大氣環境監測的數字化測量

甘 偉

新疆阿克蘇地區環境保護監測站，新疆阿克蘇 843000

大氣環境監測的數字化測量

甘 偉

新疆阿克蘇地區環境保護監測站，新疆阿克蘇 843000

數字化測量是建立在虛擬儀器的應用基礎上，結合開放數據庫互連與SQLsenrer 7.0等軟件開發工具，將虛擬儀器與網絡技術有機的統一起來，從而形成環境監測的遠程操作。虛擬儀器的應用與網絡資源和技術的利用，將環境監測的手段推向了數字化的測量時代，實現了資源的有效共享與環境監測儀器的在線互連功能。

虛擬儀器；環境監測；數字化；Intemet；Lab WindoWs／CVI

0 引言

大氣污染已經成為全球化的重度污染難題，我國也是大氣污染問題嚴重的國家之一，空氣中SO2、NO2成分的超標大大增加了酸雨、酸霧和光化學煙霧的形成幾率，汽車尾氣的排放、工廠的有害物質超標排放等都是大氣污染的主要來源。近來，我國一半以上的城市都受到過酸雨的侵害，大氣環境狀況日益堪憂。面對眾多的環境污染問題，如何實時、有效的對環境質量及變化進行準確的監測，從而加大環境執法的力度，及時的對于被污染區域進行治理和監督，現今環境保護工作者面前最根本的任務。

1 虛擬儀器在環境監測中的使用

環境監測作為環境管理和環境執法的依據，其數據的準確性、及時性、公正性和權威性一直是環境保護工作有效開展的基礎保障。監測儀器的使用直接關系到監測數據的收集、分析與處理，傳統的環境監測儀器儀表功能單一而且人機交互差。大氣環境監測中常用的各種光學、光譜學分析檢測儀器與氣體成分分析儀器，不但價格昂貴、體積龐大，對使用環境條件要求也十分苛刻，不能用于環境領域里條件復雜現場野外分析監測。隨著環境監測要求的日益提高，環境監測儀器的智能化要求也不斷提高，而且更加強調實時在線分析與使用限制的突破，將環境監測變成一種自動化監測工作，實現數據共享與系統互連，提高環境監測的工作質量與環境管理的實時決策。

虛擬儀器技術是現代化環境監測的新方式，是結合了現代化儀器儀表與計算機控制的自動化監測系統。虛擬儀器的使用，突破了傳統大型監測儀器的使用限制，特別是在監測條件特殊的大氣監測方面的應用，極為方便，將野外的實時實地監測變為可能，也提高了環境監測領域中電子與信息技術的融合，是信息化發展的最終方向。另外，網絡通信技術為信息共享提供了廣闊的平臺，環境監測數據的共享，可以避免數據的重復采樣，增強資源的合理化配備，節省了大量的人力與物力。因此，虛擬技術與網絡技術的結合，將虛擬儀器的使用遠程化，從而新生了一種新的環境監測手段，完成了環境監測技術上的數字化轉變，提高了數據的實時性、共享性，同時也更加真實的反映了監測點的真實環境質量。

2 數字化監測系統的功能

數字化監測系統要借助數字化的手段實現環境監測過程中數據的采集與存儲，以及傳輸和分析這4項基本功能。在系統下設服務器功能模塊和客戶端功能模塊。服務器功能模塊的子模塊分別嵌入網絡服務器、數據服務器與采樣服務器，負責數據的采樣、存儲、響應客戶端提取數據的請求、查詢，并提供網絡服務。客戶端模塊主要面向用戶控制，提供查詢與數據的接收，此外還能對數據進行分析處理并直接顯示結果。這種雙系統模塊的構想，使兩個需求和作用不同的模塊互相獨立，易于處理各自產生的問題與系統升級。

2.1 服務器模塊的功能要求

數據服務器為網絡服務器上傳、交換數據提供強大存儲空間，是網絡服務器存儲設備的延伸。客戶可以借助網絡平臺直接訪問數據服務器，從而獲得更多的數據資源與傳輸下載速度。數據服務器在相應客戶數據提取的請求同時，由網絡服務器來提供網絡連接功能，使整個系統的工作協調化、整體化。而采樣服務器主要負責采樣信息的數字化記錄、分析和處理，并將數字信息存入數據庫，并提供人機互動功能，允許用戶自行手動錄入采樣參數、傳感參數等。

2.2 客戶端模塊的功能要求

客戶的操作是通過客戶端提供的功能來實現的，服務器存儲中的各種數據的調用等都是借助客戶端的顯示功能來傳遞給客戶，為環境監測分析提供數據來源。同時，客戶端提供的分析功能可以針對不同客戶對數據處理的要求，進行監測分析，從而得出客戶關注的環境質量結果。客戶端模塊主要由用戶控制、提出請求、接收數據、分析數據、顯示結果、給出提示6個子模塊組成，其結構圖如圖1所示。

用戶控制模塊基于用戶要求對程序提出請求的過程，是人機交互的橋梁。數據傳輸模塊根據用戶控制模塊提出的要求，組織請求格式，向服務器提出服務請求，并監控本次請求的結果的返回，接收返回的數據。數據處理模塊根據用戶控制模塊提出的處理要求，處理數據傳輸模塊返回的數據，并以圖形、數值的形式顯示數據，根據用戶提出的安全范圍給出變化提示。

3 結論

大氣環境的特殊化和監測中的設備使用，一直是困擾大氣環境保護工作者的難題，大氣環境質量監測的實時化，是環境監測攻堅的重點。虛擬儀器與網絡技術的結合，使大氣環境監測的難題迎刃而解，為大氣環境保護提供了技術支持與可靠的數據依據。

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X8，TP311.5

A

1674-6708（2010）24-0222-01