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(楊凌職業技術學院,楊凌 712100)
(Yangling Vocational & Technical College,Yangling 712100,China)
摘要: 本文針對當前溫室環境監測系統的不足,將無線傳感器網絡技術[1]、ZigBee技術和嵌入式技術相結合,探索出實現低成本、高效率的溫室監測系統,為降低溫室監測系統的造價,為提高設施農業發展水平提供必要的支持。
Abstract: Aimed at the shortage of the greenhouse environment monitoring system at present, this paper combines the wireless sensor network, ZigBee technology and embedded technology to explore the implementation of the greenhouse environment monitoring system with low cost and high efficiency, which provides the necessary support for reducing the cost of the greenhouse monitoring system and improving the development level of facility agriculture.
關鍵詞 : 無線傳感器;溫室環境監控系統;方法
Key words: wireless sensor;greenhouse environment monitoring system;method
中圖分類號:TN919.72 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)34-0242-03
作者簡介:杜振寧(1976-),男,陜西咸陽人,講師,碩士,研究方向為計算機應用技術。
0 引言
目前,我國溫室生產存在著結構簡陋、綜合環境調控能力差以及管理技術水平落后等缺點。同時,由于我國溫室農業種類多,分布地域廣,測控設施安裝和維護工作量大,采用有線通信方式傳輸信號存在諸多不便。基于以上背景,本文將無線傳感器網絡技術、ZigBee技術和嵌入式技術相結合, 設計一種低功耗、低成本、組網靈活、人機界面友好、可方便進行現場和遠程管理的溫室環境監測系統。
1 系統設計
1.1 系統框架分析 本文設計框架基本分為三個部分相互連接而成。具備完整測量功能的測量點+具備多跳式路由的無線通訊網絡+遠程上位計算機組成。遠程上位計算機通過無線網絡獲取測量點的溫、濕度監測參數,并根據類別進行分析、統計、處理及報表、打印、輸出。
1.2 測量點的無線溫濕度傳感器 傳感器節點是溫室監測系統的基本組成單元,需要具備環境因子采集、數據處理、無線通信等功能。
1.2.1 無線溫濕度傳感器 采用ST公司生產的單片機upsd3234A-40U6。該芯片是一個典型的SOC型的單芯片微處理器系統,片內包含構成單片機最大系統的一切必要的存儲器(RAM、flash ROM)、譯碼器、鎖存器、I/O擴展、定時器等。只要在外圍硬件上提供電源和時鐘源就可以執行程序,設計框圖如圖1所示。
由微處理器負責控制、讀取溫度、濕度傳感器的采樣結果,并進行必要的校準后,存儲于SRAM存儲區,這個過程處理時間相當短,作為全速運行的微處理器而言幾乎無事情可干。所以在不采樣時,微處理器設計為休眠狀態。使用實時時鐘芯片各一個固定時間進行喚醒工作,這樣可以保證以后的采集器節約能源消耗,方便更改為電池供電。喚醒微處理器后,首先采樣溫、濕度值、然后將這個值通過自定義的協議打包,通過無線通訊模塊(Zigbee)發送到網絡中,此時,微處理器又主動進入休眠狀態(試驗系統目前采用直接供電方式,而上述設計保證了可以使用電池供電),采集器里的ZigBee模塊發送數據的目的地址直接指向一個固定的地址,所以,這個協議包不論經過幾個中間傳遞,最終傳遞到聯接在計算機上的特定模塊上,并輸入到計算機。
DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術,確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件,并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中,傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。單線制串行接口,使系統集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗,信號傳輸距離可達20米以上,使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選擇。
1.2.2 無線通訊網絡 網絡結構采用MESH網狀網絡結構,這種網絡系統采用多跳式路由通信;網絡容量很大;可以跨越很大的物理空間,適合距離較遠比較分散的結構[4]。網絡的所有實體只要在通信范圍之內,都可以互相通信,如果沒有直接通路,還可以通過“多級跳”的方式來通信;該拓撲結構還可以組成極為復雜的網絡;除此之外,網絡還具備自組織、自愈功能。網絡結構如圖2所示。
圖2中的測量點是獨立設備,是用單片機為核心配以數字化溫濕度傳感器和實時時鐘,通過程序控制采樣,定時將采集的溫濕度數據通過ZigBee信號構成的網絡傳遞給計算機。該系統是以單片機為核心,利用溫濕度傳感器作為采集溫、濕度數據的測量點、利用無線傳輸方式將測量數據傳遞到遠端上位機顯示。從而構成組網靈活的純粹的無線溫濕度監測系統。若是利用互聯網絡/2G/3G則可以無視距離的傳遞數據信息。
2 硬件設計與實現
2.1 ZigBee網絡模塊:XBee DigiMesh 2.4是可全球部署的嵌入式無線射頻模塊,可選低功耗的XBee和長通訊距離的Bee-PRO封裝。它結合了快速的2.4 GHz收發器和創新的DigiMesh對等網狀網網絡協議。
XBee OEM RF模塊是與ZigBee/IEEE 802.15.4 兼容的解決方案,滿足低成本、低功耗無線傳感網絡的特殊需求。該模塊易于使用,功耗極低,并且可以提供設備間關鍵數據的可靠傳輸。而且它小巧的外形條件有效節省了板卡空間。建立簡單的點-點、點-多點應用,該模塊不需要任何配置,該模塊的默認配置支持廣泛的數據系統應用。但是作為Mesh網絡拓撲關系,則需要重新配置。
首先是用于測量的所有節點模塊,模塊的DH、DL地址必須寫入連接計算機的那一個模塊的物理地址。而連接計算機的那個模塊的DH、DL地址必須設置為廣播方式,即DH設置為0x0000,DL設置為0xFFFF。其次,所有的模塊都得使用同一個無線頻道,同一個PAND編號。
2.2 DHT11傳感器和單片機的硬件連接方式:第2引腳上拉后與微處理器的 I/O端口相連。該器件采用簡化的單總線通信方式,控制中的數據交換、控制均由單總線完成。單片機應當通過一個標準I/O口線通過5.1K電阻上拉連接,當總線閑置時,其狀態為高電平。如圖3所示。
微處理器與DHT11之間的通信和同步的串行雙向接口,采用單總線數據格式。每次通信都是以高位先出的順序傳輸40位數據。
數據格式為:8位濕度整數數據+8位濕度小數數據+8位溫度整數數據+8位溫度小數數據+8位校驗和數據。數據傳送正確時,校驗和數據等于“8位濕度整數數據+8位濕度小數數據+8位溫度整數數據+8位溫度小數數據”所得結果的末8位。微處理器發送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉換到高速模式,等待主機開始信號結束后,DHT11發送響應信號,送出40位的測量數據,并觸發一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數據。DHT11接收到開始信號觸發一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發送開始信號,DHT11不會主動進行溫濕度采集。采集數據后轉換到低速模式。
3 上位機監測
上位機監測屬于被動接收采集點的無線網絡傳遞過來的溫濕度數據[5]。經過通訊協議校驗后,將對應編號的采集點溫、濕度數據顯示到監視界面。切換采集點編號,可以監測到每一個采集點。軟件監測運行結果如圖4所示。
通訊相關的軟件設計:
由于選用的MCU本身具有雙路通訊接口,在硬件設計上衍生為一個RS485接口,一個ZigBee通訊接口。ZigBee模塊接收到的數據需要單片機進一步判斷和執行。則需要相關的判斷和執行程序來完成。下面一段是為實現ZigBee數據接收部分的源程序代碼。
此段利用MCU中斷方式接收、發送數據,RBUF_SIZE、tbuf_datasize1分別是接收、發送緩沖區大小。PACKET_HEADER0是通訊協議當中的幀頭。以上3個常數均在頭文件里定義。
遠程上位機監控軟件設計采用 LabV IEW9.0 ( Laboratory Virtual Eng- ineering Workbench)設計監控界面。它是一個使用圖形符號來編寫程序的編程環境,數據采集是 LabVIEW的核心技術之一。VISA是虛擬儀器軟件體系結構的縮寫。采用VISA函數庫可以方便的開發基于各種數字接口的驅動程序而無需關心連接方式,例如USB、1394、串口、并口等。
4 結束語
本系統選用ZigBee技術作為監測系統通信方式,并利用Mesh網絡拓撲結構,確保了可靠通信;數據采集和傳輸采用周期采集上報和基于中斷的超限立即上報工作方式,降低了系統功耗;在實驗室搭建了模擬運行環境,就網絡拓撲建立、數據采集和傳輸進行了實際測試,實驗結果表明,基于ZigBee協議和Mesh網絡拓撲結構的無線傳感器網絡溫室監測系統可以實時、準確、可靠地完成溫室環境溫濕度監測。
參考文獻:
[1]劉玉英,史旺旺.基于CC2430溫濕度監測的無線傳感器網絡設計[J].微計算機信息,2009(10).
1、根據布點采樣原則布點,確定采樣頻率及采樣時間,掌握測定水質一些常規測定項目的測定方法。
2、對我校流芳校區靜思湖水體中的污染因子進行經常性的檢測,以掌握水質現狀及其變化趨勢。
二、靜思湖相關資料
1、地質、地貌
江夏區位于湖北省東西部,長江中游東南岸。面積約20xx平方千米。屬于江漢平原向鄂西丘陵過渡地段,區內地形特征為中部高,西靠長江,東向湖區緩斜。地貌以第四系紅色粘土組成的網狀平原為主,其兩側為平坦的沖積平原,東側為梁子湖低地。水面積約占總面積的39%。靜思湖位于江漢平原中部,江夏區北部,地形平坦。在湖的北側有一由土堆成的小山,在湖的西側北邊是武工大圖書館,其余都被四周的岸邊景觀帶環繞。湖底河床平坦,在湖的中心處略微較其他地方深但是不超過5米,其余大多數水深2米。河床主要由地底有機物淤泥,沙石貝類組成。
2、氣候
主要屬北亞熱帶季風氣候,具有從亞熱帶向暖溫帶過渡的特征,氣候特點:冬季寒冷濕潤,夏季炎熱高溫。光照充足,熱量豐富,無霜期長,降水豐沛,雨熱同季。全年均溫15~17℃,7月均溫為27~29℃,平原地區最高溫在40℃以上。全市平均日照1150— 2245小時,無霜期在230—300天之間。年均水量在800—1500毫米之間,由于受地形影響,大神農架南部等地為全省多雨中心,江漢平原在梅雨期長的年份常發生洪澇災害。鄂本北山區晝夜溫差較大,年平均氣溫在15-22之間。
3、降水量
武漢地處北半球中緯度地帶,屬于亞熱帶季風(濕潤)氣候。雨量充沛,但是全市年內降水量分布極不均勻。豐水期4~9月降水量約占全年降水量的69.2%,六七月中旬,西太平洋副熱帶高壓西北側雨帶北上至江淮流域,與北方不斷南下的冷空氣相遇,在地面上形成持久穩定的準靜止鋒面,在高空形成近東西向的切變線,故出現梅雨季節,降水量明顯增多。并且由于武漢周邊密布大大小小數百座大小湖泊水庫濕地使得夏季空氣中水蒸氣含量很高,在遇到炎熱晴朗高溫天氣,當水蒸氣急劇上升遇到相對較冷的上層大氣時遇冷凝結,短時間的強對流天氣也提供了大量的降水。
4、湖周邊生物概況 水體中的細菌、浮游植物、浮游動物、底棲動物、大型水生植物以及魚蝦等生物類群,是湖泊生態系統食物鏈及生物生產力最重要的基本環節。水生浮游植物以綠藻類最多,藍藻次之以及硅藻、黃藻等。浮游動物由輪蟲、枝角、橈足和原生動物四大類組成以及數種魚類,爬行類,兩棲類,鳥類等構成靜思湖生態體系。
5、湖水水質概況
一下從感官上對湖水的顏色、氣味、渾濁度等在未接受實驗,僅憑借感官出發對其做簡單印象話描述:用一洗凈的礦泉水瓶盛一瓶湖水水樣,觀察。湖水水質泛黃綠色,湖水較為澄清,水中仔細看或者放在陽光充足的條件下可以看到其中有大量的懸浮物(包括生物與非生物),仔細聞可以聞到有泥土味,微臭。 6、水位流向以及湖基本信流芳校區地處洪山區與江夏區交界處,地處平原地帶。靜思湖呈東西走向,帶狀,左右兩端較窄中端較寬,靜思湖總面積約5700平方米,東西走向最寬處約206米,南北走向最寬處約54米,水深大致在2米左右,最深處不超過5米。在湖中部靠近西面的地方建有一座木橋長約20米,東側有一內凹陷約10米長的石墩走道。在湖的東側有兩個出水口而西側在圖書館區與湖畔景觀區的交界處有一進水口。(如圖所示為靜思湖平面衛星圖)
7、靜思湖可能的污染源以及排污情況
通過對靜思湖的觀察靜思湖的污染源大致可以分為兩類:一是天然污染源;二是人為污染源。其中天然污染源包括水生動植物生化作用產生的代謝產物,以及死亡或者
衰敗后的自身組織,湖兩岸植物等。如水生植物睡蓮在其生殖過程中,其老葉的枯亡,腐爛銷蝕敗壞過程中所產生的大量腐殖質和有機懸浮物進入水體;人為污染源主要來源于圖書館拐角處形似雨水、污水管,以及人為活動所產生的污染,如果殼紙屑,廢棄的一次性餐具,洗漱等人為活動里有意識或者無意識間的行為對水質造成的影響
三、監測斷面、布點及布點原則
1、監測斷面
2、采樣點
進水口湖心橋岸邊區石墩橋出水口一 出水口二
3、布設理由
進水口 :在圖書館走廊的拐角處意外,拐角處有一從圖書館接下的雨水管道以及一些生活污水的排放,考慮到圖書館可能是一個對湖水產生影響的污染源,所以在此設置一個斷面,監測其對水質的影響。
湖心橋 :位于跨木橋的中心處,主要對過往人員對水質的影響而設立的監測斷面岸邊區 :位于岸邊南面距離中間岸邊約2m,作為對岸邊死水區水質監測的斷面
石墩橋 :在石墩國道中心位置離過道2m處的垂直于岸邊的斷面上,主要是監測水體由大湖面經過小的葫蘆口進入小湖面的水樣水質的變化情況
出水口一 :位于湖的北岸一面中間離岸邊約2m處,作為對出水口區域水質監測的斷面,其主要劃分的是岸邊區水樣水質對整體水樣水質的影響
出水口二:在離出水口3m左右的斜向斷面上,其主要劃分的是岸邊區水樣水質對整體水樣水質的影響
4、布點原則
設置監測斷面后,根據水面的寬度確定斷面的采樣垂線,在根據采樣垂線處水深確定采樣點的位置和數目。根據以上的監測斷面的布設,在根據斷面大概的水深大致上沒個斷面設置一個采樣垂線,垂線都位于斷面的中心位置,并且為了之后水樣的采集方面在不影響實驗的情況下,采樣點在斷面水深1/2處作為采樣點:因為湖泊(水庫)在水面寬≤50米時,靜思湖南北方向最寬處在50米左右因此只設一條中泓垂線,并且靜思湖水位較淺,不存在溫度分層現象以及河床變化對水質的影響,并且近岸水深不超過1米,因此在水深1/2處最為采樣點比較恰當。
四、水樣類型的選擇及采樣時間
我們組選擇瞬時水樣,主要是更方便操作,在早上十點鐘左右全體成員出動同時在各采樣點采樣。
五、水樣的采集和保存
1、采樣器
直接用康師傅的礦泉水瓶取水樣。取回水樣后,按一到六標號,然后各取100毫升配成混合水樣七號,蒸餾水為八號。
【關鍵詞】民用建筑;室內環境;監測;問題;對策
一、引言
隨著我國經濟和社會的飛速發展,生活在城市中人們由于受到高壓生活的影響,也無暇顧及室內環境對自己身體健康所帶來的影響。再加上對室內污染的認識不足,也造成他們難以及時采取有效的預防措施對室內污染帶來的破壞進行根治和解除。當前還存在很多施工單位為了獲取經濟利益的最大化,將一些質量不合格的建筑裝飾裝修材料流入施工現場,這也給民用室內環境的污染問題埋下了隱患,從而給人們的生活和身體健康帶來一定程度的危害。本文正是基于這一背景,對當前民用建筑室內環境污染的主要來源以及監測的實際案例進行了分析,在此基礎上提出了有效提升民用建筑室內環境控制的方法,希望可以為同類的實踐提供借鑒。
二、民用建筑室內環境污染的主要來源及監測要點
(1)民用建筑室內環境污染的主要來源
對于民用建筑室內環境的污染來說,其來源主要有建筑裝修材料造成的污染、建筑自身造成的污染以及室外污染引起的并聯污染等。具體來說,
首先,對于建筑裝修材料造成的污染來說,其是目前民用建筑室內污染最為嚴重的一個來源。由于裝修的差異,其造成室內環境污染的因素也非常多,主要有各種板材、油漆以及涂料等等。而且這些因素帶來的室內空氣污染對人體造成的健康損害是巨大的,甚至可以造成致癌現象的發生;
其次,建筑自身的污染是近些年才逐漸被人們發現并重視起來的污染來源。造成建筑自身污染的主要原因是在建筑物施工中施加了各種不良添加劑而引起的。舉例來說,在我國部分地區的建筑施工中,為了達到良好的建筑物施工質量和效益的目的,往往在施工過程中對混凝土添加一些添加劑。而殊不知,這些添加劑往往會對建筑物帶來較大的污染。還有一種情況,在一些建筑結構下層土質以及石材等基礎材料中存在著一些不良、不達標的物質,它們也會對人體健康帶來一定的威脅;
第三,對于民用建筑室內環境污染來說,上文論述的都是針對室內的環境污染,而對于一些室外的污染來源也會對室內環境帶來一定的影響。比如,當前隨著汽車尾氣的排放量增加等,大氣污染現象變的嚴重,給人們的生存環境帶來了很大的影響,也從而進一步帶來了民用建筑室內環境的污染。
(2)民用建筑室內環境的監測要點分析
對民用建筑室內環境的監測之前,要對相關的監測標準以及規范進行明確,在本文中,參考的主要是《室內空氣質量標準》以及《室內環境空氣質量監測技術規范》。監測的項目主要涉及甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯、氡222、TVOC。而針對不同的監測物,采用的監測手段亦有所不同,比如對于甲醛的監測,往往采用的方法為乙酰丙酮分光光度法。本文選取了新裝修的完工25天左右的64間民用建筑的室內環境作為監測對象,監測的主要結果如下表所示:
表1 甲醛等監測物的監測結果
從以上監測的結果來看,在新裝修的民用建筑室內環境中,甲醛超標間數占有比率為59.7%,是非常常見的一種污染因素。甚至有一些房間的甲醛濃度甚至在國家標準的七倍以上,污染程度可見一斑。僅次于甲醛之后的為氨、苯系物、TVOC等幾項指標,占有的比例也不小,也需要引起重視。而在本文進行的本次監測中,并沒有發現氡222的超標,可以預見,在這些新裝修的民用建筑施工中,很好地控制了裝修所用的石材等原材料的質量。
當然,為了獲取更為科學的監測結果,本文還對新裝修后的5個民用建筑室內環境中的甲醛含量在不同的時間段進行了監測,結果如表2所示:
表2甲醛含量監測結果
通過以上數據明顯可以看出,在民用建筑剛裝修完成之后,其甲醛含量是非常明顯的,在一個月之后逐漸趨于穩定,因此,在這一段時間內應該做好通風工作,以有利于甲醛等有害物質的釋放和稀釋,然后再進行相關監測物的監測工作。
三、有效提升民用建筑室內環境控制的方法
本文將通過上文中對民用建筑室內污染的監測現狀進行仔細分析的基礎上,提出幾條行之有效的提升民用建筑室內環境控制的措施,以供相關單位在民用建筑施工中選用。
(1)努力控制室內環境污染的來源
為了根本性解決民用建筑室內環境污染問題的來源,需要相關部門的協同努力。一方面,要嚴格對建筑裝修材料的質量進行控制,將材料的環保性能作為評判質量的一個重要指標。同時,采取各種措施避免不合格的材料出現在建筑施工現場。另一方面,加大政策和法律法規的投入,讓材料的生產廠商都樹立高度的環保意識,對他們的生產行為進行規范,以達到根本上解決室內環境污染的源頭問題的目的。
(2)重視民用建筑室內環境監測質量的驗收工作
重視民用建筑室內環境監測質量的驗收工作也同樣非常重要。在民用建筑室內環境監測質量驗收過程中,要加大對材料進場時的環境監測,一定按照我國的《民用建筑工程室內環境污染控制規范》的相關的規定,對所使用的材料做出嚴格的進場控制,并就室內空氣環境進行監測,在監測合格之后才可以進行驗收和交付。室內環境質量監測部門要根據室內環境監測的標準,準確、科學地進行室內環境的監測,并配合相關的部門,提升各項監測工作的質量。以此來為使用者使用質量的提升,創造良好的保障提條件。
(3)對民用建筑室內環境污染全過程進行干預
在當前采用的建筑室內環境污染監測中,在采用先進的科學技術方法的基礎上,對室內環境因子以及其它對人體有害的污染物濃度變化進行連續或者間斷的定量監測。而這一監測過程完全可以分布在民用建筑的設計、施工、裝修等全過程中。可以建立完善的民用建筑室內環境污染監測機制,并同時保證監測環境的準確性,從而進一步保障民用建筑室內環境的質量。
(4)采用樣板間監測方法
筆者認為,在民用建筑室內環境監測中,可以采用樣板間監測的方法來做好事先監測工作。具體來說,在進行室內裝修工程時,如何同一設計多次重復使用,可以先做好樣板間,并在樣板間施工完成達到監測時間時,應先對樣板間進行嚴格地監測,如發現問題應及時地變更設計方案,待監測合格以后再進行其他工程的施工。
四、結語
綜上所述,民用建筑室內環境污染對人體危害極大,需要加強在建筑室內環境的監測手段來保證室內環境質量。而做好民用建筑室內環境污染控制工作,需要各方面的努力,一方面在認真貫徹落實我國《關于加強建筑工程室內環境質量管理若干意見》和《民用建筑工程室內環境污染控制規范》等相關政策、規范的基礎上,加強對室內環境污染的控制工作;另一方面還需要進行多方努力提高包括施工單位在內的各方對室內環境污染意識的重視,以進一步改善民用建筑室內環境質量,為進一步保障人們的健康而發揮出應有的作用。
參考文獻:
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【關鍵詞】同步相量溫度測量裝置;動態檢測電力信息;安全
1 電力安全系統
1.1 安全穩定控制系統
互聯網穩定控制面臨著較多的問題:如互聯系統的低頻振蕩問題及緊急控制等。我國華中系統的低頻振蕩衰減時間較長,當系統出現故障時,華中系統的較長的動態過程勢必會通過聯絡線影響到華東系統。傳統的基于事件的就地控制不能夠充分觀察系統的動態過程,因而不能夠較好觀察系統的各種狀態,比如某些系統目前無法較快地抑制低頻振蕩問題。基于響應的廣域穩定控制增強了互聯網穩定控制的可靠性和靈敏性。廣域測量系統提高了電力系統的可觀察性,通過各種分析手段,進行系統動態過程的分析,如通過頻譜分析,可以實時計算出系統的振蕩模式、系統狀態量的變化趨勢等:從而提供給廣域控制充分的動態信息。
1.2 兼容其他網管系統標準
在接受TMN的同時,兼容其他流行的網管系統的標準以解決TMN接口單一的問題,對電力通信網管系統的建設十分有好處,尤其在強調技術經濟效益的今天,這一點更為重要。
SNMP簡單網路管理協議所構成的網絡管理是目前應用最為廣泛的TCP/IP網絡的管理標準,SNMP網絡管理系統實際上也是目前世界上應用最為廣泛的網絡管理系統。因此電力通信網管系統應該將SNMP簡單網路管理協議作為網絡管理的標準之一,尤其在通信網與計算機網的界限越來越模糊的今天,其效益是顯而易見的。另外,目前出現了新發展的網管體系和標準,例如對象管理組織OMG的CORBA體系、基于Web的網管體系、分布式網絡管理技術等,這些新的技術都應當引起我們的重視。
2 電力系統穩定器
2.1 穩定控制系統
互聯網穩定控制面臨著較多的問題:互聯系統的低頻振蕩問題及緊急控制等問題。如我國華中系統的低頻振蕩衰減時間較長,當系統出現故障時,華中系統的較長的動態過程勢必會通過聯絡線影響到華東系統。目前的穩定控制系統,比如電氣制動、發電機快速勵磁、發電機組切除、自適應負荷減載及新興的靈活交流輸電等,發展到廣域控制都應該是基于廣域電力系統的信息:原來使用就地信息不能夠滿足控制對電力系統充分觀察的要求。廣域測量系統提高了電力系統的可觀察性,通過各種分析手段,進行系統動態過程的分析,如通過頻譜分析,可以實時計算出系統的振蕩模式、系統狀態量的變化趨勢等:從而提供給廣域控制充分的動態信息。
2.2 電力系統穩定器
穩定器(pss)就是為抑制低頻振蕩而研究的一種附加勵磁控制技術。它在勵磁電壓調節器中,引入領先于軸速度的附加信號,產生一個正阻尼轉矩,去克服原勵磁電壓調節器中產生的負阻尼轉矩作用。用于提高電力系統阻尼、解決低頻振蕩問題,是提高電力系統動態穩定性的重要措施之一。它抽取與此振蕩有關的信號,如發電機有功功率、轉速或頻率,加以處理,產生的附加信號加到勵磁調節器中,使發電機產生阻尼低頻振蕩的附加力矩。
2.3 預測結果
重要問題是若干預測結果為系統失穩,那么該如何給出適當的控制量以避免系統失穩,這方面的研究相對于暫態穩定預測的研究還較薄弱。它涉及電力系統穩定量化分析和穩定量化指標對控制變量的靈敏度分析,即使在離線環境下這也是一個難點,實時環境下要求快速給出適當的控制量將更加困難。有些研究以WAMS 得到的故障后一小段時間內的實測量為輸入向量,通過人工神經網絡直接將這些實測量映射到控制向量(如切機、切負荷量等)空間,這種方法相當于將暫態穩定預測和求解控制量都隱含在神經網絡之中。但人工神經網絡的訓練需要大量樣本,如何保證這些樣本對各種系統運行工況和各種可能發生的故障具有足夠的代表性是一個難題。WAMS 得到的實測信息也可用作穩定控制后備的失步解列裝置的觸發信號,在這方面的研究中系統通常被等值成兩機系統。
3 動態檢測系統與安全
3.1 電力系統的信息
信息安全指的是為數據處理系統建立和采用的技術和管理的安全保護,保護計算機硬件、軟件和數據不因偶然和惡意的原因遭到破壞、更改和泄露。包括保密性、完雅性、可用性、真實性、可靠性、責任性等幾個方面,信息安全涉及的因素有,物理安全、信息安全、網絡安全、文化安全。作為全方位的、整體的信息安全體系是分層次的,不同層次反映了不同的安全問題。
信息安全應該實行分層保護措施,有以下五個方面:1)物理層面安全,環境安全、設備安全、介質安全;2)網絡層面安全,網絡運行安全,網絡傳輸安全,網絡邊界安全;3)系統層面安全,操作系統安全,數據庫管理系統安全;4)應用層面安全,辦公系統安全,業務系統安全,服務系統安全;5)管理層面安全,安全管理制度,部門與人員的組織規則。
3.2 慢速電壓穩定控制檢測
基于廣域測量系統,人們可以開發較為慢速的廣域控制,比如電壓穩定控制。美國BPA公司正在開發"先進電壓穩定控制"項目。該項目基于廣域測量系統和SCADA系統提供的系統電壓、電流相量、有功、無功及頻率等綜合信息開發以下控制:基于響應的快速控制,該控制措施包括發電機跳閘及無功補償調節。該控制主要需要提供電壓相量、頻率、有功及無功的測量;利用無功補償設備進行電壓控制,基于廣域測量系統提供的電壓幅值及功角,無功補償設備使用模糊邏輯控制來調節電壓幅度;變壓器自動調壓避免變電站之間并聯變壓器的環流現象,提高電壓穩定性;發電廠的電壓調度在電壓緊急的狀態下,有較多無功儲備的電廠可以提高電壓,從而減少系統的無功損耗,并提高電容器組的無功輸出。這些措施可以提高系統的無功平衡,從而加強電壓的穩定。
3.3 VLAN安全技術
VLAN技術允許網絡管理者將一個物理的LAN邏輯地劃分成不同的廣播域,每一個VLAN都包含1組有著相同需求的計算機工作站,與物理上形成的LAN有相同的屬性。但由于它是邏輯而不是物理劃分,所以同一個LAN內的各工作站無須放置在同一物理空間里,既這些工作站不一定屬于同一個物理LAN網段。一個VLAN內部的廣播和單播流量都不會轉發到其他VLAN中,有助于控制流量、控制廣播風暴、減少設備投資、簡化網絡管理、提高網絡的安全性。
3.4 安全策略與制度
電力企業應該從企業發展角度對整體的信息安全工作提供方針性指導,制定一套指導性的、統一的安全策略和制度。沒有標準,無法衡量信息的安全,沒有法規,無從遵循信息安全的制度,沒有策略,無法形成安全防護體系。安全策略和制度管理是法律管理的形式化、具體化,是法規與管理的接口和信息安全得以實現的重要保證。
4 結束語
在電氣設備中,變壓器和交流異步電動機等都屬于感性負載,這些設備在運行時不僅消耗有功功率,而且還消耗無功功率。因此,無功電源與有功電源一樣,是保證電能質量不可缺少的部分。所以,當電力網或電氣設備無功容量不足時,應增裝無功補償設備,提高設備功率因數。
參考文獻:
關鍵詞:環境監測;市場化;思考
目前,我國保護自然環境的主要方式就是環境監測的市場化,同時這一方式已經被廣泛的關注。我國在環境監測方面存在較多的問題,但是引入了市場化機制之后,通過市場的力量有效的提升了環境監測的工作效率。與發達國家相比,我國環境監測市場化的發展屬于初級階段,在市場體制建設及整體體系方面都還不完善,相比國外的國家來講,是比較落后的。
1環境監測市場化的內涵
傳統的環境監測實施和主題是政府部門,環境市場化的主要目的是通過部分環境監測職能的市場化,有效的彌補了政府在環境監測能力上的不足。環境監測市場化是保護環境的一種方式,同時,在資源配置和區域分配方面,市場定位具有決定性作用,但是也會受到一些政府體制的制約。環境市場化主要體現在兩個方面:第一,引入市場機制在公共環境監測中,以往公共屬性的環境監測職能都是政府的相關部門來完成,通過引入市場機制,在公共環境檢測,同時加強了環境監測力度和效果,有效的改變了政府環境監測效果不佳的情況;第二,擴大非公共性市場環境監測,由市場作為環境監測的責任和實施的主體,以充分的發揮市場在資源配中起到的決定性作用。
2環境監測市場化存在的問題
2.1環境監測工作具有特殊性,執行難度較大
環境監測工作的內容比較復雜,同時也是一個長時間需要進行的系統性的工作,這就需要對影響環境的原因進行長時間的監測。環境監測市場化屬于非公益性的,對環境監測內容很難做到長時間的進行監測,其中最主要的是在制定的時間內,要對環境因素進行分析和研究,對于保護環境工作來講,短時間內很難完成對環境監測的效果。
2.2環境監測技術設備比較落后,缺少資金的投入
環境監測工作對技術及相關設備具有較高的要求,所以為了保證環境監測數據結構具有科學性,就要對環境監測工作者配有專業的監測設備,同時工作人員需要具有專業的監測技術,對于我國目前環境監測技術和設備都比較落后,這對環境的監測質量受到了影響。環境監測設備落后的主要原因就是缺乏資金的投入,在我國環境監測工作中還在使用傳統的監測裝置,工作人員所使員工的監測方式也比較傳統,這直接影響了環境監測的數據。環境污染的治理和環境保護工作都需要對我國環境的現象進行了解,這需要對環境監測工作的水平進行提升,為了解我國環境現狀提供相應的數據。
3環境監測市場化需要解決的問題
3.1完善環境監測市場化工作規范
環境監測市場化的不斷規范,需要相應的機構按照實際的情況對環境監測規范不斷的改善,進而保證環境監測工作的質量。同時還要對質量監督體系及考核制度進行創新,這樣對我國環境監測工作的順利開展進行及時的監督,采用合理的考核制度進行相應的激勵,從而提高市場化環境監測質量。
3.2培養開放性監測市場
我國要不斷培育和開放環境監測市場,這樣有利于環境監測在市場機制和法律責任要求下,對其質量進行提升。目前,我國在推進事業單位的改革,這就需要將環境監測市場化融入到其中,進一步的對服務購買及商品交易等活動進行規范,同時還要保證環境監測市場化在服務內容及交易機制等環節具有一定的合法性。除此之外,環境監測工作需要按照不同區域的經濟水平和環境監測數據市場的潛力,來確定監測市場的開放水平,這樣因地制宜地的采用多種開放形式,更好的推進了環境監測市場化水平的提升。
3.3對政府部門職能進行轉換
在環境監測市場化不斷深入時代背景,政府部門需要對環境監測中的職能進行轉換和調整。隨著社會經濟的飛速發展,人們不斷加強了環境保護意識,同時對環境監測市場提出了較高的要求。環境工作主要是以政府為主導,造成了監測資源的標準無法實現,只有借助市場監測的方式來對這一問題進行解決。近年來,隨著環境監測市場的隊伍逐漸強大,對于環境監測如何在市場中找出位置,怎樣促進較快的發展成為了研究的重點。市場監測機制的引入會給政府在環境監測中的主導地位所動搖,同時,在一定的程度上會減少一些以盈利為目的的機構,政府部門要對此進行重視。但是政府部門將環境監測職能放入市場,并不代表著他們失去了職能,只是對自身的技術監督進行加強,和市場監測形成良好的競爭。政府是環境監測的主要機構,要對相應的監測體制進行不斷的完善,創造出新的制度,有效的推動了環境監測的不斷發展。
4結語
綜上所述,環境監測水平的不斷發展,在我國現代建設中具有重要的作用,目前,我國大力轉變為經濟的發展形勢,需要建設資源節約型和環境友好型社會,這需要以環境監測數據作為基礎。環境監測水平的不斷提升是一項需要長時間努力的工作,同時對工作人員的專業技能有較高的要求,還要不斷的更新環境監測的設備和技術。現在我國環境監測工作還是以政府作為主導,為了可以充分的發揮環境工作帶來的社會及經濟效益。
參考文獻:
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關鍵詞:環境監測;市場機制;問題思考
近幾年來,我國的環境檢測的市場化已經成為了保護自然環境的重要手段,并且已經擁有了非常高廣泛的關注度。我國的環境監測工作雖然存在著很多的問題,但是在引入市場化的機制之后,通過市場這種無形的力量來提高了環境監測工作的效率。我國環境監測趨于市場化發展才剛剛起步,在政府職能明確、市場體制建設、整體體系完善等方面還存在著很多的問題,可以說我國在這方面的發展相較于西方一些發達國家還是比較落后的。環境監測的市場化不僅可以解決目前由政府大包大攬所造成的一些問題,還可以促使更多的企業參與到這個市場當中,這樣不僅加快了市場的建設,更是推動環境監測趨于市場化的一種新力量。
1環境監測市場化的內涵
我國所走的是社會主義道路,所建設的是有特色的社會主義國家,因此所建立的市場經濟也是社會主義的市場經濟,我國的市場雖然對資源配置起著決定性的作用,但是這并不代表政府完全失去了對資源配置的權利,同樣也不能把市場決定資源配置放大到決定全部公共資源的配置,這兩點是環境監測走向市場化的前提。
1.1市場化不等于社會化
從最基本的概念來講,市場化的含義是將市場作為一個主要手段,來處理社會、政治和經濟中存在的各種問題。市場機制可以說是一支非常有力量的手,在它的推動下可以實現市場資源充分合理配置和效率最大化的目標。社會化的概念則更加的寬泛,廣義上的社會化包括各種運用社會力量提供公共服務的方式、方法和機制,市場化也涵蓋在內;而在狹義上講主要是指利用社會志愿機制,引導和調動社區、第三部門、自治組織等社會力量參與公共服務的供給,在政府的主導下實現自我服務和自我管理。市場中有自己獨特的規則,例如價格杠桿、供需關系、競爭機制和風險機制等,環境監測的市場化就是以市場中的規則來對資源檢測進行配置。
1.2市場化不等于政府責任市場化
雖然環境監測正在趨向市場化,但是這并不代表政府的責任也趨向市場化,他們之間是有本質的區別的。環境監測具有公共服務和非公共服務雙重屬性的,環境監測工作是保護生態環境質量的一個延伸品,他可以通過一定的形式來向人們展示我們走位生活環境的狀態,以此來達到提高環境質量的目的,這是關系到國家安全和群眾利益的必然屬于公共產品和公共服務范疇。公共服務的本質是為所有公眾提供服務,滿足公眾的需求,因此需要遵守公平、共正的原則,這樣就需要政府有足夠的責任態度來為公眾提供這些服務和需求。
1.3市場機制不等于第三方機制
第三方機制是指兩個相互之間存在某種聯系的主體外的另一個客體,這第三個客體既可以和兩個主題存在著一定的聯系,也可以是一個獨立的客體。一般情況下,引入第三方是為了防止因利益關系帶來的對關聯主體的不公正現象。而在市場當中第三方機制的存在可以體現出市場經濟的公平和公正。在環境監測的范疇內,第三方主要體現在兩個方面:第一個方面,是特指在獨立于環境監測行政管理部門和其直屬環境監測機構的、從事環境監測相關事務的第三方機構、公司或組織,即從事環境監測的市場力量。第二個方面,是指在生態補償、損害賠償、糾紛仲裁、司法鑒定等行為發生時,以公正、權威的非當事人身份從事相關監測、鑒定工作的第三方機構,既可以是行政管理部門直屬的環境監測技術機構,也可以是市場監測力量。
2引入市場機制與培育監測市場方面需要研究的若干問題
2.1培育并逐步開放監測市場
市場是一個非常開放的體系,而市場中的責任制度都是非常明確的,如果能夠做到這兩點就可以逐步的開放監測市場。研究環境監測市場化的基本原則和目標任務,規范商品交易、服務購買等市場行為的責任主體、服務內容、實施程序、交易機制及資金保障、績效管理等,努力做到公平與效率的統一。
2.2建立健全市場規則與政策
環境監測市場的建立要有完善、健全的市場規則作為基礎,這樣才能避免市場出現混亂,從而保持一個良好的市場秩序。首先實在市場管理體制方面,所指定的管理規則要以公平公正為原則,并且將法律作為準繩和依據,建立起法治化的市場環境,每一個市場都可以依法平等進入負面清單外的領域。其次是在經濟政策制定方面,研究的重點是在于環境監測市場化的預算管理、環境監測的產品和服務的價格機制、稅收費用等,而且要將政府放在主導地位建立起環境監測市場化建設的投資機制,通過信貸、基金、債券等多種方式拓寬環境監測基礎建設融資渠道,允許社會資本參與投資運營。在環境監測的技術管理方面,要將市場的檢測機制作為研究的重點,從業人員資格的審查與動態認證制度、監測商品與服務的標準規范、市場化監測業務的技術標準、質量管理與控制體系、技術監督制度等,并逐步與國際標準規范接軌,為參與國際競爭打好基礎。
2.3促進政府機構角色轉換
想要向市場化的趨勢進行發展,政府所扮演的角色勢必要進行改變。與快速發展的環境檢測技術和客戶服務質量相比,政府還存在著很多的不足,例如政府只重視單方面的發展而忽視了全面均衡的重要性,而且目前政府極度缺少相關的工作人員,在這種背景下,這就使得引入市場機制增加監測服務供給能力成為必然選擇。市場化在一定程度上削減了政府的管轄只能和管轄范圍,政府并不能對任何事都進行干預,非公共服務領域、盈利性職能正在被逐漸地削弱。而政府監測機構提高自己在公益性和技術監督方面的職能,并且要在這個市場當中體現出自己的競爭與績效意識,只有這樣做才能擁有足夠的競爭力在這個市場當中站穩腳跟,并以市場化為推手,研究解決制約環境監測科學發展和監測數據發揮效力的體制性積弊,創新環境監測體制機制,促進整個環境監測事業的科學發展。
結束語
我國的環境檢測市場化的發展處于一個初級階段,和西方一些發達國家還存在著不小的差距,環境監測市場化的意義是是非重大的,這是對于自然生態環境和人類身體健康的另一種形式的保障,雖然我國環境監測市場依然存在著若干問題,但是本文對這些問題進行了簡單的分析和研究,并從建立完善的制度和政府角色方面提出了一些應對辦法,希望這些建議能夠為我國環境監測事業的發展做出一定的貢獻。
參考文獻
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【關鍵詞】XMEGA;溫室環境檢測儀;溫濕度;光照度;二氧化碳濃度
1.引言
溫室又稱暖房,在環境參數恒定的溫室里培養植物,能為植物提供更合適的生長環境。溫室包括栽種槽、供水系統、溫控系統、輔助照明系統、濕度控制系統等。要實現溫濕度等理化指標的調控,必須先獲得當前環境的各項理化指標參數。因此,可在溫室中的各個分布點放置環境的各項理化指標參數的采樣模塊,根據當前各項理化指標參數及預先設定的各項理化指標的閾值,利用繼電器控制外部設備的開關,則可使溫室維持恒定的土壤溫濕度、空氣溫濕度、二氧化碳濃度、光照強度等理化指標。
2.ATxmega128A1介紹
ATxmega128A1是ATMEL公司推出的強化性能的8位AVR微處理器。其具有128KB閃存,工作電壓為1.6~3.6V,是目前唯一使用1.6V電壓工作的閃存微處理器,功耗超低且具有豐富的片上資源:4路模擬比較器、4通道DMA控制器、8通道事件系統、4個SPI接口、4個I2C口、8個16位定時/計數器、2個16路12位A/D轉換器、2個2路12位D/A轉換器、1個AES加密引擎、1個RTC,以上資源均不用CPU資源,可最大限度提高系統性能且降低功耗,最高可達32MI/s的處理性能。由于其豐富的片上資源,使得電路得到極大的簡化,同時又提高了系統的穩定性、安全性及可靠性。
3.系統總體設計
本文所設計的溫室環境檢測儀,要求可以對溫室內的空氣溫濕度、土壤溫濕度、空氣二氧化碳濃度、光照強度進行采樣,并用液晶屏顯示各個監測點的環境參數,其設計框圖如圖1所示。
各個傳感器模塊把被測的非電量轉換為可測量的電壓值或數據,ATxmega128A1微控制器根據各個傳感器的數據傳輸協議與其通信,獲取各個傳感器檢測到的環境參數,并將環境參數傳輸至儲存器中進行數據處理,最終獲得當前溫室環境的各項理化指標參數。
溫室環境檢測儀采用了低功耗的的微控制器ATxmega128A1、傳感器模塊以及低功耗的器件,因此該溫室環境檢測儀具有功耗低的特點。另外,傳感器模塊的線性度、靈敏度、遲滯性、重復性、漂移等靜態特性良好,能夠滿各種溫室場合。溫濕度傳感器具有瞬時響應快的特性,使溫室環境檢測儀在溫室環境參數失調時能及時檢測出溫室環境參數的變化并輸送給控制電路進行調整,從而使溫室環境穩定,維持農作物生長所需的最適宜的環境參數。
4.系統硬件電路設計
系統硬件電路由ATxmega128A1最小系統、土壤溫濕度傳感器模塊電路、空氣溫濕度傳感器模塊電路、空氣二氧化碳濃度傳感器模塊電路、光照強度傳感器模塊電路、按鍵顯示模塊電路、報警模塊電路和系統電源模塊電路組成。
4.1 土壤溫濕度傳感器模塊
采用SLHT5土壤溫濕度采樣模塊來測量土壤的溫度及相對濕度,其硬件接口電路如圖2(a)所示。該傳感器模塊把傳感元件與信號處理電路集成起來,輸出全標定的數字信號。傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個能隙材料制成的測溫元件,并在模塊內集成有14位A/D轉換器以及串行接口電路,具有超快響應、抗干擾能力強和極高的性價比等優點。
4.2 空氣溫濕度傳感器模塊
采用SHT75空氣溫濕度采樣模塊來測量空氣的溫度及相對濕度,其硬件接口電路如圖2(b)所示。模塊內部含有已校準數字信號輸出的溫濕度傳感器。其中包含有一個電容式聚合體測濕元件和一個能隙式測溫元件,并與一個14位A/D轉換器以及串行接口電路在同一模塊上實現無縫連接。其結構大致與土壤溫濕度傳感器模塊電路相同,但兩種模塊應用場合不同。
4.3 空氣二氧化碳濃度傳感器模塊
采用MG811二氧化碳感應探頭作為敏感元件,其硬件接口電路如圖2(c)所示。模塊可設定閾值,當環境參數超過閾值時,DOUT引腳輸出低電平。模塊亦可在AOUT引腳輸出模擬電壓,根據電壓大小查表即可得知當前空氣二氧化碳濃度參數。測量范圍為0~10000ppm。
MG811二氧化碳傳感器具有靈敏度高、選擇性良好、使用壽命長、穩定性好的優點。模塊內部帶有溫度補償輸出,當環境溫度變化時,輸出電壓信號變化,溫度變化量轉換為對應電壓輸出變化量,從而通過程序補償該溫度變化量,使探頭能更有效的檢測。
4.4 光照強度傳感器模塊
采用BH1750光強采樣模塊來測量光照強度,其硬件接口電路如圖2(d)所示。該模塊光譜范圍與人眼相近,對光源依賴性不大,具有測量范圍寬(1~65535勒克斯)和高分解的特點。內部帶有1.8V電壓的邏輯輸入接口,照度數字轉換器,I2C總線接口,因此無需任何外部器件即可實現實時的光照強度采樣。
4.5 鍵盤顯示、報警、電源模塊
鍵盤與顯示模塊是用戶與溫室環境檢測儀進行信息交流的模塊,鍵盤由多個按鍵組成,顯示電路采用Nokia5110液晶顯示模塊,報警電路則由發光二極管、三極管、蜂鳴器組成,其硬件電路如圖3所示。電源模塊采用穩壓芯片使蓄電池電壓轉化成所需要的供電電壓,其硬件電路如圖4所示。
5.系統軟件設計
溫室環境檢測儀軟件設計主要包括按鍵掃描設計、Nokia5110顯示程序的設計、I2C通信接口設計。系統軟件設計總流程如圖5所示。數據采樣成功后進行處理并送液晶顯示,再判斷是否偏離預先設定的閾值,若沒偏離,則繼續采樣,若偏離則控制外部設備如供水、溫控、照明、濕度控制等系統進行適量的調控,直至采樣數據回到閾值之內,則達到檢測的目的,從而維持溫室環境參數的穩定。
6.結論
溫室環境所需控制的理化指標眾多,為了能實現自動控制這些理化指標并使多項理化指標測量一體化,采用單片機及傳感器實現的溫室環境檢測儀,先采樣溫室環境參數,然后根據設定的閾值判斷是否超標或過低,從而控制外部設備的開關,實現平衡溫室各項理化指標參數,使溫室環境參數維持穩定。經過實驗驗證,該設計方案達到溫室環境參數檢測的要求。
參考文獻
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作者簡介:
朱筠(1992―),男,現就讀于桂林電子科技大學信息科技學院電子信息科學與技術專業。
郝建衛(1956―),男,高級實驗師,指導教師,現供職于桂林電子科技大學信息科技學院,主要研究方向:電視技術、電源技術。
易藝(1983―),男,學士,實驗師,指導教師,現供職于桂林電子科技大學信息科技學院,主要研究方向:測試計量技術及儀器、儀器儀表。
[關鍵詞]環境監測 數據質量 突發性環境污染事故 應急處置 問題 措施
中圖分類號:F112 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)20-0346-01
1、引言
近年來,隨著經濟社會進入后工業化快速發展期,資源環境壓力凸現,環境保護工作面臨更多的挑戰。環境監測作為環境保護的基礎性工作,因此,加強環境監測工作是勢在必行、極其重要的。環境應急監測工作是處理突發性環境污染時間的基本前提,更是處理突發性環境污染時間的關鍵所在。環境的保護并不是一朝一夕的事情,其相關的部門必須充分的認識到環境應急監測工作的重要性,為了給政府和有關部門處置突發環境事件提供準確的科學數據,保障環境安全和廣大人民群眾的身體健康,及時、有效的掌握突發環境事件現場的狀況,準確測定污染環境危害成分和程度,提高環境監測數據質量具有重要的意義。
2、突發環境事件環境監測的重要作用
環境應急監測是突發性環境事件處置中的首要環節,是對突發環境事件及時、正確地進行應急處置、減輕事件危害和制定恢復措施的根本依據,其在突發環境事件處置中的重要作用表現在以下幾點:一是對事件現場的污染物進行快速定性監測,及時判明污染物與污染類型,為現場應急救援和疏散工作提供快速的科學依據;二是對事件現場及周邊的污染物進行快速定量監測,確定污染范圍、污染程度、發展趨勢及可能造成的影響等,為現場應急處置提供決策支持;三是對受污染事件持續影響的區域進行環境狀況跟蹤監測,根據監測數據提出環境恢復或生態修復的建議措施,確保事發地環境狀況恢復原狀和長久穩定。因此,環境應急監測是環境應急處置中必不可少的基礎性工作,發揮著重要的技術支撐和環境安全準繩作用。
3、環境應急監測中目前存在的主要問題
3.1 應急監測部門的工作效率低下
近年來環境監測部門重視到了突發環境污染事件的危害性,成立了響應的環境應急監測工作組,但是相關部門缺乏有效的組織訓練,使得環境應急監測部門的工作效率低下,不能快速準確的處理突發環境污染問題。在環境突發事件出現前,環境應急監測部門就應該時刻做好突發事件應急處理準備,并在環境事件發生后及時制定詳細、周密的應急數據監測方案,以此來提高環境應急數據監測。
但是在實際中,由于環境應急監測設備準備不充分,設備和儀器日常維護和檢查不到位,使得監測設備儀器出現一定的質量問題,致使突發環境事件應急處置工作準備不充分。
3.2 環境應急監測技術規范不完善
我國現行的環境應急監測技術規范主要是體現在環境質量監測和工業污染源監測兩方面,使用這兩方面的監測技術來規范環境應急監測有一定的偏差。在實際應急處理突發環境污染事件時只能根據技術人員本身的工作經驗和已有的監測規范來進行監測分析,由此得出的監測數據和實際應急監測數據有偏差,存在不科學、不規范、不準確性。
3.3 環境應急監測人員素質參差不齊
環境應急監測工作是一項集技術和體力于一體的工作,與此同時,該工作還存在一定的危險性,在突發環境應急監測中對該項技術人員綜合素質要求較高。但在實際工作中由于環境應急監測人員缺乏必要的專業技能培訓以及相應的自我安全防護意識,致使很多環境應急監測人員對安全設備使用不到位,不能有效預防環境突發事件的發生,環境監測人員整體素質亟待提高。
4、提高突發環境事件應急處置中環境監測數據質量的措施
4.1 制定突發環境事件應急監測預案
完善的應急監測預案是成功完成應急監測工作的重要保障,能有力地增強環境監測站應對突發性環境污染事故的能力,完善應急監測機制。在污染事故發生時,啟動完善的“應急監測預案”才能迅速召集所有組成人員,各司其責,攜帶污染事故專用應急監測設備,在最短的時間內從容趕赴現場,快速有效地監測污染物種類、濃度、污染范圍,查詢和判斷其理化特性、毒性以及可能的危害程度,為及時、正確處理制定處置措施和環境恢復措施提供科學依據。
4.2 根據污染事件類型合理確定監測的頻次
為有效掌握事故發生后的污染程度、范圍及變化趨勢,需要實時進行連續的跟蹤監測。應急監測全過程應在事發、事中和事后等不同階段予以體現,但各個階段的監測頻次需要依據突發污染事件的類型而定。
4.3 優化環境監測儲備
4.3.1監測人員技術儲備
監測人員除掌握一般監測技術外,還應熟知應急監測知識,各類潛在環境污染事故風險的特性知識,掌握崇州市環境監測站應急監測工作程序和已有的應急監測作業指導書,并掌握必備的人身防護知識。
4.3.2監測物資儲備
監測物資儲備包括應急監測儀器、設備、藥品、試劑、器皿、防護裝備,以及存放應急專用物資的場所。對于低質易耗品要設立專用儲備柜保存備用,并貼上應急監測專用封條和定期清洗、更換。
4.3.3資料儲備
建立應急監測資料庫,包括文字資料和計算機庫,儲備應急監測時需要的標準、方法、應急監測預案、作業指導書,以及歷年應急監測的資料匯總,供應急監測時備查,同時建立市潛在事故污染源分布數據庫。
4.3.4專家庫的建立
建立和健全環境應急監測專家庫,以備不時之需。專家庫應由在化學、應用化學、精細化工、地球化學、生物科學、大氣科學、生態學、環境科學、環境監測、環境工程、化學工程與工藝、安全工程、水文與水資源工程、礦物加工工程、給排水工程、應急管理等專業領域的專家及有關人員組成。專家庫的專家在突發環境事件應急處置中參與研究分析現場監測數據和有關情況,為應急決策提供咨詢或建議,以此將危害減至最小。
4.4 加強環境監測中的分析質量控制
環境監測的分析質量控制是環境監測全過程中的一個重要環節,分析質量控制的目的就是要把監測分析的誤差控制在允許的限度內,保證環境監測數據具有一定的精密度和準確度,使環境監測數據合理、可靠。
4.5 加強對重要基礎設施的安全監督檢查
建立突發事件風險管理體系和危險源、危險區域管理制度,健全安全隱患排查整改工作機制,實行分類分級管理和動態監控。相關部門和有關單位要加強對重要基礎設施的安全監督檢查。
4.6 建立專業監測和社會監測相結合的突發事件監測體系
相關部門和有關單位要建立專業監測和社會監測相結合的突發環境事件監測體系,完善突發環境事件監測制度,規范信息的獲取、報送、分析、格式和程序;根據突發環境事件種類和特點,建立健全各行業(領域)基礎信息數據庫,完善監測網絡,配備必要的設備設施,明確專職或兼職人員,對可能發生的突發事件進行監測。
4.7 加強環境監測人員培訓提高整體監測能力
以建設“學習型監測站”為向導,全站(每個崗位)、全程(工作全過程各環節)、全員(所有人員)終身自覺主動學習,使“學習工作化,工作學習化”,強化環境監測人員的專業技能,提升環境監測管理人員的綜合素質,促進全體職工的全面發展。
5、結束語
綜上所述,提高環境應急監測數據質量,妥善應對突發環境事件是保障國家環境安全最緊迫、最直接、最現實的任務。我們一定要強化提高環境監測數據質量的措施,完善各項工作制度,切實保障國家生態環境安全,努力實現經濟發展與環境保護雙贏,為建設生態文明做出應有貢獻。
參考文獻
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[關鍵詞]城市建設 氣象探測環境 保護
[中圖分類號] P412.2 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-10-211-1
1氣象探測環境的重要性
氣象探測是整個氣象工作的前提和基礎。氣象探測環境,是指為避開各種干擾保證氣象探測設施準確獲得氣象探測信息所必需的最小距離構成的環境空間。保護好氣象探測環境,就為保證氣象探測工作順利進行、確保獲取氣象探測資料具有代表性、準確性、比較性,為積累氣候資料、提高氣象預報準確率和氣象服務水平提供了必要的基礎。
五六十年代,我國的每個縣城郊區都建立了氣象探測站(簡稱“氣象站”)。氣象站選址在四周空曠的平地、城市最多風向的上風方,避開了地方性煙、塵等空氣污染嚴重的地方,避開了陡坡、洼地或鄰近有叢林、鐵路、公路、工礦、煙囪、高大建筑物的影響。但是,幾十年來,隨著城市的發展、擴大,許多氣象站已經處于城區的內部,氣象探測環境受到了不同程度的破壞。
2氣象探測環境受到破壞,對地面氣象探測資料產生的影響
下面舉例分析一下由于氣象站觀測場附近四周有高大障礙物阻擋造成氣象探測環境破壞,對氣象探測資料的影響。
與同一觀測場而四周開闊的情況比較,觀測場四周附近如果有高大障礙物阻擋,流經觀測場中探測儀器的氣流就會明顯不同,此時氣流的氣象要素的觀測值與真實值比較發生了改變。
2.1高大障礙物阻擋,造成地面氣象要素觀測值受到影響的原因
2.1.1風向
氣流經過障礙物阻擋,即發生了水平方向的繞行,水平運動的方向已經改變,這樣的氣流再流經觀測場中的風向儀,測出的風向就會失真。
2.1.2風速
氣流經過障礙物阻擋,即發生了水平和垂直方向的繞行,形成了輻合或輻散、改變了原來的流動速度,這樣的氣流再流經觀測場中的風速儀,測出的氣流水平速度就會失真。
2.1.3氣溫
氣流經過障礙物阻擋,即發生了垂直方向的繞行,形成了上升降溫或下沉升溫,改變了原來的溫度,這樣的氣流再流經觀測場中氣溫計,測出的氣溫就會失真。
2.2氣象站觀測場附近四周有高大障礙物阻擋,影響地面氣象要素觀測值的事例
2.2.1高碑店市氣象站
高碑店市氣象站1971年建于高碑店市閆家務村南,80年代后期,氣象觀測場西側增建許多居民樓房。2003年,陽光住宅小區開發商在氣象觀測場西南至西北面建設六層住宅樓5棟,與觀測場最近距離92米。經分析建筑物影響造成探測的誤差,氣溫為+0.6―+1.7℃,年平均相對濕度為-5%左右。
2.2.2保定市氣象站
保定市氣象站1957年建于保定市南市區楊莊鄉。1990― 1996年,保定市第二機床廠在氣象觀測場東面和東北方向建設多層住宅樓5棟,與氣象觀測場最近距離60米;1992年―1999年間,又有河北大學醫學院、河北省氣象培訓中心等多家單位在其周邊建設大量辦公樓和住宅樓。至1999年,周邊已經基本為障礙物所包圍。經分析建筑物影響造成探測的誤差,氣溫為+0.3―+1.0℃,年平均風速為-1―-1.5m/s,年平均相對濕度為-4%左右。
2.2.3易縣氣象站
易縣氣象站1957年建于縣城附近東關村。1999年以后觀測場四周由遠及近建成多處住宅樓,觀測場周邊形成城市居民生活區。氣象觀測場北側為亞瀾家苑小區樓房,東北至東側為花園小區樓房,西北側為蠶場住宅樓房。經分析建筑物影響造成探測的誤差,氣溫為+0.6℃左右,年平均相對濕度誤差-4%左右。
由于誤差不定,所以無法對探測資料加以訂正。
3國家法律保護氣象探測環境
2000年1月1日《中華人民共和國氣象法》施行,2012年12月1日《氣象設施和氣象探測環境保護條例》頒布實施,為保護氣象探測環境提供了法律依據。依法保護城市氣象探測環境的事例如下。
(1)在阜平縣氣象站南側一個單位計劃建設6層住宅樓,影響氣象探測環境,經過阜平縣氣象局多次執法,終于使6層住宅樓降到5層。
(2)在涿州市氣象站的東側空地開發商計劃建設高層住宅區,即將影響氣象探測環境,經過涿州市氣象局的強力依法制止,此開發建設計劃未能實施。
(3)在滿城縣氣象站東北側的一家工廠未經審批就動工將廠房加高,即將影響氣象探測環境,經過滿城氣象局聯合縣規劃局的強力執法,加高的廠房得到拆除。
4城市規劃建設方面應該做的工作
為了統籌好氣象探測保護與城市發展,避免沖突與不必要的損失,今后一段時間的城市規劃建設,應該從以下方面開展工作。
4.1編制、實施《氣象探測環境和設施保護專項規劃》
《氣象設施和氣象探測環境保護條例》第七條規定,各級氣象主管機構應當會同城鄉規劃、國土資源等部門制定氣象設施和氣象探測環境保護專項規劃,報本級人民政府批準后依法納入城鄉規劃。《中華人民共和國城鄉規劃法》第十七條規定,城市總體規劃、鎮總體規劃的內容應當包括“禁止、限制和適宜建設的地域范圍,各類專項規劃等”,“基礎設施和公共服務設施用地、水源地和水系、基本農田和綠化用地、環境保護、自然與歷史文化遺產保護以及防災減災等內容,應當作為城市總體規劃、鎮總體規劃的強制性內容”。編制《氣象臺站探測環境保護專項規劃》,按照氣象臺站探測環境的技術要求將氣象站周圍規劃成低建筑區或公園區,為確保氣象探測工作的順利開展提供規劃依據。