淺議大氣環(huán)境監(jiān)測的數(shù)字化測量

摘 要：數(shù)字化測量是建立在虛擬儀器的應(yīng)用基礎(chǔ)上，結(jié)合開放數(shù)據(jù)庫互連與sqlsenrer 7.0等軟件開發(fā)工具，將虛擬儀器與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)的統(tǒng)一起來，從而形成環(huán)境監(jiān)測的遠(yuǎn)程操作。虛擬儀器的應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)資源和技術(shù)的利用，將環(huán)境監(jiān)測的手段推向了數(shù)字化的測量時代，實現(xiàn)了資源的有效共享與環(huán)境監(jiān)測儀器的在線互連功能。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器；環(huán)境監(jiān)測；數(shù)字化；intemet；lab windows/cvi

大氣污染已經(jīng)成為全球化的重度污染難題，我國也是大氣污染問題嚴(yán)重的國家之一，空氣中so2、no2成分的超標(biāo)大大增加了酸雨、酸霧和光化學(xué)煙霧的形成幾率，汽車尾氣的排放、工廠的有害物質(zhì)超標(biāo)排放等都是大氣污染的主要來源。近來，我國一半以上的城市都受到過酸雨的侵害，大氣環(huán)境狀況日益堪憂。面對眾多的環(huán)境污染問題，如何實時、有效的對環(huán)境質(zhì)量及變化進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測，從而加大環(huán)境執(zhí)法的力度，及時的對于被污染區(qū)域進(jìn)行治理和監(jiān)督，現(xiàn)今環(huán)境保護(hù)工作者面前最根本的任務(wù)。

一、虛擬儀器在環(huán)境監(jiān)測中的使用

環(huán)境監(jiān)測作為環(huán)境管理和環(huán)境執(zhí)法的依據(jù)，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時性、公正性和權(quán)威性一直是環(huán)境保護(hù)工作有效開展的基礎(chǔ)保障。監(jiān)測儀器的使用直接關(guān)系到監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集、分析與處理，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測儀器儀表功能單一而且人機(jī)交互差。大氣環(huán)境監(jiān)測中常用的各種光學(xué)、光譜學(xué)分析檢測儀器與氣體成分分析儀器，不但價格昂貴、體積龐大，對使用環(huán)境條件要求也十分苛刻，不能用于環(huán)境領(lǐng)域里條件復(fù)雜現(xiàn)場野外分析監(jiān)測。隨著環(huán)境監(jiān)測要求的日益提高，環(huán)境監(jiān)測儀器的智能化要求也不斷提高，而且更加強(qiáng)調(diào)實時在線分析與使用限制的突破，將環(huán)境監(jiān)測變成一種自動化監(jiān)測工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與系統(tǒng)互連，提高環(huán)境監(jiān)測的工作質(zhì)量與環(huán)境管理的實時決策。

虛擬儀器技術(shù)是現(xiàn)代化環(huán)境監(jiān)測的新方式，是結(jié)合了現(xiàn)代化儀器儀表與計算機(jī)控制的自動化監(jiān)測系統(tǒng)。虛擬儀器的使用，突破了傳統(tǒng)大型監(jiān)測儀器的使用限制，特別是在監(jiān)測條件特殊的大氣監(jiān)測方面的應(yīng)用，極為方便，將野外的實時實地監(jiān)測變?yōu)榭赡?，也提高了環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中電子與信息技術(shù)的融合，是信息化發(fā)展的最終方向。另外，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為信息共享提供了廣闊的平臺，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享，可以避免數(shù)據(jù)的重復(fù)采樣，增強(qiáng)資源的合理化配備，節(jié)省了大量的人力與物力。因此，虛擬技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，將虛擬儀器的使用遠(yuǎn)程化，從而新生了一種新的環(huán)境監(jiān)測手段，完成了環(huán)境監(jiān)測技術(shù)上的數(shù)字化轉(zhuǎn)變，提高了數(shù)據(jù)的實時性、共享性，同時也更加真實的反映了監(jiān)測點的真實環(huán)境質(zhì)量。

二、數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)的功能

數(shù)字化監(jiān)測系統(tǒng)要借助數(shù)字化的手段實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測過程中數(shù)據(jù)的采集與存儲，以及傳輸和分析這4項基本功能。在系統(tǒng)下設(shè)服務(wù)器功能模塊和客戶端功能模塊。服務(wù)器功能模塊的子模塊分別嵌入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器與采樣服務(wù)器，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采樣、存儲、響應(yīng)客戶端提取數(shù)據(jù)的請求、查詢，并提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)?？蛻舳四K主要面向用戶控制，提供查詢與數(shù)據(jù)的接收，此外還能對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并直接顯示結(jié)果。這種雙系統(tǒng)模塊的構(gòu)想，使兩個需求和作用不同的模塊互相獨立，易于處理各自產(chǎn)生的問題與系統(tǒng)升級。

（一）服務(wù)器模塊的功能要求

數(shù)據(jù)服務(wù)器為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上傳、交換數(shù)據(jù)提供強(qiáng)大存儲空間，是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器存儲設(shè)備的延伸?？蛻艨梢越柚W(wǎng)絡(luò)平臺直接訪問數(shù)據(jù)服務(wù)器，從而獲得更多的數(shù)據(jù)資源與傳輸下載速度。數(shù)據(jù)服務(wù)器在相應(yīng)客戶數(shù)據(jù)提取的請求同時，由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來提供網(wǎng)絡(luò)連接功能，使整個系統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)化、整體化。而采樣服務(wù)器主要負(fù)責(zé)采樣信息的數(shù)字化記錄、分析和處理，并將數(shù)字信息存入數(shù)據(jù)庫，并提供人機(jī)互動功能，允許用戶自行手動錄入采樣參數(shù)、傳感參數(shù)等。

（二）客戶端模塊的功能要求

客戶的操作是通過客戶端提供的功能來實現(xiàn)的，服務(wù)器存儲中的各種數(shù)據(jù)的調(diào)用等都是借助客戶端的顯示功能來傳遞給客戶，為環(huán)境監(jiān)測分析提供數(shù)據(jù)來源。同時，客戶端提供的分析功能可以針對不同客戶對數(shù)據(jù)處理的要求，進(jìn)行監(jiān)測分析，從而得出客戶關(guān)注的環(huán)境質(zhì)量結(jié)果?？蛻舳四K主要由用戶控制、提出請求、接收數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果、給出提示6個子模塊組成。

用戶控制模塊基于用戶要求對程序提出請求的過程，是人機(jī)交互的橋梁。數(shù)據(jù)傳輸模塊根據(jù)用戶控制模塊提出的要求，組織請求格式，向服務(wù)器提出服務(wù)請求，并監(jiān)控本次請求的結(jié)果的返回，接收返回的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)用戶控制模塊提出的處理要求，處理數(shù)據(jù)傳輸模塊返回的數(shù)據(jù)，并以圖形、數(shù)值的形式顯示數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶提出的安全范圍給出變化提示。

三、結(jié)語

大氣環(huán)境的特殊化和監(jiān)測中的設(shè)備使用，一直是困擾大氣環(huán)境保護(hù)工作者的難題，大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測的實時化，是環(huán)境監(jiān)測攻堅的重點。虛擬儀器與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，使大氣環(huán)境監(jiān)測的難題迎刃而解，為大氣環(huán)境保護(hù)提供了技術(shù)支持與可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

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