大气污染网格化监测与传感器技术应用分析

刘 烨 李 雯

（泰安市生态环境局 山东泰安 271000）

引言

环境治理是全球公共管理的重要议题。随着我国工业技术的快速优化更新和城镇化进程的不断加快，大气环境污染问题也随之而来，表现在污染范围和污染程度有所扩大。大气环境质量与人类健康以及可持续未来生活发展等息息相关。同时，随着我国城市化发展进程不断推进，使得社会大众的可持续化发展观念不断增加，因此，必须加强对大气污染防治的重视。

当前环境大数据、“互联网+”为政府创新环境治理手段提供了新的思路，已经成为推进环境治理体系和治理能力现代化的重要手段。自动化、智能化和网络化的大气污染防治网格化系统，能为快速解决城市大气环境污染问题通过提供相应的数据以提供决策依据，以促进网格化城市管理模式的构建。本文通过探讨我国大气环保发展趋势的背景下，研究大气污染网格化监测与传感器技术的应用，旨在为我国大气污染防治网格化系统应用水平的不断提高提供参考。

1 网格化监测技术原则

现阶段我国大气污染形势严峻，因此需要利用大气污染网格化监测与传感器技术，以此作为基础条件，进一步突破传统空气质量监督结构体系以及评价系统的约束和限制，进一步构建并且保证外部环境质量监督控制网格化管理，致使传感器技术以及重点区域大气污染区域等不同类型的网格监督管理模式，可以进一步实现和完成对监督区域以及全范围的精准覆盖，以此不断减少和消除监督区域、数据测量的盲区，不断实时掌控和管理监督区域的内部环境污染程度、环境分布实际情况以及大气变化流程等，进一步实现区域内部空气以及环境质量的精细化管理。如表1，我国某地空气污染网格化参数。

表1 我国某地空气污染网格化参数

2 大气环保发展趋势

为了大气环保政策进度，我国相继发布了大气十条先关政策，进而对大气污染和环保治理提出了更加清晰和明确的发展目标，并且在大气污染防治基础期间该技术成为了治理中心，而在十三五政策发展期间，我国大气污染治理主要为生活污染防治，为此技术人员需要以此作为基础条件，积极推进地方燃煤热电联产综合改造、挥发性有机物、非电行业脱硫脱硝等工作，由此可见，我国在网格化监测与传感器技术应用方面已经十分成熟和广泛，特别在火电行业烟气治理、垃圾焚烧尾气处理、煤炭清洁行业、冶金行业超净排放、环境监测和挥发性有机物综合整治方面构成了系统化的生产产业链，进而符合市场要求。

现阶段我国互联网、云计算以及网格化监测与传感器技术等方面得到了快速发展，为此智能化设备、传感器、电子商务平台等方面同样得到了快速增长，致使互联网和大数据分析系统必然成为了环保治理创新的全新技术手段，为环保技术创新和推广创新提供了技术支持。

3 传感器种类

（1）趋近式传感设备

传感设备实施过程中，趋近式传感器能够进一步有效检测附近区域的物体是否存在，无需利用物理性连接，一般情况下，磁性趋近式传感器需要通过设备自身有效定位执行设备跌基础磁性结构体，进一步测试设备在运转过程中是否能够达到标准位置。但是由于该设备自身并不具备移动功能，为此在实际操作和使用过程中的使用寿命相对较长。而对于设备运转过程中，自身内部结构具有簧片零部件的趋近式传感设备，则需要使用机械接触位置点，所以该模式下的设备使用寿命相对较短，但是经济支出成本同样较低，一般需要使用在高温环境下。

（2）位置传感器

位置传感设备普遍具备模拟数量输出，并且需要根据执行设备上磁性结构体，能够进一步展现执行设备的具体操作位置，其中从传感器控制角度来说，其位置传感设备具有灵活性特点，为此技术人员需要根据传感器设定参数，以及系统组件进行相互组合。在传感器技术实施过程中，由于以上位置所使用的传感器需要以磁性结构体系作为基础条件，所以必须从相同渠道进行引进，进一步简化控制，实现参数化。

（3）霍尔传感器

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。

霍尔电压随磁场强,度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片,霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，因此利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。

4 大气污染影响因素

大气污染源头相对比较复杂，其中人为因素主要指的是由于社会大众生活模式、工厂环境污染以及汽车尾气等所产生的污染物质对大气环境以及自然环境所造成的污染。而自然环境因素则主要指的是大量植物被破坏，进而造成大气污染问题。所以从总体方面来看，现阶段我国大气污染问题仍然存在，并且在工业发展不断加快的背景环境下，其污染状况时有加剧，所以我国必须采取合理的管理模式，进而增加对大气环境污染情况的关注力度，在充分了解大气环境污染因素后，制定出详细且合理的管理策略。如图1，大气污染影响因素[1]。

图1 大气污染影响因素

（1）工业污染

随着我国工业发展进程快速进步，使得该行业逐渐成为城市发展与人们生活水平的重要经济保证和基础条件，然而工业行业在进步的同时，所产生的废弃物质对自然环境与大气环境造成了较大的影响和污染，甚至直接影响社会大众正常的生活环境与居住条件[2]。

第一，大气自然环境所造成的污染问题，其主要形成原因和基础条件是工业生产与产品制造的基础污染问题，加上由于工业运转与产品生产过程中，无论是设备运转，还是技术应用都需要使用可燃烧的物质充分燃烧后，产生热力能量，但是此种模式在燃烧时，会产生大量的污染气体，一旦进入大气环境后，必然会造成大量的环境污染问题。第二，在大气污染问题研究过程中，农业生产所造成的大气污染问题同样成为了现阶段自然环境与大气环境的主要原因之一，加上现阶段工业生产环节中，浓密内在农作物种植阶段和生长阶段过度依赖大量的化肥物质、农药试剂等，以上化学试剂在农作物生产环节环节上虽然能够增加最终农作物产量，但是会在作用工程中产生了挥发，从而造成大量的空气污染问题。

（2）生活污染

在城市化发展进程不断被推进的今天，人口逐渐增加，致使城市每天会产生大量的生活类垃圾，根据目前我国城市生活垃圾发展现状进行综合分析，大多数生活类的垃圾物质在处理技术的选择上，普遍侧重与燃烧模式，但是选择此种模式后，会产生许多废气物质以及烟尘物质。以上有害物质会具有一定穿透性、稳定性以及系统性，一旦进入大气层后，会对臭氧层造成了一定的破坏，从而造成了大气环境污染。

（3）气候因素

在大气污染因素研究中，植物的生产与气候因素通常会造成较为严重的大气污染问题。

第一，近几年我国部分林区产生随意破坏植物、乱砍乱伐等现状，虽然我国已经制定了植物砍伐相关制度和发展策略，但是却无法防止出现绿色植物数量逐渐减少等情况。加上绿色植物普遍可以吸收二氧化碳物质，通过自身的光合作用下产生大量氧气物质，因此植物自身生产过程中能够有效净化大气内部的有害气体和物质，进而提升地区的空气质量水平。第二，大气环境污染还与风速、风向、气温、湿度等气象因素息息相关，因此在工厂选址期间要合理的考虑这些气象因素，从而降低环境污染的影响程度[3]。

5 网格化监测与传感器技术的环保作用

在大气污染网格化监测与传感器技术研究和探索过程中，技术人员针对网格化监测以及传感设备等全新模式和操作技术进行整体性方案规划，并且以此作为基础条件，进一步完成对自然环境环保目的的全面改革。其中大气污染网格化监测系统成功针对部分地区进行全面控制和管理，同时全面建设出线条与区域相结合、点状与现状延伸等无缝衔接的网格化管理结构体系，从而进一步完成对环境保护区域进行全覆盖操作，并且在传感技术的辅助下，可以为地区环境保护提供实时、准确的信息数据监控，从根本上满足大气污染基础防治需求。

在未来城市化基础建设和发展中，大气污染网格化监测与传感器技术所起到的环保作用十分显著，并且随着以上技术的不断提升与进步，可以最大限度转变传统大气监控模式，进而向互联网模式、实时模式以及精准模式转变，大大提高环境监管的工作效率和能力，由此可见，大气污染网格化监测与传感器技术是现阶段保护自然环境保护的重要条件与基础平台。

6 网格化监测与传感器技术应用策略

（1）数据校准

首先，技术人员需要在大气质量监测过程中，在专业实验区域针对气体结构传感器进行标准测量，进而保证测量物质内部的校准性，为此技术人员需要使用多种操作标准气体进行相互混合，并且在不同类型的混合结构比例、不同物质浓度以及不同自然环境条件下，针对传感器进行标准设定。并且利用基因计算方式，针对气体物质传感设备进行交叉干扰研究，在此基础条件上开展系统化的修正和完善，进而确保气体传感设备的基础量程范围能够达到标准要求。其次，如果测试地点在室外环境时，技术人员则需要使用国家的大气标准条件，使用专业设备开展网格化检测，并且利用基因计算技术方式有效适应外部环境的变化，进而不断确保传感器技术能够在不同环境条件下的数据标准和质量水平。

（2）传感器技术修正

本次实验想要保证大气污染现状数据精准程度，需要使用标准物校准技术，以及系统驯化传感设备进行详细分析，而实验需要使用至少5 台传感器，进而保证设备在实验流程中达到标准要求，同时技术人员还需要将设备所检测到的数据和信息与空气自动站附近数据进行对比，其中1-4 号之间的传感器使用网格化监测技术，而5 号传感器则没有使用任何技术措施，并且整个实验时间需要保证14 天左右，其传感器与空气自动站数据对比见表2。

表2 传感器数据偏差（%）

由表2 数据能够进一步分析出，已经使用大气污染网格化监测技术的传感器，其数据接收精准程度相对较大，并且数据之间的关联性能够达到0.75以上，而5 号传感设备没有使用任何的技术模式，所得到的实验数据和信息与大气站数据收集偏差已经超过了30%左右，其中除了颗粒物检测以外，相关数据同样不断降低。

（3）实验结果验证

根据大气污染网格化监测与传感器技术应用前后信息以及数据变化进行相互对比，最终能够有效总结出：经过标准测量以及网格化监测技术后的传感器，所得到的测量信息和数据偏差相对较大，并且传感器经过网络化处理后，其大气浓度检测数据与空气自动站变化趋势相同。除此之外，大气污染网格化监测与传感器技术应用前后的数据误差经过对比后，其传感器与空气自动站产生的数据关联程度从初始的0.77 提升至0.93[4]。

结语

随着我国工业化的发展以及城镇化进程的不断加快，也相应的引发了一些城市环境问题，城市人居环境建设和管理难度逐步提高。现阶段我国大气污染问题仍然严峻，其中影响大气污染的因素相对比较复杂，大气污染的相关因素不仅对自然生态环境有所影响和破坏，并且在一定程度上影响人们生活水平和人身安全。传统环境治理模式已经不能满足现代环境污染治理的需要。大气污染防治网格化监控监测与传感技术应用是对传统模式下大气环境监测技术的有效补充和升级改造，在网格化监测技术实践应用过程中，大气污染防治网格化监测系统能为环境治理提供相应的数据和决策依据。因此在环境治理过程中，需要重视大气污染防治网格化监测的应用，提升大气污染防治的工作效率和效果。在以上基础上管理部门必须不断增加对大气污染问题的管理和治理水平，根据现阶段大气污染实际情况，制定出相应的管理策略。只有这样才能从根本上减少大气污染，进一步确保生态环境的平衡。