简述大气环境监测的数字化测量分析

文/宋晨光 郝 菁

引言

经济快速增长的过程中带来了环境的污染，环境污染问题会严重影响着人们的生活，因此我国在治理环境方面不断加大力度，环境监测的技术水平也在不断提高。保证大气环境数据监测的数据可靠，是环境污染管理的首要环节。大气环境监测的主要工作内容是监测大气中的NOx、SO2、颗粒物等有害气体成分。但是大气中气体成分比较复杂，对空气中的颗粒物监测包括浓度监测、化学成分监测、分布情况监测以及降尘量监测等。大气环境工作内容比较多，建立在数字化测量的基础上，不仅可以降低监测工作的难度，还能降低监测的失误率。

大气环境监测的意义

我国是一个工业大国，大气污染现象比较严重，近年来在各个城市中雾霾天气频发引起了广泛关注，雾霾造成的发病率在不断提高，并且雾霾天气引起的交通事故问题也经常发生。面对这种形势，对环境进行监测并对环境变化趋势进行分析，通过监测的内容进行数据分析得出合理的控制办法和治理手段是如今治理环境污染的一个重要环节。

大气环境监测在之前就受到了人们的重视，但是以往的环境监测仪功能不够完善，且性能不好，其中主要有光学、光谱环境分析监测仪，这些仪器价格十分昂贵，体积也比较大，只有在环境条件比较好的情况下才能监测，在环境复杂的野外监测时得到的数据就不是很准确，甚至无法正常工作；根据其内部设计，它可以较好地解决单参量以及多参量的问题，但是其面板数据显示不够直观，且结构固化。大气环境监测的数字化测量就能很好地满足环境监测的要求，弥补以往环境监测仪器的不足，它凝结了全人类的智慧。这种测量的原理是将其建立在虚拟仪器上应用，数据库之间相互连接，同时它还能与sqlsenrer7.0等相关软件工具相结合使用，达到了数据互通，资源共享的目的。

大气环境监测数字化测量的设计概述

数字化测量系统主要是运用高科技计算以及网络通信手段，在环境监测中，实现监测数据的采集、存储、传输、分析的四项主要功能。系统主要有服务器功能模块和客户端功能模块构成。在服务器模块中的子模块主要有网络服务器、数据服务器和采样服务器三种。其能够提供数据采样、数据存储的服务，并且在用户请求服务时还能响应提取数据供其查询，并且可以提供网络服务。客户端模块的主要功能是为客户提供数据查询和接收的服务，此外它还能对数据进行分析，自动得出分析结果。这种双系统模块设计能够实现两种不同功能的需求工作，他们各自独立的工作可以解决各自出现的问题和系统升级。

（1）服务器模块功能。数据服务器是网络器存储设备的功能拓展，因为它可以辅助网络器的数据上传和数据交换，提供存储空间。用户可以利用网络平台对数据查询、访问。其高效的传输速度能够帮助用户迅速查找到想要的数据。数据服务器在用户提出请求时，通过网络服务器提供网络连接的功能，这种情况下就可以使得整个系统工作协调化和整体化。采样服务器是数据分析模块，它主要负责对数据进行采样、记录，经过其分析和处理之后，将分析的信息传输到数据库中存储，操作中用户可以自行地输入采样参数以及传感参数，因此具有良好的人机互动性能。

（2）客户端模块功能。客户端是用户操作的主模块，客户的需求要通过客户端才能得到满足。服务器中的大量数据受到客户端的支配和调遣，通过客户端对信息的搜索，服务器系统将数据传送到服务器模块，因此在客户端模块上可以显示出查询出的信息。数据分析人员就能通过监测到的数据制定合理的环境治理方案。客户端的数据分析功能还能个性化的对数据进行处理，满足不同类型客户的需求，用户可以从中获取有针对性的数据。客户端模块主要有用户控制、提出请求的两个基础子模块，以及接收数据和分析数据的重要模块等，另外数据显示还需要用到显示结果模块。

用户控制模块是人机交互的主要平台，是用户提出请求的程序过程。数据传输模块是根据用户请求的内容向服务器提出请求，同时还能够监控数据往返的过程。数据处理模块是根据用户对信息形式的需求处理数据传输内容，并能将数据以图形或者数值的形式显示出来，根据用户提出的条件范围给出提示和变化。

（3）数字化监测系统实现。数据采集主要是依靠计算机以及I/O接口构成，其中通过I/O接口对信号进行放大并对相关数据进行转换。对于虚拟仪器而言，I/O接口相关设备主要为数据采集卡，若是有多台虚拟仪器，则I/O接口相关设备为总线。在实现数据传输过程中，需要借助以API作为系统的程序编程接口。采用API可让程序构建更为灵活，通过采用ODBC来实现数据传输。具体如图所示。

基于ODBC的客户端数据传输示意图

从上图可看出，该系统以SQLServer作为基础数据，从而让远程数据通信得以实现。用户在使用过程中先要向客户端提供查询信息，客户端对相关信息进行转换并将其转变为SQL请求，同时将信息反馈给ODBC。之后ODBC将会结合信息匹配到对应的驱动管理器，此时驱动管理会根据SQL请求将对应的驱动程序传递给数据源，并通过ODBC程序来对SQL服务进行执行，数据由数据库提取并将传递给驱动管理器，由驱动管理器反馈于虚拟仪器。通过上述传递即可实现数据传输，并让数字化监测系统的得以实现。

（4）虚拟仪器在大气环境检测当中的应用。基于以上模块构建出了一套虚拟仪器监测系统，在具体应用过程中，监测仪器主要是对相关信息数据进行分析、收集并处理。现代化监测设备较传统设备充分地表现了智能化功能，并在人机交互方面得到了极大的改善，突破了传统仪器的限制。在使用过程中，虚拟仪器完全可在野外使用，将电子信息技术融入其中实现了环境监测相关信息共享。

大气环境监测质量控制

大气环境监测的质量保证主要是通过先进的监测设施和科学的管理手段来实现的，从而获得可靠和准确的信息。环境监测需要每一个环节的工作做到细致、周到，包括数据的采样、分析和最后的处理。在采样的过程中，对采样点的挑选要有科学性和代表性，这样才能真实反映环境的情况，测出当地的污染水平以及污染特点。

对于采样的流量标准，应该在工作实施前做好调整，避免因为流量不正确造成监测数据出现偏差。样品保存和传递的每一个工作要做到认真负责，同时对采样的时间控制也要恰到好处。实验室的样品分析工作，要充分保证前提工作的完善。在实验室对环境质量进行监测能够最大程度上保证数据的准确性，避免人的主观因素造成数据失误。对空气中SO2和NOx的样品分析应该要严格控制标准曲线因子及其线性规律，对样品的控制和试剂空白的监测要控制所测定的对象与原来的标准曲线的误差在误差范围内。环境的监测和分析需要依据一套标准的参考规范，标准样本的质量和监测控制有一致性，在一定程度上就能提高监测的质量，而且能够验证环境分析方法的准确性。在实际监测过程中，要善于使用数字化技术，将相关监测程序与数据库、网络以及通信平台等关联起来，构建出一个信息化监测体系，以此实现数据共享并优化数据传导，让环境监测的的整体水平得以提升。

结语

保护大气环境就要从大气环境监测做起，但是由于大气环境的特殊性造成监测难度较大，以往的监测系统已经不能满足如今人们对环境监测的需求。因此，利用网络技术和高科技监测技术相结合的手段对环境监测，应该引起学者和环境管理部门人员的重视。数据的准确性和可靠性对环境污染的治理具有极大的现实意义，从而要不断完善大气环境数字化测量技术。