數(shù)據(jù)融合技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究①

蘭秀娟

(內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 內(nèi)蒙古包頭 014000)

工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的立足之本，工業(yè)的發(fā)展與國家的發(fā)展相輔相成，但是隨著工業(yè)全面發(fā)展給我國居民生活帶來諸多便利的同時(shí)，它的弊端也逐漸顯現(xiàn)，工業(yè)發(fā)展帶來的環(huán)境污染現(xiàn)象不容忽視。環(huán)境與居民的休養(yǎng)生息密切關(guān)聯(lián)，如何減少工業(yè)對環(huán)境的污染，建立一個(gè)高效、精準(zhǔn)的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，是亟待解決的問題。本文探討了數(shù)據(jù)融合技術(shù)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合的環(huán)境質(zhì)量檢測機(jī)制，它可以通過數(shù)據(jù)的形式實(shí)現(xiàn)對環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)的變化對環(huán)境的污染狀況進(jìn)行綜合評定，方便決策者對數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的決策，為人們擁有環(huán)保健康的生活環(huán)境提供技術(shù)支持。

1 數(shù)據(jù)融合技術(shù)的基本論述

1.1 數(shù)據(jù)融合技術(shù)的定義

數(shù)據(jù)融合技術(shù)，是一個(gè)綜合性的概念，它包含數(shù)據(jù)信息的采集、分析和處理的過程，數(shù)據(jù)融合的根本目的是通過對數(shù)據(jù)的處理對決策者決策提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。數(shù)據(jù)化技術(shù)早前主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，軍事領(lǐng)域的精準(zhǔn)打擊離不開數(shù)據(jù)的支撐，而隨著智能技術(shù)的普及，數(shù)據(jù)技術(shù)和智能化技術(shù)互相結(jié)合，成為數(shù)據(jù)融合技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。在實(shí)際運(yùn)用中，數(shù)據(jù)融合技術(shù)通過各種智能化設(shè)備例如傳感器等對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，借助信息系統(tǒng)進(jìn)行處理，將不同類型的數(shù)據(jù)以互聯(lián)網(wǎng)支持的波形狀態(tài)呈現(xiàn)，方便人們直觀地看到數(shù)據(jù)信息，快速處理數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)的利用效率，節(jié)約工作時(shí)間。

1.2 數(shù)據(jù)融合的基本原理

通俗意義上的數(shù)據(jù)融合分為兩個(gè)步驟，一是數(shù)據(jù)的預(yù)處理，二是數(shù)據(jù)融合。數(shù)據(jù)預(yù)處理階段會對環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，糾正遙感圖像、大氣等數(shù)據(jù)參數(shù)，并將對應(yīng)的立體空間與參數(shù)進(jìn)行匹配。遙感影像空間是一種獨(dú)特的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)形式，數(shù)據(jù)融合時(shí)通過數(shù)據(jù)的特征、空間等進(jìn)行有機(jī)匹配，借助智能化的算法找出不同數(shù)據(jù)圖像中最特別最突出的特征，并將這個(gè)特征與數(shù)據(jù)結(jié)合起來，找出不同數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在邏輯，借助不同的映射方式構(gòu)建不同的影響，減少數(shù)據(jù)誤差。而在數(shù)據(jù)融合階段，環(huán)境監(jiān)測人員全方位收納不同傳感器中的數(shù)據(jù)源，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析融合，在分析和融合中提高位置信息和環(huán)境數(shù)據(jù)的精度。在數(shù)據(jù)分析過程中，環(huán)境監(jiān)測人員以結(jié)果為導(dǎo)向，根據(jù)最終目標(biāo)進(jìn)一步計(jì)算數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，給后續(xù)環(huán)保工作的開展提供數(shù)據(jù)的支撐，有效保證環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量的順利進(jìn)行[1]。

2 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的弊端和主要需求

2.1 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的弊端

環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一般分為三個(gè)版塊，分別是數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)、應(yīng)用子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)是環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)來源，它是由各個(gè)檢測站點(diǎn)組成，檢測站點(diǎn)運(yùn)用大量硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，主要采集大氣、水質(zhì)、土壤中對環(huán)境因素有影響的物質(zhì)含量，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中的硬件采集數(shù)據(jù)存儲到當(dāng)?shù)氐臄?shù)據(jù)庫，在不同的數(shù)據(jù)庫之間進(jìn)行傳輸，如果遇到網(wǎng)絡(luò)斷連無法傳輸?shù)那闆r下，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)會采取相應(yīng)的數(shù)據(jù)補(bǔ)送措施，等網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后繼續(xù)上傳文件，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有效減少漏傳，數(shù)據(jù)缺失的情況。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的類型眾多，數(shù)據(jù)上傳速度快，因此，這就要求監(jiān)測系統(tǒng)具備對數(shù)據(jù)大量處理、存儲、分析、計(jì)算的能力，監(jiān)測系統(tǒng)需要具備對數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理的能力。然后，一般情況下，部分?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)運(yùn)用效率不夠，導(dǎo)致數(shù)據(jù)利用效率低下，嚴(yán)重的會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，這樣會極大影響對環(huán)境監(jiān)測的結(jié)果，因此，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一定要不斷進(jìn)行技術(shù)更新，改善系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理方法，升級對數(shù)據(jù)的分類和存儲技術(shù)，保證環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)有效率穩(wěn)定地進(jìn)行。

2.2 數(shù)據(jù)融合技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用主要需求

傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的運(yùn)用存在不足，而數(shù)據(jù)融合技術(shù)的引入進(jìn)一步完善了傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在信息化的時(shí)代有更多的需求，綜合來看，主要分為3點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)融合分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求是可以全方面地監(jiān)測環(huán)境影響因素的精確數(shù)值，例如，大氣監(jiān)測中可吸入顆粒物、二氧化氮、二氧化硫、pH值等，并可以隨時(shí)存儲數(shù)據(jù)，及時(shí)將信息上傳到通信模塊。數(shù)據(jù)通信模塊是數(shù)據(jù)進(jìn)行交互和處理的模塊，它需要具備分布式處理數(shù)據(jù)的能力，提升數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和速度，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕ㄐ欧?wù)器到分布式文件系統(tǒng)的加載過程配備齊全，保證數(shù)據(jù)傳輸過程的完整統(tǒng)一。數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊的主要需求體現(xiàn)在數(shù)據(jù)應(yīng)用子系統(tǒng)的提升上，數(shù)據(jù)應(yīng)用子系統(tǒng)需要具備顯示和分析數(shù)據(jù)的功能，它可以高效展示環(huán)境數(shù)據(jù)，具備環(huán)境指標(biāo)展示、數(shù)據(jù)查詢、環(huán)境變化預(yù)警等基本功能。保證環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)高效遞進(jìn)，順利進(jìn)行。

3 數(shù)據(jù)融合技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的主要應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)采集通信子系統(tǒng)的應(yīng)用

數(shù)據(jù)融合在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集主要是通過不同站點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲，不同的站點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲習(xí)慣、存儲時(shí)間不同，相應(yīng)的生成的存儲文件也不相同，這樣給數(shù)據(jù)查找和篩選提出了難題。因此，為了統(tǒng)一管理不同站點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲信息，可以用數(shù)據(jù)困的IP地址作為標(biāo)志點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)編程和線程池實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，IP地址的記錄方便對不同站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位、監(jiān)測站點(diǎn)，便于核實(shí)數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)應(yīng)用子系統(tǒng)的應(yīng)用

環(huán)境的考核指標(biāo)有很多，是從不同維度展現(xiàn)的，例如溫度、風(fēng)速，不同的環(huán)境指標(biāo)如何精準(zhǔn)有效多維度地展現(xiàn)，是數(shù)據(jù)融合結(jié)果的集中體現(xiàn)。舉個(gè)例子，溫度、濕度、風(fēng)速是環(huán)境考核的三大標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測人員對數(shù)據(jù)融合結(jié)果進(jìn)行概率計(jì)算時(shí)需要同時(shí)參考當(dāng)前環(huán)境這三個(gè)維度的數(shù)據(jù)，綜合數(shù)據(jù)分析當(dāng)前環(huán)境的狀態(tài)。由此，監(jiān)測人員可以建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，對規(guī)定時(shí)間內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)的內(nèi)在運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，保證不同監(jiān)測點(diǎn)的起始觀察時(shí)間一致，在這個(gè)模型內(nèi)，對環(huán)境監(jiān)測體系內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)污染物進(jìn)行研究，借助之前建立的模型，對環(huán)境監(jiān)測的整體趨勢進(jìn)行預(yù)測，從而建立和完善環(huán)境監(jiān)測預(yù)警機(jī)制[2]。

4 結(jié)語

數(shù)據(jù)融合是新型技術(shù)，它是智能技術(shù)和數(shù)據(jù)化技術(shù)的有機(jī)融合，大數(shù)據(jù)技術(shù)是數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)，在環(huán)境監(jiān)測中，運(yùn)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，針對不同數(shù)據(jù)的特性，制定相應(yīng)的融合標(biāo)準(zhǔn)，保證環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以及時(shí)準(zhǔn)確地展現(xiàn)。