關于在線監測技術的現狀及發展研究

栗鵬輝

（江蘇省蘇力環境科技有限責任公司，江蘇 南京 210019）

環境在線監測技術即以在線自動分析儀器為主核，利用先進的傳感技術、測量技術、控制技術、計算機技術及相關的專業分析軟件，通過無線數據傳輸串連起來所構成的綜合的在線環保監測、預警平臺。此技術已廣泛應用在水質監測、空氣質量監測、環境噪聲監測、視頻監測等過程中[1]。

1 在線監測系統的組成與分類

1.1 系統組成

1.1.1 信號的轉換傳輸

信號的轉換傳輸是由傳感器來完成，即從監控設備上檢測出反映設備運行狀態的物理量。例如電流、電壓、溫度等，把它轉換成合適的傳輸信號，傳輸到后續的單元，它對檢測到的信號起到觀測作用。

1.1.2 傳輸信號處理

主要是對傳感器傳輸來的信號進行預處理，把信號的幅度調配到適當的電頻，對混亂的信號利用濾波器、極性鑒別器等硬件進行濾除處理，從而提高系統的傳輸信號噪比。

1.1.3 數據的采集

數據的采集是把預處理的信號進行收集，將A/D轉換、記錄。

1.1.4 信號傳輸

把采集到的信號傳輸到下續單元。固定的檢測系統，由于數據的處理單元不在現場，所以需要配備專用信號傳送單元；便攜檢測裝備，只需要對信號進行適當地隔離與變換。

1.1.5 數據的處理

對采集到的數據進行分析、處理，比如對獲得的數字作時域與頻譜的處理，先用軟件進行過濾、平均處理等，然后將信號做進一步處理，提高其信噪比。要獲得反應設備狀態的特性值，為診斷提供有效的數據。

1.1.6 診斷

即把處理后的數據、歷史數據、判據及其他的信息進行分析、比較，然后對設備或者故障部位進行診斷。必要時還需要采取進一步方案，比如制定維修計劃、判定是否要退出運行等。

圖1 氣體在線監測系統示意圖

1.2 檢測系統的分類

檢測系統按照使用場所可以劃分為：便攜式、固定式；按照檢測功能可以劃分為：單參數監測系統、多參數綜合性診斷系統；按照診斷方式可以劃分為：人工診斷、自動診斷。

1.3 環境監測系統的主要功能

環境監測系統的主要功能是將監測儀器收集的數據進行收集、整理、分析，最后給出環境監測的結果。環境監測系統可按地理區域分類，也可按事物分類，如大氣、水質等，還可以按照時間來分類。我們可以通過環境監測系統隨時檢索到任何地區、任何時間段、任何事物的環境狀況，可以為環境改善提供強有力的保障[2]。同時，我們也可以知道任何地區的大氣、水質、土壤的成分，為我國制定發展規劃提供有效的依據，讓我們可以做到有的放矢，適地發展。

2 在線監測技術現狀

2.1 在線監測技術分類

2.1.1 生物的監測技術

生物監測技術是微生物學、分析生物學等多種學科與計算機科學技術、化學工程等有效結合發展而來的監測技術。在環境監測行業中主要運用的有PCR技術、生物大分子標記物監測技術，其中PCR技術具有操作簡單、準確性高、快速出結果的特點；生物大分子標記技術應用也較為廣泛，其可對環境問題進行提前預警。

2.1.2 3S監測技術

3S監測技術是將全球定位、地理信息、遙感技術等有效結合在一起運用的技術，可快速、高效、準確地采集和處理信息，實現對環境的有效監測。比如對水環境監測，通過3S監測技術可實現對水資源調查、分析，如水體富營養化、生態環境變化的分析[3]。

2.1.3 物理化學監測技術

物理化學監測技術是當前環境監測的主流技術。由物理科學、高分子化學、分析化學等學科發展而來，目前已發展出一系列的環境監測技術，如物理因子強度測定技術，可準確獲得環境污染中物理因素的含量，對土壤、水質、大氣等事物的監測起著非常重要的作用，它可以及時地發現光、熱、噪聲、電輻射等的污染。化學監測技術有電化學分析技術、光化學分析技術、色譜分析以及離子色譜分析技術。這些技術均可非常有效地測定環境中某種特定污染物的成分及含量，起到對環境監測的作用。

2.1.4 信息監測技術

信息監測技術主要有PCL技術、無線傳感網絡技術等。PLC監測技術能夠做到對環境監測進行遠程控制，其廣泛應用在水環境監測中，可以全面掌控河流的水質、流速、水文等狀況。無線傳感網絡在線監測技術可以實現監測設備同基站之間的數據傳送、命令傳輸。其可以在基站中完成整個監測任務，大大提升了環境監測的效率。

2.2 在線監測儀器

在線監測儀器均為費用昂貴的大型儀器，它可以對環境污染進行高效、準確的監控。除此之外，為避免傳統試驗室分析效率慢的不足，許多便攜輕便的儀器也應運而生，可以運用在各種場所的環境監測，特別是突發性的環境問題，它可隨監測人員在第一時間到達現場并使用，快速收集到相關數據，并且分析數據，為快速解決問題提供了依據。

2.3 運維管理

空氣監測站系統執行運營維護的巡檢制度，而且每周至少巡檢一次，巡檢包括監測系統的運行狀態、供電情況、站房安全、空調設施、衛生清潔等等，并做好詳細記錄；采樣系統至少每半年清潔一次；定期維護、保養儀器設備，并做好儀器設備的維修記錄；建立備品備件庫，防止設備故障、不可抗因素造成的設備更換；以國家標準物質為基準，每周進行一次校零，每兩周進行一次校標，發現問題及時糾正。

2.4 數據管理

隨著我國對數據造假的嚴控整治，各運營單位要對數據采集、傳輸負責，嚴格執行日常巡檢，保證設備的良好運行，不得人為造假；各級監測行政管理部門定期組織數據審核審查，保證數據信息的準確性；運營單位應建立非可控因素造成設備的運行不正常、數據傳輸不及時等非正常運行時期數據報告的應急制度，嚴格按照監管單位的要求提供數據。

3 在線監測技術的發展

3.1 建立環境在線監測的質量管理體系

為了提高環境在線監測的質量，應該在在線監測的實際工作中建立環境在線監測質量管理體系，該工作在目前的環境監測中勢在必行。此管理體系主要是針對空氣、噪音、水質等領域，旨在得到較準確的數據。要先收集基礎性資料，并對其進行實地調查，然后依據監測到的實際情況制訂對應的質量標準；接下來，設置專門的部門或者專業人員對環境監測質量進行分析評價，提高環境監測工作質量。

3.2 在線監測技術的多樣化發展

目前，目前，我國已開發出多種環境在線監測技術，正在向多樣化方向發展。傳統的在線監測技術主要有物理監測技術、化學監測技術，新興的在線監測技術有遙感監測技術、全球衛星定位監測技術、生物監測技術等。在環境在線監測技術方面，我國屬于后起之秀，但發展勢頭較猛，同時多樣化監測技術不斷涌現。相信未來也將會有更多的技術運用到環境在線的監測中。

3.3 在線監測技術的信息化發展

隨著社會信息化的發展，它在環境在線監測中也得到了應用，也是主要的發展方向之一。環境在線監測信息化，可建立統一的環境監測數據庫，建設全國性的監測信息網絡、信息化監測平臺，旨在實現各個環境在線監測網點間的信息交流、信息共享、實時傳輸。環境監測的信息化將大大提高環境監測的效率和綜合性。

3.4 建立完善的檢測設備管理制度

建立完善的環境檢測設備管理制度，是確保在線環境檢測技術發揮作用的至關重要的因素。通過對環境檢測設備的管理來提高設備使用的準確度。環境檢測設備的管理需要建立相應的定時管理制度，同時還要安排專人進行管理來明確責任。除此之外，還需要建立環境在線監測設備的評價體系，即對檢測設備的優勢進行分析，這樣可以更好地提高環境在線監測技術使用的準確性。最后還需要對環境在線檢測設備建立創造發明的創新機制，就是針對當前環境污染的實際狀況，對在線檢測的設備進行更新，為我國環境保護工作提供更充分的安全保障。

3.5 環境在線檢測行業的人才培養

要注重環境在線檢測工作人員的培養，提高環境在線監測工作人員的專業素質，因為他們在環境在線檢測管理中起著重要的作用。環境在線監測技術人才的專業能力、專業素質，直接決定著環境在線監測的質量水平。提高環境在線檢測工作人員的專業素質，一方面需要個人積極努力地學習；另一方面，需要企業建立完善的人才培養體系，提供好的學習機會，建立完善的培訓體系。

4 結論

隨著我國經濟的快速發展，當今社會越來越重視環境保護。環境在線監測技術為環境保護提供了科學的、合理的依據，為我們生活的環境提供安全的保障。在國家的支持與推動下，環境在線監測技術會得到更好的發展。