1  在线分析工程技术发展的强劲驱动力

 自2007年11月召开第二届在线分析仪器应用及发展国际论坛以来，在线分析工程技术的发展加速，单就在线气体分析而言，2008年达到18亿元以上的规模，估计比2007年增长40%，如此迅速增长绝对离不开强劲的驱动力。

 1.1   国际论坛引发行业核心观念的转变

 国际论坛引发了具有“颠覆性”特征的行业核心技术观念的转变：

（1）“‘分析技术’与‘自动化’的系统集成是21世纪的前沿技术”的学术思想。

（2）“在线分析系统要有15年寿命周期”的工程设计新理念。

（3）“样气处理系统技术是在线分析系统的核心和关键技术”的技术观。【1】

1.2   持续稳定增长内需市场的强劲牵引

中国近几年的变化特别大，发展特别快，中国在线分析的市场和在线分析产业也非常大。在线分析仪器和在线分析系统需求的持续稳定高速增长是经济发展和技术进步的直接反应。 

1.3   国家长期产业政策导向的强劲牵引

在线分析工程技术的应用目的是：“提高生产效率，节约能源和资源，防止、减少并积极治理污染源等，开辟可持续发展的新能源和新物质，保证人类和地球的健康。”【2】这都完全符合国家坚定不移的长期产业政策，并由此铸就和诞生永远的朝阳产业。

 1.4   中国对人类和地球健康的庄严承诺

中国政府签字的《京都议定书》，必将在节能减排、防治污染、保护环境以及开拓绿色能源，发展绿色经济等方面产生划时代的影响，中国必将承担起全球性责任并采取强有力的持久行动。

 1.5   分析仪器及样气处理系统技术进步的强力推动

国际在线分析仪器的技术进步可用突飞猛进来表述，国内分析仪器以在线分析系统形式和业态开展工程应用也呈现波澜壮阔之势。在线分析工程技术很有限的理论已进入初创期，即将发布六项在线分析仪器的国家标准，在线分析系统的第一个行业标准也将启动编制。样气处理系统的基础技术也有很大的进步，例如过滤除尘技术已能接近国际先进水平。

 

2  在线分析产业的市场透视

2.1  在线分析产业的现状

在线分析产业是个无人知道其深度和边界的市场。单就在线气体分析细分专业而言，2008年估计已达18亿元，增长40%以上，2009年有所下降。面对这个并不太大的蛋糕，国内外30多家厂商挤破了头。国外10家知名厂商牢牢垄断高端市场（例如石化），他们的份额不会少于一半。国内厂商仍是中低端市场的主角，年产值1000万元以上的企业估计有近20家，规模较小企业的共同点是技术水准较低，缺乏专业化特征。

 2.2  在线气体分析产业的市场隐忧

我国在线分析产业膨胀得快，但是成熟得慢，尚未成熟就患顽症，所以才越来越难做，具体表现是价值和价格的严重脱节。

不少工程用户对自己工程的真实需求并不十分清楚，对系统设备的技术要求、应用要求、产品质量和品质，以及与工程应用成功的内在关系也不太了解，总的来说就是有些“盲目性”。使得不少项目的招标很虚假，只有一个不变的要求和追求，那就是价格越低越欢迎，谁报价最低就让谁中标。

集成供货商并不想放弃声誉和品牌，也不想放弃市场，只好被迫调低利润空间，从而失去盈利能力，也就失去了提高和再发展的能力，加之灰色和隐性成本居高不下，应收账款越滚越大，例如达到年产值50%以上，最终落个不怎么赚钱赚吆喝的结果。

制造商在如此恶性竞争市场中挣扎勉强生存，见项目就抢，咬着牙报价，风险很大而得利甚微。例如，做CEMS系统的公司也有亏损的，结果必然是非理性的恶性循环。同样是水泥窑电收尘器CO分析系统，16年前的合同价是24万元以上，而今已跌穿7万元，不足三分之一。

2.3  高技术价值服务引导市场

真正成熟的有实力的制造商，理应该把自己的在线分析仪器和样气处理系统技术紧密结合在一起，提供工程应用的总体解决方案，将在线分析系统整合成主导产品和企业的战略性资产，作为竞争胜出的主要手段。必须清醒认清当前的专业现实是：“在线分析系统已经突破和超越了在线分析器。” 【3】国内国外莫不如此。不但能为工程用户提供高性价比的产品和优质高效的全过程技术服务，并有技术实力和工程实践经验为客户提供后续的增值服务。制造商最困难的是熟悉工程用户的生产过程、生产工况甚至生产设备，这是在线分析系统成功应用并创造效益和价值的关键所在。

 

3   在线分析系统的分层技术结构

3.1  在线分析系统和在线分析器的关系

在线分析系统是广义的在线分析器，当在线分析器不能独立胜任在线分析工程检测任务的时候，在线分析系统闪亮登场了，在线分析系统已经突破和超越了在线分析器。这一历史性转折，国外（例如H&B公司）发生在30年以前，当前工程界在线分析的主要形式，市场的主要业态，已经是在线分析系统为主导，这是不争的事实。

3.2   在线分析系统的分层技术结构

在线分析系统整体上从技术逻辑分析有三层“技术结构层”，【3】如图1所示。

 

 

 

图1  在线分析系统的技术结构层

　

在线分析系统在在线分析器之上的第二技术结构层，并显示出新的技术特性，那就是新的组织性，体系性，目的性和独立性，两者有完全不同的技术概念、技术方法和技术逻辑，我们才很有根据地表达，在线分析系统已经突破和超越了在线分析器。

图1三层结构的最大启发是，在线分析统工程技术有完整的技术结构性联系，也可认为是个开放性的技术体系，很需要综合性的技术方法，只要放弃保守陈旧的技术观念，就能破解因技术逻辑含混所造成的迷惑和误解。

 

4   在线分析技术的技术标准

 

4.1   技术标准不可缺位

任何专业的技术都需要技术标准的保障和引导，既能最低成本地解决当前的技术质量问题，又能预防性的解决潜在的（即将来）的技术质量问题。

本专业的现实是，技术标准缺位现象相当严重，特别是新跨入这一门栏的小企业，它们没有成熟的、有效的技术资源可继承，单就在线气体分析器而言，主要技术指标项目缺少、名称不对、试验方法错误的情况并不少见。更不可原谅的是: 技术指标不经过实测验证就随意乱定，只求看起来“先进”，这些不规范行为不仅阻碍专业技术的发展，而且很有破坏性，要想纠正十分困难。

 

4.2   即将发布的在线分析器国家标准

   （1） 分析仪器通用技术条件

   （2） 分析仪器质量检测规则

   （3） 在线气体分析器技术条件

   （4） 在线气体分析器试验方法

   （5） 红外线气体分析器技术条件

   （6） 红外线气体分析器试验方法

 以上六个国家标准于2006年立项并启动，至今尚未发布实施，可见任务之艰巨。

 值得强调的是，气体分析器已经普遍取消了作为基础技术指标的基本误差以及精度等级，现在代之以线性误差作为基础技术指标。这一变革具有革命性的重大意义，技术要求变革的本质是技术观而不是单单技术方法的变化。放弃“基本误差”指标和精度等级的强力呼吁是金义忠先生早在1989年提出来的。【4】【5】

 

4.3   在线分析系统急需技术标准

1992年我国出现了过程分析成套系统的技术概念和产品，并成为专业名词，也就是现在的在线分析系统。相关标准仅见GB/T19768-2005《过程分析器试样处理系统性能表示》，除个别企业有在线分析系统的企业标准外，再无行业标准指导和监督其发展了。本行业已准备启动在线分析系统行业标准的制定，这将成为在线分析工程技术进入质量发展阶段的一个标志。

 

5  在线分析工程技术的基础理论

 

5.1  在线分析工程技术急需本专业的基础理论

任何专业技术都必须有专业基础理论指导并进行规范，否则，其健康发展和推广应用都会遭遇不可逾越的障碍。每一原理的在线分析器都有自己成熟的基础理论，如热导气体分析器的热导原理，红外线气体分析器的红外线选择性吸收原理。唯独我国的在线分析系统至少已有三十多年历史（包括初级阶段），今天已达近20亿的产业规模，其基础理论却几乎是空白。1999年金义忠先生为一产品样本撰写了很不成熟的短篇：“过程分析成套技术概论”，被沿用或抄用至今。

 

5.2 《在线分析工程技术》的基础理论特征

在行业领导和有关专家的指导下，金义忠、曹以刚等专业人士在《分析仪器》行业杂志上开辟《在线分析工程技术》专栏，从2008年第五期开始连载论文，现已有撰稿共13篇，文题如下：

（1）          在线分析工程技术导论

（2）          样气处理系统技术应用及发展综论

（3）          自洁式高效膜式过滤器的研究

（4）          论在线分析系统的高准确度应用

（5）          在线分析系统规范的专业化设计

（6）          在线分析工程技术名词术语

（7）          在线分析系统的广义抗干扰研究

（8）          在线分析样气处理的原位处理法

（9）          本安型在线分析系统 

（10）       红外气体分析器的发展和工程应用研究

（11）       在线分析系统工程应用故障的技术分析

（12）       在线分析样气除湿新技术的应用研究

（13）        2010年在线分析工程技术新视野

 

如果说在线分析工程技术急需要基础理论的初创，这种专业理论的新芽可能就在 《在线分析工程技术》的这些论文中了，不但是40余年工程实践和生产经验的全面总结，也是对其辉煌未来的登高展望。对这个新专业的技术概论、名词术语、应用及发展、专业化设计、抗干扰技术、高准确度应用、技术理论、技术标准、技术方法、创新技术的研究及进展、市场及产业动态、未来趋势和潮流、以及信心和责任等进行了全面的梳理和全新的表述。

在线分析工程技术只能依靠很有限、很初级的理论渐进式地向前推进。

 

6   在线分析工程技术新的技术概念

 

6.1   即将来临的概念时代

“信息革命正推动第三次产业革命，并将跨进‘概念时代’”。这是戴汝南院士在2008西门子自动化高峰论坛演讲中的话，足见“概念”的重要。

哲学是什么？哲学就是研究概念，哲学家的工作和看家本领就是生产概念，当然如此理解哲学很另类。

技术创新和发展的起点常常是从概念开始的，例如新能源汽车是来源于新能源概念车，新能源概念车来源于新能源概念。

奥巴马当政金融危机中的美国，推行拯救美国的新政是绿色能源和绿色经济，绿色能源、绿色经济最早出现时，也只不过是新的经济概念。

 

6.2   技术概念正在推动在线分析工程技术的发展

 合理而基础的技术概念无法回避和撼动，技术概念也是技术，而且是高级技术。设计概念是非常好的思维方式，金义忠先生于1992年提出“过程分析成套系统”（即现在的在线分析系统）时，遭遇企业内外的强大阻力，不被认可有新产品。四年后出现了国家重点扶持发展的名牌产品和国家级重点新产品。可见新概念的出现，代表着观念的鼎故革新，标志着技术进步的启动。

 过分依赖过去或过时的技术概念十分有害，是技术发展的巨大阻力，不可能有更开放、更深邃的技术思维。例如分析仪器过去有“基本误差”技术指标和精度等级的技术概念，现在一些小企业还在为制造不出2级精度的分析器而发愁。好在分析仪器最新国家标准已经正式取消了“精度等级”的技术概念。

 

6.3   在线分析工程技术的新概念

（1） 本安型在线分析系统【6】

样气处理系统和在线分析仪器都是本质安全的

（2） 原位处理法在线分析系统【7】

在线分析系统保持原位安装，但不是直插式，样气抽取后在原位处理但不传输到控制室去，从而兼顾和协调好了低制造成本和少维护高可靠性的对立关系。

 

7   样气处理系统技术的新进展

 

7.1   样气处理系统先进水平的新观念

（1） 过滤微粒杂质  0.1um（分析器要求样气中粉尘0.3um、10ug/m3）；

（2） 过滤和凝结分离微雾（气溶胶）0.1um ；

（3） 被测组份中的易溶组分（例如SO2）不在凝结液中流失；

（4） 样气露点突破0℃极限（例如＜-10℃）；

（5） 更安全（例如本质安全）；

（6） 更有效控制成本（包括维护成本）。

 在线分析技术的本质是连续计量的准确度，所以迫切需要为精确的在线分析更安全地提供更洁净、更干燥的样气。

 

7.2  样气处理除尘、除湿基础技术的突破性进展

 在线分析样气处理最重要的任务是除尘和除湿（含除水），也是最困难的。重庆凌卡分析仪器有限公司潜心研究样气除尘、除湿的基础性技术，研发成功具有纳米疏水特性的超高效聚合过滤薄膜和超微孔SiC高效过滤元件，它们的共同优势是过滤精度高、气流阻力小、疏水。SiC高效过滤元件用作取样探头过滤器，过滤精度0.3um 99% （仅此一级过滤），气流阻力120Pa（ ∮42×∮18×130规格，流量1L/min ）。即便样气湿度大也无堵塞之虑，∮50规格的聚合过滤薄膜用在自洁式超高效过滤器，过滤精度0.3um  99.99999%，（参考推定数据0.05um  99%），气流阻力120Pa （流量1L/min时），还能拦截和凝结分离微细液雾和气溶胶，样气偶然逃液也不会造成膜式过滤器失效，因此膜式过滤器并不需要水分报警器。由于除尘、除湿技术的突破性进展，从而获得更洁净、更干燥的样气成为可能，成熟技术必须有精确定量的表达。

样气露点要降到0℃以下，可采用高分子隔膜（Nafion®）样气干燥器，用这种方法处理过的样气露点进一步降低至—20℃都有可能。此法干燥样气的最大优势不但是露点低，还因为不直接出现冷凝液，所以没有SO2那样的易溶组份从冷凝液中流失。这种干燥器必须使用低露点的吹扫气（亦称干燥净化气），因为排除样气中水蒸气的驱动力是Nafion管内外水蒸气的分压差，所以普遍采用仍有局限和障碍。

 

 7.3  样气处理部件研发的新动向

样气处理部件的研发已进入了最活跃的时期，观念的改变、认识的提高和技术的进步是催生这一潮流的主要原因，组件化和组合化是最受关注的趋势之一。例如组合式分离干燥过滤器组合了气水分离器、干燥器和过滤器三个独立部件的功能。凌卡公司的LK307型样气过滤分离器组合了粉尘过滤器、凝结分离除雾器和气水分离器等三个独立部件的功能，其最大特点是采用了新型高效过滤元件，具有纳米疏水特性的超微孔SiC高效过滤元件，过滤精度1um  99%，气流阻力110Pa（∮27×∮16×50规格，流量1L/min），不会因为样气中有水分和液雾而引起过滤元件堵塞的故障，很适用于正压型样气处理系统的前级。

 

8   在线分析系统的新形象

 

8.1  在线气体分析新的市场格局

中国在线分析产业的市场，已经由在线分析仪器过渡为以在线分析系统为主导，认清在线气体分析的这一业态特征非常重要，因为它关系到本行业某些公司战略性思维和企业创新战略的重新定位或调整。

 

8.2  高度关注在线分析中的微观技术

企业的核心竞争力就是技术的纵深水平。无论是传感器和分析器，还是样气处理系统和在线分析系统，甚至也包括样气处理部件，必须深入到微观技术的研究，才能在“核心和关键技术”上取得真正的突破。一些主流专业厂已经对此表现出了一定的积极性，在检测器测量气室的微观机理研究和抗电磁辐射干扰等方面，夯实技术基础的努力已经取得积极的成果。

 

8.3   未来在线分析系统不会与现在完全一样

（1）  更强调分析系统的可靠性和稳定性；

（2）  适时分析值的稳定响应，更重视排除“共生信息”的干扰；

（3）  少维护，更长维护周期，系统持续可靠地协调运行，更低维护成本；

（4）  更长使用寿命、更优良的性价比；

（5）  使用更安全，使用维护更简便；

（6）  采用更多创新设计的样气处理部件；

（7）  在线分析系统的工程应用会更强调规范要求，推动在线分析系统的设计突出针对性和规范的专业化；

（8）  工程用户更关心系统产品的品质和后期增值服务。

 

 

9    诠释“21世纪的前沿技术”

 

9.1  在线分析技术的核心技术观

朱老总在国际论坛上提出的“21世纪的前沿技术‘分析技术’与‘自动化’的系统集成。”【8】可认为是21世纪在线分析技术的核心技术观，这不但表现为广泛开展工程应用的前沿性，也表现为自身稳健发展时采用新技术和开展技术创新的前沿性。这种对未来的指向具有特别重要的意义，这就是本专业得以“持续创新”的开放意识和进取精神。

 

9.2  研发能力是发展的核心

在线分析工程技术未来的发展，对实力和创造力的要求非常高，未来的技术只能站在今天的理论基础、技术基础、产业基础之上才能远视展望。坚持“有效改进，持续创新”的技术理念才大有希望，只有提高综合性研发能力，才可能有专业技术的纵深水平。

 

9.3  两年巨变之后的未来值得期待

在线分析工程技术的健康发展有个必经的轨迹可循：数量的发展→质量的发展→品质的提升。目前虽然低价格的取向左右着市场，但是相对低价的同时，产品品质的尽快提升和有效保障，必须也必将会引起高度关注。产品品质的提升更多表现在分析系统在工程中的协调运行上。

在线分析工程技术这两年的巨大变化有目共睹，足可以引发我们更丰富的想象力和更高的期待，去追求本行业的可持续发展。我们要充分理解客户的要求和工程应用的需要，依靠十分有限的理论与工程实践相结合，理性地总结和保护好现在，才有勇气和智慧去创造将来，这将是在线分析工程技术发展的现实道路。

　

参考文献

1  金义忠，曹以刚等. 在线分析工程技术导论，分析仪器，2008（5）：39-44

2  朱良漪. 21实际的前沿技术——在线分析器的应用及发展论坛邀请函，2007

3  金义忠，曹以刚等. 在线分析系统规范的专业化设计，2009（4）：79-82

4  金义忠，魏正森. 论分析仪器的检测准确度，化工自动化及仪表，1989，16（9）：50-53

5  金义忠，魏正森. 再论分析仪器的检测准确度，川化，1990（1）：61-66

6  李  军. 本安型在线分析系统，分析仪器，2009，（4）：26-28

7  金义忠，邓发荣. 在线分析样气处理的原位处理法，分析仪器，2009（5）：92-95

8  朱良漪.  21实际的前沿技术“分析技术”与“自动化”的系统集成，第二届在线分析仪器应用及发展国际论坛论文集，2007：4-6