大气污染立体监测技术及其应用探讨

摘要：环境污染控制是当前社会关注的焦点，包括大气污染在内，这要求以完善的技术提供监测方面的支持。以大气污染立体监测的必要性为切入点，在此基础上分析具体工作技术及其应用方法，分别就传感器技术、数据分析技术、物联网技术以及集成化工作系统建设、工作流程标准化等内容进行探讨，为后续大气污染的立体监测工作提供支持，服务环境污染控制全局活动。

关键词：大气污染立体监测技术传感器技术工作系统

中图分类号：X831

DiscussiononStereoscopicMonitoringTechnologyforAirPollutionandItsApplication

FENGHankun

TangshanEnvironmentalMonitoringCenter，Tangshan，HebeiProvince，063000China

Abstract：Environmentalpollutioncontroliscurrentlyafocusofsocialconcern，includingairpollution，whichrequiressupportinmonitoringthroughadvancedtechnology.Thisarticletakesthenecessityofstereoscopicmonitoringofairpollutionasthestartingpoint，analyzesspecificworktechniquesandtheirapplicationmethodsonthisbasis，andexplorescontentssuchassensortechnology，dataanalysistechnology，InternetofThingstechnology，integratedworksystemconstruction，workflowstandardization，andsoon，providingsupportforsubsequentstereoscopicmonitoringofairpollutionandservingtheoverallactivitiesofenvironmentalpollutioncontrol.

KeyWords：Airpollution;Stereoscopicmonitoringtechnology;Sensortechnology; Worksystem

大气污染是环境污染的一种，一般是指人类活动或自然过程导致某些物质进入大气中，积累到一定浓度、危害人体健康和自然环境的现象，常见污染物包括硫氧化物、碳氢化物、氮氧化物、微粒等。我国部分城市工业化发展水平较高、速度较快，工业污染情况比较突出，各类污染物进入大气后，形成的污染问题也严重，包括北京、唐山等工业城市在内。为确切、实时了解大气污染情况，各地对大气环境监测工作普遍重视，客观催生了大气污染立体监测技术[1]。大气污染立体监测关注以多样化水平获取污染信息，分析其主要技术以及应用方式，具有一定的积极价值。

1大气污染立体监测的必要性

1.1信息准确性需要

大气污染立体监测，是提升信息准确性的需要。早期的大气污染监测以定时采集的数据为基础，根据定时数据评估污染水平。如唐山等地一般于早间进行PM2.5含量的采集，即便定时数据是准确的，也不能作为本地大气污染情况的唯一标准[2]。立体监测模式下，可以通过多样技术进行大气污染信息的采集、分析，以多时间节点的不同信息，精准有效地反映大气污染态势，提升了大气污染监测工作的总体精准性。

1.2工作实时性需要

大气污染立体监测，是改善工作实时性的需要。大气污染情况具有一定的动态性，如出现降水时，各地空气质量指数往往偏高，日间的空气污染水平也往往是清晨最高。传统的大气污染监测技术比较关注某一时间节点下的静态分析，能够呈现该时间点内的污染情况，但缺乏全天范围内进行信息采集分析的能力。立体监测模式下，可以通过实时信息进行污染情况的敏锐分析，了解不同时间段本地大气污染水平和变化特点，作为污染控制的依据，工作效率更理想[3-4]。

2大气污染立体监测技术

2.1共性工作技术

大气污染立体监测的共性工作技术，主要包括遥感监测技术、地面监测技术和模型模拟技术，上述3项技术是组织大气污染立体监测必须应用的技术。

遥感监测技术应用于信息采集，主要应用于大范围内信息的收集，以遥感设备在区域范围内采集空气信息，如云图情况、光图变化等。地面监测技术也应用于信息采集工作，但主要用于收集地面小范围区域内的空气信息，包括空气温度、湿度、污染物的含量和成分等。模型模拟技术主要以静态信息为基础，根据其变化规律形成动态模型，用以分析本地大气污染变化情况，也可以用于下一阶段大气污染变化情况预测。遥感监测技术、地面监测技术和模型模拟技术的联用，可以在一定时间范围内长期用于大气污染情况，形成立体化监测的基本技术框架。

2.2传感器技术

传感器技术主要应用于地面部分的信息采集，是指利用敏感度较高的传感器实时采集大气信息，包括空气温度、湿度、污染情况等。传感器一般分布在室外不同区域，以立体监测为目标，还应关注传感器配置的随机性以及高度差，需要选取随机位置布置传感器，以保证空气样本采集的随机性，在此基础上，可以分别在距离地面1.5m、2.0m、2.5m位置放置传感器，以进一步提升信息采集的空间覆盖效应，评估不同污染物的分布特点。传感器选择时，以精度较高、感知范围较大的设备为主，如果条件允许应一体采用智能传感器，减少数据传输、处理可能产生的误差，提升大气污染立体监测精度[5]。

2.3数据分析技术

数据分析技术是大气污染立体监测的重点技术之一，由于立体监测模式下每个监测点每日均会生成海量工作信息，这些信息以传统人工处理的方式进行加工，难以保证工作效率，也可能产生信息遗漏、加工错误的问题。通过数据分析技术，海量信息的处理效率和质量均更有保证，如大数据技术、信息挖掘技术等。数据分析技术一般要求能够满足大气污染信息针对性处理的需求，同时兼顾数字化、信息化工作的基本特点。例如：信息挖掘技术通常以大气污染信息内的关键指标为着眼点，通过降维处理的方式挖掘某一类数据的基本规律，可以保证海量数据的处理效率和准确性、针对性。

2.4物联网技术

各地组织大气污染立体监测时，需要设置较多的信息采集点位，这些采集点位记录的信息也往往各有不同，为保证对本地大气环境分析的深入性、准确性，还需要应用物联网技术，将各工作点位连为一个整体，进行信息的汇总、共享，并根据远程管控需求下达各类工作质量。物联网建设的核心关注点在于形成多元互动的层次化作业网络，其基本架构如图1所示。

按照图1所示模式，唐山本地的大气污染立体监测工作以当地大气污染工作部门为中心，直接关联本地各分区工作部门，包括各县区一级工作单位；各分区工作部门独立管控所属部门的工作设备、设备，利用上述资源进行大气信息采集和分析；所有分析结果均可被唐山大气污染工作部门获取，用于分析本地大气污染管控情况和动态变化。物联网模式符合大气污染立体监测的基本要求，可以实现多点位、多主体工作的一体化。

2.5区块链技术

当某一地区大气污染立体监测技术应用范围较大，需要处理的信息较多时，还需应用区块链技术进行分级化处理，如唐山本地总面积为13472km2，常住人口771.95万人，需在较大范围内组织大气污染立体监测，形成的工作数据规模较大，如果单纯依赖物联网进行数据集中处理，其大气污染工作部门的作业负荷过大，也难以保证大气污染控制工作的灵活性。可以采用区块链技术作为补充，在常规组织物联网作业的基础上，建设区块链作业系统。

各分区工作部门均独立建设数据库，详细记录本分区大气污染立体监测工作信息，并统计其特点、挖掘规律，所有信息常规上报至唐山市及大气污染工作部门，形成总数据库，总数据库与各独立数据库之间可实时进行信息共享，以服务实际工作部门和分区工作部门的信息交互需要。

3大气污染立体监测技术的应用方法

3.1建设集成化工作系统

为保证上述大气污染立体监测技术的应用效果，实际工作中需要首先建设集成化的工作系统，以规范的工作系统为基础，实现上述技术的运用控制，清晰形成作业逻辑。工作系统建设以通信系统、工作平台为中心，通信系统方面，为保证信息采集质量，应以5G网络为基础建设承载网，所有工作设备均已争取渠道买入，保证性能优良，可服务大气污染信息的采集。计算机作为工作平台，也从虚拟内存、显存、磁盘空间3个角度提供保障。唐山市等市一级大气污染工作部门需要处理海量信息，应建设小型计算机群进行工作，物联网中心以及区块链工作系统内的计算机群，主机和分机性能可参考如表1所示标准。

计算机群建设完成后，可代入各类软件、连接各类硬件（如传感器），利用PLC逻辑控制技术、CAN总线技术等搭建现场工作系统，开始进行大气污染立体监测以及数据处理。

3.2确定工作标准

大气污染立体监测工作内容多样，为保证工作质量，需要确定工作标准，提升逻辑清晰度，包括数据处理标准、传感器信息传输间隔标准、数据库建设标准等，原则上一个地区的工作系统标准也应是一致的。

以数据处理标准为例，在数据总量较大的情况下，可按上文数据处理技术采用降维分析的方式挖掘关键参数和规律，提升数据处理效率。默认传感器采集的一条数据包括如下维度信息：

[……-e；w；09；g7；-0；g4；89；y2；0-；……]（数集1）

上述信息包括空气温度、湿度、各类物质的浓度等，实际工作中，相当一部分信息并无价值或价值很小，如空气中的氧气含量、氮气含量，与大气污染立体监测关联不大，无须进行分析处理。可以按照大气污染立体监测目标，确定若干关键参数：

[-e；w；09；g7；0-]（数集2）

根据关键参数的选取情况，设定计算机工作程序进行数据挖掘，所有数据条只提炼与数集2有关的5个关键参数即可，通过此方式可以规范、高效率地完成数据处理，提升大气污染立体监测技术的应用效应。

3.3应用展望

未来大气污染立体监测技术与其应用，应在保留现有技术优势的同时，更多关注信息化作业、智能化作业，信息化强调进一步提升大气污染立体监测效率，利用信息化设备替代、部分替代传统人工作业模式，去除可能出现的人工操作误差、错误。智能化作业则关注通过默认的科学程序、作业逻辑组织工作，使大气污染立体监测技术应用全流程处于智能管控之下，进一步减少出现工作误差、信息错误的可能，为大气污染立体监测工作提供技术层面的保障。

4结语

综上所述，大气污染立体监测技术具有一定的应用价值，可以准确提供污染信息，且能保证信息的实时性，服务长期监测和环境污染控制，未来工作中应予以更多重视。现状上看，大气污染立体监测技术包括一般共性技术，此外，还通过传感器技术、数据分析技术、物联网技术、区块链技术提供作业支持。具体工作中，上述技术的应用以集成化工作系统建设为基础，在此基础上应确定工作的具体标准，以保证技术应用规范得当。未来大气污染立体监测技术会更多关注信息化、智能化，提升服务效能，服务大气污染控制。

参考文献

[1]李志英.生态环境监测在大气污染治理中的运用分析[J].皮革制作与环保科技，2024，5（2）：37-39.

[2]王赈.环境监测治理技术在大气污染防治中的应用[J].皮革制作与环保科技，2023，4（13）：112-114.

[3]柳增强.环境监测在大气污染治理中的重要性及开展路径研究[J].清洗世界，2023，39（1）：155-157.

[4]王维维.大气污染天地空一体化监测技术体系建立研究[D].重庆：重庆工商大学，2020.

[5]周旺.基于移动监测系统的化工园区大气污染溯源研究[D].杭州：浙江大学，2022.