD监测仪器；存在的问题；处理
Treatment of common problems of on-line monitoring instrument of chemical oxygen demand in water quantity and quality
LiXuqiang, WangHuihui, LiuRongxi, ZhengMingjin, Huang Jia Ju, Wu Sujun, Zhang HongJun
( Shougang steel environmental protection department of Guizhou Liupanshui 553028 )
Abstract: This article embarks from the reality, briefly introduces the chemical oxygen demand ( COD ) existing in the use of water quality on-line monitoring instrument and brief treatment
Keywords: COD monitoring instrument; existing problems; treatment
中图分类号： E933 文献标识码： A 文章编号：
前言
环境水质在线监测仪器主要安装于污染源企业排污口或河流断面、湖泊、水源地等监测点，通过仪器自动采水取样、监测仪器自动实时在线分析监测因子（如COD、氨氮等），将监测数据上传至相关环保部门进行数据的分析比对，实现对污染源或河流断面、湖泊、水源地的实时监控。污染源在线监测主要应用于城镇污水处理、化工、造纸、钢铁、制药、医疗、酿造等行业。为了确保国家规划中减排任务的完成，国家和地方相关部门颁布了多项有关在线监测设备的政策、法律、法规，进一步明确了在线监测设备在环保领域的作用和重要性，肯定了在线监测系统在节能环保中的地位。
一、化学需氧量（COD）概念：
在一定条件下，经重铬酸钾（强氧化剂）氧化处理时，水样中的溶解性物质和悬浮物所消耗的重铬酸盐（强氧化剂）相对应的氧的质量浓度，以氧的mg/L表示。化学需氧量反映水中受还原性物质污染的程度。水中还原性物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污染是很普遍的，因此化学需氧量也是有机物相对含量的重要指标之一。
根据氧化剂的不同，又可分为CODcr和CODMn（高锰酸盐指数），后者主要用于地表水、地下水以及饮用水的监测。
二、CODcr在线监测仪器的工作原理和方法
根据国家标准GB 11914-89和国际标准ISO6060规定，COD定义是指水样用重铬酸钾作氧化剂进行化学氧化后，用滴定法测定消耗的氧化剂量，相对应氧的质量浓度，简称CODCr。如以高锰酸钾作氧化剂，则测定结果称为高锰酸盐指数CODMn。因氧化条件如氧化剂种类、反应温度、反应时间、催化剂等因素影响，测定值会有很大变化。
水钢总排口目前使用的COD在线监测仪器使用的是CODCr法 （COD在线监测仪），CODCr法指使用重铬酸钾做氧化剂，在一定条件下氧化水样中的有机物，通过电极测算出消耗氧化剂的量，进一步换算出COD值。
三、COD在线监测仪器常见问题分析及处理方法
1、泵管：仪器长期使用泵管会老化，需每隔两至四年更换一次泵管。
2、计量杯：计量重铬酸钾和水样的量具，计量杯容积为2.5 ml。长时间工作，可能会造成计量杯传感线接触腐蚀，造成短路，需更换计量杯。若水样抽不上来，先检查蠕动管蠕动泵内或蠕动管是否损坏；进入测试程序，看外接系统是否抽上水样，若抽上水样，就要检查取样管路及取样口是否堵塞，取样管是否破裂。
3、加热杯：加热消解水样的容器。长时间工作，可能会造成管壁破裂，含酸气体跑出，腐蚀该设备周边部分零件，缩短寿命，需巡检注意，并及时更换该备件。其中，若U型灯不加热，需及时更换。
4、冷却风扇：滴定池冷却风扇和加热杯冷却风扇。加热杯冷却风扇，长时间工作，易损坏，可能造成加热温度过高，水样进入滴定池，影响测定值，需要及时更换。
5、冷却水潜水泵（WP2）：加热回流冷却水潜水泵。长时间工作，易损坏，可能造成含酸气体跑出，腐蚀整个设备周边部分零件，缩短寿命，需及时更换。
6、亚铁铵滴定池：硫酸亚铁铵滴定反应的容器。长时间工作，可能造成铂电极结垢，影响测量值，需要及时更换铂电极。
7、排泄泵（电磁阀）：排泄分析后的废液。长时间工作，造成泵烧坏或堵住，需要定时清洗，必要时更换该排泄泵。
在线监测仪范文第4篇
Described the use of potassium dichromate digestion-photometry to experiment. By electric heating thermostat-digestion, concentration using Spectrophotometric method for the colorimetric determination of chromium ion, to calculate COD value
关键词：在线监测重铬酸钾法COD 在线监测仪
Abstract: This paper introduced the use of potassium dichromate digestion photometric method. Through the electric heating thermostat digestion with spectrophotometry, colorimetric determination of chromium ion concentration, and thus calculate the COD value.
Key words : on-line monitoring of potassium dichromate method COD on-line monitoring instrument
中图分类号： X859 文献标识码：A文章编号：
1 方法原理
利用COD在线监测仪, 采用国标重铬酸钾法,通过恒温器消解进行快速催化氧化―还原反应。使水体中的氧化物被氧化,氯离子用硫酸汞掩蔽，六价铬离子被还原成为三价铬离子。自动监测系统通过分光比色来测定铬离子的浓度, 计算出化学需氧量COD值。
2 主要仪器与试剂
2. 1仪器
LFCOD-2002 型COD 在线监测仪(力合科技（湖南）股份有限公司);COD 在线监测仪系统由采样系统、加液计量系统、控制系统、测试系统、数据存储和显示系统等部分组成。
2. 2 试剂
优级纯试剂和GB8682-86规定的二级以上纯水；硫酸银（Ag2SO4），分析纯；硫酸汞(HgSO4)，分析纯；硫酸亚铁铵（FeSO4•(NH4)2SO4•6H2O）分析纯；硫酸(H2SO4)，ρ=1.84g/mL，优级纯；掩蔽剂：硫酸-硫酸汞溶液 （剧毒和腐蚀性）。
2.实验部分
高氯低COD在线分析仪采用高温高压密闭消解的技术，以汞盐作为掩蔽剂与Cl-配位的方法测定现场水样的CODcr值，对于高氯废水，相应的需要增加混合液中HgSO4的浓度来达到掩蔽更多Cl-的效果，加入的催化剂Ag2SO4和H2SO4都是含有硫酸根，它们之间的浓度会影响硫酸汞的溶解度，即影响硫酸汞的对氯离子的掩蔽作用，因此，在进行在线监测高氯COD时，必须对加入掩蔽剂、酸度进行优化，以便达到最大程度的掩蔽氯离子，而满足COD的准确测定。
由于HgSO4的溶解受H2SO4的影响非常大，因此，我们需要从多方面来探索并验证适合高氯废水的测定条件。
2.1溶解条件实验
2.1.1 H2SO4浓度对HgSO4溶解的影响
实际应用中测定水样的CODcr值时，混合液中硫酸的浓度必须在一定的值以上，才能保证大部分有机物的氧化效率，但硫酸浓度越大，HgSO4的溶解越难，析出的HgSO4会堵塞仪器管路，影响仪器的正常运行，故需要探索不同硫酸浓度下HgSO4的溶解情况.
2.1.2 综合考虑 HgSO4、H2SO4、Ag+、Cl-浓度对溶解情况的影响（正交试验）
COD在线监测时加入掩蔽剂、消解液和助溶剂，而掩蔽剂由硫酸和硫酸汞配制而成，助溶剂主要由硫酸和硫酸银配制而成。为考察HgSO4、H2SO4、Ag+、Cl-混合后的溶解情况，及各个因素对溶解情况影响的大小，设计正交试验。
虽然Ag2SO4只是作为催化剂，但Ag+的存在会与HgSO4掩蔽不了的Cl-发生反应生成AgCl沉淀,，试验中将H2SO4和Ag2SO4放在一起（在500ml 98％的浓硫酸中加入5g Ag2SO4配制成1％的Ag2SO4-H2SO4溶液）作为一个影响因素考虑，HgSO4和Cl-各作为一个影响因素：HgSO4（A），Cl-（B），Ag2SO4-H2SO4（C，只考虑H2SO4的浓度对试验的影响，Ag2SO4只是作为催化剂），选取的水平如表2（各浓度均为各因素在混合后的浓度），同时设计正交试验表L16(43)（表3），混合后先用超声波振荡5min，再观察结果，完全溶解的记作0，浑浊的记作1，微量浑浊的记作0.5（见表3）。
表2 三因素四水平
表3 试验结果及直观分析
从表3中可知，极差值R最大的是Ag2SO4-H2SO4，说明该物质加入量的不同，对测定影响最大。
虽然HgSO4浓度越低，溶解情况越好，但是HgSO4、、AgCl沉淀、Cl-这三者之间的溶解在理论上必定存在一个相对平衡的范围。
从表3中选出结果较好的1号、2号、3号、6号、8号、11号、12号、16号试验的HgSO4、Cl-、H2SO4的浓度再进行实验，结果单独列入表4中。
表4 正交试验结果较好的试验组
综合表4的情况，同时为保证消解效率当我们在做高氯低CODcr仪器实验时，一般选择硫酸汞的量3％-5％，硫酸浓度28％-30％，在这个范围内，增大硫酸汞的浓度，则必须相应的降低硫酸的浓度。
3仪器开发及检测结果
3. 1 比色法电加热在线监测仪的使用情况
综合考虑2.1.1及2.1.2中的试验条件，通过将实验数据统一整理，更直观的体现了比色法电加热在线监测仪器和电极法在线监测仪器的优缺点。详细的数据如表5所示。
表5 比色法和电极法测试不同高氯标样结果
3. 结论及讨论
3.1 硫酸汞的溶解与硫酸的浓度、氯离子的浓度密切相关。经过2.1.1及2.1.2中的试验分析，达到硫酸汞能溶解、同时AgCl不形成平衡范围为：硫酸汞浓度3%-5%，硫酸浓度为28%-30%，在此范围内，当硫酸汞的浓度增大时，相应的应降低硫酸的浓度，可掩蔽15000mg/L的Cl-。同时，正交试验极差分析表明：对溶解情况影响最大的是H2SO4的浓度，HgSO4及Cl-的浓度的影响次之。
3.2 开发出的比色法及电极法在线监测仪均能测定15000mg/L氯离子浓度的标样，结果都比较好。其中比色法稳定可靠，无需经常校准，且时间较短。但对于某些色度及浊度较高，经过高温密闭消解仍无法将色度褪去且在470nm处有明显吸收的水样，用电极法较比色法好。（如图5所示）
3.3 由于预处理标准法测试高氯废水的COD时要用到昂贵的银盐，测量成本高，在线监测法相对标准法及预处理法有省时、省电、省水、省试剂、二次污染小、准确度和精密度更高等优点。
3.4目前环境监测已由实验室分析为主，向自动化、智能化、网络化为主的监测方向发展，我们可以参考标准方法，但不能绑定标准方法。在线监测做为一种主导趋势，必将为我国的环保事业做出更大的贡献。
在线监测仪范文第5篇
关键词：粉尘浓度；静电感应；嵌入式；C8051F060；μC/OS-Ⅱ
1 引言
随着现代工业的快速发展和公共环境保护意见的不断增强，工业粉尘的排放越来越受到人们的关注。粉尘是悬浮在空气中的同体微粒，工业粉尘主要指在工业生产中由于物料的破碎、筛分、堆放、转运、燃烧或其他机械处理而产生的固体微粒[1]。工业粉尘对环境，对人体都有很强的危害性，主要表现在由于粉尘积累和变化，使空气中粉尘浓度逐渐增加，导致城市上空能见度普遍下降，发生粉尘引起的爆炸事件也有着上升趋势；另外如果人长期吸入一定量的粉尘，粉尘在肺内逐渐沉积，使肺部产生进行性、弥漫性的纤维组织增多，出现尘肺病。针对这一状况，国家对工业粉尘排放浓度制订了相关标准，严格控制粉尘浓度。因此，为了进行有效的除尘和降尘以确保人身安全和提高环境质量，如何及时准确地对工业现场粉尘浓度进行监测就成了我们必须面对的一个问题。
目前，世界各国对粉尘浓度的测量技术都做了大量研究，研制了一系列粉尘监测仪器，如粉尘采样器、直读式测尘仪、粉尘浓度传感器等。本文介绍一种基于静电感应和嵌入式技术的在线粉尘监测系统，该系统在灵敏性，可靠性以及可维护性均具有一定的优势，在传统的布袋除尘系统中完全可以替代人工检漏，并能实时显示当前粉尘浓度，具有很大的推广性。
2 静电荷测量原理
任何粉体状的物质在气力的输送过程中，都会产生碰撞和磨擦，因此粉体粒子都会失去电子而形成带正电荷的粒子和颗粒，随浓度的变化及粉体流速的变化，其电荷量也按一定规律变化。粉尘颗粒所带的电荷形成静电场。利用静电感应原理即可测得静电场的大小及变化，通过信号处理，即可显示气固两相中粉体浓度的数量值。
3 静电粉尘在线监测系统硬件实现
静电粉尘在线监测系统硬件主要由信号检测和控制器两大单元组成。其中，信号检测单元主要完成静电的感应，放大以及整流等工作，以保证输出4～20MA标准电流信号。而控制器单元主要功能是接收电流信号，完成数据的采集，显示以及向中心传输数据的功能。系统硬件结构图如图1所示。
3.1 信号检测单元
信号检测单元主要实现电荷的收集和放大，最终输出4～20mA标准电流信号。电荷放大器采用LMC6081芯片，LMC6081是一种低电压放大器，它采用4.5V～15V直流电压供电，最低输入可达150uV，输出可达20mV，是一种应用比较广泛的低电压放大器。在二级放大电路中，采用的是OP177。
3.2 核心处理器的选择
控制中心模块选用C8051F060单片机，它是美国Cygnal公司推出的完全集成混合信号片上系统型MCU。C8051F060单片机采用与8051兼容的专利内核CIP-51，速度高达25MIPS，并具有59个数字I/O引脚、5个16位通用定时器、6个带有捕捉/比较模块的可编程定时器/计数器阵列。同时，片内还集成了2个12位DAC、3个电压比较器、看门狗定时器，VDD监视器和温度传感器。该芯片上集成有64KB的FLASH和4352B内部RAM，以及硬件实现的SPI、SMBus/I2C和2个UART串行接口，还集成了CAN总线控制器。最重要的是，C8051F060单片机还有两个16位、1Msps的ADC，在高精度数据采集系统中使用C8051F060单片机无需外扩ADC转换芯片，这使得采用C8051F060单片机具有开发相对简单，费用低廉、可适用于工业现场数据采集等特点。
3.3 外部接口电路设计
外部接口电路主要包括几部分，ADC数据输入电路，DAC输出电路，显示与键盘接口电路以及RS232通信接口电路。ADC数据输入电路主要功能是接受4～20mA电流信号，通过硬件滤波，输入C8051F060单片机进行A/D转换。DAC输出电路的主要功能是将经过A/D转换后的数据换算成浓度值，再将浓度值同过D/A转换，再次还原成4～20mA电流信号，为其他一些设备或者系统提供可靠的粉尘浓度信号。RS232通信接口电路采用MAX3232电平转换芯片，它是连接本地控制器与控制中心的设备，通过RS232总线，实现控制中心与本地控制器之间的数据交换。
4 软件实现
根据系统需要完成的功能，将用户程序划分为几个独立的任务，任务具体划分几任务间关系如图3所示。
各任务间根据实际需要通过μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的信号量、邮箱以及消息队列的方式进行通信。其中，ADC采集任务中经过A/D转换得到的实时数据，在DAC转换任务中需要将其经过人工处理后再将其转换为4～20mA模拟信号发出供其他设备或系统使用；在LCD显示任务中需要将这些经过转换的数据通过计算，实时的将粉尘浓度显示在LCD屏上；而在RS232任务中，也需要将这些数据定时通过RS232总线上传到控制中心。四个任务同时使用这一组数据，因此使用μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的信号量来实现数据共享。按键扫描任务在得到当前键盘输入情况后，可以通过邮箱信号将最新键值传送到LCD显示任务中，LCD显示任务通过识别键值来确定当前显示内容；同样键盘可以通过邮箱方式与EEPROM读写任务进行通信，从而完成参数配置的功能。
5 结束语
实践证明，采用静电粉尘在线监测系统，可是实时，准确的得到粉尘浓度信息，为有效的防尘和除尘提供了可靠的依据，对环境保护有着巨大的作用。这种在线粉尘监测系统，可以根据不同的应用领域作出不同的功能扩展，可广泛用于冶金、电力、化工、制药、食品加工、建材、木材加工等布袋除尘系统的检漏。
