淺談電子信息領(lǐng)域在環(huán)保方面的應(yīng)用及影響

(四川大學(xué)電子信息工程 四川 成都 610000)

Abstract:with the rapid development of China's economy in recent years,both scientific and technological research and industrial production are consuming a large number of natural resources.The health and stability of our human society is based on natural resources and the environment.With the progress of science and technology,a great challenge we are facing is environmental protection.In addition to the improvement of policies and systems,in the field of electronic information,we can use a variety of technologies to resolve environmental issues,such as water pollution,air pollution,industrial wastes and natural disasters caused by excessive resource exploitation.In addition,this paper will briefly discuss the environmental impact of pollutants caused by the development of the electronics industry.

Keywords:electronic field,the prevention of environmental pollution,digital image processing,3S technology,electronic pollution

一、利用數(shù)字圖像處理技術(shù)檢測(cè)顆粒污染物

數(shù)字圖像處理是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、提取特征、分割等操作的技術(shù)。該技術(shù)在環(huán)境、軍事、工業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用需求。

通常我們進(jìn)行顆粒檢測(cè)的傳統(tǒng)方法有沉降法、激光粒度分析法等,這些方法的測(cè)量精度受顆粒團(tuán)聚等因素影響,不僅速度慢且可重復(fù)性差。此外還僅能得到當(dāng)量球徑,難以體現(xiàn)真實(shí)的形狀。為了解決這些問(wèn)題，通過(guò)數(shù)字圖像檢測(cè)的方法可以大幅度提高速度并且增強(qiáng)精度。

顆粒檢測(cè)系統(tǒng)的原理是通過(guò)數(shù)碼相機(jī)采集圖像并傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像預(yù)處理(降低圖像質(zhì)量引起的誤差)；二值化處理(將顆粒物從背景獨(dú)立出來(lái))；最后自動(dòng)檢測(cè)出圖像顆粒的個(gè)數(shù)圖像顆粒的面積、周長(zhǎng)、粒徑等參數(shù)并同原圖進(jìn)行比較分析,得到每個(gè)顆粒的實(shí)際參數(shù)指標(biāo)。

對(duì)于數(shù)字圖像來(lái)說(shuō)，每幅圖像都是由若干像素點(diǎn)組成的，像素的灰度值在0—255之間。在我們采集到水體樣本或者是空氣樣本的圖像后，我們所需要分析的目標(biāo)顆粒物與背景最大的區(qū)別就是灰度值。此時(shí)通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行閾值處理，將大于該閾值的目標(biāo)物灰度值設(shè)置為255，小于該閾值的背景灰度值設(shè)置為0。該過(guò)程就叫做二值化，能夠?qū)⒛繕?biāo)顆粒物更為直觀的呈現(xiàn)給我們同時(shí)方便后續(xù)計(jì)算機(jī)的分析和計(jì)算。

除了環(huán)境樣本的圖像，數(shù)字圖像處理技術(shù)同樣還可以用于對(duì)衛(wèi)星圖像進(jìn)行分析處理，例如對(duì)衛(wèi)星所采集到的水域(河流、海洋等)圖像，我們可以觀察其富營(yíng)養(yǎng)化(赤潮現(xiàn)象)的程度來(lái)判斷其受到各類(lèi)廢水所污染的程度。赤潮是一種伴隨著浮游生物的驟然大量增殖而產(chǎn)生的現(xiàn)象，具體體現(xiàn)為水面發(fā)生大規(guī)模變色。這種現(xiàn)象的特征使我們所采集到的數(shù)字圖像中受污染的水域與正常水域之間具備灰度值的差異，同樣能夠使用二值化的方法來(lái)進(jìn)行分析處理。

二、通信技術(shù)在環(huán)境方面的應(yīng)用

在上一部分中提到了衛(wèi)星采集圖像，衛(wèi)星是現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，同樣屬于我們電子信息領(lǐng)域所研究的范疇。這方面的技術(shù)在環(huán)境方面的應(yīng)用則體現(xiàn)在了利用3S技術(shù)的環(huán)境質(zhì)量評(píng)估。3S技術(shù)是遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、和全球定位系統(tǒng)(GPS)的三者統(tǒng)稱(chēng)。RS技術(shù)是從環(huán)境遙感影像數(shù)據(jù)中提取環(huán)境信息，GIS技術(shù)通過(guò)強(qiáng)大的空間分析功能對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，GPS技術(shù)則提供了精確導(dǎo)航和空間數(shù)據(jù)。

我國(guó)是一個(gè)自然災(zāi)害種類(lèi)繁多且重大災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家，3S技術(shù)在森林蟲(chóng)害、沙漠化、洪澇、干旱、林火等災(zāi)害監(jiān)測(cè)中應(yīng)用廣泛，在自然環(huán)境災(zāi)害的檢測(cè)與評(píng)估中提供了技術(shù)支持。3S技術(shù)可對(duì)水土流失、土地沙化和鹽堿化、森林和草場(chǎng)的退化與消失、海水入侵、河流斷流等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外還可以對(duì)由于過(guò)量開(kāi)采地下水而導(dǎo)致的地面沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，檢測(cè)赤潮的發(fā)生時(shí)間與地點(diǎn)并進(jìn)行實(shí)時(shí)播報(bào)；

環(huán)境質(zhì)量評(píng)估本身是一項(xiàng)非常具有意義的科研領(lǐng)域，現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)著手進(jìn)行一些應(yīng)用3S技術(shù)進(jìn)行環(huán)境評(píng)估的研究。由于技術(shù)體系尚未完善，受到各種條件的限制，3S還未大規(guī)模普及，但其發(fā)展前景非常可觀。

三、電子產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的污染

電子信息領(lǐng)域的飛速發(fā)展需要大型大量的工業(yè)生產(chǎn)，因此電子產(chǎn)業(yè)不可避免地會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定污染。污染的程度與與電子產(chǎn)業(yè)所需的材料以及生產(chǎn)工藝密切相關(guān)。比如，平面磨床干磨或拋光金屬零件時(shí)產(chǎn)生的大量金屬粉塵；高速切削時(shí)產(chǎn)生的油煙；電、氣焊及等離子切割時(shí)產(chǎn)生的金屬蒸汽；各種激光操作及外加工時(shí)產(chǎn)生的粉塵；印制板生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的膠木粉塵；蝕刻機(jī)、去膜機(jī)、顯影機(jī)產(chǎn)生的酸堿蒸汽；黑化設(shè)備產(chǎn)生的堿性廢氣以及有機(jī)溶劑清洗產(chǎn)生的四氯化碳等有機(jī)物廢水等。這些粉塵、廢氣、廢水等工業(yè)污染物不僅對(duì)人體有害，同時(shí)無(wú)法被環(huán)境所降解，帶來(lái)的是持續(xù)長(zhǎng)久的負(fù)面影響。

電子信息領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，改變了社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作模式，帶動(dòng)了我國(guó)高新科技產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)，不斷創(chuàng)造著新的社會(huì)價(jià)值。電子行業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，在使電子行業(yè)在技術(shù)上取得質(zhì)的飛躍的同時(shí)，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)更為寬闊的空間，向科技化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。電子產(chǎn)品制造業(yè)要實(shí)現(xiàn)科技與可持續(xù)發(fā)展的共存，需要重視生產(chǎn)工序及有效的控制排放。我們需要為電子信息產(chǎn)品制造業(yè)的生產(chǎn)和廢物處理制訂專(zhuān)門(mén)的技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電子信息產(chǎn)品制造業(yè)全生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境行為進(jìn)行有效的規(guī)范和管理，減少電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)和廢棄物處理過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染和破壞。更重要的是，在將來(lái)我們技術(shù)崗位在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的同時(shí)要敢于創(chuàng)新，從設(shè)計(jì)層面做到減排和成本節(jié)省。