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CN117665169A - 一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统 - Google Patents

一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统 Download PDF

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CN117665169A
CN117665169A CN202311701494.1A CN202311701494A CN117665169A CN 117665169 A CN117665169 A CN 117665169A CN 202311701494 A CN202311701494 A CN 202311701494A CN 117665169 A CN117665169 A CN 117665169A
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CN
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concentrator
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gas
dimensional
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CN202311701494.1A
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陈涛
李楠
汤绍富
林杰
项一凡
郭森
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Zhejiang Fuchunjiang Environmental Technology Research Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Fuchunjiang Environmental Technology Research Co ltd
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Publication date
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Abstract

本发明公开了一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，涉及二噁英在线检测技术领域。包括：气相预浓缩控制单元，实现单通道模式或双通道模式下，气相色谱仪、第一预浓缩仪和/或第二预浓缩仪的协同工作；时序配置单元，进行第一预浓缩仪、第二预浓缩仪运行序号及采样解析冷阱序号选择；流量标定单元，对应单通道模式和双通道模式下的各冷阱，计算标气的质量和峰面积值之间的比例关系，获得标定斜率值；数据采集单元，进行数据采集并计算峰面积值；二噁英计算单元，确定待解析的冷阱，获取对应的标定斜率值，结合所述峰面积值计算二噁英浓度值。本发明具有检测方式灵活、成本低等特点。

Description

一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统
技术领域
本发明涉及二噁英在线检测技术领域，尤其涉及一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统。
背景技术
现有投入市场应用的二噁英在线检测设备主要应用于单通道排放源检测，面对垃圾焚烧企业减排需求的多样化、二噁英在线检测需求的多样化。现有的单通道二噁英在线检测设备无法满足现有的复杂企业应用需求，例如垃圾焚烧企业一般有2到3台焚烧炉生产线，如果厂家进行工艺改进或设备改造实现不同炉号焚烧过程分析，只能通过切换采样管路来实现，但是该方式存在时间周期长，人工成本高等缺点，无法实时的进行多焚烧炉焚烧过程分析。此外，如果进行多台二噁英在线检测设备购买实现多排放源检测，存在价格成本高、设备维护费用高等缺点。
发明内容
为了解决背景技术中提到的至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，具有检测方式灵活、成本低等特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，包括：上位机、气相色谱仪、第一预浓缩仪、第二预浓缩仪、激光器和质谱仪；所述上位机包括：
气相预浓缩控制单元，实现单通道模式或双通道模式下，气相色谱仪、第一预浓缩仪和/或第二预浓缩仪的协同工作；
时序配置单元，进行第一预浓缩仪、第二预浓缩仪运行序号及采样解析冷阱序号选择；
流量标定单元，对应单通道模式和双通道模式下的各冷阱，计算标气的质量和峰面积值之间的比例关系，获得标定斜率值；
数据采集单元，进行数据采集并计算峰面积值；
二噁英计算单元，确定待解析的冷阱，获取对应的标定斜率值，结合所述峰面积值计算二噁英浓度值。
在本发明的某些实施例中，所述气相预浓缩控制单元包括低速板卡；
所述气相色谱仪的载气输出端分别连接第一电磁阀、第二电磁阀，第一电磁阀、第二电磁阀的输出端分别连接第一预浓缩仪、第二预浓缩仪的载气输入端；第一预浓缩仪、第二预浓缩仪的样品输出端连接气相色谱仪的色谱柱输入端，低速板卡与所述气相色谱仪、第一预浓缩仪、第二预浓缩仪、第一电磁阀、第二电磁阀连接，通过控制第一电磁阀、第二电磁阀的启闭控制载气进入第一预浓缩仪和/或第二预浓缩仪；
在单通道模式下，载气进入第一预浓缩仪和第二预浓缩仪其中之一，控制第一预浓缩仪和第二预浓缩仪其中之一交替进行采样解析，并在其达到解析加热状态时触发气相色谱仪工作；在双通道模式下，载气依次进入第一预浓缩仪和第二预浓缩仪，控制第一预浓缩仪和第二预浓缩仪交替进行采样解析，并在两者达到解析加热状态时触发气相色谱仪工作。
在本发明的某些实施例中，第一预浓缩仪、第二预浓缩仪运行序号及采样解析冷阱序号选择的具体步骤如下：
C01：LabVIEW前面板簇控件中放置启用布尔控件、预浓缩仪枚举控件、采样枚举控件、解析枚举控件，将簇控件添加到数组中，形成一维簇数组控件；所述预浓缩仪枚举控件提供枚举常量T1和T2；所述采样枚举控件和解析枚举控件皆提供枚举常量冷阱A、冷阱B、冷阱C、冷阱D；
C02：前面板点击枚举控件选择预浓缩仪序号和采样序号、冷阱序号；
C03：判断当前一维簇数组控件是否勾选启用按钮和预浓缩仪序号是否有重复或采样解析冷阱序号是否不匹配；包括：
C031:获取一维簇数组控件的值，获取启用布尔值和冷阱序号枚举值；
C032：判断启用布尔值是否为true，若为true，则在一维布尔数组B1中添加布尔true常量，判断一维布尔数组B1的长度是否小于1，若小于1则未勾选布尔值启用按钮，同时若启用布尔值为true，将预浓缩仪序号枚举值添加到一维枚举数组M1中；
C033：判断解除捆绑后的预浓缩仪序号值是否等于枚举常量值T1，若等于，则在一维布尔数组中B2中添加布尔true常量，判断B2的长度是否大于1，若大于1则预浓缩仪序号重复布尔变量B1为true，若一维布尔数组B2的长度小于1，则进行冷阱序号判断；
C034: 获取一维簇数组中的启用布尔值、预浓缩仪序号枚举值、采样枚举值、解析枚举值，对采样枚举值、解析枚举值进行差值计算，判断绝对值是否大于1，将判断结果输出为一维布尔数组B3，检索一维布尔数组B3是否有true常量，若存在则超限布尔变量B3为true；
C035：判断采样枚举值是否等于解析枚举值，将判断结果输出为一维布尔数组B4，检索一维布尔数组B4是否有true常量，若存在则代表参数中至少有一组采样和解析序号重复，若采样解析序号重复，则采样解析序号重复布尔变量B2为true；
C036：判断启用布尔是否为true，若为true，则将当前解析枚举值添加到一维枚举数组M2中，将当前采样枚举值添加到一维枚举数组M3中，将添加元素后的一维枚举数组M2和一维枚举数组M3合并为新的一维枚举数组M4；
C04：判断预浓缩仪是否重复配置，若重复配置，则提示重新配置；否则判断采样解析序号是否重复或超限，若重复或超限，则提示重新配置，否则判断一维枚举数组M1的长度大小，若长度大于1，则单通道布尔变量B4为true；
C05：序列配置完成后，将整型序列标识变量BI初始化为0。
在本发明的某些实施例中，计算标气的质量和峰面积值之间的比例关系的步骤如下：
L1：判断单通道布尔变量B4是否为true，若为true，进行单通道流量标定模块调用，否则进行双通道流量标定模块调用；
L2：若为单通道流量标定，则写入运行的第一预浓缩仪或第二预浓缩仪的多组对应冷阱测试标气的峰面积值以及一定体积浓度下标气的质量，进行线性拟合，得到的斜率参数即对应冷阱的标定斜率值；
L3：若为多通道流量标定，则写入运行的第一预浓缩仪和第二预浓缩仪的多组对应冷阱测试标气的峰面积值以及一定体积浓度下标气的质量，进行线性拟合，得到的斜率参数即对应冷阱的标定斜率值。
在本发明的某些实施例中，步骤L2的具体方法如下：
L201：在前面板表格控件ml列中写入预浓缩仪采样体积，T1-A、T1-B或T2-C、T2-D列中写入不同冷阱测试标气的峰面积值；
L202：获取一定体积浓度下标气的质量；
L203：进行线性拟合，其中输入变量X为标气的质量一维数组SQZ，输入变量Y1、Y2为冷阱序号对应的峰面积值一维数组SFS1、SFS2，线性拟合后的斜率参数K1、K2即对应冷阱的标定斜率值，拼接成一维数组SXL。
在本发明的某些实施例中，步骤L3的具体方法如下：
L301：在前面板表格控件ml1和ml2列中填入预浓缩仪采样体积，T1-A、T1-B、T2-C、T2-D列中写入不同冷阱测试标气的峰面积值；
L302：获取一定体积浓度下标气的质量；
L303：进行线性拟合，其中输入变量X1、X2为标气的质量一维数组DQZ1、DQZ2，输入变量Y1、Y2、Y3、Y4为冷阱序号对应的峰面积值一维数组DFS1、DFS2、DFS3、DFS4，线性拟合后的斜率参数K1、K2、K3、K4即对应冷阱的标定斜率值，拼接成一维数组DXL。
在本发明的某些实施例中，所述标气的质量的计算方法如下：
其中：为第i组采样体积下标气的质量；m为标气浓度；为第i组预浓缩仪采样体积；为标气的摩尔质量。
在本发明的某些实施例中，所述峰面积值的计算步骤如下：
G301：将标气或烟气进样到预浓缩仪、气相色谱仪进行富集浓缩、分离后，进入到质谱仪中，激光器进行物质电离；
G302：在指示物飞行时间左右两侧设置两条游标基线和，游标基线左侧设置两条游标基线和，游标基线右侧设置两条游标基线和；
G303：获得游标基线和区间内的均值LA和游标基线和区间内的均值RA；
G304：计算游标基线和之间的信号近似噪声值，计算方式如下：
G305：采用梯形法则方法进行粗峰面积值FM大小计算；
G306：计算最终的峰面积值XF，计算方式如下：
。
在本发明的某些实施例中，所述标定斜率值的获取方法如下：
E1：判断气相色谱仪输出电压是否触发，若触发，则根据运行的冷阱序号确定当前模式为单通道模式或双通道模式；
E2：若为单通道模式，则进一步判断运行的是第一预浓缩仪还是第二预浓缩仪；
E3：获取运行的预浓缩仪的冷阱所对应的标定斜率值；
E4：完成首次斜率值获取后，将序列标识变量BI加1，在下次气相色谱仪触发时进行下一组标定斜率获取，完成下一组标定斜率获取和序列标识变量BI加1操作后，判断单通道布尔变量B4是否为true，若为true，判断标识变量BI是否大于等于2，若满足条件，则将序列标识变量BI重置为0，若单通道布尔变量B4为false，判断标识变量BI是否大于等于4，若判断结果为true，则将序列标识变量BI重置为0。
在本发明的某些实施例中，所述二噁英浓度值的计算方法如下：
将标定斜率值代入关联模型中进行计算，获取二噁英浓度值，计算公式如下：
其中，F 表示垃圾焚烧烟气中指示物的峰面积值；
K表示标气标定斜率值；
表示烟气采样体积；
表示烟气体积换算系数；
A表示烟气中指示物浓度对应的影响因子；
B表示烟气中指示物浓度对应的常系数因子；
表示阻燃空气初始氧含量；
表示实测的烟气氧含量；
Y表示计算获得的二噁英浓度值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明能够实现单通道和双通道两种检测模式选择，相比较单通道二噁英检测方法，具有检测方式灵活、成本低等优点；
（2）本发明通过时序配置的设定，能进行单通道任一炉号检测和双通道检测顺序选择，具有高度的灵活性，能满足企业复杂的应用需求。
附图说明
图1为本发明整体硬件系统组成图。
图2为本发明上位机的系统单元组成图。
图3为本发明的气相预浓缩仪控制单元的硬件连接示意图。
图4为本发明的双通道模式下气相预浓缩仪协同触发流程示意图。
图5为本发明气相预浓缩仪协同控制流程示意图。
图6、图7为本发明单通道运行模式下不同时序配置后的流量标定单元数据录入示意图和预浓缩仪运行时序图。
图8、图9为本发明双通道运行模式下不同时序配置后的流量标定单元数据录入示意图和预浓缩仪运行时序图。
图10为本发明高速板卡平均数据采样模式工作流程示意图。
图11为本发明数据采集单元数据采集运行状态流程示意图。
图12为本发明峰面积计算游标区间位置示意图。
图13、14为本发明单通道运行模式下不同时序配置后的标定斜率获取示意图。
图15、16为本发明双通道运行模式下不同时序配置后的标定斜率获取示意图。
图中：1-1、上位机；1-2、激光器；1-3、气相色谱仪；1-4、低速板卡；1-5、第一预浓缩仪；1-6、第二预浓缩仪；1-7、高速板卡；1-8、质谱仪；2-7、载气瓶；2-8、第一电磁阀；2-9、第二电磁阀；2-10、石英三通。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本实施例提供一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，包括：上位机1-1、激光器1-2、气相色谱仪1-3、第一预浓缩仪1-5、第二预浓缩仪1-6和质谱仪1-8；
如图2所示，所述上位机实现其他仪器的整体控制，包括气相预浓缩控制单元、时序配置单元、流量标定单元、数据采集单元和二噁英计算单元。具体的：
一、气相预浓缩控制单元
气相预浓缩控制单元实现单通道模式或双通道模式下，气相色谱仪、第一预浓缩仪和/或第二预浓缩仪的协同工作；
如图3所示，气相预浓缩控制单元硬件模块连接如下：
上位机1-1输入输出端连接气相色谱仪1-3、第一预浓缩仪1-5（T1）、第二预浓缩仪1-6（T2）、低速板卡1-4输入端，载气瓶2-7输出口通过铜管线连接气相色谱仪1-3载气输入端，气相色谱仪1-3载气输出端通过铜管线分别连接第一电磁阀2-8、第二电磁阀2-9输入端，第一电磁阀2-8、第二电磁阀2-9输出端连接第一预浓缩仪1-5、第二预浓缩仪1-6载气输入端。第一预浓缩仪1-5、第二预浓缩仪1-6样品输出端通过传输线连接石英三通2-10输入端，石英三通2-10输出端连接气相色谱仪1-3色谱柱输入端，低速板卡1-4的AI1输入端连接气相色谱仪1-3的AO输出端，低速板卡1-4的AO1输出端、AO2输出端、AO3输出端、AO4输出端、AO5输出端分别连接气相色谱仪1-3、第一电磁阀2-8、第一预浓缩仪1-5、第二电磁阀2-9、第二预浓缩仪1-6的输入端。
在单通道模式下，载气进入第一预浓缩仪和第二预浓缩仪其中之一，控制第一预浓缩仪和第二预浓缩仪其中之一交替进行采样解析，并在其达到解析加热状态时触发气相色谱仪工作；
在双通道模式下，载气依次进入第一预浓缩仪和第二预浓缩仪，控制第一预浓缩仪和第二预浓缩仪交替进行采样解析，并在两者达到解析加热状态时触发气相色谱仪工作。
以双通道模式为例，如图4和图5所示，所述气相预浓缩控制单元、第一预浓缩仪1-5、第二预浓缩仪1-6触发气相色谱仪1-3控制流程如下：
S1：上位机1-1通过串口通信实时监测第一预浓缩仪1-5仪器状态，判断第一预浓缩仪1-5是否为解析加热状态；
S2：上位机1-1通过串口通信实时监测第二预浓缩仪1-6仪器状态，判断第二预浓缩仪1-6是否为解析加热状态；
S3：上位机1-1依据第一预浓缩仪1-5、第二预浓缩仪1-6先后达到解析加热状态，赋值电压AO1；
S4：低速板卡AO1通道输出信号，实现气相色谱仪1-3触发。
如图4、图5所示，双通道模式下所述气相预浓缩控制单元、气相色谱仪1-3触发第一预浓缩仪1-5、第二预浓缩仪1-6控制流程如下：
T1：上位机1-1通过低速板卡1-4的AI1通道实时采集气相色谱仪1-3模拟输入信号；
T2：上位机1-1根据实时采集电压值判断气相色谱仪1-3是否为气相准备状态，依据软件设定运行时序，赋值电压AO3或AO5；
T3：低速板卡1-4通过AO3发送电压至第一浓缩仪1-5，第一预浓缩仪1-5运行方法序列；
T4：低速板卡1-4通过AO5发送电压至第二浓缩仪1-6，第二预浓缩仪1-6运行方法序列。
所述的第一浓缩仪1-5、第二浓缩仪1-6运行触发方式有上升沿触发和下降沿触发两种方式，触发方式通过上位机软件设置。
如图3、图5所示，所述的第一电磁阀2-8、第二电磁阀2-9在上位机1-1监测到第一预浓缩仪1-5为准备解析状态时，低速板卡1-4的AO2通道输出5V高电平，AO4输出低电平，第一电磁阀2-8开启，载气（氩气）通入第一预浓缩仪1-5，第二预浓缩仪1-6状态为准备解析状态时, 低速板卡1-4的AO2通道输出低电平，AO4输出高电平，第二电磁阀2-9开启，载气（氩气）通入第二预浓缩仪1-6。
通过气相预浓缩仪控制单元，可实现单通道和双通道采集模式下气相色谱仪和预浓缩仪协同工作，双通道模式下，预浓缩仪交替进行冷阱解析，同时进行冷阱采样，冷阱解析间隔为20min，单通道模式下预浓缩仪进行单台冷阱交替采样解析。
单通道模式下，低速板卡进行一路电磁阀控制，并进行一路气相色谱仪和预浓缩仪协同控制，整体协同控制流程与双通道相似，在此不再进行描述。
二、时序配置单元
时序配置单元，进行第一预浓缩仪、第二预浓缩仪运行序号及采样解析冷阱序号选择。具体步骤如下：
下表1所示为本发明中涉及到的部分变量的定义：
表1：变量定义
C01：LabVIEW前面板簇控件中放置启用布尔控件、预浓缩仪枚举控件（枚举常量为T1和T2）、采样枚举控件（枚举常量为冷阱A、冷阱B、冷阱C、冷阱D）、解析枚举控件（枚举常量为冷阱A、冷阱B、冷阱C、冷阱D），将簇控件添加到数组中，形成一维簇数组控件；
C02：前面板点击枚举控件选择预浓缩仪序号和采样序号、冷阱序号；
预浓缩仪T1、T2代表检测炉号的顺序，若簇数组的第一个簇控件、第二个簇控件的预浓缩仪序号值为T1、T2，则代表先进行1号炉烟气检测，后进行2号炉烟气检测，同理，若簇数组的第一个簇控件、第二个簇控件的预浓缩仪序号值为T2、T1，则代表先进行2号炉烟气检测，后进行1号炉烟气检测。
C03：判断当前一维簇数组控件是否勾选启用按钮和预浓缩仪序号是否有重复或采样解析冷阱序号是否不匹配；包括：
C031：获取一维簇数组控件的值，For循环索引第i(i=0……N)个一维簇数组的值，将获取的值参数通过“按名称解除捆绑”函数进行解除捆绑，解除捆绑后的值为启用布尔值和冷阱序号枚举值；
C032：判断解除捆绑后的启用布尔值是否为true，若为true，则在一维布尔数组B1[N]中使用“数组插入”函数添加布尔true常量，通过“数组大小”函数判断B1[N]的长度是否小于1，若小于1则未勾选布尔值启用按钮，同时若启用布尔值为 true，使用“数组插入”函数将预浓缩仪序号枚举值添加到一维枚举数组M1[N]中；
C033：判断解除捆绑后的预浓缩仪序号值是否等于枚举常量值T1，若等于，则在一维布尔数组中B2[N]中使用“数组插入”函数添加布尔true常量，通过“数组大小”函数判断B2[N]的长度是否大于1，若大于1则预浓缩仪序号重复布尔变量B1为true，若一维布尔数组B2[N]的长度小于1，则进行冷阱序号判断；
C034: For循环索引第i(i=0……N)个一维簇数组的值，将获取的值参数通过“按名称解除捆绑”函数进行解除捆绑，解除捆绑后的值为启用布尔值、预浓缩仪序号枚举值、采样枚举值、解析枚举值，将采样枚举值、解析枚举值分别转换为整形，然后对转换后的结果进行差值计算，判断绝对值是否大于1，将判断结果输出为一维布尔数组B3[N]，通过“搜索一维数组”函数检索一维布尔数组B3[N]是否有true常量，若存在则超限布尔变量B3为true；
采样枚举值为冷阱A、冷阱B、冷阱C、冷阱D，对应常数大小为0、1、2、3，同理，解析枚举值对应常数大小也为0、1、2、3，若超限则代表采样和解析序号差值大于1，而对于T1预浓缩仪T2预浓缩仪默认的冷阱和解析枚举值相差为1。
C035：For循环判断采样枚举值是否等于解析枚举值，将判断结果输出为一维布尔数组B4[N]，通过“搜索一维数组”函数检索一维布尔数组B4[N]是否有true常量，若存在则代表参数中至少有一组采样和解析序号重复，若采样解析序号重复，则采样解析序号重复布尔变量B2为true；
C036：For循环判断启用布尔是否为true，若为true，则将当前解析枚举值通过“数组插入”函数添加到一维枚举数组M2[N]中，将当前采样枚举值通过“数组插入函数”添加到一维枚举数组M3[N]中，将添加元素后的一维枚举数组M2[N]和一维枚举数组M3[N]通过“创建数组”函数合并为新的一维枚举数组M4[N]。
C04：用户点击确定按钮，判断预浓缩仪序号重复布尔变量B1是否为true，若为true，则对话框提示（预浓缩仪序号重复，请重新进行配置选择！），若不为true，判断采样解析序号重复布尔变量B2和超限布尔变量B3进行或运算后的值是否为true，若为true，则对话框提示（采样解析序号选择重复或超限，请重新进行配置！），若不为true，则通过“数组大小”函数判断一维枚举数组M1[N]的长度大小，若长度大于1，则单通道布尔变量B4为true；
C05：序列配置完成后，将整型序列标识变量BI初始化为0。
单通道布尔变量B4为true，则为单通道二噁英在线检测，若单通道布尔变量B4为false，则为双通道二噁英在线检测。
三、流量标定单元
流量标定单元，对应单通道模式和双通道模式下的各冷阱，计算标气的质量和峰面积值之间的比例关系，获得标定斜率值。如图6、图7、图8、图9所示，具体步骤如下：
L1: 判断单通道布尔变量B4是否为true，若为true，则LabVIEW上位机软件使用“开始异步调用”函数进行单通道流量标定模块调用，若为false，则进行多通道流量标定模块调用；
L2：若为单通道流量标定，在软件初始化时使用“索引数组”函数获取预浓缩仪序号一维枚举数组M1[N]的第一个值，若等于枚举常量值T1，则前面板表格控件的列首为“ml、T1-A、T1-B”， 若第一个值不等于枚举常量值T1，前面板表格控件的列首为“ml、T2-C、T2-D”；
L201：在前面板表格控件ml列中写入预浓缩仪采样体积，T1-A、T1-B或T2-C、T2-D列中写入不同冷阱测试的标气峰面积值，填写数据至少为5组；
L202：获取一定体积浓度下标气的质量，转换公式如下：
（i=0,1,2……N）
其中：
：第i组采样体积下计算的质量，单位为ug；
m：标气浓度，单位为ppbv；
：第i组预浓缩仪采样体积，单位为ml；
：标气的摩尔质量。
L203：使用LabVIEW中的“线性拟合”函数进行线性拟合，其中输入变量X为气体质量数一维数组SQZ[N]，输入变量Y1、Y2为冷阱序号对应的峰面积一维数组SFS1[N]、SFS2[N]，线性拟合的方法选择为“最小二乘法”，将线性拟合后的斜率参数K1和斜率参数K2拼接成一维数组SXL[N]。
L3:若为多通道流量标定，则前面板表格控件的列首为“ml1、T1-A、T1-B、ml2、T2-C、T2-D”。
L301：在前面板表格控件ml1和ml2列中填入预浓缩仪采样体积，T1-A、T1-B、T2-C、T2-D列中填入写入不同冷阱测试的标气峰面积值，填写数据至少为5组；
L302：获取一定体积浓度下标气的质量；
L303：使用LabVIEW中的“线性拟合”函数进行线性拟合，其中输入变量X1、X2为气体质量数一维数组DQZ1[N]、DQZ2[N]，输入变量Y1、Y2、Y3、Y4为冷阱序号对应的峰面积一维数组DFS1[N]、DFS2[N]、DFS3[N]、DFS4[N]，线性拟合的方法选择为“最小二乘法”，将线性拟合后的斜率参数K1、K2、K3、K4拼接成一维数组DXL[N]。
四、数据采集单元
数据采集单元，采用型号为Spectrum M4i.2210-x8高速板卡1-7，进行数据采集并计算峰面积值。
数据采集计算具体实现步骤如下：
G1：软件初始化进行采集参数设置，通过初始化设备.vi进行设备名称连接，通过通用配置设置.vi进行参数设置，设置信号检测范围为+/-2500mv，信号耦合方式为DC；通过平均统计设置.vi进行参数设置，设置采集模式为平均采样模式，采样数为131040，采样片段为1，采样均值为n，通过模拟输入设置.vi设置触发通道为外触发，触发方式为上升沿触发，触发电压为1V，采样率为1.25GS/s；
如图10所示，平均采样模式，即板卡在接收到激光器外触发信号后进行一次数据采集，并将采集数据平均处理后放置在板载内存中，然后采样次数达到采样均值n时，板卡内部进行求和处理，该采集模式下，板卡采集n次，上位机采集值为n次的采集平均值的累加值，上位机采集周期为0.1*n（单位为s），该采集模式下，信号噪声值较小，信号分布具有较好的均匀性，便于获得更准确的峰面积结果。
G2：如图11所示，通过While循环进行循环数据采集，数据采集部分采用状态机框架，状态分别为：启动、状态消息判断、数据读取、参数设置、停止五个状态，具体执行步骤如下：
G201：启动状态①，通过启动.vi，传入初始化设置的板卡参数输入变量，输出板卡参数输出变量，并进入状态消息判断状态；
G202：状态消息判断状态②，通过错误检查.vi读取错误发生布尔值是否为真，若为真，则进入停止状态中，退出状态机循环，结束当前数据采集，进入下一次数据采集处理，若不为真，则判断读取板卡状态.vi的板卡准备输出变量布尔值是否为真，若为真，则进入数据读取状态，若为假，则判断用户是否按下停止采集按钮，若没有按下停止采集按钮，则一直进入状态消息判断状态②，直到用户点击停止采集时，才结束当前状态，进入停止状态；
G203：数据读取状态③，通过缓存数据读取.vi读取板载内存一维数组RA[N]，将一维数组转换为电压值(单位为V) ，转换公式如下：
其中：
：表示一维数组第i个采样点的电压值
：表示一维数组第i个采样点采样数据值
n：表示采样均值
N：为采样数大小
G204：参数设置状态④，先通过通道停止.vi、通道关闭.vi，关闭当前高速板卡采集通道，延时1S，进行初始化参数写入（参数化写入与G1步骤相同），初始化参数写入完成后，退出当前状态机循环；
该状态在LabVIEW上位机事件结构中执行，当用户进行采样均值n的大小改变时，事件结构“均值”值改变事件分支会进入该状态进行参数初始化。
G205：停止状态⑤，退出当前状态机循环，结束当前数据采集，进入下一次数据采集。
数据采集计算单元中提到的初始化设备.vi、通用配置设置.vi、平均统计设置.vi、模拟输入设置.vi、启动.vi、错误检查.vi、读取板卡状态.vi、缓存数据读取.vi、通道停止.vi、通道关闭.vi为厂家提供的LabVIEW封装包vi，上位机程序中在数据采集计算单元中进行了开发和集成。
S3：计算峰面积值，具体如下：
G301：将标气或烟气进样到预浓缩仪、气相色谱仪进行富集浓缩、分离后，进入到质谱仪中，激光器进行物质电离；
G302：如图12所示，在上位机系统界面波形图控件中的指示物飞行时间左右两侧设置两条游标基线和，游标基线左侧设置两条游标基线和，游标基线右侧设置两条游标基线和；
G303：通过LabVIEW的“获取波形子集”函数、“均值”函数获得游标基线和区间内的均值LA; 通过LabVIEW的”获取波形子集“函数、“均值”函数获得游标基线和区间内的均值RA；
软件先通过“获取波形子集”函数获取游标基线区间内的纵坐标信号值一维数组，之后通过“均值”函数求解获得纵坐标信号值一维数组的平均值-即游标区间内的Y坐标平均值，所述的“获取波形子集”函数和“均值”函数均为LabVIEW软件自带封装函数。
G304：计算游标基线和之间的信号近似噪声值，计算方式如下：
G305：通过LabVIEW的“一元数值积分”函数采用梯形法则方法进行峰面积FM大小计算；
其中：LabVIEW“一元数值积分”函数的两个输入变量分别为高速板卡采集的Double电压信号值一维数组V[N] (N=0,1,2……)和一维数组V[N]中数据的采样步长dt；
其中：dt=（为高速板卡采样率）；)
G306：计算信号峰面积XF，计算方式如下：
由于高速板卡自带噪声信号，将获取的峰面积值FM减去噪声信号值ZS，可以提高信号峰面积值的计算精度，从而提高二噁英计算的准确度。
五、二噁英计算单元
二噁英计算单元，确定待解析的冷阱，获取对应的标定斜率值，结合所述峰面积值计算二噁英浓度值。
如图13、图14、图15、图16所示，标定斜率值的获取方法如下：
E1：判断气相色谱仪AO1输出电压是否大于触发电压（上升沿触发或下降沿触发），若触发，则通过“索引数组”函数索引解析枚举值，“索引数组”函数的输入变量为一维枚举数组M4[N]，索引序号为整型序列标识变量BI（初始值为0），索引值为当前待解析的冷阱枚举值，将冷阱枚举值通过“转换为长整型”函数转换为序号整型值LJ；
E2：判断单通道布尔变量B4是否为true，判断序号整型值LJ是否大于等于2，若为true，则说明进行T2预浓缩仪检测，若为false，则说明进行T1预浓缩仪检测；
E3：通过“索引数组”函数索引标定斜率值，“索引数组”函数的输入变量为一维斜率标定数组SXL[N]，索引序号为序号整型值LJ，索引值为当前待解析的冷阱标定斜率值，若为单通道检测，且序号整型值LJ大于等于2，则冷阱C、冷阱D的索引序号为LJ-2；若为多通道检测，则以索引序号值LJ进行冷阱标定斜率值获取；
（如果进行单通道检测，冷阱C、冷阱D则对应的枚举常量值为2、3，而单通道标定一维数组SXL[N]的长度为2，因此如果索引序号为2、3，则索引获取的冷阱标定值为0，会造成二噁英计算错误）
E4：完成首次斜率值获取后，将序列标识变量BI加1，在下次气相色谱仪触发时进行下一组标定斜率获取，完成下一组标定斜率获取和序列标识变量BI加1操作后，判断单通道布尔变量B4是否为true，若为true，判断标识变量BI是否大于等于2，若满足条件，则将序列标识变量BI重置为0，若单通道布尔变量B4为false，判断标识变量BI是否大于等于4，若判断结果为true，则将序列标识变量BI重置为0；
E5：将标定斜率值代入关联模型中进行计算，获取二噁英浓度值，计算公式如下：
其中，F 表示垃圾焚烧烟气中指示物的峰面积值；
K表示标气标定斜率值；
表示烟气采样体积，单位为ml；
表示烟气体积换算系数；
A表示烟气中指示物浓度对应的影响因子；
B表示烟气中指示物浓度对应的常系数因子；
表示阻燃空气初始氧含量；
表示实测的烟气氧含量；
Y表示计算获得的二噁英浓度值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，其特征在于，包括：上位机、气相色谱仪、第一预浓缩仪、第二预浓缩仪、激光器和质谱仪；所述上位机包括：
气相预浓缩控制单元，实现单通道模式或双通道模式下，气相色谱仪、第一预浓缩仪和/或第二预浓缩仪的协同工作；
时序配置单元，进行第一预浓缩仪、第二预浓缩仪运行序号及采样解析冷阱序号选择；
流量标定单元，对应单通道模式和双通道模式下的各冷阱，计算标气的质量和峰面积值之间的比例关系，获得标定斜率值；
数据采集单元，进行数据采集并计算峰面积值；
二噁英计算单元，确定待解析的冷阱，获取对应的标定斜率值，结合所述峰面积值计算二噁英浓度值。
2.根据权利要求1所述的一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，其特征在于，所述气相预浓缩控制单元包括低速板卡；
所述气相色谱仪的载气输出端分别连接第一电磁阀、第二电磁阀，第一电磁阀、第二电磁阀的输出端分别连接第一预浓缩仪、第二预浓缩仪的载气输入端；第一预浓缩仪、第二预浓缩仪的样品输出端连接气相色谱仪的色谱柱输入端，低速板卡与所述气相色谱仪、第一预浓缩仪、第二预浓缩仪、第一电磁阀、第二电磁阀连接，通过控制第一电磁阀、第二电磁阀的启闭控制载气进入第一预浓缩仪和/或第二预浓缩仪；
在单通道模式下，载气进入第一预浓缩仪和第二预浓缩仪其中之一，控制第一预浓缩仪和第二预浓缩仪其中之一交替进行采样解析，并在其达到解析加热状态时触发气相色谱仪工作；在双通道模式下，载气依次进入第一预浓缩仪和第二预浓缩仪，控制第一预浓缩仪和第二预浓缩仪交替进行采样解析，并在两者达到解析加热状态时触发气相色谱仪工作。
3.根据权利要求1所述的一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，其特征在于，第一预浓缩仪、第二预浓缩仪运行序号及采样解析冷阱序号选择的具体步骤如下：
C01：LabVIEW前面板簇控件中放置启用布尔控件、预浓缩仪枚举控件、采样枚举控件、解析枚举控件，将簇控件添加到数组中，形成一维簇数组控件；所述预浓缩仪枚举控件提供枚举常量T1和T2；所述采样枚举控件和解析枚举控件皆提供枚举常量冷阱A、冷阱B、冷阱C、冷阱D；
C02：前面板点击枚举控件选择预浓缩仪序号和采样序号、冷阱序号；
C03：判断当前一维簇数组控件是否勾选启用按钮和预浓缩仪序号是否有重复或采样解析冷阱序号是否不匹配；包括：
C031:获取一维簇数组控件的值，获取启用布尔值和冷阱序号枚举值；
C032：判断启用布尔值是否为true，若为true，则在一维布尔数组B1中添加布尔true常量，判断一维布尔数组B1的长度是否小于1，若小于1则未勾选布尔值启用按钮，同时若启用布尔值为true，将预浓缩仪序号枚举值添加到一维枚举数组M1中；
C033：判断解除捆绑后的预浓缩仪序号值是否等于枚举常量值T1，若等于，则在一维布尔数组中B2中添加布尔true常量，判断B2的长度是否大于1，若大于1则预浓缩仪序号重复布尔变量B1为true，若一维布尔数组B2的长度小于1，则进行冷阱序号判断；
C034: 获取一维簇数组中的启用布尔值、预浓缩仪序号枚举值、采样枚举值、解析枚举值，对采样枚举值、解析枚举值进行差值计算，判断绝对值是否大于1，将判断结果输出为一维布尔数组B3，检索一维布尔数组B3是否有true常量，若存在则超限布尔变量B3为true；
C035：判断采样枚举值是否等于解析枚举值，将判断结果输出为一维布尔数组B4，检索一维布尔数组B4是否有true常量，若存在则代表参数中至少有一组采样和解析序号重复，若采样解析序号重复，则采样解析序号重复布尔变量B2为true；
C036：判断启用布尔是否为true，若为true，则将当前解析枚举值添加到一维枚举数组M2中，将当前采样枚举值添加到一维枚举数组M3中，将添加元素后的一维枚举数组M2和一维枚举数组M3合并为新的一维枚举数组M4；
C04：判断预浓缩仪是否重复配置，若重复配置，则提示重新配置；否则判断采样解析序号是否重复或超限，若重复或超限，则提示重新配置，否则判断一维枚举数组M1的长度大小，若长度大于1，则单通道布尔变量B4为true；
C05：序列配置完成后，将整型序列标识变量BI初始化为0。
4.根据权利要求3所述的一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，其特征在于，计算标气的质量和峰面积值之间的比例关系的步骤如下：
L1：判断单通道布尔变量B4是否为true，若为true，进行单通道流量标定模块调用，否则进行双通道流量标定模块调用；
L2：若为单通道流量标定，则写入运行的第一预浓缩仪或第二预浓缩仪的多组对应冷阱测试标气的峰面积值以及一定体积浓度下标气的质量，进行线性拟合，得到的斜率参数即对应冷阱的标定斜率值；
L3：若为多通道流量标定，则写入运行的第一预浓缩仪和第二预浓缩仪的多组对应冷阱测试标气的峰面积值以及一定体积浓度下标气的质量，进行线性拟合，得到的斜率参数即对应冷阱的标定斜率值。
5.根据权利要求4所述的一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，其特征在于，步骤L2的具体方法如下：
L201：在前面板表格控件ml列中写入预浓缩仪采样体积，T1-A、T1-B或T2-C、T2-D列中写入不同冷阱测试标气的峰面积值；
L202：获取一定体积浓度下标气的质量；
L203：进行线性拟合，其中输入变量X为标气的质量一维数组SQZ，输入变量Y1、Y2为冷阱序号对应的峰面积值一维数组SFS1、SFS2，线性拟合后的斜率参数K1、K2即对应冷阱的标定斜率值，拼接成一维数组SXL。
6.根据权利要求4所述的一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，其特征在于，步骤L3的具体方法如下：
L301：在前面板表格控件ml1和ml2列中填入预浓缩仪采样体积，T1-A、T1-B、T2-C、T2-D列中写入不同冷阱测试标气的峰面积值；
L302：获取一定体积浓度下标气的质量；
L303：进行线性拟合，其中输入变量X1、X2为标气的质量一维数组DQZ1、DQZ2，输入变量Y1、Y2、Y3、Y4为冷阱序号对应的峰面积值一维数组DFS1、DFS2、DFS3、DFS4，线性拟合后的斜率参数K1、K2、K3、K4即对应冷阱的标定斜率值，拼接成一维数组DXL。
7.根据权利要求5或6所述的一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，其特征在于，所述标气的质量的计算方法如下：
其中：为第i组采样体积下标气的质量；m为标气浓度；为第i组预浓缩仪采样体积；为标气的摩尔质量。
8.根据权利要求1所述的一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，其特征在于，所述峰面积值的计算步骤如下：
G301：将标气或烟气进样到预浓缩仪、气相色谱仪进行富集浓缩、分离后，进入到质谱仪中，激光器进行物质电离；
G302：在指示物飞行时间左右两侧设置两条游标基线和，游标基线左侧设置两条游标基线和，游标基线右侧设置两条游标基线和；
G303：获得游标基线和区间内的均值LA和游标基线和区间内的均值RA；
G304：计算游标基线和之间的信号近似噪声值，计算方式如下：
G305：采用梯形法则方法进行粗峰面积值FM大小计算；
G306：计算最终的峰面积值XF，计算方式如下：
。
9.根据权利要求1所述的一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，其特征在于，所述标定斜率值的获取方法如下：
E1：判断气相色谱仪输出电压是否触发，若触发，则根据运行的冷阱序号确定当前模式为单通道模式或双通道模式；
E2：若为单通道模式，则进一步判断运行的是第一预浓缩仪还是第二预浓缩仪；
E3：获取运行的预浓缩仪的冷阱所对应的标定斜率值；
E4：完成首次斜率值获取后，将序列标识变量BI加1，在下次气相色谱仪触发时进行下一组标定斜率获取，完成下一组标定斜率获取和序列标识变量BI加1操作后，判断单通道布尔变量B4是否为true，若为true，判断标识变量BI是否大于等于2，若满足条件，则将序列标识变量BI重置为0，若单通道布尔变量B4为false，判断标识变量BI是否大于等于4，若判断结果为true，则将序列标识变量BI重置为0。
10.根据权利要求1或9所述的一种应用于单通道或双通道的二噁英在线检测系统，其特征在于，所述二噁英浓度值的计算方法如下：
将标定斜率值代入关联模型中进行计算，获取二噁英浓度值，计算公式如下：
其中，F 表示垃圾焚烧烟气中指示物的峰面积值；
K表示标气标定斜率值；
表示烟气采样体积；
表示烟气体积换算系数；
A表示烟气中指示物浓度对应的影响因子；
B表示烟气中指示物浓度对应的常系数因子；
表示阻燃空气初始氧含量；
表示实测的烟气氧含量；
Y表示计算获得的二噁英浓度值。
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