T∕ACEF 080-2023 固定翼通用航空平台大气气态污染物航空原位测量技术指南.pdf

团团体体标标准准T/ACEF 0802023固定翼通用航空平台大气气态污染物航空原位测量技术指南Fixed wing general aviation platformsTechnical guidance for airborne in-situ measurement of atmospheric gaseouspollutants2023-05-31 发布2023-06-01 实施ICS：13.040.20CCS：Z10中 华 环 保 联 合 会发 布学兔兔 标准下载T/ACEF 0802023I目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14系统组成与方法功能.25技术内容.46质量保证与质量控制.9学兔兔 标准下载T/ACEF 0802023II前言本文件按照 GB/T1.1-2020标准化工作导则第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华环保联合会提出并归口。本文件起草单位：北京大学、北京化工大学、北京市人工影响天气中心、唐山市气象局、河北省人工影响天气中心、浙江大学、中国科学院合肥物质科学研究院。本文件主要起草人：吴志军、陈景川、张萃琦、陈仕意、胡敏、李少萌、刘永春、赵德龙、黄梦宇、丁德平、张晖、远红杰、杨洋、杨强、刘丹彤、王薇。学兔兔 标准下载T/ACEF 08020231固定翼通用航空平台大气气态污染物航空原位测量技术指南1范围本文件提供了固定翼通用航空平台大气气态污染物航空原位测量系统的组成功能、技术内容、质量保证与质量控制的指导。本文件适用于固定翼通用航空平台上采用原位测量方法观测大气气态污染物的浓度和分布，也可用于大气气态污染物航空原位测量系统的设计、改装、集成、检测和应用。注：本文件航空原位测量系统的固定翼通用航空平台不包含无人驾驶飞机。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 18268.1测量、控制和实验室用的电设备 电磁兼容性要求 第 1 部分：通用要求GBT 30203-2013飞机电气系统特性GJB 150.18A-2009军用装备实验室环境试验方法第 18 部分冲击试验GJB 181B-2012飞机供电特性HB 6167.6-2014民用飞机机载设备环境条件和试验方法第 6 部分：振动试验HJ 524-2009大气污染物名称代码HJ 654环境空气气态污染物（SO2、NO2、O3、CO）连续自动监测系统技术要求及检测方法HJ 818环境空气气态污染物（SO2、NO2、O3、CO）连续自动监测系统运行和质控技术规范MH/T 1075-2020飞机增雨作业安全规范QX/T 505-2019人工影响天气作业飞机通用技术要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。学兔兔 标准下载T/ACEF 080202323.1气态污染物气态污染物 gaseous pollutants由于人类活动或自然过程排入大气，在常态、常压下以气态分子状态存在，且浓度超过一定标准时对人或环境产生有害影响的物质。注：本文件包括但不限于 NO、NO2、O3、SO2、CO 和 VOCs。来源：HJ 524-2009，3.4，有修改3.2固定翼通用航空平台固定翼通用航空平台 fixed wing general aviation platforms指由动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力，在大气层内飞行的航空器。来源：QX/T 505-2019，3.1，有修改3.3大气观测作业飞机大气观测作业飞机 aircraft for atmospheric measurement指搭载大气在线测量设备和离线采样装置，执行空中大气化学、大气物理等观测任务的固定翼通用航空平台。4系统组成与方法功能4.1通则4.1.1测量系统大气气态污染物航空原位测量系统是利用大气观测作业飞机搭载气态污染物航空机载监测仪器，执行空中大气化学、大气物理等在线观测任务，完成样品收集、分析和数据采集、处理与储存的集成装置。4.1.2测量过程大气气态污染物航空测量过程是在大气观测作业飞机上采用气态污染物航空机载监测仪器对大气气态污染物进行连续地样品采集、处理、分析的过程，以及在飞行过程中使用采样裝置收集一定时段的大气样品，并将采集的样品在实验室进行后续处理、分析的过程。4.2系统组成大气气态污染物航空原位测量系统由大气观测作业飞机、气体进样系统、气态污染物航学兔兔 标准下载T/ACEF 08020233空机载监测仪器模块、标定校准系统、数据采集、存储和处理系统组成。其中：a)大气观测作业飞机经过适应性改装，包括固定翼通用航空平台、网络通信模块、供电模块、环境控制模块和辅助集成模块；b)气体进样系统由舱外气体进样管、舱内多支路气体管路组成；c)气态污染物航空机载监测仪器模块由多种气态污染物航空机载监测仪器组成，包括但不限于用于测量 NO、NO2、O3、SO2、CO 和 VOCs 的设备；d)标定校准系统由标准气体、零气发生器和气体动态校准仪组成；e)数据采集、存储和处理系统由数据采集模块、数据储存模块和数据处理模块组成。4.3方法功能方法功能4.3.1大气观测作业飞机大气观测作业飞机能够根据观测任务需要，搭载特定组合的气态污染物航空机载监测仪器和作业人员实施航空测量，可满足观测任务的通信传输、设备供电、作业环境、操作安全等需求。4.3.2气体进样系统多台（套）气态污染物航空机载监测仪器共用一套多支路气体进样系统，将舱外大气引入并进行在线测定或离线样品收集。4.3.3气态污染物航空机载监测仪器模块气态污染物航空机载监测仪器是在大气观测作业飞机上通过气体进样系统将舱外大气引入，并在线测定气态污染物浓度的连续自动监测分析仪器。气态污染物航空机载监测仪器模块包括多台（套）连续自动监测仪器，用于实时测量从舱外采集的大气气态污染物的浓度，各监测项目推荐的分析方法见表 1。表 1 气态污染物航空机载监测仪器的推荐分析方法监测项目推荐分析方法NO化学发光法、腔衰荡光谱法、腔增强吸收光谱法NO2化学发光法、腔衰荡光谱法、腔增强吸收光谱法O3紫外光度法、化学发光法SO2紫外荧光法、激光诱导荧光法CO腔衰荡光谱法、非分散红外吸收法、气体滤波相关红外吸收法VOCs质子转移反应质谱法、在线吸附管采样方法学兔兔 标准下载T/ACEF 080202344.3.4标定校准系统标定校准系统能够对气态污染物航空机载监测仪器进行标定和校准。4.3.5数据采集、存储和处理系统数据采集、存储和处理系统用于采集气态污染物航空机载监测仪器模块测量得到的数据，能够按指令实现数据的本地存储和数据及相关信息的实时处理。5技术内容5.1大气观测作业飞机大气观测作业飞机5.1.1固定翼通用航空平台固定翼通用航空平台满足 MH/T 1075-2020 的 4.3 作业飞机和 QX/T 505-2019 的 7 常规作业飞机的相关规定。5.1.2网络通信模块网络通信模块满足 QX/T 505-2019 的 6.2.3 通信设备的相关规定。5.1.3供电模块供电模块满足以下技术内容：a)供电模块满足大气观测作业飞机满负荷搭载的所有仪器设备的正常用电需求，并有冗余；b)具备包括但不限于飞机发动机供电、机载不间断电源供电、地面电源车供电三种供电方式；c)能够在飞机发动机供电、机载不间断电源供电、地面电源车供电三种供电方式间灵活切换，满足仪器设备在飞行前预热准备、航空在线监测和监测结束返航等过程的用电需求；d)机载不间断电源的电量满足气态污染物航空机载监测仪器正常连续工作 30 min 以上；e)设有漏电保护装置，防止人身触电；f)满足 GBT 30203-2013 的 4 通用要求和 GJB 181B-2012 的 4 一般要求的相关规定。5.1.4环境控制模块环境控制模块满足大气观测作业飞机所搭载仪器设备正常使用所需的环境条件：a)工作温度：540；学兔兔 标准下载T/ACEF 08020235b)相对湿度：85%；c)气压：60106 kPa；d)废气排气：机舱设置有仪器废气排出口，确保排出的废气不影响工作人员的健康和各仪器的测量结果。5.1.5辅助集成模块飞机配备有飞行管理和导航系统，可以连续地记录导航和气象资料，可获得以下数据：a)定位导航信息包括观测时间、飞机位置（经度、纬度、高度）、飞行姿态（俯仰角、滚转角、偏航角）、飞行速度（加速度）等相关数据；b)气象参数信息包括风速、风向、气温、气压、湿度（或水汽混合比）等相关数据。5.2气体进样系统气体进样系统5.2.1舱外气体进样管舱外气体进样管满足以下技术内容：a)气体进样管设置在舱外，用于引导舱外的环境空气以稳定流量进入舱内的测量装置，可设置在飞机机身顶部、底部或舷窗等位置；b)气体进样管与飞机固定连接设置，一端设置有进气嘴，进气嘴朝向飞机的机头方向，进气嘴的入口侧尺寸小于进气嘴的出口侧尺寸，气体进样管的另一端穿过机舱延伸至舱内，与舱内多支路气体管路的采样总管紧密连接设置；c)舱外气体进样管的设计保证舱外的大气稳定进入舱内多支路气体管路的采样总管，同时需要避免飞机发动机尾气等因素对测量的影响。5.2.2舱内多支路气体管路舱内多支路气体管路包括与舱外气体进样管连接的采样总管和与各监测分析仪器连接的采样支管，满足以下技术内容：a)气体管路连接紧密，避免漏气；b)气体管路的制作材料，选用不与被监测污染物发生化学反应和不释放有干扰物质的材料；c)采样气体在管路内的滞留时间小于 2 s；d)监测分析仪器与支管接头连接的管线选用不与被监测污染物发生化学反应和不释放有干扰物质的材料；长度不超过 2 m；e)监测分析仪器与支管接头连接的管线安装孔径5 m 的聚四氟乙烯滤膜；学兔兔 标准下载T/ACEF 08020236f)监测分析仪器与支管接头连接的管线，连接采样总管时伸向总管接近中心的位置。5.3气态污染物航空机载监测仪器模块气态污染物航空机载监测仪器模块5.3.1仪器外观仪器外观满足以下技术内容：a)气态污染物航空机载监测仪器模块的各监测仪器具有产品铭牌，铭牌上标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号和制造日期等信息；b)各监测仪器的表面完好无损，无明显缺陷，各零部件连接可靠，各操作键、按钮灵活有效；c)各监测仪器的主机面板显示清晰，字符、标识易于识别。5.3.2环境适应性气态污染物航空机载监测仪器模块的各监测仪器能够在以下条件中正常工作：a)使用环境：飞机舱内；b)工作温度：5 40；c)相对湿度：85%；d)气压：60 106 kPa；e)供电电压：AC 22022 V，501 Hz；f)振动：满足 HB 6167.6-2014 中 6.1 的相关规定；g)冲击：满足 GJB 150.18A-2009 中 7.2.1.4 的相关规定。5.3.3安全性气态污染物航空机载监测仪器模块设置有集成化电源箱，并设有漏电保护装置，满足以下技术内容：a)在环境温度 5 40，相对湿度85%条件下，仪器电源端子对地或机壳的绝缘电阻不小于 20 M；b)仪器有足够的绝缘强度，在 1500 V(有效值)、50 Hz 正弦波电压下持续 l min，不出现击穿或飞弧现象。5.3.4仪器性能气态污染物航空机载监测仪器模块的各监测仪器满足表 2 技术指标。学兔兔 标准下载T/ACEF 08020237表 2 气态污染物航空机载监测仪器的技术指标测量要素测量范围检出限时间分辨率量程精密度（20%量程）O30500 ppb2 ppb10 s5 ppbNO0500 ppb2 ppb10 s5 ppbNO20500 ppb2 ppb10 s5 ppbSO20500 ppb2 ppb10 s5 ppbCO050 ppm0.5 ppm10 s0.5 ppmVOCs100 种 VOCs物种，包括醇类、醛酮类、芳香烃类等1 ppt 甲苯/min积分时间10 s/5.3.5仪器安装5.3.5.1结构和外观气态污染物航空机载监测仪器模块的安装结构与外观满足以下技术内容：a)气态污染物航空机载监测仪器所包含仪器的种类和数量与飞机上搭载的其他仪器设备统筹考虑，固定在定制的航空架上，合理配置飞机重心，满足适航需要；b)固定气态污染物航空机载监测仪器的航空架采用满足航空规范的材料，定制化设计，能够将测量仪器牢固地固定在飞机固定卡槽上；c)航空架与飞机固定卡槽的连接处设置有减振、隔振设施；d)舱内测量系统的布局，突出可操作性，各仪器的安装位置不会对观测数据产生影响；e)航空架焊接牢固，结构件安装可靠，紧固件无松动，测量仪器与飞机机体无直接接触；f)各测量仪器的标识、说明等清晰完整。5.3.5.2安全性气态污染物航空机载监测仪器模块安装的安全性满足以下技术内容：a)系统结构有足够的强度和刚度，在满载荷下不出现影响工作的弹性变形；在设计极限载荷下不损坏；b)系统所使用线缆连接接口具备防插错功能；学兔兔 标准下载T/ACEF 08020238c)电源线缆及信号线缆等接口能够确保稳定可靠连接，可采用螺纹旋紧或卡扣紧固的接口。5.3.6维护性气态污染物航空机载监测仪器的各部件便于检查和维护，宜选用国内或国际标准规格的部件、接口，系统部件易于更换。5.3.7电磁兼容性气态污染物航空机载监测仪器具备电磁兼容性，满足 GB/T 18268.1 的 5 电磁兼容试验方案的相关规定。5.4标定校准系统标定校准系统5.4.1标准气体标准气体是国家有证标准物质或标准样品。5.4.2零气发生器零气发生器满足 HJ 654 附录 A 的相关规定。5.4.3动态气体校准仪动态气体校准仪满足 HJ 654 的 7.1.15 的相关规定5.5数据采集、存储和处理系统数据采集、存储和处理系统5.5.1数据采集数据采集满足以下技术内容：a)数据采样频率不小于 1 Hz；b)提供人机交互界面，实现对气态污染物航空原位测量系统的集中监控，以及对数据信息的采集、显示、存储和回放及分析处理。5.5.2数据存储数据存储满足以下技术内容：a)舱内仪器数据存储容量：不少于 5 小时有效观测数据的存储；b)数据备份与处理的存储容量：不少于 3 个月有效观测数据的存储；c)具备历史数据查询功能。5.5.3数据处理数据处理满足以下技术内容：a)能够显示和设置系统时间，统一各仪器的时间，具备时间标签功能；学兔兔 标准下载T/ACEF 08020239b)能够显示仪器的工作状态等参数信息；c)显示气象卫星、雷达、数值模式等图像产品并能叠加飞机位置等信息。5.5.4电磁兼容性数据采集、存储和处理系统具有电磁兼容能力，对其它电子设备不产生干扰。6质量保证与质量控制6.1系统装置质量保证与质量控制每次航空在线观测前检查大气气态污染物航空原位测量系统的各装置，全部检查合格后可进行航测，包括以下内容：a)按监测工作需求，检查系统配置的各类仪器设备的类别和数量；b)检查部件连接是否齐全、可靠，检查系统的安装情况，检查采样管路和仪器气路的气密性，必要时更换；c)根据仪器说明书的要求，定期检査、清洗仪器的关键零部件，更换关键零部件后需对仪器重新校准，并进行仪器性能测试；d)根据仪器说明书的要求或工作需要，定期校准标定仪器，满足 HJ 818 附录 B 的相关规定；e)需要开机预热的仪器，预留充足的预热时间，提前做好相关准备工作，确保仪器达到最佳使用状态；f)检查测量仪器的工作状态（包括但不限于时间同步、测量流量、参数设置等内容），确保测量的准确性、数据通讯与传输的稳定性；g)建立大气气态污染物航空原位测量系统质量控制文件。6.2测量数据质量保证与质量控制每次航空在线观测过程中和观测完成后及时检查各仪器的测量数据，包括以下内容：a)原始数据检查与备份，检查各测量参数原始数据的完整性，并及时存储、备份；b)检查各测量参数的完整时间序列，包括：正常运行时的所有监测数据均为有效数据；标记仪器检查、校准、维护保养或出现故障等非正常监测期间的数据并记为无效数据，仪器启动至仪器预热完成时段内的数据为无效数据；对于缺失和判断为无效的数据均需注明原因，并保留原始记录，有疑问处结合学兔兔 标准下载T/ACEF 080202310其他信息分析判断，辅助检查的可靠性；c)数据质量控制，检查测量数据的时间分辨率、数据准确性等是否满足要求，分析时间序列波动变化是否合理，检查数据有无重复或者丢失，检查数据、文档等文件的编号记录完整性。学兔兔 标准下载