大氣污染物在線監測系統的設計和實現

翁建平

摘要：隨著時代的飛速發展與工業建設規模的不斷多大，生態環境受到嚴重影響大氣污染問題日益突出。基于此，大氣污染監測工作迎來巨大挑戰。大氣在線監測技術能夠準確、全面地反映出大氣環境目標污染物的濃度及其變化趨勢，從而實現全時段、全方位、動態監測大氣要素的目的。因此，本文簡要介紹了大氣環境在線監測技術，說明了大氣環境在線監測系統的整體構架，并結合實際應用提出了大氣環境監測質量控制的關鍵點。

關鍵詞：大氣環境;在線監測;應用研究;質量控制

引言

隨著我國經濟發展水平不斷加快，人們生活條件和生活質量不斷升高。但與此同時也出現了一定的弊端，例如生態環境破壞與污染情況越來越嚴重，尤其是大中城市中有機污染物越來越多，給人們的健康造成了極大的威脅，因此對有機污染物進行監測和治理已經成為環保工作者研究的重要課題。本文以大氣環境為主要研究對象，對大氣環境在線監測技術進行了細致的分析，以期能夠為改善人類生活環境做出一定的貢獻。

1在線監測技術的基本概念

環境在線監測系統的核心技術包括計算機應用技術、自動控制技術、無線數據傳輸技術、自動測量技術以及遠紅外傳感技術。當前，在線監測技術的應用范圍越來越廣泛。如煙氣監測、水質監測、噪音檢測、大氣監測等。需要格外強調的是，環境在線監測系統的原則是總量控制和總量管理。該系統的應用不僅可以提高環境監測效率，還會促進環保工作的互動交流，推動環保事業的穩定發展。通過匯總，可以對環境情況有著更為整體和精確的掌握，進而以此為基礎制定環境管理規劃方案，解決此前存在的各自依據有限數據而進行的分散管理，以及對環境監控和治理存在弊病的問題。通過科學應用在線監測技術，可以實現對環境問題及數據的全方位、全時段監控。同時，環境在線監測技術還可以對各環境要素進行實時監測，進而鎖定污染源，之后再經過網絡傳輸技術，對污染情況進行實時追蹤，以此杜絕環境監管中存在的低效率、不連續的治理問題。

2系統總體方案

城市揚塵實時在線監測將遠程監測與治理相結合，實現了城市揚塵監測、治理和預防，系統由城市揚塵在線監測設備、數據傳輸網絡和在線監測平臺組成。其中揚塵監測設備包括對顆粒物TSP、PM10、PM2.5等粒度顆粒物的綜合監測。PM10、PM2.5切割器采用呼吸性粉塵分離原理進行研究設計，首先通過切割頭把大氣顆粒物按要求進行切割，抽塵系統把切割后的顆粒物導入到激光散射粉塵檢測裝置進行測量。采用GPRS傳輸，把數據傳輸到監控系統平臺，實現揚塵污染源的遠程在線監管，系統可根據監測數據與超限數據對比，采取防塵、降塵措施。

3氣環境在線監測系統的功能實現

3.1數據采集的實現

大氣環境在線監測系統數據采集需要依賴于計算機及其I/O接口設備硬件平臺。I/O接口設備主要是實現數據的輸入輸出，其能夠對收集的信號進行放大，能夠對模擬信號與數字信號進行相互轉換。

3.2數據傳輸的實現

人們要有效利用網絡平臺與計算機平臺傳輸感知層采集的數據，感知層獲取的信息需要經過處理，并借助局域網絡傳遞給人機交互平臺。與之關聯的計算機應當設置相應的程序接口用于收集、處理、分析相關數據。

4實際應用

4.1顆粒物檢測技術

為實現城市污染在線監測系統能對顆粒物進行在線監測，采用光散射法進行顆粒物測量。光散射法作為濃度測量方法，是一種非采樣測量方法，因其成本低、實時性好、可以實現在線測量的優點，已經成為顆粒物質量濃度測量的主要方法。顆粒群光散射法作為以光散射原理測量顆粒物質量濃度方法的一種，滿足本項目測量需求。其基本原理是：當顆粒性質一定的情況，顆粒物的散射光強度和其質量（或體積）濃度是呈正比的，在不同空間角度處，同時測量多個顆粒的散射光強信號，然后利用Mie散射理論及顆粒物的各參量可以反演得到顆粒物質量濃度。

4.2應用生物傳感技術監測水體污染物含量

生物傳感技術應用的主體設備就是生物傳感器。生物傳感器的核心原理為：酶、抗體等固化生物活性物質與待測物質反應，使用信號放大裝置與能量轉換裝置轉化并輸出電壓信號，由此，獲得污染物的屬性信息、物量信息和濃度信息。當前，關于生物傳感器的識別方式的科研成果越來越多。例如，利用聚乙烯醇凝膠包埋方式固定酵母后溶于溶液，再將溶解氧探頭插入溶解，測量生物耗氧量。

4.3差分光學吸收光譜技術

差分光學吸收光譜技術簡稱為DOAS技術，是上世紀七十年代由德國學者研究發明的環境在線檢測技術。這種在線檢測技術的主要特點是檢測距離長、范圍廣，因此該技術常用于基地和衛星平臺中。差分光學吸收光譜儀主要由光源發射系統、光源接收系統、光譜儀系統、信號接收系統和數據處理系統組成，大氣中的氣體分子會吸收光源，被吸收后的光源傳輸進入系統后光束在固定波段內有所減弱。利用光譜儀和探測器將光束的光信號轉換成為電信號的同時，對光束進行劃分和檢測。利用差分光學吸收光譜技術能夠對城市大氣中揮發性有機物進行分析，它不僅能確定大氣中某種揮發性污染物的存在方式，還能較精確的確定出該種組成的含量，并已取得了良好的監測效果。差分光學吸收光譜技術已成功與消防系統相結合，進行車載消防應急救援中有毒氣體檢測，被應用在各種有害氣體泄漏的應急處理中。

5大氣環境監測質量控制

5.1建立完善的大氣環境監測質量管理機制

一套完整、科學的大氣環境在線監測質量管理機制對于保障大氣環境監測工作的有效、順利開展是十分重要的，可以說，其在一定程度上決定了環境監測工作的效率與質量。為此，環境監測部門應當結合實際情況，認真分析環境監測中遇到的問題，并不斷完善現有的質量管理體系，確保大氣環境監測工作與質量監督管理緊密結合，全力保證大氣環境治理工作落到實處。

5.2提高監測人員的綜合素質

監測人員的專業能力與工作水平在一定程度上決定了大氣環境在線監測的質量。所以，有關單位必須想方設法，采用各種方式不斷提升監測人員的綜合素質。一方面，環境監測部門應當全面結合工作實際，針對監測人員制定必要的培訓計劃。其培訓內容不光要涉及理論知識，還要有實際操作演練，只有這樣才能全面提升監測人員的業務能力。另一方面，在培訓的過程中要注意對監測人員進行思想教育，不斷增強他們的工作責任心，保證所有監測人員嚴格按照規章制度執行任務，開展工作。

5.3大氣在線監測設備將更加先進化和多元化

目前我國各省市都已開展進行大氣環境監測，監測水平已有大幅度提升，但必須正視的是目前我國主流監測設備整體較落后，監測結果的精確度較低，無法完成對地區復雜大氣環境進行監測。隨著，社會經濟的不斷發展，以及投入建設資金的不斷增加，未來需要充分對設備的成本、檢測精確度以及日常維護程度進行考慮，開發出多元化的大氣監測體系，全面保證空氣質量。

結語

大氣污染問題頻發，嚴重影響城市居民的身體健康。大氣監測是大氣治理的基礎，是準確分析大氣污染來源、制定相應治理方案的必要條件。通過多種監測技術手段，人們可以精準溯源，為綜合分析和判斷主要污染貢獻源提供科學支撐，從而為環境管理明確方向和思路，最終持續改善環境空氣質量。

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