浅析大气自动监测系统

摘要：大气自动监测系统通常由自动测试仪器、数传通讯设备以及计算机系统组成。其可以对大气质量进行连续动态的实时监测，对于现代化环境治理与保护、促进发展经济以及进行科研攻关等具有重要意义。本文主要从大气自动监测系统的运行模式、数据传输、数据处理以及数据精准度等几个方面进行了浅析

关键词：大气自动监测系统 运行模式 数据传输 数据处理 数据精准度

中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)06-0242-01

1、大气自动监测系统的运行模式

目前我国应用的大气自动监测系统在运行模式上大体相同。从结构角度分析，其组成均有1个中心控制室和多个自动监测子站，其中的中心控制室作为系统的控制中心，通过计算机、通讯以及打印等设备来实现与监测子站的联网运行及功能控制，对监测子站的数据信息进行传输处理等。中心控制室主要利用电台进行相关指令传输以及实现对监测子站的功能控制。此外，还要通过子站数据处理器来及时掌握监测子站的运行状态以及相关监测数据信息等，并进行纠错、转换、整理以及存贮等数据处理操作，从而获得我们所需的图形和报表等。其中的自动监测子站较为分散，通常按照功能区进行设置，具体有工业区子站、清洁对照区子站、商业区子站、居住区子站等。其运行方式通常有两种：联网运行和脱网运行。联网运行时通过中心控制室进行有效控制并持续运行实现各种功能，此时数据处理器将自动完成对监测仪器的控制，再利用电台实现数据信息向中心控制室的传递；而脱网运行时同样可以利用数据处理器实现相关控制功能，再利用打印机打印或者硬盘记录等手段录入数据库，从而使中心控制室获得相关数据库信息。

2、大气自动监测系统的数据传输

(1)我们说大气自动监测系统的数传通讯归根结底就是数据传输的完成过程，通常实行时分制（TDM)采用半双工通讯的方法进行。系统在进行数据传输过程中通常是二进制码和时分制(TDM）的结合使用，由于数字通信需要按照脉冲串的模式实现传输与交换信息功能，而脉冲串从时间上看并不连续，还要被限制在特定的离散值之中，所有取样脉冲都要根据信息幅度进行量化再按8b(bit)进行编码。脉冲的正负有无通过二进制数“1”和“0”进行表达，必须符合二进制编码机理需求。所以，针对传输过程中可能存在的衰耗、畸变以及叠加杂波等问题，可以先通过再生器完成简单的门限判决，如果确认输入脉冲为“1”和“0”，就可以实现新脉冲流的再生，从而有效解决这些问题。所以说数字传输质量的好坏并不受传输距离的长短影响。反过来也一样，在进行地载波信号传输时，接收设备也要通过调制解调器解调为数字信号再经过数据处理中心处理之后，才能进行接收。

(2)大气自动监测系统在进行数据传输时，必须确保可靠并能够与数传通讯的误码率要求相符合，模拟信号与数字信号之间的转换误差通常要控制在1/10000以内。并且，为了实现数据的大量实时存贮等功能，对主计算机要求也较高，要求其具备多道并行处理、分时处理、动态存贮分配、存贮保证、高速稳定运算等功能，还要配备软、硬磁盘等辅助部件，因此，通常应用双机系统以确保系统能够安全可靠运行。

3、大气自动监测系统的数据处理

(1)大气自动监测系统的数据处理要求其必须具备的功能包括：数据有效性要求及相互关系；数据格式要求及采样次数；数据准确度要求及代表意义；数据测量浓度要求及实时显示；数据实时统计要求及评价分析；还包括数据统计的计算及校正与研究等。

(2)数据处理工作需要通过中心主计算机来实现，具体包括接收、处理以及存贮各子站的监测数据，分析、制定以及提供空气污染监测分析报告，显示有害物质浓度，控制监测网络功能，出现异常情况自动进行报警，及时监控通讯线路情况并及时报告，发出指令到各子站计算机，以及对子站数据进行检索、仪器进行校准、检测和排除等功能。在计算机控制系统中配备了时间、传递、存贮、监测、解析、显示、绘图等相应程序，以实现上述功能。

(3)应用现代通讯手段以及计算机管理方法，可以把数据处理结果向生产调度以及相关管理机构进行实时报告，使之随时掌握大气污染现状，及时制定防治措施。此外，在计算机中储存有大量的污染信息和污染标准值信息，以及各级环保部门、主管部门指令政策信息，企业能源消耗与污染信息等，可以发挥信息交换作用，为制定措施提供依据。除以上功能之外，通过中心主计算机还可以了解和掌握污染频率分布情况、最大污染程度情况及其影响因素，为科学研究提供大量详实资料。

4、大气自动监测系统的数据精准度

(1)大气自动监测系统属于多种技术的综合应用，因此对各环节数据的精准度都要求较高，只有这样才能确保数据的有效性和可靠性，才能发挥其大气自动监测的作用。

(2)精准度主要是针对系统误差而言的。该系统中可能产生的最大误差应该取决于监测采样点的分布与自动监测子站的数量，也就是代表性的问题。有资料显示，当大气处于不稳定状态、数据置信度超过90％，采样密度低于10％，采样间隔时间是10min时，要求固定区域内不能低于8个子站，分布频率的标准偏差为0.18。

(3)再有进行采样以及分析测试时也会有误差产生。由于一些化学污染物通过光照会有化学反应发生，这种情况下，一旦采样以及分析测试时间过长，污染物就可能在大气中产生变化而使所得数据失去意义。为此，就需要缩短采样和分析监测的时间，可以通过减少仪器体积、增加采样泵功率、采用快速灵敏的分析方法加以解决。通过情况下，要求空气样品在采样管道以及仪器内停留时间要控制在10s以内，方可确保系统的数据精准度。

(4)此外，模拟信号与数字信号之间的转换误差通常在1/10000以内，数据处理时精准度极高，均可以忽略不计。