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随着社会物质文明的不断进步,人类不断开发和破坏自然资源,导致人类赖以生存的重要自然资源之一的大气环境资源受到严重威胁和污染。城市环境空气质量问题越来越受到各界社会人士和广大学者的关注,深入研究环境空气质量监测方法,建立实用性强、系统质量优异、性价比高的环境空气质量监测系统,对全面进行空气质量监测评价和环境保护工作的开展有着极为重要的理论分析意义和现实实用价值。
论文主要针对环境空气实时浓度监测的方法、系统构建、采用的硬件和软件进行研究和实现,对空气质量进行等级评价和分析。研究内容和方法如下:
首先,分析环境空气污染对人类身体健康、动植物生长发育和气候的危害,对现有国内外相关的空气质量监测方法和仪器进行研究分析;然后,结合电子技术、虚拟仪器技术和相关计算机技术,研究和设计集实时性、系统化、自动化、模块化和微型化为一体的环境空气质量监测系统;最后,文中系统采用分级式模块化架构体系,按照地域性划分为现场基站监测端、监控子站端和监控总站端的流程依次分析、设计和实现;根据系统的实现功能划分为数据采集、数据传输、数据处理和分析、数据存储和查询四个模块进行系统总体功能的实现。
系统数据采集模块采用传感器检测技术结合无线传输技术的应用实现现场基站监测、读取四种污染气体的浓度值,现场基站端的地理空间和时段布点优化技术结合国家空气质量标准实施,运用多目标特征分析法确定时段布点;数据传输运用无线射频芯片结合相关程序语言实现,结合多窗谱估计一奇异值分析算法确定每对芯片的发射频率;数据处理和分析利用虚拟仪器技术实现界面友好的人机交互操作,环境管理人员可以观测各个监测时段和地点的实时气体浓度值;数据存储和查询根据虚拟仪器技术中的相关存储模块的优缺点得出优化方法,即采用数据库访问工具包LabSQL构成C/S模式的数据储存和查询。
环境空气质量监测系统分为初始系统分段调试和优化后整体调试,在重庆市万州区选择合适的监测地点进行实验验证。结果显示表明,系统的科学性、正确性、实时性、可靠性和实用性都达到了一个较高的水平。