栗鵬輝

（江蘇省蘇力環(huán)境科技有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210019）

環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)即以在線自動(dòng)分析儀器為主核，利用先進(jìn)的傳感技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及相關(guān)的專業(yè)分析軟件，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸串連起來(lái)所構(gòu)成的綜合的在線環(huán)保監(jiān)測(cè)、預(yù)警平臺(tái)。此技術(shù)已廣泛應(yīng)用在水質(zhì)監(jiān)測(cè)、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)測(cè)等過(guò)程中[1]。

1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成與分類

1.1 系統(tǒng)組成

1.1.1 信號(hào)的轉(zhuǎn)換傳輸

信號(hào)的轉(zhuǎn)換傳輸是由傳感器來(lái)完成，即從監(jiān)控設(shè)備上檢測(cè)出反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的物理量。例如電流、電壓、溫度等，把它轉(zhuǎn)換成合適的傳輸信號(hào)，傳輸?shù)胶罄m(xù)的單元，它對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)起到觀測(cè)作用。

1.1.2 傳輸信號(hào)處理

主要是對(duì)傳感器傳輸來(lái)的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，把信號(hào)的幅度調(diào)配到適當(dāng)?shù)碾婎l，對(duì)混亂的信號(hào)利用濾波器、極性鑒別器等硬件進(jìn)行濾除處理，從而提高系統(tǒng)的傳輸信號(hào)噪比。

1.1.3 數(shù)據(jù)的采集

數(shù)據(jù)的采集是把預(yù)處理的信號(hào)進(jìn)行收集，將A/D轉(zhuǎn)換、記錄。

1.1.4 信號(hào)傳輸

把采集到的信號(hào)傳輸?shù)较吕m(xù)單元。固定的檢測(cè)系統(tǒng)，由于數(shù)據(jù)的處理單元不在現(xiàn)場(chǎng)，所以需要配備專用信號(hào)傳送單元；便攜檢測(cè)裝備，只需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗綦x與變換。

1.1.5 數(shù)據(jù)的處理

對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，比如對(duì)獲得的數(shù)字作時(shí)域與頻譜的處理，先用軟件進(jìn)行過(guò)濾、平均處理等，然后將信號(hào)做進(jìn)一步處理，提高其信噪比。要獲得反應(yīng)設(shè)備狀態(tài)的特性值，為診斷提供有效的數(shù)據(jù)。

1.1.6 診斷

即把處理后的數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、判據(jù)及其他的信息進(jìn)行分析、比較，然后對(duì)設(shè)備或者故障部位進(jìn)行診斷。必要時(shí)還需要采取進(jìn)一步方案，比如制定維修計(jì)劃、判定是否要退出運(yùn)行等。

圖1 氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

1.2 檢測(cè)系統(tǒng)的分類

檢測(cè)系統(tǒng)按照使用場(chǎng)所可以劃分為：便攜式、固定式；按照檢測(cè)功能可以劃分為：?jiǎn)螀?shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、多參數(shù)綜合性診斷系統(tǒng)；按照診斷方式可以劃分為：人工診斷、自動(dòng)診斷。

1.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能是將監(jiān)測(cè)儀器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、分析，最后給出環(huán)境監(jiān)測(cè)的結(jié)果。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可按地理區(qū)域分類，也可按事物分類，如大氣、水質(zhì)等，還可以按照時(shí)間來(lái)分類。我們可以通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)隨時(shí)檢索到任何地區(qū)、任何時(shí)間段、任何事物的環(huán)境狀況，可以為環(huán)境改善提供強(qiáng)有力的保障[2]。同時(shí)，我們也可以知道任何地區(qū)的大氣、水質(zhì)、土壤的成分，為我國(guó)制定發(fā)展規(guī)劃提供有效的依據(jù)，讓我們可以做到有的放矢，適地發(fā)展。

2 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)分類

2.1.1 生物的監(jiān)測(cè)技術(shù)

生物監(jiān)測(cè)技術(shù)是微生物學(xué)、分析生物學(xué)等多種學(xué)科與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、化學(xué)工程等有效結(jié)合發(fā)展而來(lái)的監(jiān)測(cè)技術(shù)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)中主要運(yùn)用的有PCR技術(shù)、生物大分子標(biāo)記物監(jiān)測(cè)技術(shù)，其中PCR技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確性高、快速出結(jié)果的特點(diǎn)；生物大分子標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用也較為廣泛，其可對(duì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行提前預(yù)警。

2.1.2 3S監(jiān)測(cè)技術(shù)

3S監(jiān)測(cè)技術(shù)是將全球定位、地理信息、遙感技術(shù)等有效結(jié)合在一起運(yùn)用的技術(shù)，可快速、高效、準(zhǔn)確地采集和處理信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的有效監(jiān)測(cè)。比如對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)，通過(guò)3S監(jiān)測(cè)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源調(diào)查、分析，如水體富營(yíng)養(yǎng)化、生態(tài)環(huán)境變化的分析[3]。

2.1.3 物理化學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)

物理化學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)是當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測(cè)的主流技術(shù)。由物理科學(xué)、高分子化學(xué)、分析化學(xué)等學(xué)科發(fā)展而來(lái)，目前已發(fā)展出一系列的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，如物理因子強(qiáng)度測(cè)定技術(shù)，可準(zhǔn)確獲得環(huán)境污染中物理因素的含量，對(duì)土壤、水質(zhì)、大氣等事物的監(jiān)測(cè)起著非常重要的作用，它可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)光、熱、噪聲、電輻射等的污染?；瘜W(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)有電化學(xué)分析技術(shù)、光化學(xué)分析技術(shù)、色譜分析以及離子色譜分析技術(shù)。這些技術(shù)均可非常有效地測(cè)定環(huán)境中某種特定污染物的成分及含量，起到對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的作用。

2.1.4 信息監(jiān)測(cè)技術(shù)

信息監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有PCL技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。PLC監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠做到對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，其廣泛應(yīng)用在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，可以全面掌控河流的水質(zhì)、流速、水文等狀況。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備同基站之間的數(shù)據(jù)傳送、命令傳輸。其可以在基站中完成整個(gè)監(jiān)測(cè)任務(wù)，大大提升了環(huán)境監(jiān)測(cè)的效率。

2.2 在線監(jiān)測(cè)儀器

在線監(jiān)測(cè)儀器均為費(fèi)用昂貴的大型儀器，它可以對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的監(jiān)控。除此之外，為避免傳統(tǒng)試驗(yàn)室分析效率慢的不足，許多便攜輕便的儀器也應(yīng)運(yùn)而生，可以運(yùn)用在各種場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)，特別是突發(fā)性的環(huán)境問(wèn)題，它可隨監(jiān)測(cè)人員在第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并使用，快速收集到相關(guān)數(shù)據(jù)，并且分析數(shù)據(jù)，為快速解決問(wèn)題提供了依據(jù)。

2.3 運(yùn)維管理

空氣監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)執(zhí)行運(yùn)營(yíng)維護(hù)的巡檢制度，而且每周至少巡檢一次，巡檢包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、供電情況、站房安全、空調(diào)設(shè)施、衛(wèi)生清潔等等，并做好詳細(xì)記錄；采樣系統(tǒng)至少每半年清潔一次；定期維護(hù)、保養(yǎng)儀器設(shè)備，并做好儀器設(shè)備的維修記錄；建立備品備件庫(kù)，防止設(shè)備故障、不可抗因素造成的設(shè)備更換；以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為基準(zhǔn)，每周進(jìn)行一次校零，每?jī)芍苓M(jìn)行一次校標(biāo)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正。

2.4 數(shù)據(jù)管理

隨著我國(guó)對(duì)數(shù)據(jù)造假的嚴(yán)控整治，各運(yùn)營(yíng)單位要對(duì)數(shù)據(jù)采集、傳輸負(fù)責(zé)，嚴(yán)格執(zhí)行日常巡檢，保證設(shè)備的良好運(yùn)行，不得人為造假；各級(jí)監(jiān)測(cè)行政管理部門定期組織數(shù)據(jù)審核審查，保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性；運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)建立非可控因素造成設(shè)備的運(yùn)行不正常、數(shù)據(jù)傳輸不及時(shí)等非正常運(yùn)行時(shí)期數(shù)據(jù)報(bào)告的應(yīng)急制度，嚴(yán)格按照監(jiān)管單位的要求提供數(shù)據(jù)。

3 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展

3.1 建立環(huán)境在線監(jiān)測(cè)的質(zhì)量管理體系

為了提高環(huán)境在線監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，應(yīng)該在在線監(jiān)測(cè)的實(shí)際工作中建立環(huán)境在線監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理體系，該工作在目前的環(huán)境監(jiān)測(cè)中勢(shì)在必行。此管理體系主要是針對(duì)空氣、噪音、水質(zhì)等領(lǐng)域，旨在得到較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。要先收集基礎(chǔ)性資料，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，然后依據(jù)監(jiān)測(cè)到的實(shí)際情況制訂對(duì)應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；接下來(lái)，設(shè)置專門的部門或者專業(yè)人員對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，提高環(huán)境監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量。

3.2 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的多樣化發(fā)展

目前，目前，我國(guó)已開(kāi)發(fā)出多種環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，正在向多樣化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有物理監(jiān)測(cè)技術(shù)、化學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)，新興的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)有遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)、全球衛(wèi)星定位監(jiān)測(cè)技術(shù)、生物監(jiān)測(cè)技術(shù)等。在環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，我國(guó)屬于后起之秀，但發(fā)展勢(shì)頭較猛，同時(shí)多樣化監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷涌現(xiàn)。相信未來(lái)也將會(huì)有更多的技術(shù)運(yùn)用到環(huán)境在線的監(jiān)測(cè)中。

3.3 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的信息化發(fā)展

隨著社會(huì)信息化的發(fā)展，它在環(huán)境在線監(jiān)測(cè)中也得到了應(yīng)用，也是主要的發(fā)展方向之一。環(huán)境在線監(jiān)測(cè)信息化，可建立統(tǒng)一的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，建設(shè)全國(guó)性的監(jiān)測(cè)信息網(wǎng)絡(luò)、信息化監(jiān)測(cè)平臺(tái)，旨在實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)間的信息交流、信息共享、實(shí)時(shí)傳輸。環(huán)境監(jiān)測(cè)的信息化將大大提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的效率和綜合性。

3.4 建立完善的檢測(cè)設(shè)備管理制度

建立完善的環(huán)境檢測(cè)設(shè)備管理制度，是確保在線環(huán)境檢測(cè)技術(shù)發(fā)揮作用的至關(guān)重要的因素。通過(guò)對(duì)環(huán)境檢測(cè)設(shè)備的管理來(lái)提高設(shè)備使用的準(zhǔn)確度。環(huán)境檢測(cè)設(shè)備的管理需要建立相應(yīng)的定時(shí)管理制度，同時(shí)還要安排專人進(jìn)行管理來(lái)明確責(zé)任。除此之外，還需要建立環(huán)境在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的評(píng)價(jià)體系，即對(duì)檢測(cè)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，這樣可以更好地提高環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)使用的準(zhǔn)確性。最后還需要對(duì)環(huán)境在線檢測(cè)設(shè)備建立創(chuàng)造發(fā)明的創(chuàng)新機(jī)制，就是針對(duì)當(dāng)前環(huán)境污染的實(shí)際狀況，對(duì)在線檢測(cè)的設(shè)備進(jìn)行更新，為我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作提供更充分的安全保障。

3.5 環(huán)境在線檢測(cè)行業(yè)的人才培養(yǎng)

要注重環(huán)境在線檢測(cè)工作人員的培養(yǎng)，提高環(huán)境在線監(jiān)測(cè)工作人員的專業(yè)素質(zhì)，因?yàn)樗麄冊(cè)诃h(huán)境在線檢測(cè)管理中起著重要的作用。環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)人才的專業(yè)能力、專業(yè)素質(zhì)，直接決定著環(huán)境在線監(jiān)測(cè)的質(zhì)量水平。提高環(huán)境在線檢測(cè)工作人員的專業(yè)素質(zhì)，一方面需要個(gè)人積極努力地學(xué)習(xí)；另一方面，需要企業(yè)建立完善的人才培養(yǎng)體系，提供好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，建立完善的培訓(xùn)體系。

4 結(jié)論

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)。環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)為環(huán)境保護(hù)提供了科學(xué)的、合理的依據(jù)，為我們生活的環(huán)境提供安全的保障。在國(guó)家的支持與推動(dòng)下，環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)會(huì)得到更好的發(fā)展。