关于在线监测技术的现状及发展研究

栗鹏辉

（江苏省苏力环境科技有限责任公司，江苏 南京 210019）

环境在线监测技术即以在线自动分析仪器为主核，利用先进的传感技术、测量技术、控制技术、计算机技术及相关的专业分析软件，通过无线数据传输串连起来所构成的综合的在线环保监测、预警平台。此技术已广泛应用在水质监测、空气质量监测、环境噪声监测、视频监测等过程中[1]。

1 在线监测系统的组成与分类

1.1 系统组成

1.1.1 信号的转换传输

信号的转换传输是由传感器来完成，即从监控设备上检测出反映设备运行状态的物理量。例如电流、电压、温度等，把它转换成合适的传输信号，传输到后续的单元，它对检测到的信号起到观测作用。

1.1.2 传输信号处理

主要是对传感器传输来的信号进行预处理，把信号的幅度调配到适当的电频，对混乱的信号利用滤波器、极性鉴别器等硬件进行滤除处理，从而提高系统的传输信号噪比。

1.1.3 数据的采集

数据的采集是把预处理的信号进行收集，将A/D转换、记录。

1.1.4 信号传输

把采集到的信号传输到下续单元。固定的检测系统，由于数据的处理单元不在现场，所以需要配备专用信号传送单元；便携检测装备，只需要对信号进行适当地隔离与变换。

1.1.5 数据的处理

对采集到的数据进行分析、处理，比如对获得的数字作时域与频谱的处理，先用软件进行过滤、平均处理等，然后将信号做进一步处理，提高其信噪比。要获得反应设备状态的特性值，为诊断提供有效的数据。

1.1.6 诊断

即把处理后的数据、历史数据、判据及其他的信息进行分析、比较，然后对设备或者故障部位进行诊断。必要时还需要采取进一步方案，比如制定维修计划、判定是否要退出运行等。

图1 气体在线监测系统示意图

1.2 检测系统的分类

检测系统按照使用场所可以划分为：便携式、固定式；按照检测功能可以划分为：单参数监测系统、多参数综合性诊断系统；按照诊断方式可以划分为：人工诊断、自动诊断。

1.3 环境监测系统的主要功能

环境监测系统的主要功能是将监测仪器收集的数据进行收集、整理、分析，最后给出环境监测的结果。环境监测系统可按地理区域分类，也可按事物分类，如大气、水质等，还可以按照时间来分类。我们可以通过环境监测系统随时检索到任何地区、任何时间段、任何事物的环境状况，可以为环境改善提供强有力的保障[2]。同时，我们也可以知道任何地区的大气、水质、土壤的成分，为我国制定发展规划提供有效的依据，让我们可以做到有的放矢，适地发展。

2 在线监测技术现状

2.1 在线监测技术分类

2.1.1 生物的监测技术

生物监测技术是微生物学、分析生物学等多种学科与计算机科学技术、化学工程等有效结合发展而来的监测技术。在环境监测行业中主要运用的有PCR技术、生物大分子标记物监测技术，其中PCR技术具有操作简单、准确性高、快速出结果的特点；生物大分子标记技术应用也较为广泛，其可对环境问题进行提前预警。

2.1.2 3S监测技术

3S监测技术是将全球定位、地理信息、遥感技术等有效结合在一起运用的技术，可快速、高效、准确地采集和处理信息，实现对环境的有效监测。比如对水环境监测，通过3S监测技术可实现对水资源调查、分析，如水体富营养化、生态环境变化的分析[3]。

2.1.3 物理化学监测技术

物理化学监测技术是当前环境监测的主流技术。由物理科学、高分子化学、分析化学等学科发展而来，目前已发展出一系列的环境监测技术，如物理因子强度测定技术，可准确获得环境污染中物理因素的含量，对土壤、水质、大气等事物的监测起着非常重要的作用，它可以及时地发现光、热、噪声、电辐射等的污染。化学监测技术有电化学分析技术、光化学分析技术、色谱分析以及离子色谱分析技术。这些技术均可非常有效地测定环境中某种特定污染物的成分及含量，起到对环境监测的作用。

2.1.4 信息监测技术

信息监测技术主要有PCL技术、无线传感网络技术等。PLC监测技术能够做到对环境监测进行远程控制，其广泛应用在水环境监测中，可以全面掌控河流的水质、流速、水文等状况。无线传感网络在线监测技术可以实现监测设备同基站之间的数据传送、命令传输。其可以在基站中完成整个监测任务，大大提升了环境监测的效率。

2.2 在线监测仪器

在线监测仪器均为费用昂贵的大型仪器，它可以对环境污染进行高效、准确的监控。除此之外，为避免传统试验室分析效率慢的不足，许多便携轻便的仪器也应运而生，可以运用在各种场所的环境监测，特别是突发性的环境问题，它可随监测人员在第一时间到达现场并使用，快速收集到相关数据，并且分析数据，为快速解决问题提供了依据。

2.3 运维管理

空气监测站系统执行运营维护的巡检制度，而且每周至少巡检一次，巡检包括监测系统的运行状态、供电情况、站房安全、空调设施、卫生清洁等等，并做好详细记录；采样系统至少每半年清洁一次；定期维护、保养仪器设备，并做好仪器设备的维修记录；建立备品备件库，防止设备故障、不可抗因素造成的设备更换；以国家标准物质为基准，每周进行一次校零，每两周进行一次校标，发现问题及时纠正。

2.4 数据管理

随着我国对数据造假的严控整治，各运营单位要对数据采集、传输负责，严格执行日常巡检，保证设备的良好运行，不得人为造假；各级监测行政管理部门定期组织数据审核审查，保证数据信息的准确性；运营单位应建立非可控因素造成设备的运行不正常、数据传输不及时等非正常运行时期数据报告的应急制度，严格按照监管单位的要求提供数据。

3 在线监测技术的发展

3.1 建立环境在线监测的质量管理体系

为了提高环境在线监测的质量，应该在在线监测的实际工作中建立环境在线监测质量管理体系，该工作在目前的环境监测中势在必行。此管理体系主要是针对空气、噪音、水质等领域，旨在得到较准确的数据。要先收集基础性资料，并对其进行实地调查，然后依据监测到的实际情况制订对应的质量标准；接下来，设置专门的部门或者专业人员对环境监测质量进行分析评价，提高环境监测工作质量。

3.2 在线监测技术的多样化发展

目前，目前，我国已开发出多种环境在线监测技术，正在向多样化方向发展。传统的在线监测技术主要有物理监测技术、化学监测技术，新兴的在线监测技术有遥感监测技术、全球卫星定位监测技术、生物监测技术等。在环境在线监测技术方面，我国属于后起之秀，但发展势头较猛，同时多样化监测技术不断涌现。相信未来也将会有更多的技术运用到环境在线的监测中。

3.3 在线监测技术的信息化发展

随着社会信息化的发展，它在环境在线监测中也得到了应用，也是主要的发展方向之一。环境在线监测信息化，可建立统一的环境监测数据库，建设全国性的监测信息网络、信息化监测平台，旨在实现各个环境在线监测网点间的信息交流、信息共享、实时传输。环境监测的信息化将大大提高环境监测的效率和综合性。

3.4 建立完善的检测设备管理制度

建立完善的环境检测设备管理制度，是确保在线环境检测技术发挥作用的至关重要的因素。通过对环境检测设备的管理来提高设备使用的准确度。环境检测设备的管理需要建立相应的定时管理制度，同时还要安排专人进行管理来明确责任。除此之外，还需要建立环境在线监测设备的评价体系，即对检测设备的优势进行分析，这样可以更好地提高环境在线监测技术使用的准确性。最后还需要对环境在线检测设备建立创造发明的创新机制，就是针对当前环境污染的实际状况，对在线检测的设备进行更新，为我国环境保护工作提供更充分的安全保障。

3.5 环境在线检测行业的人才培养

要注重环境在线检测工作人员的培养，提高环境在线监测工作人员的专业素质，因为他们在环境在线检测管理中起着重要的作用。环境在线监测技术人才的专业能力、专业素质，直接决定着环境在线监测的质量水平。提高环境在线检测工作人员的专业素质，一方面需要个人积极努力地学习；另一方面，需要企业建立完善的人才培养体系，提供好的学习机会，建立完善的培训体系。

4 结论

随着我国经济的快速发展，当今社会越来越重视环境保护。环境在线监测技术为环境保护提供了科学的、合理的依据，为我们生活的环境提供安全的保障。在国家的支持与推动下，环境在线监测技术会得到更好的发展。