朱學(xué)智

碧水藍(lán)天環(huán)保集團(tuán)有限公司

遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣污染中的應(yīng)用分析

朱學(xué)智

碧水藍(lán)天環(huán)保集團(tuán)有限公司

本文通過(guò)分析遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣污染中的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣污染中應(yīng)用中的缺少核心技術(shù)問(wèn)題與校準(zhǔn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并分析了遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理功能在大氣污染中的應(yīng)用，旨在為程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣污染中的應(yīng)用提供有效參考。

自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；大氣污染；數(shù)據(jù)；技術(shù)

1 前言

隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，大氣污染越來(lái)越嚴(yán)重，大氣被高度污染后嚴(yán)重危害人類(lèi)的健康，影響人類(lèi)的居住環(huán)境，為了控制大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。在信息技術(shù)高度發(fā)展的今天，遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣污染中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是我國(guó)的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多是進(jìn)口國(guó)外先進(jìn)的設(shè)備或者技術(shù)，因不符合我國(guó)大氣污染的實(shí)際情況在應(yīng)用中存在諸多問(wèn)題。

2 遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣污染中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在1972年我國(guó)第一次環(huán)境保護(hù)工作會(huì)議后北京、深圳、廣東、上海、青島等工業(yè)比較發(fā)達(dá)的城市開(kāi)始研制大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并在政府的大力扶持下逐漸建立大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)站點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等的快速發(fā)展，大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也得到快速發(fā)展，從開(kāi)始研制到如今我國(guó)大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)歷經(jīng)了從無(wú)到有、從起步階段到發(fā)展成熟階段。在1972-1999年之間我國(guó)的大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)主要靠手工采樣和實(shí)驗(yàn)室分析的監(jiān)測(cè)手段對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這些監(jiān)測(cè)手段不僅監(jiān)測(cè)速度慢、對(duì)監(jiān)測(cè)人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)要求高還不能實(shí)時(shí)掌握大氣污染的程度以及污染源的變化，并不能起到顯著的效果。1999年以后我國(guó)再次召開(kāi)環(huán)境保護(hù)的會(huì)議將大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為今后工作的重點(diǎn)提上議程，自此之后各大城市加大大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制，各大、中城市逐漸建立大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。截止到目前，我國(guó)已經(jīng)很多大城市已經(jīng)利用大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成立了大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)、預(yù)報(bào)工作，而且隨著監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研制力度的加強(qiáng)在線檢測(cè)系統(tǒng)在各大城市陸續(xù)被建立。但是由于我國(guó)在這方面起步較晚，技術(shù)研制尚不成熟，各大城市建立的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵儀器、設(shè)備主要來(lái)自西方國(guó)家先進(jìn)技術(shù)的引入，我國(guó)只能研制一些不怎么關(guān)鍵的小配件。因?yàn)槲覈?guó)各大城市的大氣遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要來(lái)自國(guó)外，建立后的系統(tǒng)并符合我國(guó)的大氣環(huán)境特點(diǎn)，也不能充分發(fā)揮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用，在大氣污染的應(yīng)用中存在很多問(wèn)題。這些問(wèn)題的存在不利于我國(guó)對(duì)大氣污染的控制，也給我國(guó)治理大氣污染增加了難度。

3 遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣污染中應(yīng)用存在的問(wèn)題

3.1 缺少核心技術(shù)問(wèn)題

我國(guó)大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)與美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家相比比較落后，其原因主要是我國(guó)技術(shù)研制起步比較晚，缺乏系統(tǒng)研制專(zhuān)家，導(dǎo)致我國(guó)大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心技術(shù)發(fā)展緩慢。此外我國(guó)地質(zhì)地貌復(fù)雜、國(guó)土廣闊，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸送、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)輸送、電磁波信號(hào)輸送、通信信號(hào)輸送等輸送技術(shù)極容易受山川、大河、高原、盆地、森林等外界自然因素的影響，容易導(dǎo)致輸送數(shù)據(jù)中斷、丟失、亂碼等諸多問(wèn)題，這些問(wèn)題給我國(guó)大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)核心技術(shù)的研制增加較大難度，以至于我國(guó)到目前仍靠進(jìn)口維持各大城市監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。研制大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心技術(shù)的關(guān)鍵是研制穩(wěn)定性較高的通信系統(tǒng)，如果攻克了這一難題缺少系統(tǒng)核心技術(shù)的難題就會(huì)輕松許多。

3.2 校準(zhǔn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

我國(guó)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣污染中應(yīng)用存在的校準(zhǔn)問(wèn)題主要有采樣系統(tǒng)缺少校準(zhǔn)功能，鋼瓶減壓閥造型有缺陷，在校準(zhǔn)過(guò)程中積聚在減壓閥和連接管路中的氣體難以排出。我國(guó)的大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)基本相同，其運(yùn)用的監(jiān)測(cè)原理也基本相同，大氣采樣和校準(zhǔn)的系統(tǒng)通路是分開(kāi)的，這導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)其它儀器校準(zhǔn)時(shí)并不能同時(shí)對(duì)采樣系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，如此一來(lái)樣品氣體就不能在采樣系統(tǒng)中進(jìn)行校準(zhǔn)，采樣系統(tǒng)對(duì)樣品氣體濃度的影響就不能被監(jiān)測(cè)出來(lái)，影響樣品檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。針對(duì)這種問(wèn)題的解決辦法是將系統(tǒng)校準(zhǔn)系統(tǒng)通路與采樣總管的廢氣排氣口直接對(duì)接，關(guān)閉采樣系統(tǒng)，如此雖然避免了采樣系統(tǒng)對(duì)樣品氣體濃度的稀釋提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，但是這種辦法因不能有效控制進(jìn)入校準(zhǔn)系統(tǒng)通路的氣體可能會(huì)損害系統(tǒng)儀器設(shè)備。也可用多支采樣總管替換單支采樣總管，這種方法不僅可以提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性還不會(huì)對(duì)設(shè)備造成影響，是目前比較有效的一種優(yōu)化措施。鋼瓶減壓閥造型缺陷主要是其會(huì)對(duì)校準(zhǔn)氣體產(chǎn)生一定程度的吸附作用，這導(dǎo)致校準(zhǔn)氣體通過(guò)鋼瓶減壓閥的時(shí)間延長(zhǎng)，不僅影響系統(tǒng)監(jiān)測(cè)樣品氣體的時(shí)間還會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)監(jiān)測(cè)樣品氣體的準(zhǔn)確度。在校準(zhǔn)過(guò)程中積聚在減壓閥和連接管路中的氣體難以排出，主要是因?yàn)橄到y(tǒng)的校準(zhǔn)儀與減壓閥之間存在一段通路，這段通路中容易積存會(huì)一些不會(huì)流動(dòng)的氣體，這些氣體會(huì)嚴(yán)重樣品氣體監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，嚴(yán)重的話還會(huì)污染氣體使監(jiān)測(cè)結(jié)果失效。

3.3 缺乏深層次分析數(shù)據(jù)的功能

目前我國(guó)大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)還不具有歸因污染源的功能，缺乏對(duì)檢測(cè)樣品氣體信息的深層次分析。受研制方法和研制技術(shù)的限制，我國(guó)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尚不能分析出大氣細(xì)粒子、烴類(lèi)碳?xì)浠衔锖投趸裙饣瘜W(xué)污染物和低能見(jiàn)度三者之間的關(guān)系，也就不能分析出汽車(chē)尾氣和工業(yè)污染引起的大氣污染和低能見(jiàn)度之間的關(guān)系。因此我國(guó)大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)歸因樣品氣體污染源的功能，缺乏對(duì)樣品氣體深層次分析的功能，這導(dǎo)致我國(guó)無(wú)法及時(shí)查清大氣污染的根源，也就不能及時(shí)控制污染源對(duì)大氣環(huán)境的污染。針對(duì)這些問(wèn)題我國(guó)應(yīng)加大研究深層次分析數(shù)據(jù)的核心技術(shù)，加大力度研究低能見(jiàn)度遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)路徑的研究，加大對(duì)國(guó)外進(jìn)口核心技術(shù)的研究，加大國(guó)家對(duì)該系統(tǒng)研究支持的力度，提高國(guó)家當(dāng)局對(duì)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在大氣污染中應(yīng)用存在問(wèn)題的重視，加快改進(jìn)優(yōu)化的步伐。

4 遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣污染中應(yīng)用實(shí)踐

4.1 大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用

我國(guó)通常所說(shuō)的數(shù)傳通訊實(shí)際上是數(shù)據(jù)傳輸完成的過(guò)程，我國(guó)大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸一般采用時(shí)分制半雙工傳輸方式，這種輸送數(shù)據(jù)的技術(shù)原理是綜合二進(jìn)制碼和時(shí)分制，以脈沖串的形式將采集大氣樣品所含有的信息在系統(tǒng)各儀器設(shè)備中進(jìn)行交換和傳輸，在傳輸過(guò)程中所有脈沖又會(huì)根據(jù)樣品氣體信息情況利用二進(jìn)制碼技術(shù)對(duì)其進(jìn)行編碼。這種技術(shù)在傳數(shù)據(jù)輸過(guò)程中的遞減、疊加雜波和畸變等很少，所以大氣樣品經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)其信息傳輸過(guò)程并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成太大影響。但是遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在傳輸樣品數(shù)據(jù)時(shí)，需要特別注意的是必須確保其與數(shù)傳通訊的誤碼率相吻合，且信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)誤差一般應(yīng)控制在0.0001內(nèi)。遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)大氣污染時(shí)需要存儲(chǔ)海量信息，這就要求系統(tǒng)計(jì)算機(jī)必須具備多種性能良好的功能，確保系統(tǒng)在進(jìn)行大氣污染監(jiān)測(cè)時(shí)可以正常進(jìn)行。

4.2 大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用

大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的樣品采集系統(tǒng)可實(shí)時(shí)對(duì)大氣環(huán)境中的氣體進(jìn)行采集并實(shí)時(shí)處理，可確保其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性。系統(tǒng)各環(huán)節(jié)處理的數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)可將樣品氣體所含有的信息分層次輸送出來(lái)，它的校準(zhǔn)系統(tǒng)可對(duì)樣品采集系統(tǒng)通路中傳輸過(guò)來(lái)的氣體進(jìn)行校準(zhǔn)，這提高了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。它可實(shí)時(shí)顯示樣品氣體的濃度，解釋各種數(shù)據(jù)所代表的意義，可同時(shí)進(jìn)行多次樣品采樣并同時(shí)對(duì)這些樣品進(jìn)行分析，可實(shí)時(shí)采集不同地區(qū)大氣環(huán)境中的氣體，可實(shí)時(shí)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理并實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心的計(jì)算機(jī)具有接收、存貯和處理各系統(tǒng)子站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的功能，可實(shí)時(shí)提供大氣環(huán)境污染監(jiān)測(cè)分析報(bào)告表格，表格中會(huì)顯示大氣環(huán)境中各種有害氣體的濃度，因此遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)大氣污染數(shù)據(jù)的處理主要靠系統(tǒng)中心的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，它對(duì)大氣污染的在線監(jiān)測(cè)實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)中心計(jì)算機(jī)對(duì)大氣污染數(shù)據(jù)的在線采集與處理。此外，該系統(tǒng)還具有報(bào)警系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)大氣環(huán)境中某項(xiàng)或者某幾項(xiàng)有害氣體濃度超標(biāo)會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)報(bào)警。

5 結(jié)束語(yǔ)

雖然遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在大氣污染中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，我國(guó)各大城市也相續(xù)建立大氣遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。但是由于我國(guó)對(duì)該系統(tǒng)的研制起步比較晚，導(dǎo)致我國(guó)缺少該系統(tǒng)的核心技術(shù)，核心設(shè)備也主要靠從西方國(guó)家進(jìn)口。進(jìn)口設(shè)備不適應(yīng)我國(guó)環(huán)境，不能充分發(fā)揮遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控作用。此外該系統(tǒng)的采集樣品系統(tǒng)中缺少校準(zhǔn)功能，不能有效監(jiān)測(cè)出采樣系統(tǒng)對(duì)樣品的影響。鋼瓶減壓閥對(duì)校準(zhǔn)氣體具有吸附作用會(huì)影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)若校準(zhǔn)系統(tǒng)與采集系統(tǒng)之間的死氣不能及時(shí)排除也會(huì)影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)主要靠采集數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣污染的在線監(jiān)控，采集數(shù)據(jù)主要靠采集系統(tǒng)從大氣環(huán)境中實(shí)時(shí)采集氣體，傳輸數(shù)據(jù)靠數(shù)傳通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)，處理數(shù)據(jù)的功能主要靠系統(tǒng)中心的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

[1] 曹蘭,沈建榮.藍(lán)藻自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在太湖無(wú)錫水域的應(yīng)用與思考[J].能源環(huán)境保護(hù),2013(2).

[2] 曹蘭,沈建榮.藍(lán)藻自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在太湖無(wú)錫水域的應(yīng)用與思考[J].環(huán)境研究與監(jiān)測(cè),2012(2).

[3] 王聯(lián),嚴(yán)定平.污水自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在企業(yè)中的應(yīng)用[J].石油化工環(huán)境保護(hù),2004(2).