数字化分析法在环保监测中的应用

林奕影，管靖靖，留莹莹

1.浙江省环保集团丽水生态环境科技有限公司；2.丽水市庆元生态环境监测站；3.丽水市莲都区生态环境服务中心

目前，我国现代化进程加快，城市化和工业化的发展速度也在不断提升，但发展的同时也带来了环境污染加重的问题。生态环境倍受污染的后果将是对人们的生活造成影响，导致人体健康受到伤害。因此，环保监测工作无论是对环境还是对人类都至关重要，而目前数字化分析的发展成为环保监测的一大突破口。本文将从对数字化分析的概念理解出发，探究数字化分析方法在环保监测中的应用。

一、数字化分析的概述

（一）概念理解

随着计算机行业的快速发展，数字化成为人类生活和生产中经常使用的一项必备技能，在运行过程中会涉及诸多设备以多种形式的信息内容，比如有图文材料、影像内容等。主要的方式是利用数字化分析将一系列内容转化为方便计算机进行运算处理的二进制模式即“0”和“1”的模式，通过转化的新呈现方式进行后台的数字运算、加工存储以及后期的广泛传播工作。除了基本模式的转化以外，数字化分析还需要对数据内容进行编码、解码，将复杂多变的信息转化为便于系统处理的数字形式，根据这项特点，数字化分析又被叫作数码分析、计算机数字算法等。

（二）分析特点

首先是数字化分析均采用二进制的模式，在环保监测系统中各个组件都需要进行合理安全的监测，结构复杂的情况下通过使用二进制可以转化为统一的便于处理的模式，转化为一般基础的单元性电路。在数字化电路集成过程中，元件的参数差异很大，但是二进制模式可以利用数字处理方式进行监测，便于灵活掌握。

其次是数字化分析在实际应用中不容易受到外界干扰，拥有长期的稳定状态，并且在实际工作中的工作精确度很高。同样是二进制的呈现模式，数字化分析能够快速传播，且在传播过程中不容易受到外部的影响，安全保密程度高。除此以外，在实际操作过程中还可以通过增加数位的方式来强化信息的准确度，扩大使用范围。

再次是数字化分析中的中介是数字信号，不同于图像和影像等介质，数字信号不存在图像清晰度的要求，在存储和传输过程中能够实现高还原度，且存储的时间很长不易受损。因此，针对环保监测工作而言，数字化分析初步的功效是能够帮助环保监测工作保留大量有用的信息，不会受到外部环境变化或者人为操作失误的影响，能够长久地保存下来对未来发展真正有益的资源信息。

最后是数字化分析的通用性很强，正如上述所说，其所使用的主要介质是二进制的基本数位，因此能够在各种数字化模式下进行解码并传输，不仅仅是在环保监测系统中，而且在环保监测以外也能够实现对数据的理解和二次加工，从而能够充分利用标准化的逻辑部件完成系统内的多项数码工作。

（三）运用逻辑

当下数字化分析的运用范围不再像以前那样仅仅只是在艺术创作领域发挥运行便利，而是广泛应用于各行各业，尤其是在环保监测工作中起到了关键性的作用。基本的运作步骤是利用数字分析进行数据的采集工作，继而进行有效的存储，必要的情况下进行三维模拟，利用数字交互分析对比模拟情境与实际情况，辅之以互联网项目，最终形成一项多媒体系统模式，方便后续监测工作的开展。目前，在环保监测工作中除了基本的数字化模式以外，还存在着全球定位系统和遥感信息、地理信息等系统，在实际工作中配合数字化分析达到监测的最佳效果。

二、数字化分析在环保监测中的实际案例

环保监测工作主要是对外界环境质量的一系列监测工作，其中所要涉及的学科包括化学、物理、生物、医学、遥测、计算机等。环保监测工作需要紧紧跟上时代的发展。在人工智能分析高速发展的背景下，数字化分析也被充分运用在环保监测工作中，主要通过监测，进一步测定数值的变化，通过变化趋势了解所处环境的变化，从而针对该区域的生活和生产工作作出积极调整，致力于寻找最适合环境生态管理的发展途径。

（一）电厂管道的实际案例概述

某一电厂为了贴合环保需求，对原有结构进行了一定的改造，根据实际情况模拟出标准的三维模型，在该模型上进行烟气处理的测试。具体流程如下：

电厂生产所产生的大量烟气会经过第一环节即静电除尘器的处理，在初步处理之后的烟气会分为两股被导入到原有的两分支管道中，这种类型的管道根据标准要求设计为0.91D，因此能够在这种环境下进行环保监测系统中的“眼睛”即监测装置的设计。烟气在这两分支管道中进行二次处理之后将会进一步往管道下方运行，实现两者分支在管道下游的汇总。在汇合之后进一步向下至管道总管，在总管中有原有设计中配置的专门用以调节流量的百叶阀。在实际工作开展过程中，因为原有监测设备的安装不合理，往往会出现对整体管道流量监测误差较大的情况，因为在原本的监测系统中，监测设备是放置在百叶阀的上方位置，在百叶阀上方的管道中，流动的水力比以往标准情况下的直径更小，即仅仅只有0.53D，容易造成直管段出现严重不足的情况，因此最后所测量得到的数值也存在着较大的偏差。

除了直径大小，在除尘器工作时具体的温度也是考核的一大标准。因为烟气在运行过程中会出现温度升高的问题，具体来说即在除尘器出口管道内的气体温度在运作时将会高达330摄氏度，同时其间的压力也会高达3kPa，容易导致磨损等问题。因此在如上考虑下，可以发现静电除尘在实际操作过程中存在着一些问题：首先是因为管道原始设计的问题，管道中的直管段空间不足，难以满足工作需求；其次是管道的形状设计问题，因为方形设计在不同区域会有很多改变原本行径的结构，在众多管道类型中可以被划分为异形管道，存在着很多潜在的危险；最后，静电除尘不能完全清洁，且一般设备处理的气体往往会带有一些粉尘，会对最后的监测器造成磨损、堵塞等严重后果。

（二）环保监测中管道气流的具体分布

在上述概述的分析中可以进一步了解到，在环保监测项目开展过程中，需要针对施工环境中已有的数据项目合理布置监测设备。数据来源的主要类别分别是烟气在管道内部流动的速率以及内部承受压力的具体分布图。其中，流动的速度需要根据不同的情况进行考察。在管道内部原本设计的除尘器中其流速相对来说比较缓慢，但是在出口处会因为管道的差异进行缩径的操作，在通过缩径管之后，烟气会进入不同的支管，最终在系统中的总管实现汇总。因此管道中所有的气体均在总管中发生汇总并和不同气体“碰撞交流”，导致在管道中引起了整体流动场域的混乱波动。百叶阀的设置在一般情况下处在流量计的后侧，但百叶阀在工作中会根据流量的需要不断改变自身的流场，对于整体的工作系统而言会发生大变动，因此最后呈现出来的测量结果是远远偏离正确数值的。正确的安装手法应该是在直管段上下通畅且流动起来直接简单的地方进行布置，这样的话对于气体流动便利的环境，其测量难度不高且更贴近正确数值。

静电除尘器出口烟气管道的气流分布影响着管道内部在线监测装置的设计。在对直管道和分管道有了综合的了解之后，应当选择最合适的切面设计，进一步了解在切面环境中烟气运行的速度和压力的分布情况。在实际工程项目中需要针对管道之间的流速等差异进行分析。除尘器出口变径处是最佳的选择，因为在这一位置中其所受到的速度和压力影响均是最小的，是最为稳定的场所，因此能够在环保监测中得到更加确切的测量数据，对于后续工作的开展能够起到积极的参考作用。

（三）环保监测装置安装位置的选取工作

根据该电厂的设计方案，可以发现其呈现出来的烟气成分即通过静电除尘之后的烟气仍然是不纯净的部分，其中虽然粉尘含量已经降低了，但是其内部依旧有些许杂质无法完全去除。所以利用数字分析在线监测装置时需要考虑到堵塞的问题，为保障在线监测装置顺利通畅，传感器设备应当保证拥有防止堵塞的功能。除此以外，因为传感器内部本身结构的问题，还需要考虑烟气中带来的粉尘会对设备造成磨损变形的情况，如果不加以重视的话会影响设备的使用寿命。

上述提到的2分支管道需要处于一种对称的设计状态下，因此在工作中只需要确定其中一只分支管道即可确定整体的设计方案。选取其中一只分支管道的水平直管段，以0.5m为主要间隔进行裁取，总共会裁取得7个横截面，通过多次实验对比，选择在不同截面状态下流动速率波动最小的一面，在这一最稳定的情况下设计好在线监测装置的位置。在确定其中一只分支管道的位置之后，另一只只需要根据对称的原则进行同步设计即可。

（四）环保监测装置工况精度提升工作

根据上述阐述选取位置后，还需要运用数字化分析对刻度进行标准化的精细测量，确定所要选取的两个极值流量，明确两者之间的范围，一般情况下最大流量保持在800.0t/h，最小流量则是337.4t/h，而在设备正常运行的情况下常常是以常规的600.0t/h为主，如果超出两极值规定的区间便需要对设备的整体系进行审查整治。

在环保监测装置工况精度的观察中，除了需要重视流量的问题以外，还需要针对设备运行过程中的压力值进行综合考察，观察仪表系数等参数，与标准安全数值进行比较，力求各项数值在变送器等设备的可控范围下，在保障安全的前提要求下提升环保监测装置的工况精度。

考虑到上述种种原因，该电厂综合考虑对原本的静电除尘器出口的方式进行修改，对设备中安置的百叶阀的位置进行二次修正，尤其是调整其中的流量和流场。在进行考察修正之后，利用数字化分析对系统结构中的管道不足的问题进行研究，保证在线监测装置改造完成后，其设备在环保监测中准确度能够达到0.5。不论是在简单还是在复杂的环境下，完善的在线监测设备能够对该设备产生的烟气进行有效控制。同时也能过滤掉被国家定位为有害气体的气体，保证人们生活和生产的实际空间不受侵害。

三、数字化分析在环保监测中的应用措施提升

数字化分析作为环保监测中必不可少的一部分，其功能的发展变化都直接影响着人们的生产和生活，因此如何在环保监测工作的实际开展中提升数字化分析是未来需要进行研究的重要方向。而其提升主要可以分为两部分：

一方面是利用数字化分析提升办事功能，提高环保监测的效率。该功能旨在通过扩大原本的数据存储空间来满足诸多数据的存储要求。与此同时，可以方便用户自由上传环保监测的数据内容，进而进行相互之间的信息沟通与交流，选择最佳的处理方式。

另一方面是利用数字化分析增加客户端功能模块。这一步骤虽然看似与环保监测工作并无关联，但随着目前人们的环保意识不断提升，通过开放客户端功能可以向用户提供咨询和提取信息的官方窗口，方便扩展环保信息来源。与此同时，数字化分析下的客户端还具备着研究价值，环保监测工作可以根据用户提供的相关要求进行数据处理，根据客户所要求的健康环境诉求进行调整和完善。其中，数字化分析下的客户端模块可以有如下几种：自主控制模块、数据接收模块、环保申请模块、结果审核模块等，通过如上模块的综合处理可以得出最佳的环保监测结果。

综上，数字化分析在提升原有分析水平的基础上，还可以通过增加不同对象诉求、提升服务水平等方式有效保障环保监测结果。

四、结语

环保工作在当今快节奏的社会已经成为一项核心工作，而在环保实施措施开展之前的环保监测工作对于后期的处理工作更是重中之重。因此，在推动环保监测工作的提升过程中，相关功能的发展是一大突破点。结合目前现代化的发展方向，数字化分析环保监测中发挥出领头羊的作用。本文在进行数字化分析的概述基础上开展真实案例的分析，并进一步提出相关的提升方案，相信未来在数字化分析领域能够作出更多有用的研究举措，为环保监测工作作出更多贡献。

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