为减少燃煤电厂污染物排放,遏制大气污染,国家发改委、国家环保部、国家能源局三部门2014年联合发布《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》,计划中明确要求加快燃煤电厂的超低排放改造工作。经过改造,现有燃煤电厂排放污染物,如SO2、NOX等含量将分别降至35mg/m~3与50mg/m~3以内,这无疑加大了在线监测系统精确监测的难度。针对目前超低排放监测领域内存在的仪器测量范围、精度以及稳定性等指标无法满足新标准下监测要求等问题,本文将研究设计一套基于DOAS算法的超低浓度SO2及NOX的高精度在线监测仪器。论文侧重于仪器系统具体研究设计过程,主要包括仪器硬件设计以及软件设计。硬件设计方面。仪器硬件系统采用模块化设计,降低仪器内部各器件的耦合性,增加仪器鲁棒性,后期维护更加简单。机箱采用标准机架式机箱设计,5U,19英寸仪器机箱,方便系统集成化;主控模块采用工控机与单片机相结合的控制方式,工控机负责浓度反演等计算工作,单片机负责仪器内部硬件协调控制;电源模块采用开关电源设计,分别将220VAC转换成12VDC与24VDC为仪器各模块供电;人机交互模块采用串口屏实现;通讯模块分别采用RS485实现仪器与数采仪间的通讯,采用RS232实现单片机与工控机间的通讯;温控模块采用基于半导体制冷片与风扇的两级PID调节设计,高效控制光谱仪工作温度,解决光谱仪稳定性易受温度变化影响的问题;最后根据控制需求,设计主控电路与温控系统电路并制作印刷电路板。软件设计方面。软件设计主要包括PC端软件设计与嵌入式软件设计两部分。PC端软件采用Visual Studio与MATLAB跨平台混合编程实现,上位机软件部分采用Visual Studio完成,算法部分采用MATLAB编写完成,两者采用动态链接库的方式相连接。嵌入式软件核心选择STM32F103系列芯片,软件框架采用分层设计思想,与各部分硬件紧密结合,实现对仪器硬件的协调控制。目前监测样机运行状况良好,软硬件以及算法能够协同配合顺利完成气体测量任务,并且相关参数指标满量程误差≤2%F.S.,相对误差≤10%,响应时间≤30S等均达到项目整体要求。整机已通过第三方检测机构重庆市计量质量检测研究院检定。