建设环境监测数据库的探索与实践*

刘伟 杨福玲 李成伟 杨成建 陈兴都

1 西安建筑科技大学 西安 710055 2 陕西省大气探测技术保障中心 西安 710015

建设环境监测数据库的探索与实践*

刘伟1杨福玲1李成伟2杨成建1陈兴都1

1 西安建筑科技大学 西安 710055 2 陕西省大气探测技术保障中心 西安 710015

在原有室外气象监测站基础上，添加一套大气环境监测仪器（美国R&P TEOM1400a系列PM2.5监测仪），通过开发设计制作数据转换系统，追加PM2.5数据到原有室外气象参数数据库中，建成环境监测数据库。通过单个仪器的综合利用和优化组合，既开阔本科生视野，提升实验教学质量，同时获得大量实验数据，对西安大气污染物与气象参数相关性提供基础数据，可为学校师生科研服务。

环境监测；数据库；数据转换系统

1 项目来源

作为校实验教学仪器设备改造与开发项目，“大气环境综合监测实验”已列入本科生培养方案中。为提升实验教学质量、开阔本科生视野和提高其分析处理数据的能力，经过综合利用和优化组合本科教学或科研教学的多个实验仪器，构建环境综合监测站，为师生提供实验数据，训练学生学会分析处理数据，使其从理论学习上升至会运用知识，联系当前实际气候及气象条件，解释说明大气环境质量状态，进而提出解决措施。

2 建设环境监测数据库前提条件和技术手段

2.1 与科研教学仪器联合使用

本科实验教学仪器设备只有小型气象站和太阳标准辐射观测站2套仪器，通过整合，2009年建成室外气象站，为师生科研教学服务。建设环境监测站必须要有大气环境监测仪器，因此，积极联合供研究生使用的美国进口TEOM1400a系列PM2.5监测仪与本科生共享，同时实验中心将共同负担该仪器的维护和维修费用，实现互利共赢，符合学校提出的提高仪器设备利用率的精神，减少重复购置造成的浪费。

2.2 环境监测数据库的建立

将PM2.5监测仪测得的数据通过开发设计制作数据转换系统，并入2008年建成的室外气象参数数据库中，包括总、净、直、反、散等太阳辐射照度，以及温度、湿度、大气压、风速和风向等气象数据，完善该数据库为环境监测数据库，即追加环境污染因子PM2.5，通过不断积累监测数据，有利于污染因子与气象参数的相关性研究。

2.3 选择数据下载方式

连接从PM2.5监测仪到电脑上一个RS-232口提供9对9针的电缆，下载数据，获得的数据记录从上次下载的时间开始，从1400a系列监测仪传输到个人电脑，形成Excel表格。

气象站的温度、湿度、大气压、风速和风向等传感器在数据采集器中转变成Excel，并通过CABLE-HWS2通讯线与笔记本电脑相连，下载数据；辐射站通过数据线与台式电脑相连，记录仪在线读取数据，7天内将记录仪中的数据录入台式电脑中储存。

3 环境监测数据库的软件开发

3.1 数据库要素的构成

3台仪器均以00∶00为原点，每30分钟输出一次；气象站和PM2.5监测仪观测数据是存储在机内存储器上的，观测数据采用人工定期下载的方式获取，下载的数据为存储在 Excel表格中，存储数据字段为：Date/Time，Pressure/KPa，Temperature (℃)，RH/%，Wind Speed/m/s，Wind Direction，Mass Conc/μg/m3，30-Min MC，01-Hr MC，24-Hr MC，Tot Mass/μg。辐射站的数据经采集程序下载后保存在采集程序下的main.mdb数据库内，存储的数据表名为main。辐射数据的月报、日报等数据

*2009年度实验教学仪器设备改造和开发项目（西安建筑科技大学）。

作者：刘伟，硕士研究生，工程师，研究方向为环境监测。均由采集程序使用mian数据表中的数据加工而来。

3.2 数据传输入库系统及数据库的建立

要实现3个使用不同存储方式的数据按时间进行连接，数据处理程序分3个步骤处理。

第一步是对PM2.5监测仪及气象观测站的数据进行格式转换，如将在Excel文件中的日期字段格式“08/22/08 15∶40∶05.0”转化为aws数据表中的“200808221540”日期字段格式，并将转换后的数据存入目标数据库qxdata.mdb中的aws数据表中。

第二步按照处理的Excel文件中的最大日期和最小日期为搜索条件，从辐射站的mina.mdb的main数据表中获取该时间段的全部辐射数据，同时将main数据表中的“nyr”和“hour1”2个字段按照“YYYYMMDDHHMM”的格式进行合并，同aws数据表中的日期字段格式保持一致，并存入目标数据库qxdata.mdb中的fs数据表中。

第三步对目标数据库qxdata.mdb中的aws数据表和fs数据表中的数据进行唯一约束联接查询，联接字段为日期，最后将查询结果在程序界面按照日期倒序排列显示出来，并通过点击程序界面导出按钮将处理结果导出为Excel文件，导出后文件字段格式为“时间日期，气温，气压，湿度，风速，风向，总辐射量，净辐射量，直射辐射量，射辐射量，散射辐射量，质量浓度，30分钟质量浓度，1小时质量浓度，24小时质量浓度”，文件名为数据导出时间的小时和分钟数值。

3.3 运行维护过程中出现的问题及解决办法

做到每3～5天将辐射站记录仪的数据录入电脑中（记录仪内存最大为7天）；PM2.5监测仪的数据至少5周进行下载；小型气象站数据至少2个月进行收集；日常除了对电源、传感器等故障到现场维护、检查和调试，保证仪器的正常运行，还需对数据的传输、入库等进行实时监控和故障排除[4]。

4 结束语

经过优化组合本科教学和科研教学的多个实验仪器，首先可开阔学生视野；其次得到大量实验数据，加强学生分析处理数据的能力，联系当前实际气候及气象条件，解释说明目前大气环境质量状态，进一步提出解决措施。

[1]邱均成,彭世金,肖薇.高校实验室设备利用率的研究与探讨[J].成都电子机械高等专科学校学报,2005(4)∶75-78

[2]栾永卫,曹兴锋.自动气象站维护及操作技巧[J].山东气象,2007,27(4)∶51-52

[3]严晓岚.自动气象站仪器的日常维护[J].西藏科技,2008(9)∶14-15

[4]相峰,宋敏.提高自动气象站数据质量应注意的几个问题[J].山东气象,2008,28(1)∶56

Exploration and Practice of Environmental Monitoring Database Construction

Liu Wei, Yang FlngL Chengwei, Yang Chengjian, Chen Xingdu

Based on the existing outdoor Weather Monitoring Station, add an atmospheric environmental monitoring instrument (PM2.5 Monitor, US R&P TEOM1400a Series). Develop and design the Data Conversion System (DCS), add the PM2.5 data to the existing outdoor meteorological parameters database via DCS, and construct the Environmental Monitoring Database which will broaden undergraduate view sight, and improve the quality of experiment teaching. Obtain a mass of experimental data via integrated utilization and optimization combination of single instrument,provide the basic data for Xi’an atmospheric pollutants and meteorological parameter correlation,this can be scientific research resources for teachers and students in our university.

environmental monitoring; database; data conversion system

2 Shaanxi Provincial Atmospheric Sounding Technical Support Center, Xi’an, China 710015

P415.1

B

1671-489X(2011)03-0100-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.03.100

Author’s address

1 Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an, China 710055