簡述大氣環境監測的數字化測量分析

文/宋晨光 郝 菁

引言

經濟快速增長的過程中帶來了環境的污染，環境污染問題會嚴重影響著人們的生活，因此我國在治理環境方面不斷加大力度，環境監測的技術水平也在不斷提高。保證大氣環境數據監測的數據可靠，是環境污染管理的首要環節。大氣環境監測的主要工作內容是監測大氣中的NOx、SO2、顆粒物等有害氣體成分。但是大氣中氣體成分比較復雜，對空氣中的顆粒物監測包括濃度監測、化學成分監測、分布情況監測以及降塵量監測等。大氣環境工作內容比較多，建立在數字化測量的基礎上，不僅可以降低監測工作的難度，還能降低監測的失誤率。

大氣環境監測的意義

我國是一個工業大國，大氣污染現象比較嚴重，近年來在各個城市中霧霾天氣頻發引起了廣泛關注，霧霾造成的發病率在不斷提高，并且霧霾天氣引起的交通事故問題也經常發生。面對這種形勢，對環境進行監測并對環境變化趨勢進行分析，通過監測的內容進行數據分析得出合理的控制辦法和治理手段是如今治理環境污染的一個重要環節。

大氣環境監測在之前就受到了人們的重視，但是以往的環境監測儀功能不夠完善，且性能不好，其中主要有光學、光譜環境分析監測儀，這些儀器價格十分昂貴，體積也比較大，只有在環境條件比較好的情況下才能監測，在環境復雜的野外監測時得到的數據就不是很準確，甚至無法正常工作；根據其內部設計，它可以較好地解決單參量以及多參量的問題，但是其面板數據顯示不夠直觀，且結構固化。大氣環境監測的數字化測量就能很好地滿足環境監測的要求，彌補以往環境監測儀器的不足，它凝結了全人類的智慧。這種測量的原理是將其建立在虛擬儀器上應用，數據庫之間相互連接，同時它還能與sqlsenrer7.0等相關軟件工具相結合使用，達到了數據互通，資源共享的目的。

大氣環境監測數字化測量的設計概述

數字化測量系統主要是運用高科技計算以及網絡通信手段，在環境監測中，實現監測數據的采集、存儲、傳輸、分析的四項主要功能。系統主要有服務器功能模塊和客戶端功能模塊構成。在服務器模塊中的子模塊主要有網絡服務器、數據服務器和采樣服務器三種。其能夠提供數據采樣、數據存儲的服務，并且在用戶請求服務時還能響應提取數據供其查詢，并且可以提供網絡服務。客戶端模塊的主要功能是為客戶提供數據查詢和接收的服務，此外它還能對數據進行分析，自動得出分析結果。這種雙系統模塊設計能夠實現兩種不同功能的需求工作，他們各自獨立的工作可以解決各自出現的問題和系統升級。

（1）服務器模塊功能。數據服務器是網絡器存儲設備的功能拓展，因為它可以輔助網絡器的數據上傳和數據交換，提供存儲空間。用戶可以利用網絡平臺對數據查詢、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據。數據服務器在用戶提出請求時，通過網絡服務器提供網絡連接的功能，這種情況下就可以使得整個系統工作協調化和整體化。采樣服務器是數據分析模塊，它主要負責對數據進行采樣、記錄，經過其分析和處理之后，將分析的信息傳輸到數據庫中存儲，操作中用戶可以自行地輸入采樣參數以及傳感參數，因此具有良好的人機互動性能。

（2）客戶端模塊功能。客戶端是用戶操作的主模塊，客戶的需求要通過客戶端才能得到滿足。服務器中的大量數據受到客戶端的支配和調遣，通過客戶端對信息的搜索，服務器系統將數據傳送到服務器模塊，因此在客戶端模塊上可以顯示出查詢出的信息。數據分析人員就能通過監測到的數據制定合理的環境治理方案。客戶端的數據分析功能還能個性化的對數據進行處理，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據。客戶端模塊主要有用戶控制、提出請求的兩個基礎子模塊，以及接收數據和分析數據的重要模塊等，另外數據顯示還需要用到顯示結果模塊。

用戶控制模塊是人機交互的主要平臺，是用戶提出請求的程序過程。數據傳輸模塊是根據用戶請求的內容向服務器提出請求，同時還能夠監控數據往返的過程。數據處理模塊是根據用戶對信息形式的需求處理數據傳輸內容，并能將數據以圖形或者數值的形式顯示出來，根據用戶提出的條件范圍給出提示和變化。

（3）數字化監測系統實現。數據采集主要是依靠計算機以及I/O接口構成，其中通過I/O接口對信號進行放大并對相關數據進行轉換。對于虛擬儀器而言，I/O接口相關設備主要為數據采集卡，若是有多臺虛擬儀器，則I/O接口相關設備為總線。在實現數據傳輸過程中，需要借助以API作為系統的程序編程接口。采用API可讓程序構建更為靈活，通過采用ODBC來實現數據傳輸。具體如圖所示。

基于ODBC的客戶端數據傳輸示意圖

從上圖可看出，該系統以SQLServer作為基礎數據，從而讓遠程數據通信得以實現。用戶在使用過程中先要向客戶端提供查詢信息，客戶端對相關信息進行轉換并將其轉變為SQL請求，同時將信息反饋給ODBC。之后ODBC將會結合信息匹配到對應的驅動管理器，此時驅動管理會根據SQL請求將對應的驅動程序傳遞給數據源，并通過ODBC程序來對SQL服務進行執行，數據由數據庫提取并將傳遞給驅動管理器，由驅動管理器反饋于虛擬儀器。通過上述傳遞即可實現數據傳輸，并讓數字化監測系統的得以實現。

（4）虛擬儀器在大氣環境檢測當中的應用。基于以上模塊構建出了一套虛擬儀器監測系統，在具體應用過程中，監測儀器主要是對相關信息數據進行分析、收集并處理。現代化監測設備較傳統設備充分地表現了智能化功能，并在人機交互方面得到了極大的改善，突破了傳統儀器的限制。在使用過程中，虛擬儀器完全可在野外使用，將電子信息技術融入其中實現了環境監測相關信息共享。

大氣環境監測質量控制

大氣環境監測的質量保證主要是通過先進的監測設施和科學的管理手段來實現的，從而獲得可靠和準確的信息。環境監測需要每一個環節的工作做到細致、周到，包括數據的采樣、分析和最后的處理。在采樣的過程中，對采樣點的挑選要有科學性和代表性，這樣才能真實反映環境的情況，測出當地的污染水平以及污染特點。

對于采樣的流量標準，應該在工作實施前做好調整，避免因為流量不正確造成監測數據出現偏差。樣品保存和傳遞的每一個工作要做到認真負責，同時對采樣的時間控制也要恰到好處。實驗室的樣品分析工作，要充分保證前提工作的完善。在實驗室對環境質量進行監測能夠最大程度上保證數據的準確性，避免人的主觀因素造成數據失誤。對空氣中SO2和NOx的樣品分析應該要嚴格控制標準曲線因子及其線性規律，對樣品的控制和試劑空白的監測要控制所測定的對象與原來的標準曲線的誤差在誤差范圍內。環境的監測和分析需要依據一套標準的參考規范，標準樣本的質量和監測控制有一致性，在一定程度上就能提高監測的質量，而且能夠驗證環境分析方法的準確性。在實際監測過程中，要善于使用數字化技術，將相關監測程序與數據庫、網絡以及通信平臺等關聯起來，構建出一個信息化監測體系，以此實現數據共享并優化數據傳導，讓環境監測的的整體水平得以提升。

結語

保護大氣環境就要從大氣環境監測做起，但是由于大氣環境的特殊性造成監測難度較大，以往的監測系統已經不能滿足如今人們對環境監測的需求。因此，利用網絡技術和高科技監測技術相結合的手段對環境監測，應該引起學者和環境管理部門人員的重視。數據的準確性和可靠性對環境污染的治理具有極大的現實意義，從而要不斷完善大氣環境數字化測量技術。