（香格里拉区域大气本底站，云南 迪庆 674499）
摘 要：介绍香格里拉区域大气本底站基于光腔衰荡光谱（CRDS）技术组装的温室气体在线观测系统（Picarro）,及该系统在日常运行中出现的各类故障情况，分析说明故障出现原因，给出解决方案。为正在使用或将要使用此设备的台站人员提高对仪器的使用、维护和检修能力，也为提高仪器运行的稳定性和数据的可用率提供可靠的保障。
关键词：光腔衰荡光谱（CRDS）技术，故障，解决方案
引 言
美国Picarro公司的G1301/G1302分析仪主要用于分析大气中的浓度。该设备采用基于波长扫描的光腔衰荡技术（WS-CRDS）,仪器光腔的有效光程可达20km，因而具有较高的精度和较好的稳定性，对大气中 的分析精度可分别达到 ，满足本底台站环境大气中的 的观测分析。
香格里拉区域大气本底站是全国7个大气本底站之一，位于云南省迪庆藏族自治州香格里拉市格咱乡朱张（28.01°N，99.44°E，海拔3580m），气候特征属于季风气候区,是东亚季风和南亚季风的交汇处,其下垫面主要为针叶林和草甸，受人为因素破坏较小，观测数据代表西南区域大气环境的平均状况。
2007年底我站开始运行Picarro G1301/G1302观测系统，随着仪器的运行过程，各站都出现过故障情况。本文就香格里拉站近几年运行来遇到的故障情况进行汇总，分析给出解决方案，为台站人员提高对仪器的使用、维护和检修能力，也为提高仪器运行的稳定性和数据的可用率提供可靠的保障。
1 基本原理及系统结构
1.1 系统原理
Picarro G1301/G1302仪是目前国际上较为先进的温室气体分析仪，其原理为向一个由极高反射率镜面构成的闭合反射腔体内照射激光脉冲，在样气的吸收消光作用下，腔体内的激光脉冲光束强度呈指数衰减，其衰减时间常熟与样品气浓度有关。根据腔体内的激光脉冲强度衰减时间常数与样品气浓度的对应关系，快速测定气体样品中目标组分的浓度。
1.2 系统结构
系统主要包含3大模块： PiCarro分析主机：包括G1301/G1302；样品选择模块；压力和流量控制模块。
图1 Picarro系统结构图
1.2.1 Picarro浓度分析主机
该模块是Picarro分析系统的核心部件，主要是由Picarro主机构成，包括G1301和G1302，用于高精度分析不同样品的CO2、CH4、CO、H2O浓度，用于显示分析不同样品的浓度，并在PVU计算机中保存。
1.2.2 样品选择模块
样品选择模块主要由8口样品选择阀等控制，其主要功能为选择环境空气或标气，进入系统分析。观测时由程序控制8口阀选择不同支路的气流进入仪器分析，包括样品气、工作气、标准气等。
1.2.3 压力流量控制模块
该模块主要功能为控制进气流量，使不同支路进入仪器气体流量一致。因工作气之间以及环境空气气体压力不一致，必须经过质量流量计控制保证进入Picarro主机流量一致，才能保证获得较好的分析结果。此外，因Picarro主机进气口压力不能太高，将质量流量计设定于略高于1atm① ,再利用常压流量计泄压，一方面可以保证进入Picarro主机的气体压力在1atm左右，另一方面又可以防止室外气体进入污染。
2 常见故障及处理方法
2.1 进气压力不足
故障情况：2016年1月，值班人员发现仪器监测的浓度值出现异常情况，进气流量不正常，正常时流量计应为300psi。
故障分析：初步判断是进气系统出现漏气，但是经过多次排查发现进气管路完好，未出现漏气情况，最终发现因抽气泵泵膜老化，导致泵箱漏气。
解决方法：更换新的泵膜，并作捡漏处理，恢复正常。
2.2 打包软件形成空包文件
故障情况：2014年开始，值班人员发现数据打包软件打包的小时文件Brz2文件大小不正常，我站正常值应在180K左右，但是不正常时只有3K左右，每次值班人员都只能将数据全部拷贝到另外个盘中，在重启软件，能恢复一段时间，之后问题又会出现。
故障分析：经过多次问题出现之后，发现软件时间和计算机时间相差过大，导致无法找到整点文件进行数据打包，另外发现当磁盘空间不足或过小时也会出现此类情况。
解决方法：实时监控时间差及磁盘空间大小。
2.3 主板损坏问题
故障情况：2018年5月，值班人员发现Picarro GUI软件一直处于报警状态，并且未进行观测，经过多次重启，发现情况一直出现。
故障分析：经联系维修人员，到台站进行维修，拆机检测发现内部风扇其中一个不转，确定供电不足，再三检查发现主板部件损坏。
解决方法：寄回厂家进行主板更换维修。
2.4 数据不能正常传输
故障情况：停电过后的下个整点数据没有按时传输。
故障分析：供电恢复正常之后，数据采集打包正常，但是未正常上传，经过检查，发现由于停电导致映射断开，所以无法共享数据。
解决方法：停电过后，看下映射盘符是否正常连接。
3 日常检查及维护
3.1 日常检查
检查仪器的运行情况是否正常(包括：检查标准气的压力、流量计的流速),多口阀切换情况，检查除湿系统是否正常（冷阱温度、除湿泵），数据采集与传输情况，仪器运行时间与标准时间（GMT时间）相差不能超过±5s，认真填写值班记录。
3.2 系统维护
任何一个标气低于300Psi,必须立即更换。更换冷阱管应在整点过后10分钟内完成，除湿泵排水在雨季每天排一次。每2个月对冷阱仪内的酒精进行补充或更换，每3个月应至少对采样泵进行一次清洁和维护，每6个月对系统进行一次常规检查和维护（包括检漏、流量检查等）。每年检查和更换采样进气管线的抽气泵泵膜，对采样管路进行一次清洗，更换一次采样口除水，防虫过滤头。
3.3 系统标校
工作气正常，根据系统控制软件设定好的标校序列，自动进行标校。
使用5瓶已知CH4和CO2浓度的气瓶分别接入系统，连续进样，每个样品分析5分钟，分析系统响应与标称浓度相关性情况。为了避免管线死体积对气体浓度的影响，选取每次5min的后3min数据分析。气瓶信息如下：
CO2分析结果如下图所示。系统响应值与标称值的线性拟合相关系数（R2）优于0.999999，且残差均小于0.2ppm。表明系统对浓度为350-600ppm左右的标气均有非常精确的响应。
CH4分析结果如下图所示。系统响应值与标称值的线性拟合相关系数（R2）优于0.999999，且残差均小于0.5ppb。表明系统对浓度为1700-2300ppb左右的标气均有非常精确的响应。
CO分析结果如下图所示。系统响应值与标称值的线性拟合相关系数（R2）优于0.9999，且残差均小于1ppb。表明系统对浓度为110-400ppb左右的标气均有非常精确的响应。
参考文献：
[1]刘鹏.温室气体在线观测系统（Picarro）常见故障与处理方法的探讨[M].青海环境.2014.24(3):140-142
[2]刘鹏，王剑琼.利用Picarro观测系统分析2009年瓦里关全球站co2浓度[J].青海气象，2011（2）：68-72.
作者简介：杨禄麟（1980-）男，白族，云南香格里拉人，本科学历，工程师，从事气象科学工作。
论文作者:杨禄麟 翟建雄
论文发表刊物:《科技新时代》2018年10期
论文发表时间:2018/12/5
标签：系统论文; 浓度论文; 香格里拉论文; 情况论文; 样品论文; 仪器论文; 本底论文; 《科技新时代》2018年10期论文;