OPS Open Path Air Monitoring System

Význam tématu

Monitorování kvality ovzduší v reálném čase je klíčové pro ochranu životního prostředí, bezpečnost pracovníků i dodržování legislativních limitů emisí. Open Path Air Monitoring System (OPS) využívá FT-IR spektroskopii pro simultánní detekci a kvantifikaci širokého spektra plynů na vzdálenostech stovek metrů, což umožňuje efektivní fenceline monitoring, detekci úniků i vysokopřesnou analýzu atmosférických složek.

Cíle a přehled systému OPS

OPS je navržen jako kompaktní, přenosný a odolný systém pro průmyslové i komunikální aplikace. Hlavní cíle:

• poskytnout nepřetržitý monitoring emisí a úniků plynů
• zajistit vysokou spektrální citlivost a rozlišení
• provoz bez nutnosti kryogenního chlazení
• snadné nasazení a ovládání v terénu

Použitá instrumentace

Opakovaně vysoce stabilní FT-IR interferometr RockSolid™ je umístěn v odolném a hermeticky uzavřeném pouzdru společně s IR zdrojem vzduchem chlazeným. Optická cesta je řízena integrovaným dalekohledem (305 mm průměr) vysílajícím záření na retroreflektor umístěný několik stovek metrů daleko. Zpětně odražené spektrum zachycuje MCT detektor s integrovaným Stirlingovým chlazením. Klíčové komponenty:

• RockSolid™ interferometr s mechanickým bez třecím ložiskem
• Air-cooled středověrné IR-zdroje
• MCT detektor se Stirlingovým chladičem
• Retroreflektorová soustava v NEMA 4 boxu
• Integrovaný datový akviziční procesor s 24bit A/D převodníkem

Hlavní výsledky a diskuse

Výkonnost systému OPS:

• Spectral range 650–5000 cm⁻¹ při rozlišení lepším než 1 cm⁻¹ (opce 0,5 cm⁻¹)
• Souběžné snímání až 4 interferogramů/s při 1 cm⁻¹ a 5 scans/s při 0,5 cm⁻¹
• Přesnost oscilátoru < 0,01 cm⁻¹

Tato konfigurace umožňuje identifikovat a kvantifikovat široké spektrum plynů, od emisí z průmyslových zdrojů přes výfukové plyny až po stopové atmosférické složky, s minimálními požadavky na údržbu.

Přínosy a praktické využití metody

OPS přináší:

• Rychlou detekci plynů na vzdálenostech stovek metrů bez bodových sond
• Možnost dlouhodobého nepřetržitého provozu bez kapalného dusíku
• Širokou spektrální pokrývku vhodnou pro multi-komponentní analýzu
• Flexibilní integraci do existujících QA/QC systémů přes Ethernetové rozhraní

Aplikace zahrnují fenceline monitoring, kontrolu emisí, výzkum atmosféry či detekci úniků a směsí v terénu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje:

• Využití pokročilých algoritmů strojového učení pro automatickou interpretaci spekter
• Integrace s bezdrátovými sítěmi IoT pro decentralizované monitorování
• Miniaturizace senzorových modulů pro mobilní aplikace a drony
• Rozšíření databází referenčních spekter pro nové průmyslové a environmentální sloučeniny

Závěr

Open Path Monitoring System OPS představuje robustní a vysoce citlivou technologii pro vzdálené FT-IR měření kvality ovzduší. Díky kompaktní konstrukci, široké spektrální citlivosti a plně integrované datové akvizici nachází uplatnění v nejrůznějších průmyslových i výzkumných scénářích. Budoucí inovace v oblasti datové analýzy a konektivity mohou dále rozšířit jeho možnosti a zefektivnit provoz.