數字化分析法在環保監測中的應用

林奕影，管靖靖，留瑩瑩

1.浙江省環保集團麗水生態環境科技有限公司；2.麗水市慶元生態環境監測站；3.麗水市蓮都區生態環境服務中心

目前，我國現代化進程加快，城市化和工業化的發展速度也在不斷提升，但發展的同時也帶來了環境污染加重的問題。生態環境倍受污染的后果將是對人們的生活造成影響，導致人體健康受到傷害。因此，環保監測工作無論是對環境還是對人類都至關重要，而目前數字化分析的發展成為環保監測的一大突破口。本文將從對數字化分析的概念理解出發，探究數字化分析方法在環保監測中的應用。

一、數字化分析的概述

（一）概念理解

隨著計算機行業的快速發展，數字化成為人類生活和生產中經常使用的一項必備技能，在運行過程中會涉及諸多設備以多種形式的信息內容，比如有圖文材料、影像內容等。主要的方式是利用數字化分析將一系列內容轉化為方便計算機進行運算處理的二進制模式即“0”和“1”的模式，通過轉化的新呈現方式進行后臺的數字運算、加工存儲以及后期的廣泛傳播工作。除了基本模式的轉化以外，數字化分析還需要對數據內容進行編碼、解碼，將復雜多變的信息轉化為便于系統處理的數字形式，根據這項特點，數字化分析又被叫作數碼分析、計算機數字算法等。

（二）分析特點

首先是數字化分析均采用二進制的模式，在環保監測系統中各個組件都需要進行合理安全的監測，結構復雜的情況下通過使用二進制可以轉化為統一的便于處理的模式，轉化為一般基礎的單元性電路。在數字化電路集成過程中，元件的參數差異很大，但是二進制模式可以利用數字處理方式進行監測，便于靈活掌握。

其次是數字化分析在實際應用中不容易受到外界干擾，擁有長期的穩定狀態，并且在實際工作中的工作精確度很高。同樣是二進制的呈現模式，數字化分析能夠快速傳播，且在傳播過程中不容易受到外部的影響，安全保密程度高。除此以外，在實際操作過程中還可以通過增加數位的方式來強化信息的準確度，擴大使用范圍。

再次是數字化分析中的中介是數字信號，不同于圖像和影像等介質，數字信號不存在圖像清晰度的要求，在存儲和傳輸過程中能夠實現高還原度，且存儲的時間很長不易受損。因此，針對環保監測工作而言，數字化分析初步的功效是能夠幫助環保監測工作保留大量有用的信息，不會受到外部環境變化或者人為操作失誤的影響，能夠長久地保存下來對未來發展真正有益的資源信息。

最后是數字化分析的通用性很強，正如上述所說，其所使用的主要介質是二進制的基本數位，因此能夠在各種數字化模式下進行解碼并傳輸，不僅僅是在環保監測系統中，而且在環保監測以外也能夠實現對數據的理解和二次加工，從而能夠充分利用標準化的邏輯部件完成系統內的多項數碼工作。

（三）運用邏輯

當下數字化分析的運用范圍不再像以前那樣僅僅只是在藝術創作領域發揮運行便利，而是廣泛應用于各行各業，尤其是在環保監測工作中起到了關鍵性的作用。基本的運作步驟是利用數字分析進行數據的采集工作，繼而進行有效的存儲，必要的情況下進行三維模擬，利用數字交互分析對比模擬情境與實際情況，輔之以互聯網項目，最終形成一項多媒體系統模式，方便后續監測工作的開展。目前，在環保監測工作中除了基本的數字化模式以外，還存在著全球定位系統和遙感信息、地理信息等系統，在實際工作中配合數字化分析達到監測的最佳效果。

二、數字化分析在環保監測中的實際案例

環保監測工作主要是對外界環境質量的一系列監測工作，其中所要涉及的學科包括化學、物理、生物、醫學、遙測、計算機等。環保監測工作需要緊緊跟上時代的發展。在人工智能分析高速發展的背景下，數字化分析也被充分運用在環保監測工作中，主要通過監測，進一步測定數值的變化，通過變化趨勢了解所處環境的變化，從而針對該區域的生活和生產工作作出積極調整，致力于尋找最適合環境生態管理的發展途徑。

（一）電廠管道的實際案例概述

某一電廠為了貼合環保需求，對原有結構進行了一定的改造，根據實際情況模擬出標準的三維模型，在該模型上進行煙氣處理的測試。具體流程如下：

電廠生產所產生的大量煙氣會經過第一環節即靜電除塵器的處理，在初步處理之后的煙氣會分為兩股被導入到原有的兩分支管道中，這種類型的管道根據標準要求設計為0.91D，因此能夠在這種環境下進行環保監測系統中的“眼睛”即監測裝置的設計。煙氣在這兩分支管道中進行二次處理之后將會進一步往管道下方運行，實現兩者分支在管道下游的匯總。在匯合之后進一步向下至管道總管，在總管中有原有設計中配置的專門用以調節流量的百葉閥。在實際工作開展過程中，因為原有監測設備的安裝不合理，往往會出現對整體管道流量監測誤差較大的情況，因為在原本的監測系統中，監測設備是放置在百葉閥的上方位置，在百葉閥上方的管道中，流動的水力比以往標準情況下的直徑更小，即僅僅只有0.53D，容易造成直管段出現嚴重不足的情況，因此最后所測量得到的數值也存在著較大的偏差。

除了直徑大小，在除塵器工作時具體的溫度也是考核的一大標準。因為煙氣在運行過程中會出現溫度升高的問題，具體來說即在除塵器出口管道內的氣體溫度在運作時將會高達330攝氏度，同時其間的壓力也會高達3kPa，容易導致磨損等問題。因此在如上考慮下，可以發現靜電除塵在實際操作過程中存在著一些問題：首先是因為管道原始設計的問題，管道中的直管段空間不足，難以滿足工作需求；其次是管道的形狀設計問題，因為方形設計在不同區域會有很多改變原本行徑的結構，在眾多管道類型中可以被劃分為異形管道，存在著很多潛在的危險；最后，靜電除塵不能完全清潔，且一般設備處理的氣體往往會帶有一些粉塵，會對最后的監測器造成磨損、堵塞等嚴重后果。

（二）環保監測中管道氣流的具體分布

在上述概述的分析中可以進一步了解到，在環保監測項目開展過程中，需要針對施工環境中已有的數據項目合理布置監測設備。數據來源的主要類別分別是煙氣在管道內部流動的速率以及內部承受壓力的具體分布圖。其中，流動的速度需要根據不同的情況進行考察。在管道內部原本設計的除塵器中其流速相對來說比較緩慢，但是在出口處會因為管道的差異進行縮徑的操作，在通過縮徑管之后，煙氣會進入不同的支管，最終在系統中的總管實現匯總。因此管道中所有的氣體均在總管中發生匯總并和不同氣體“碰撞交流”，導致在管道中引起了整體流動場域的混亂波動。百葉閥的設置在一般情況下處在流量計的后側，但百葉閥在工作中會根據流量的需要不斷改變自身的流場，對于整體的工作系統而言會發生大變動，因此最后呈現出來的測量結果是遠遠偏離正確數值的。正確的安裝手法應該是在直管段上下通暢且流動起來直接簡單的地方進行布置，這樣的話對于氣體流動便利的環境，其測量難度不高且更貼近正確數值。

靜電除塵器出口煙氣管道的氣流分布影響著管道內部在線監測裝置的設計。在對直管道和分管道有了綜合的了解之后，應當選擇最合適的切面設計，進一步了解在切面環境中煙氣運行的速度和壓力的分布情況。在實際工程項目中需要針對管道之間的流速等差異進行分析。除塵器出口變徑處是最佳的選擇，因為在這一位置中其所受到的速度和壓力影響均是最小的，是最為穩定的場所，因此能夠在環保監測中得到更加確切的測量數據，對于后續工作的開展能夠起到積極的參考作用。

（三）環保監測裝置安裝位置的選取工作

根據該電廠的設計方案，可以發現其呈現出來的煙氣成分即通過靜電除塵之后的煙氣仍然是不純凈的部分，其中雖然粉塵含量已經降低了，但是其內部依舊有些許雜質無法完全去除。所以利用數字分析在線監測裝置時需要考慮到堵塞的問題，為保障在線監測裝置順利通暢，傳感器設備應當保證擁有防止堵塞的功能。除此以外，因為傳感器內部本身結構的問題，還需要考慮煙氣中帶來的粉塵會對設備造成磨損變形的情況，如果不加以重視的話會影響設備的使用壽命。

上述提到的2分支管道需要處于一種對稱的設計狀態下，因此在工作中只需要確定其中一只分支管道即可確定整體的設計方案。選取其中一只分支管道的水平直管段，以0.5m為主要間隔進行裁取，總共會裁取得7個橫截面，通過多次實驗對比，選擇在不同截面狀態下流動速率波動最小的一面，在這一最穩定的情況下設計好在線監測裝置的位置。在確定其中一只分支管道的位置之后，另一只只需要根據對稱的原則進行同步設計即可。

（四）環保監測裝置工況精度提升工作

根據上述闡述選取位置后，還需要運用數字化分析對刻度進行標準化的精細測量，確定所要選取的兩個極值流量，明確兩者之間的范圍，一般情況下最大流量保持在800.0t/h，最小流量則是337.4t/h，而在設備正常運行的情況下常常是以常規的600.0t/h為主，如果超出兩極值規定的區間便需要對設備的整體系進行審查整治。

在環保監測裝置工況精度的觀察中，除了需要重視流量的問題以外，還需要針對設備運行過程中的壓力值進行綜合考察，觀察儀表系數等參數，與標準安全數值進行比較，力求各項數值在變送器等設備的可控范圍下，在保障安全的前提要求下提升環保監測裝置的工況精度。

考慮到上述種種原因，該電廠綜合考慮對原本的靜電除塵器出口的方式進行修改，對設備中安置的百葉閥的位置進行二次修正，尤其是調整其中的流量和流場。在進行考察修正之后，利用數字化分析對系統結構中的管道不足的問題進行研究，保證在線監測裝置改造完成后，其設備在環保監測中準確度能夠達到0.5。不論是在簡單還是在復雜的環境下，完善的在線監測設備能夠對該設備產生的煙氣進行有效控制。同時也能過濾掉被國家定位為有害氣體的氣體，保證人們生活和生產的實際空間不受侵害。

三、數字化分析在環保監測中的應用措施提升

數字化分析作為環保監測中必不可少的一部分，其功能的發展變化都直接影響著人們的生產和生活，因此如何在環保監測工作的實際開展中提升數字化分析是未來需要進行研究的重要方向。而其提升主要可以分為兩部分：

一方面是利用數字化分析提升辦事功能，提高環保監測的效率。該功能旨在通過擴大原本的數據存儲空間來滿足諸多數據的存儲要求。與此同時，可以方便用戶自由上傳環保監測的數據內容，進而進行相互之間的信息溝通與交流，選擇最佳的處理方式。

另一方面是利用數字化分析增加客戶端功能模塊。這一步驟雖然看似與環保監測工作并無關聯，但隨著目前人們的環保意識不斷提升，通過開放客戶端功能可以向用戶提供咨詢和提取信息的官方窗口，方便擴展環保信息來源。與此同時，數字化分析下的客戶端還具備著研究價值，環保監測工作可以根據用戶提供的相關要求進行數據處理，根據客戶所要求的健康環境訴求進行調整和完善。其中，數字化分析下的客戶端模塊可以有如下幾種：自主控制模塊、數據接收模塊、環保申請模塊、結果審核模塊等，通過如上模塊的綜合處理可以得出最佳的環保監測結果。

綜上，數字化分析在提升原有分析水平的基礎上，還可以通過增加不同對象訴求、提升服務水平等方式有效保障環保監測結果。

四、結語

環保工作在當今快節奏的社會已經成為一項核心工作，而在環保實施措施開展之前的環保監測工作對于后期的處理工作更是重中之重。因此，在推動環保監測工作的提升過程中，相關功能的發展是一大突破點。結合目前現代化的發展方向，數字化分析環保監測中發揮出領頭羊的作用。本文在進行數字化分析的概述基礎上開展真實案例的分析，并進一步提出相關的提升方案，相信未來在數字化分析領域能夠作出更多有用的研究舉措，為環保監測工作作出更多貢獻。

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