在線監測技術在環境監測中的有效應用探討

盧巧梅

（哈密市污染監控綜合信息中心，新疆 哈密 839000）

引言

在線監測是指對監控對象進行遠程實時監管的作業手段，相較于傳統的監測技術，在線監測能夠實現全天候地監管，具有及時性以及有效性，所以在線監測也就成為現階段監測行業的關鍵一環。環境監測作為針對環境污染狀況以及變化狀況進行監督的作業，需要長時間地對區域環境進行監督，及時地發現其在一定時間段內的變化，以分析其污染程度和擴散速度。隨著城市化進程的加快，環境污染狀況越發嚴重，傳統的監測技術就難以滿足需要，要求相關人員結合實際需要引進在線監測，實現對環境狀況的長時間監測以及實時監測。但是實際作業環節，在線監測本身技術性很強，再加上環境狀況變化較為復雜，因此，在線監測技術在環境監測環節的應用中存在一些難點，很大程度上制約監測作業的落實。在此背景中，相關單位就需要加強對二者的研究，結合技術特點以及污染狀況合理地制定應用策略，以實現對環境的有效監測。

1 在線監測技術概述

在線監測是指在實時或準實時的基礎上對特定對象或環境參數進行監測和測量的過程。它利用傳感器、儀器或監測設備，通過連續或定期采集數據來監測、評估和控制各種物理、化學、生物或環境參數。在線監測可以提供對系統運行狀況的實時反饋，幫助進行過程控制、預警和故障診斷。它能夠幫助我們更好地了解、管理和保護環境、提高生產效率和能源利用效率[1]。由于其優勢較大，所以在線監測可以應用于多個領域，包括環境監測、工業監測、能源監測等方面。在環境監測中，在線監測可以用于監測大氣質量、水質、土壤污染、噪音和輻射水平等。環境在線監測系統，見圖1。

圖1 環境在線監測系統

2 環境監測概述

2.1 環境監測的概念

環境監測是指對生態環境中的各種物理、化學、生物指標和污染物進行系統性地、持續性地監測和評估的過程。旨在了解環境的狀況、變化趨勢，評估環境質量，為環境保護和管理提供依據。由于環境監測的對象是復雜多變的氣候，所以環境監測涵蓋了多個方面，包括大氣、水體、土壤、生物多樣性等。在大氣環境監測中，常見的監測指標包括空氣中的污染物（如PM2.5、二氧化硫、臭氧等）、氣象參數（如溫度、濕度、風速等）等。水體環境監測主要關注水質參數，如水中的溶解氧、化學需氧量、重金屬等。土壤監測主要評估土壤的營養狀況、污染程度等。而生物多樣性監測則關注生物群落的組成、分布以及動植物的數量和種類等。環境監測的目的是及時、準確地獲取環境的信息，包括環境狀況、變化趨勢和影響因素，以確保環境質量得到長期保障。通過環境監測，可以及早發現環境問題和風險，制定相應的環境保護和管理策略，實施預防和控制措施，減少環境污染，保護生態系統。此外，環境監測數據還用于政策制定、環境影響評價、環境監管等方面。

2.2 環境監測的難點

在生態環境管理領域中，環境監測工作的重要性是非常大的，其服務內容涵蓋也較為廣泛，見圖2。

圖2 環境監測服務的內容

在實際作業環節，環境監測需要對復雜多變的環境狀況以及污染狀況進行監督，作業就存在一些難點，制約監測的落實，需要相關人員加強對隱患的研究，以規避其影響。首先是生態環境的復雜性，環境是復雜而動態的系統，涉及多種物理、化學和生物過程。環境監測需要考慮和處理多個參數的相互作用和變化趨勢，這增加了監測的復雜性。其次是數據質量問題，監測數據的質量和一致性對于正確評估和比較不同監測站點、時間段和地區的數據非常重要。然而，數據收集和處理中可能存在誤差、漏報和數據缺失等問題，這可能影響監測結果的準確性和可靠性。而且監測數據通常是大量和復雜的，需要進行有效地處理和分析才能提取有用的信息，可能涉及數據分類、質量控制、數據插值、統計分析等技術和方法；然后是設備以及技術方面的問題，環境監測需要使用各種傳感器等儀器和設備進行數據采集。然而，這些設備的準確性、靈敏度和穩定性等方面會影響監測結果的可信度。

實際作業環節，監測站點的選擇和布局對于獲得代表性的、全面的監測數據非常重要。這需要考慮到地理條件、環境特征、人口分布等因素，并確保在不同區域、不同環境介質中都能得到合適的監測覆蓋，難度很大。此外就是數據的利用問題，監測數據的交流和利用對于環境管理、政策制定和公眾參與都具有重要意義[2]。然而，將監測數據轉化為可理解和有意義的信息，并將其傳達給相關利益相關方可能存在挑戰。這些狀況的存在都一定程度上影響監測作業的落實或者是制約環境監測的質量，需要相關人員加強重視。

3 在線監測技術在環境監測環節的優勢與落實難點

3.1 在線監測技術在環境監測中的優勢

3.1.1 實現實時監測

在線監測技術能夠提供實時或接近實時的監測數據，幫助及時感知環境的變化和污染事件。這有助于快速響應和采取必要的措施，以保護人民健康和環境安全。

3.1.2 采樣效率高

在線監測技術能夠進行高頻率的數據采樣，提供更準確和精細的監測結果。相比之下，傳統的離線監測方法可能只能提供有限次數的采樣，難以全面地捕捉環境的變化趨勢；此后還能實現多參數監測，在線監測技術可以同時監測多個環境參數，如空氣質量、水質、土壤污染等。這就使得對環境的綜合評估更加全面，有助于全面了解環境的狀況和影響因素；然后是網絡傳輸與數據共享的特點，在線監測技術通過網絡傳輸監測數據，可以實現即時的數據共享和遠程訪問。監測數據可以上傳到云平臺或相關數據庫，供政府、科研機構、企業和公眾等多個利益相關方使用。這有助于加強技術研究、政策制定與公眾參與；之后還實現了自動化作業，在線監測技術采用自動化的儀器和設備，無需人員連續操作和監控。這降低了人力成本，并提高了監測的效率和可靠性[3]。

此外，自動化操作還能夠減少人員暴露于有害環境物質的風險。再就是成本的降低，在線監測技術具有較低的運維成本和資源投入。相比于傳統的離線監測方法，它們可以更節約時間、人力和實驗室設備。這使得在線監測技術在長期運行和大范圍應用中更具可行性和經濟性。在線監測技術在環境監測中具有多種優勢，為保護環境、優化資源利用等提供了強有力的支持，需要加強對其的研究。

3.2 在線監測技術在環境監測中的應用難點

在線監測技術在環境監測中也面臨一些應用難點，主要有儀器精度與準確性問題、標準化與互操作性問題、數據處理與分析問題、設備維護與故障排除問題以及整體系統優化與集成問題等。這些問題的存在直接影響在線監測技術的落實，就需要相關人員結合實際需要進行解決。環境在線監測的組成，見圖3。

圖3 環境在線監測的組成

4 在線監測技術在環境監測中的有效應用

4.1 監測流程的掌握

在線監測技術在環境監測環節的應用關鍵在于流程的掌握，要求相關人員結合環境監測作業需要以及在線監測特點進行合理設計，以充分發揮在線監測的功能。

4.1.1 監測目標的確定

另一方面，刑法本身存在的合理性也需要公眾認同的支持。“刑法如果得不到公眾的認同，它就是施行暴政的工具，從而與社會的法治觀念格格不入。只有保持刑法與市民感覺或規范意識之間的一致性或張力，獲得公眾對刑法的認同感，才不會使刑事司法活動成為一個脫離公眾的‘異物’”。［8］

作業前需要明確監測的環境參數和監測目標，例如空氣質量、水質、噪聲水平等，然后根據實際需要選擇合適的在線監測技術和儀器設備。

4.1.2 技術的選擇

要根據監測目標和特定環境條件，選擇合適的在線監測技術。例如，光學傳感器、氣相色譜儀和水質傳感器等，可以用于不同環境參數的監測。

4.1.3 布局設計

人員需要合理布置監測站點，以覆蓋不同區域和環境條件，確保監測站點的網絡連接穩定，并選擇合適的數據傳輸方式進行信息傳遞。

4.1.4 信息處理

相關單位需要制定統一的標準和規范，確保在線監測數據的可比性和一致性。這包括數據格式、數據質量控制、儀器校準和監測操作規程等。并在此基礎上開發適用的算法和方法，對在線監測數據進行處理和分析。這包括數據清洗、校準、異常檢測和數據挖掘等，以提取有意義的信息和趨勢[4]。還可以建立數據共享平臺和數據庫，使得監測數據對政府、科研機構、企業和公眾等多個利益相關方可用。促進數據的交流、分析和應用，為環境決策和公眾參與提供支持。

4.2 監測方式的選擇

環境監測中，在線監測技術類型較多，而且不同技術適用范圍存在差異，所以，在線監測技術在環境監測環節的應用，就需要合理地選擇監測方式。首先，傳感器監測，該技術使用各種傳感器技術，如光學傳感器、氣體傳感器、水質傳感器等，直接監測環境中的物理、化學參數。傳感器將環境參數轉化為電信號，并通過連接到在線監測系統的方式進行實時數據采集和傳輸。其次，遙感監測，利用遙感技術，通過衛星或無人機等遠程平臺獲取大范圍、高分辨率的環境數據。遙感監測可以提供區域性的環境參數監測，如土壤濕度、植被指數、溫度分布等。第三，大數據技術以及計算機技術，相關人員可以借助計算機建立模型，通過建立環境監測數據模型，對歷史和實時數據進行分析和建模，可以預測環境參數的變化趨勢和影響因素。利用數據挖掘和大數據分析技術，對在線監測數據進行深入分析和挖掘，發現隱藏的關聯和規律，這有助于識別與環境參數相關的因素，并優化環境監測和管理策略[5]。

此外，則是自動化控制以及遠程操作技術，在線監測技術可以與自動化控制系統集成，實現對環境參數的遠程監測和智能調控。通過實時接收監測數據，并根據設定的閾值和規則進行自動化控制。這就要求作業人員結合環境監測的實際需要合理進行選擇。

4.3 不同環境領域中的應用情況

實際的環境監測中，由于環境狀況涉及面較廣，所以在線監測的應用也需要根據不同的領域進行轉化。

4.3.1 大氣環境監測

在線監測技術可用于監測大氣中的污染物濃度，如二氧化硫、氮氧化物、臭氧等，以評估空氣質量。傳感器和氣象站可以實時監測溫度、濕度、風速和風向等氣象數據。

4.3.2 水環境監測

在線監測技術可用于監測水體中的水質參數，如水溫、pH值、溶解氧、濁度和含有害物質的濃度等。這有助于評估水環境的健康狀況，及時發現和處理污染事件；然后是土壤環境的監測，在線監測技術可用于監測土壤中的濕度、溫度、鹽度、重金屬含量等參數。這幫助農業管理者優化灌溉和施肥策略，保護土壤生態系統。

4.3.3 對影響因素的監測

在線監測技術可用于實時監測城市、工業區和交通路段等地區的噪聲水平。這有助于評估噪聲對人群健康和居住環境的影響，并采取相應的噪聲控制措施[6]。還能用于監測核電站周圍和工業區域中的輻射水平。這有助于及時掌握輻射泄漏事件的情況，并采取必要的防護和疏散措施。此外就是生物監測，在線監測技術可用于監測野生動植物棲息地的狀況，例如監測鳥類、蝴蝶和植被的分布和數量，這有助于保護生物多樣性和生態系統更加健康。

5 結語

環境在線監測技術可以及早發現空間環境的變化，迅速對環境污染進行預警，并且能夠實時跟蹤污染源，從而更好地為環境監管、治理提供有力的支持。與此同時，環境在線監測技術還在一定程度上推動了環境信息網絡的構建，使環境監測與治理工作更加便捷，促進了環保產業的現代化進程。所以在實際作業環節中，相關人員應結合實際需要，建立起專業的在線監測機制，合理地將該技術引進到環境監測中。