文/宋晨光 郝 菁

引言

經(jīng)濟(jì)快速增長的過程中帶來了環(huán)境的污染，環(huán)境污染問題會(huì)嚴(yán)重影響著人們的生活，因此我國在治理環(huán)境方面不斷加大力度，環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)水平也在不斷提高。保證大氣環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)可靠，是環(huán)境污染管理的首要環(huán)節(jié)。大氣環(huán)境監(jiān)測的主要工作內(nèi)容是監(jiān)測大氣中的NOx、SO2、顆粒物等有害氣體成分。但是大氣中氣體成分比較復(fù)雜，對空氣中的顆粒物監(jiān)測包括濃度監(jiān)測、化學(xué)成分監(jiān)測、分布情況監(jiān)測以及降塵量監(jiān)測等。大氣環(huán)境工作內(nèi)容比較多，建立在數(shù)字化測量的基礎(chǔ)上，不僅可以降低監(jiān)測工作的難度，還能降低監(jiān)測的失誤率。

大氣環(huán)境監(jiān)測的意義

我國是一個(gè)工業(yè)大國，大氣污染現(xiàn)象比較嚴(yán)重，近年來在各個(gè)城市中霧霾天氣頻發(fā)引起了廣泛關(guān)注，霧霾造成的發(fā)病率在不斷提高，并且霧霾天氣引起的交通事故問題也經(jīng)常發(fā)生。面對這種形勢，對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測并對環(huán)境變化趨勢進(jìn)行分析，通過監(jiān)測的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得出合理的控制辦法和治理手段是如今治理環(huán)境污染的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

大氣環(huán)境監(jiān)測在之前就受到了人們的重視，但是以往的環(huán)境監(jiān)測儀功能不夠完善，且性能不好，其中主要有光學(xué)、光譜環(huán)境分析監(jiān)測儀，這些儀器價(jià)格十分昂貴，體積也比較大，只有在環(huán)境條件比較好的情況下才能監(jiān)測，在環(huán)境復(fù)雜的野外監(jiān)測時(shí)得到的數(shù)據(jù)就不是很準(zhǔn)確，甚至無法正常工作；根據(jù)其內(nèi)部設(shè)計(jì)，它可以較好地解決單參量以及多參量的問題，但是其面板數(shù)據(jù)顯示不夠直觀，且結(jié)構(gòu)固化。大氣環(huán)境監(jiān)測的數(shù)字化測量就能很好地滿足環(huán)境監(jiān)測的要求，彌補(bǔ)以往環(huán)境監(jiān)測儀器的不足，它凝結(jié)了全人類的智慧。這種測量的原理是將其建立在虛擬儀器上應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫之間相互連接，同時(shí)它還能與sqlsenrer7.0等相關(guān)軟件工具相結(jié)合使用，達(dá)到了數(shù)據(jù)互通，資源共享的目的。

大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化測量的設(shè)計(jì)概述

數(shù)字化測量系統(tǒng)主要是運(yùn)用高科技計(jì)算以及網(wǎng)絡(luò)通信手段，在環(huán)境監(jiān)測中，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、傳輸、分析的四項(xiàng)主要功能。系統(tǒng)主要有服務(wù)器功能模塊和客戶端功能模塊構(gòu)成。在服務(wù)器模塊中的子模塊主要有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和采樣服務(wù)器三種。其能夠提供數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的服務(wù)，并且在用戶請求服務(wù)時(shí)還能響應(yīng)提取數(shù)據(jù)供其查詢，并且可以提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)?？蛻舳四K的主要功能是為客戶提供數(shù)據(jù)查詢和接收的服務(wù)，此外它還能對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，自動(dòng)得出分析結(jié)果。這種雙系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)兩種不同功能的需求工作，他們各自獨(dú)立的工作可以解決各自出現(xiàn)的問題和系統(tǒng)升級。

（1）服務(wù)器模塊功能。數(shù)據(jù)服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)器存儲(chǔ)設(shè)備的功能拓展，因?yàn)樗梢暂o助網(wǎng)絡(luò)器的數(shù)據(jù)上傳和數(shù)據(jù)交換，提供存儲(chǔ)空間。用戶可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對數(shù)據(jù)查詢、訪問。其高效的傳輸速度能夠幫助用戶迅速查找到想要的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)服務(wù)器在用戶提出請求時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供網(wǎng)絡(luò)連接的功能，這種情況下就可以使得整個(gè)系統(tǒng)工作協(xié)調(diào)化和整體化。采樣服務(wù)器是數(shù)據(jù)分析模塊，它主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣、記錄，經(jīng)過其分析和處理之后，將分析的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)，操作中用戶可以自行地輸入采樣參數(shù)以及傳感參數(shù)，因此具有良好的人機(jī)互動(dòng)性能。

（2）客戶端模塊功能?？蛻舳耸怯脩舨僮鞯闹髂K，客戶的需求要通過客戶端才能得到滿足。服務(wù)器中的大量數(shù)據(jù)受到客戶端的支配和調(diào)遣，通過客戶端對信息的搜索，服務(wù)器系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器模塊，因此在客戶端模塊上可以顯示出查詢出的信息。數(shù)據(jù)分析人員就能通過監(jiān)測到的數(shù)據(jù)制定合理的環(huán)境治理方案。客戶端的數(shù)據(jù)分析功能還能個(gè)性化的對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，滿足不同類型客戶的需求，用戶可以從中獲取有針對性的數(shù)據(jù)?？蛻舳四K主要有用戶控制、提出請求的兩個(gè)基礎(chǔ)子模塊，以及接收數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的重要模塊等，另外數(shù)據(jù)顯示還需要用到顯示結(jié)果模塊。

用戶控制模塊是人機(jī)交互的主要平臺(tái)，是用戶提出請求的程序過程。數(shù)據(jù)傳輸模塊是根據(jù)用戶請求的內(nèi)容向服務(wù)器提出請求，同時(shí)還能夠監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)往返的過程。數(shù)據(jù)處理模塊是根據(jù)用戶對信息形式的需求處理數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容，并能將數(shù)據(jù)以圖形或者數(shù)值的形式顯示出來，根據(jù)用戶提出的條件范圍給出提示和變化。

（3）數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集主要是依靠計(jì)算機(jī)以及I/O接口構(gòu)成，其中通過I/O接口對信號進(jìn)行放大并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。對于虛擬儀器而言，I/O接口相關(guān)設(shè)備主要為數(shù)據(jù)采集卡，若是有多臺(tái)虛擬儀器，則I/O接口相關(guān)設(shè)備為總線。在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程中，需要借助以API作為系統(tǒng)的程序編程接口。采用API可讓程序構(gòu)建更為靈活，通過采用ODBC來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。具體如圖所示。

基于ODBC的客戶端數(shù)據(jù)傳輸示意圖

從上圖可看出，該系統(tǒng)以SQLServer作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而讓遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信得以實(shí)現(xiàn)。用戶在使用過程中先要向客戶端提供查詢信息，客戶端對相關(guān)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將其轉(zhuǎn)變?yōu)镾QL請求，同時(shí)將信息反饋給ODBC。之后ODBC將會(huì)結(jié)合信息匹配到對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)管理器，此時(shí)驅(qū)動(dòng)管理會(huì)根據(jù)SQL請求將對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序傳遞給數(shù)據(jù)源，并通過ODBC程序來對SQL服務(wù)進(jìn)行執(zhí)行，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫提取并將傳遞給驅(qū)動(dòng)管理器，由驅(qū)動(dòng)管理器反饋于虛擬儀器。通過上述傳遞即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并讓數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)的得以實(shí)現(xiàn)。

（4）虛擬儀器在大氣環(huán)境檢測當(dāng)中的應(yīng)用?；谝陨夏K構(gòu)建出了一套虛擬儀器監(jiān)測系統(tǒng)，在具體應(yīng)用過程中，監(jiān)測儀器主要是對相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、收集并處理?，F(xiàn)代化監(jiān)測設(shè)備較傳統(tǒng)設(shè)備充分地表現(xiàn)了智能化功能，并在人機(jī)交互方面得到了極大的改善，突破了傳統(tǒng)儀器的限制。在使用過程中，虛擬儀器完全可在野外使用，將電子信息技術(shù)融入其中實(shí)現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測相關(guān)信息共享。

大氣環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制

大氣環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量保證主要是通過先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)施和科學(xué)的管理手段來實(shí)現(xiàn)的，從而獲得可靠和準(zhǔn)確的信息。環(huán)境監(jiān)測需要每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作做到細(xì)致、周到，包括數(shù)據(jù)的采樣、分析和最后的處理。在采樣的過程中，對采樣點(diǎn)的挑選要有科學(xué)性和代表性，這樣才能真實(shí)反映環(huán)境的情況，測出當(dāng)?shù)氐奈廴舅揭约拔廴咎攸c(diǎn)。

對于采樣的流量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該在工作實(shí)施前做好調(diào)整，避免因?yàn)榱髁坎徽_造成監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。樣品保存和傳遞的每一個(gè)工作要做到認(rèn)真負(fù)責(zé)，同時(shí)對采樣的時(shí)間控制也要恰到好處。實(shí)驗(yàn)室的樣品分析工作，要充分保證前提工作的完善。在實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測能夠最大程度上保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免人的主觀因素造成數(shù)據(jù)失誤。對空氣中SO2和NOx的樣品分析應(yīng)該要嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn)曲線因子及其線性規(guī)律，對樣品的控制和試劑空白的監(jiān)測要控制所測定的對象與原來的標(biāo)準(zhǔn)曲線的誤差在誤差范圍內(nèi)。環(huán)境的監(jiān)測和分析需要依據(jù)一套標(biāo)準(zhǔn)的參考規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)樣本的質(zhì)量和監(jiān)測控制有一致性，在一定程度上就能提高監(jiān)測的質(zhì)量，而且能夠驗(yàn)證環(huán)境分析方法的準(zhǔn)確性。在實(shí)際監(jiān)測過程中，要善于使用數(shù)字化技術(shù)，將相關(guān)監(jiān)測程序與數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)以及通信平臺(tái)等關(guān)聯(lián)起來，構(gòu)建出一個(gè)信息化監(jiān)測體系，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享并優(yōu)化數(shù)據(jù)傳導(dǎo)，讓環(huán)境監(jiān)測的的整體水平得以提升。

結(jié)語

保護(hù)大氣環(huán)境就要從大氣環(huán)境監(jiān)測做起，但是由于大氣環(huán)境的特殊性造成監(jiān)測難度較大，以往的監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足如今人們對環(huán)境監(jiān)測的需求。因此，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和高科技監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合的手段對環(huán)境監(jiān)測，應(yīng)該引起學(xué)者和環(huán)境管理部門人員的重視。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性對環(huán)境污染的治理具有極大的現(xiàn)實(shí)意義，從而要不斷完善大氣環(huán)境數(shù)字化測量技術(shù)。