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時(shí)間：2022-02-17 17:03:15
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作為與環(huán)境保護(hù)相融合的生態(tài)系統(tǒng)模式，主要就是突出在環(huán)境保護(hù)中，對(duì)各個(gè)影響因素進(jìn)行相應(yīng)的代表值的測(cè)定，通過(guò)現(xiàn)代化技術(shù)的融入，在整個(gè)監(jiān)測(cè)中采用計(jì)算機(jī)信息軟件等功能，更好地為環(huán)境質(zhì)量的好壞提供全方位的技術(shù)控制。在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，通過(guò)采用現(xiàn)場(chǎng)督察、資料的收集以及監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)計(jì)劃、布點(diǎn)設(shè)計(jì)、樣品監(jiān)測(cè)等方式，形成對(duì)數(shù)據(jù)分析處理、綜合指標(biāo)的評(píng)定等綜合運(yùn)用，結(jié)合在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)主管單位的整體監(jiān)管中，形成自然因素、人為因素的環(huán)境保護(hù)模式，形成科學(xué)有效的監(jiān)管辦法。
1.2整體功能的發(fā)揮
在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，主要是通過(guò)技術(shù)運(yùn)用的手段，圍繞在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的各個(gè)要素，在污染要素、生態(tài)環(huán)境破壞等方面形成技術(shù)性的控制，這樣可以更加突出在整個(gè)監(jiān)測(cè)中的技術(shù)模塊，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供良好的支持。其中，通過(guò)對(duì)空氣質(zhì)量、廢水排量等有效的數(shù)據(jù)控制，能為環(huán)保監(jiān)察的執(zhí)法提供科學(xué)的依據(jù)，全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的整體運(yùn)用。
2生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中存在的問(wèn)題
2.1業(yè)務(wù)水平不強(qiáng)
在環(huán)境檢監(jiān)測(cè)的處理過(guò)程中，由于專業(yè)隊(duì)伍人才的缺乏，不能全面適應(yīng)整個(gè)監(jiān)測(cè)的需求，有的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)即使配備了相關(guān)的人員，但是在專業(yè)技能上還是不能與整個(gè)監(jiān)測(cè)技術(shù)相吻合，對(duì)于監(jiān)測(cè)中空氣質(zhì)量、地下水以及廢水等指標(biāo)的測(cè)量，不能形成整體的管理水平，因此不能適應(yīng)整個(gè)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的整體功能。
2.2過(guò)分強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益
受到傳統(tǒng)思想的影響，在生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)中，由于空氣質(zhì)量的下降、水污染的嚴(yán)重加劇，空氣質(zhì)量的全面降低，在追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，全面強(qiáng)調(diào)對(duì)整個(gè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐，在電子產(chǎn)品、化工藥物、能源開發(fā)等過(guò)程中，采用的是粗放式的開采模式，因此，沒(méi)有技術(shù)開發(fā)的模式，也不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與調(diào)整，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中產(chǎn)生了很大的生態(tài)問(wèn)題，不能形成可持續(xù)發(fā)展的整體運(yùn)行態(tài)勢(shì)。
2.3生態(tài)破壞的嚴(yán)重性較大
在環(huán)境破壞中，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的影響是一個(gè)關(guān)鍵性的因素。尤其是在整個(gè)經(jīng)濟(jì)大背景下，環(huán)境污染的形成不是一時(shí)的，主要的過(guò)程是經(jīng)歷日積月累的。生活環(huán)境中各種空氣要素遭到破壞，不能形成一種健康的生態(tài)方式。在環(huán)境監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)模式中，也不能進(jìn)行全方位的優(yōu)化，從而不利于環(huán)保部門對(duì)于環(huán)境的整體控制，在技術(shù)上不能全面創(chuàng)新，這些都不利于環(huán)境生態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的整體升級(jí)和在具體運(yùn)用中的作用發(fā)揮。
3生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用方式
3.1遙感與GIS一體化集成技術(shù)
遙感圖像類似于柵格數(shù)據(jù)。在GIS，遙感和地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)級(jí)輕松實(shí)現(xiàn)一體化。GIS軟件在圖像處理方面比較弱，而遙感軟件在數(shù)據(jù)管理及空間分析方面非常欠缺。遙感圖像分析功能可以被用來(lái)作為一個(gè)核心組件和GIS的集成，我們必須首先解決數(shù)據(jù)在兩個(gè)平臺(tái)之間的互操作性問(wèn)題。遙感影像獲取成本相對(duì)較高，且需要占用較大的存儲(chǔ)空間，如果為每一用戶都單獨(dú)配備相應(yīng)的影像將需要花費(fèi)較大的代價(jià)。而遙感影像的使用特點(diǎn)是多個(gè)用戶經(jīng)常在同一幅影像上進(jìn)行相應(yīng)操作，也就是以共享方式使用影像。因此基于WebServices的共享方式能集中利用服務(wù)器的軟、硬件資源，方便終端用戶的使用。其次是平臺(tái)一體化。如果在菜單中的遙感圖像處理的結(jié)果可以被直接發(fā)送到GIS軟件，沒(méi)有中間的保存、打開，類似于GIS的分析軟件，該軟件直接進(jìn)入遠(yuǎn)程同步顯示或另一個(gè)軟件集成軟件的常用功能，雖然在兩個(gè)不同的軟件平臺(tái)下工作，但效果類似。
3.2數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容和組織
數(shù)據(jù)層由空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分組成。其中，空間數(shù)據(jù)庫(kù)包括評(píng)價(jià)區(qū)域基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)；屬性數(shù)據(jù)庫(kù)包括國(guó)家生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范，相關(guān)術(shù)語(yǔ)的解釋，土地利用分類系統(tǒng)地類代碼、含義以及一二級(jí)地類匹配關(guān)系，各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及計(jì)算方法，社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)等。同時(shí)，將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)一的ID關(guān)聯(lián)。關(guān)系模型實(shí)際上是一種簡(jiǎn)單的二維表格，適用于具有簡(jiǎn)單屬性（屬性不可分），且屬性個(gè)數(shù)固定的對(duì)象，但不能直接表示屬性個(gè)數(shù)不定的空間數(shù)據(jù)，如一條線上具有不同的空間點(diǎn)。
3.3突出環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)
對(duì)于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的每一個(gè)科學(xué)指標(biāo)，尤其是在監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建中，最主要的是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)管理的規(guī)范化，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)過(guò)程中，有針對(duì)性地形成技術(shù)融合模式，才能更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的優(yōu)越性。在科學(xué)優(yōu)化的基礎(chǔ)上建立并完善全國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)，根據(jù)分級(jí)管理原則和環(huán)境管理的需要，建立并完善國(guó)家、省、市級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)管理及運(yùn)行機(jī)制，制定章程和規(guī)范，統(tǒng)一協(xié)調(diào)，合理分工，相互配合。監(jiān)測(cè)站承擔(dān)大量基礎(chǔ)性、常規(guī)性的環(huán)境質(zhì)量、污染源監(jiān)測(cè)工作，監(jiān)測(cè)總站和省站不承擔(dān)或很少承擔(dān)具體監(jiān)測(cè)任務(wù)，重在監(jiān)測(cè)科研，進(jìn)行監(jiān)測(cè)技術(shù)路線、監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、分析方法體系、環(huán)境質(zhì)量綜合分析評(píng)價(jià)技術(shù)體系、質(zhì)量控制技術(shù)體系的深入研究。
2防雷接地地網(wǎng)的檢測(cè)方法
防雷接地地網(wǎng)的接地電阻的測(cè)量有多種方法，一般有電壓、電流法、比率計(jì)法、電橋法等檢測(cè)方法[3]。如圖1所示，無(wú)論采用哪種檢測(cè)方法，均需要采用二到三根輔助地極放至于合適的位置上，并采用相應(yīng)算法的儀表—接地地阻測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。以接地電阻檢測(cè)最常用的一種方法-電壓、電流檢測(cè)法為例進(jìn)行探討，在實(shí)際檢測(cè)中，防雷接地電阻檢測(cè)中要增加輔助地極及地極引線，每次的檢測(cè)均需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行輔助地極的選點(diǎn)（輔助地極插入點(diǎn)）并安插到地面泥土層及引線接線，比較麻煩。當(dāng)選點(diǎn)處后期被占用，如加上了水泥、瀝青地面、其他裝飾構(gòu)件或建構(gòu)物等，這樣就對(duì)檢測(cè)造成困難或無(wú)法檢測(cè)。
3防雷接地地網(wǎng)的周期檢測(cè)的實(shí)用性方案探討
針對(duì)于檢測(cè)的特性及每次檢測(cè)時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間與精力，及由于加上了水泥、瀝青地面、其他裝飾構(gòu)件或建構(gòu)物等影響后期的檢測(cè)問(wèn)題，均有理由對(duì)檢測(cè)方式方案進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。為解決以上所提出的問(wèn)題，第一步可以在從開始地網(wǎng)建設(shè)時(shí)就設(shè)立好檢測(cè)點(diǎn)，并在檢測(cè)點(diǎn)上安裝上檢測(cè)輔助地極，并從輔助地極處敷設(shè)好導(dǎo)線，導(dǎo)線一端連接輔助地極，一端在接地電阻檢測(cè)儀檢測(cè)點(diǎn)處引出，每次檢測(cè)時(shí)，只要將接地電阻測(cè)試儀和引出導(dǎo)線連接上即可檢測(cè)。輔助地極導(dǎo)線的敷設(shè)可按現(xiàn)場(chǎng)情況敷設(shè)，建議采用管道保護(hù)，從而增加其耐用性。當(dāng)輔助導(dǎo)線敷設(shè)好后，復(fù)檢時(shí)就不再受檢測(cè)點(diǎn)處的再建物的影響（當(dāng)再建物在建設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)所敷設(shè)的導(dǎo)線進(jìn)行保護(hù)），且每次檢測(cè)時(shí)花費(fèi)時(shí)間更小，又因輔助地極選點(diǎn)無(wú)變化，得到的數(shù)據(jù)對(duì)比性更強(qiáng)。
4實(shí)現(xiàn)接地地網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方案探討
如上述，接地地網(wǎng)解決了選點(diǎn)問(wèn)題和再建物的影響問(wèn)題，但仍然要操作人員選擇時(shí)間并到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)地網(wǎng)的監(jiān)測(cè)仍然達(dá)不到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求。要做到接地地網(wǎng)接地電阻值的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，則應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的改造?？梢栽谳o助地極引出導(dǎo)線處加入智能檢測(cè)儀表，或增加控制線路，控制線路可使儀表周期性動(dòng)作，時(shí)間可內(nèi)定，并可讀取接地地阻測(cè)試儀所檢測(cè)的數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)后再由一個(gè)如DTU（無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊）的設(shè)備通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線發(fā)送至服務(wù)器或其他方式的數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理后，再由服務(wù)器通過(guò)Inter⁃net網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)測(cè)端如用戶電腦，用戶電腦并安裝相應(yīng)的軟件平臺(tái)，用戶電腦接收數(shù)據(jù)后并分析，對(duì)防雷接地地網(wǎng)電阻值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)出表，對(duì)不合格的地網(wǎng)進(jìn)行報(bào)警或告知管理人員，從而實(shí)現(xiàn)接地地網(wǎng)接地電阻的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
以目前的全國(guó)業(yè)務(wù)化海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)為基礎(chǔ)，對(duì)上報(bào)的監(jiān)測(cè)任務(wù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化命名，如海洋生物多樣監(jiān)測(cè)、海洋大氣監(jiān)測(cè)，對(duì)不同填報(bào)的名稱進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
1．2組織單位名稱的標(biāo)準(zhǔn)化處理
各地上報(bào)的組織單位比較混亂，有的上報(bào)了監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)名稱，有的上報(bào)了其隸屬的行政部門名稱，不利于監(jiān)測(cè)任務(wù)的考核。根據(jù)國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)工作任務(wù)以及各海區(qū)年度海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)工作方案，目前組織單位主要包括國(guó)家海洋局局屬單位、3個(gè)分局、11個(gè)沿海?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）海洋行政管理部門和5個(gè)計(jì)劃單列市海洋行政管理部門，如國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、國(guó)家海洋局北海分局、遼寧省海洋與漁業(yè)廳、大連市海洋與漁業(yè)局，對(duì)不同填報(bào)的組織單位進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
1．3監(jiān)測(cè)區(qū)域名稱的標(biāo)準(zhǔn)化處理
由于各地方上報(bào)的監(jiān)測(cè)區(qū)域不夠規(guī)范，且很難表現(xiàn)出更多的區(qū)域信息，同時(shí)考慮到區(qū)域統(tǒng)計(jì)分析，因此需對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行規(guī)范化命名。監(jiān)測(cè)區(qū)域命名結(jié)構(gòu)為：沿海地區(qū)／海區(qū)＋沿海城市／特定區(qū)域＋名稱，其中沿海地區(qū)／自然海區(qū)和名稱字段不能省略，沿海城市／特定區(qū)域字段若無(wú)可以省略。如，遼寧葫蘆島赤潮監(jiān)控區(qū)，廣東近岸、福建廈門近岸、東海近海及遠(yuǎn)海，對(duì)不同填報(bào)的監(jiān)測(cè)區(qū)域名稱進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
1．4監(jiān)測(cè)要素名稱的標(biāo)準(zhǔn)化處理
每個(gè)監(jiān)測(cè)任務(wù)里包含了不同的監(jiān)測(cè)要素，且不同的任務(wù)可能會(huì)監(jiān)測(cè)相同的要素，因此需對(duì)監(jiān)測(cè)要素進(jìn)行規(guī)范命名，以便對(duì)相同的要素進(jìn)行統(tǒng)一分析、數(shù)據(jù)量統(tǒng)計(jì)等。以目前的業(yè)務(wù)化海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)要素為基礎(chǔ)，對(duì)上報(bào)的監(jiān)測(cè)要素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化命名，如水文氣象、海水水質(zhì)、沉積物質(zhì)量、浮游植物和浮游動(dòng)物等，對(duì)不同填報(bào)的監(jiān)測(cè)要素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
1．5監(jiān)測(cè)參數(shù)及單位的標(biāo)準(zhǔn)化處理
由于每個(gè)監(jiān)測(cè)要素需要監(jiān)測(cè)不同的監(jiān)測(cè)參數(shù)，如海水水質(zhì)需要監(jiān)測(cè)化學(xué)需氧量、氨氮和溶解氧等。而每個(gè)監(jiān)測(cè)參數(shù)的名稱在寫法上有不同的形式，如化學(xué)需氧量也可寫為COD，氨氮也可寫為氨－氮或NH4－N等，給數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)帶來(lái)一定的不便，因此有必要規(guī)范不同監(jiān)測(cè)參數(shù)的名稱。另外，每個(gè)監(jiān)測(cè)要素的單位也需統(tǒng)一規(guī)范。如重金屬的鋅元素，有的上報(bào)其參數(shù)單位為mg／L，有的上報(bào)為μg／L。在數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，需將單位統(tǒng)一。參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)內(nèi)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)調(diào)查規(guī)范以及各地監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的填報(bào)習(xí)慣等，針對(duì)不同的監(jiān)測(cè)任務(wù)和監(jiān)測(cè)要素，對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)參數(shù)的名稱及計(jì)量單位進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
1．6站位基礎(chǔ)信息的數(shù)據(jù)類型標(biāo)準(zhǔn)化處理
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的類型包括數(shù)值型、字符型、布爾型和百分比等。對(duì)站位基礎(chǔ)信息如站位編號(hào)、經(jīng)緯度、監(jiān)測(cè)日期、水深和層號(hào)等的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行規(guī)范。（1）站位編號(hào)。上報(bào)的站位編號(hào)大部分為字符型，但也有站位編號(hào)為1、2、3等，為數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一管理，需統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為字符型。站位編號(hào)不規(guī)范主要有以下幾個(gè)方面：①站位編號(hào)英文大小寫不一致；②監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)各自命名；③在站位編號(hào)上加“臨”“平行樣”和“空白樣”等字樣。參照目前海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)站位編號(hào)規(guī)則，由任務(wù)編號(hào)、海區(qū)編號(hào)、類別編號(hào)和站位序號(hào)順次排列組成。對(duì)站位進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。對(duì)于歷史站位編號(hào)的確認(rèn)，可通過(guò)核查相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、核實(shí)年度監(jiān)測(cè)方案、聯(lián)系地方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)等方式，將站位編號(hào)統(tǒng)一。（2）站位的經(jīng)、緯度。上報(bào)的經(jīng)緯度有兩種形式：一個(gè)是小數(shù)形式，另一個(gè)是度分秒形式。為便于計(jì)算機(jī)的計(jì)算方便，目前統(tǒng)一為小數(shù)形式。由于經(jīng)緯度的小數(shù)位數(shù)不一致，會(huì)導(dǎo)致部分空間定位有細(xì)微的差別。結(jié)合監(jiān)測(cè)任務(wù)計(jì)劃和實(shí)際監(jiān)測(cè)情況，統(tǒng)一經(jīng)緯度的有效位數(shù)，目前保留到小數(shù)點(diǎn)后6位。（3）監(jiān)測(cè)日期。上報(bào)的監(jiān)測(cè)日期格式不一致，主要形式為：“2011－08－20”“2011／8／20”、或?yàn)闀r(shí)間型等?，F(xiàn)統(tǒng)一其形式為“2011－8－20”，年份：填滿4位；監(jiān)測(cè)月份：1—12，月信息小于10，前位無(wú)需補(bǔ)零。注意檢查，監(jiān)測(cè)年份是否為該年度；月份是否大于12；日期是否在該月的自然日以內(nèi)。（4）采樣深度與層號(hào)。部分地方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)在該填報(bào)“層號(hào)”的地方填寫了采樣深度，同時(shí)層號(hào)不統(tǒng)一，有的為中文———“表層”“中層”“底層”；有的為英文———“S”“M”“B”?！逗Ｑ蟊O(jiān)測(cè)規(guī)范》中對(duì)水深和相應(yīng)的采樣層次進(jìn)行了規(guī)范。對(duì)層號(hào)，統(tǒng)一用英文表示。其中：表層為S；底層為B；若只有一個(gè)中層用M表示，若為多個(gè)中層，則分別用M1、M2、M3等順延表示。另需檢查層號(hào)與層深的匹配情況，若層號(hào)為S（表層），則采樣深度應(yīng)小于或等于2m；層號(hào)為B（底層），則采樣深度大于3m。部分填報(bào)機(jī)構(gòu)填寫層號(hào)時(shí)，出現(xiàn)表層填寫“B”和底層填寫為“D”的現(xiàn)象，可能是按“表層”和“底層”的首拼音字母填寫造成的。
1．7監(jiān)測(cè)參數(shù)不規(guī)范類型的處理
監(jiān)測(cè)參數(shù)的不規(guī)范類型問(wèn)題，主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。（1）大于號(hào)、小于號(hào)。某些監(jiān)測(cè)參數(shù)如重金屬、大腸桿菌數(shù)等，其監(jiān)測(cè)參數(shù)值上報(bào)中含有大于號(hào)或小于號(hào)。此類數(shù)據(jù)通常不影響其評(píng)價(jià)等級(jí)的判定，但會(huì)影響該類參數(shù)最大值、最小值、均值等統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。可研究該參數(shù)的理化性質(zhì)并聯(lián)系地方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，確認(rèn)該參數(shù)的具體值大小。其缺省解決方法是刪除大于號(hào)、小于號(hào)，以便該參數(shù)的統(tǒng)計(jì)及評(píng)價(jià)。（2）未、無(wú)、“－”等字樣。結(jié)合年度監(jiān)測(cè)任務(wù)，聯(lián)系地方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，確認(rèn)該監(jiān)測(cè)參數(shù)是未被監(jiān)測(cè)，還是低于檢出限。未監(jiān)測(cè)用空值表示；低于檢出限用“未檢出”表示。（3）空格及其他無(wú)效字符。上報(bào)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中常含有空格及其他無(wú)效字符，使得計(jì)算機(jī)在識(shí)別、歸類等過(guò)程中出現(xiàn)異常?？珊瞬楸O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的內(nèi)容和性質(zhì)，確認(rèn)為無(wú)效字符后，對(duì)數(shù)據(jù)值前、后含有的空格或其他無(wú)效字符進(jìn)行刪除處理。對(duì)經(jīng)緯度空缺，可核查相關(guān)的原始上報(bào)數(shù)據(jù)集和年度監(jiān)測(cè)工作方案，或聯(lián)系地方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)；對(duì)層號(hào)空缺，可根據(jù)水深判斷，或聯(lián)系地方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)補(bǔ)缺；對(duì)某些監(jiān)測(cè)參數(shù)值空缺，可結(jié)合年度監(jiān)測(cè)任務(wù)，聯(lián)系地方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，確認(rèn)該監(jiān)測(cè)參數(shù)是未被監(jiān)測(cè)，還是低于檢出限，再根據(jù)判斷結(jié)果給出規(guī)范填寫。
2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的齊全性檢驗(yàn)
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的齊全性檢驗(yàn)，是以海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)方案為依據(jù)，檢查監(jiān)測(cè)方案中規(guī)定的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否全部上報(bào)完整。首先對(duì)國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)工作任務(wù)以及各海區(qū)年度海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)工作方案進(jìn)行分析，對(duì)監(jiān)測(cè)工作方案進(jìn)行信息解析，按空間維度、指標(biāo)維度和時(shí)間維度對(duì)監(jiān)測(cè)任務(wù)進(jìn)行細(xì)化，空間維度包括監(jiān)測(cè)站位、監(jiān)測(cè)區(qū)域、管轄區(qū)域等，指標(biāo)維度包括監(jiān)測(cè)參數(shù)、監(jiān)測(cè)要素等，時(shí)間維度包括監(jiān)測(cè)時(shí)間等。其中監(jiān)測(cè)站位、監(jiān)測(cè)參數(shù)、監(jiān)測(cè)時(shí)間是空間維度、指標(biāo)維度和時(shí)間維度的最小單元，通過(guò)對(duì)最小單元的數(shù)據(jù)量統(tǒng)計(jì)，可獲得其上一統(tǒng)計(jì)單元的數(shù)據(jù)情況。因此對(duì)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)方案的解析按監(jiān)測(cè)站位、監(jiān)測(cè)參數(shù)和監(jiān)測(cè)時(shí)間3個(gè)方面進(jìn)行分解。對(duì)照監(jiān)測(cè)方案，檢查接收的數(shù)據(jù)是否存在區(qū)域、站位或頻次等有空缺監(jiān)測(cè)的情況。記錄缺失的原因：可能由于某些緣故未能進(jìn)行監(jiān)測(cè)、地方調(diào)整了監(jiān)測(cè)方案或地方漏報(bào)。仔細(xì)核查年度監(jiān)測(cè)任務(wù)計(jì)劃，聯(lián)系地方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)確認(rèn)。
3站位基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)質(zhì)量控制
3．1空間位置檢驗(yàn)
空間位置檢驗(yàn)主要針對(duì)調(diào)查單位在站位信息匯總過(guò)程中可能出現(xiàn)的錄入錯(cuò)誤。將調(diào)查站位經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的單位后，通過(guò)利用GIS生成站位圖的方式檢查站位落點(diǎn)所在位置，看其是否落在規(guī)定的監(jiān)測(cè)區(qū)域，對(duì)于斷面上的調(diào)查站位，還要檢查其是否明顯偏離斷面沿線。同時(shí)還需檢查“相同的站位編號(hào)，經(jīng)緯度不同”和“不同的站位編號(hào)，經(jīng)緯度相同”等數(shù)據(jù)空間位置精度的問(wèn)題。對(duì)于該類問(wèn)題，可通過(guò)核查相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、核對(duì)年度監(jiān)測(cè)任務(wù)、聯(lián)系監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)確認(rèn)等方法，予以更正。
3．2站位基礎(chǔ)信息一致性的檢測(cè)
根據(jù)站位基礎(chǔ)信息一致性檢驗(yàn)方法，即監(jiān)測(cè)區(qū)域、站位編號(hào)、站位經(jīng)緯度、監(jiān)測(cè)日期等基礎(chǔ)信息決定一條數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)任務(wù)和監(jiān)測(cè)要素，分析站位基礎(chǔ)信息一致性是否符合。針對(duì)站位編號(hào)和經(jīng)緯度不一致的情況，從空間位置檢驗(yàn)是否合理，并核實(shí)監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行解決。針對(duì)監(jiān)測(cè)日期相同且站位編號(hào)相同等情況，判斷兩條記錄的監(jiān)測(cè)參數(shù)值是否完全一致，若完全一致則認(rèn)為是重復(fù)記錄；若不完全一致，可認(rèn)為是平行樣記錄，并進(jìn)一步核實(shí)。
3．3數(shù)據(jù)記錄重復(fù)的處理
海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上報(bào)過(guò)程中存在很多重復(fù)的數(shù)據(jù)記錄，產(chǎn)生這種重復(fù)記錄的主要有如下原因。（1）地方上報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，重復(fù)上報(bào)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集，如8月份上報(bào)了5月份和8月份兩份數(shù)據(jù)；年底將全年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)再次上報(bào)。（2）不同監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)報(bào)送的重復(fù)數(shù)據(jù)，如屬于上下兩級(jí)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)（省、計(jì)劃單列市）重復(fù)報(bào)送。（3）地方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)人員填寫報(bào)表時(shí)，將某些記錄重復(fù)填寫。（4）地方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)人員填寫報(bào)表時(shí)，將平行樣的數(shù)據(jù)填寫。（5）數(shù)據(jù)集合并時(shí)，將曾經(jīng)合并過(guò)的數(shù)據(jù)集再次合并。對(duì)于重復(fù)的記錄數(shù)據(jù)，在建立環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)做剔除處理。
3．4平行樣的處理
平行樣數(shù)據(jù)只作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量保證的輔助，在實(shí)際統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)需區(qū)別對(duì)待。一般來(lái)說(shuō)，只有少數(shù)站位上報(bào)的數(shù)據(jù)是平行樣。為了數(shù)據(jù)量統(tǒng)計(jì)、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)等的需要，對(duì)于平行樣的記錄數(shù)據(jù)，可將監(jiān)測(cè)參數(shù)值進(jìn)行求平均處理。
4監(jiān)測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制
4．1值域一致性檢驗(yàn)
在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中，每個(gè)監(jiān)測(cè)參數(shù)有其對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)值域范圍，通過(guò)值域檢測(cè)規(guī)則對(duì)填報(bào)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按不同監(jiān)測(cè)要素分別對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)參數(shù)值進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)于超出值域范圍的值，需進(jìn)一步分析該區(qū)域其他站位、其他頻次、周邊站位的參數(shù)值情況，并結(jié)合監(jiān)測(cè)任務(wù)性質(zhì)以及超出值域比例，從而判斷該參數(shù)值的可靠性。
4．2邏輯一致性檢驗(yàn)
某些監(jiān)測(cè)參數(shù)間存在一定的邏輯關(guān)系，即監(jiān)測(cè)參數(shù)與監(jiān)測(cè)參數(shù)間存在某種相關(guān)關(guān)系，有些關(guān)系具有一定的規(guī)律性，根據(jù)邏輯一致性檢驗(yàn)方法，對(duì)于不符合邏輯一致性的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄，應(yīng)進(jìn)一步同監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行核實(shí)。
4．3數(shù)據(jù)輸出
對(duì)文件進(jìn)行批量檢驗(yàn)處理，對(duì)于檢驗(yàn)結(jié)果，給出合理且足夠詳細(xì)的錯(cuò)誤提示，并保存質(zhì)檢日志，使得數(shù)據(jù)便于修改。為了區(qū)別一個(gè)數(shù)據(jù)是否進(jìn)行了質(zhì)檢、是否通過(guò)質(zhì)檢，以及了解質(zhì)檢的情況，需要對(duì)質(zhì)檢過(guò)后數(shù)據(jù)增加一個(gè)質(zhì)量控制符號(hào)，簡(jiǎn)稱質(zhì)量符。綜合參考“國(guó)標(biāo)GB／T12460－2006海洋數(shù)據(jù)應(yīng)用記錄格式”以及“908海洋化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)記錄格式”等質(zhì)量符格式。其中，“908海洋化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)記錄格式”中質(zhì)量符2表示可疑傾向正確，3表示可疑傾向錯(cuò)誤，本研究將這兩者綜合考慮，記為可疑；另外，“908海洋化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)記錄格式”中質(zhì)量符8表示痕量，由于與“未檢出”有一定的重疊，因此本研究只采用“未檢出”。表1給出海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量符及說(shuō)明。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)值型的監(jiān)測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)其質(zhì)量檢驗(yàn)出有問(wèn)題的只能作為“可疑”處理，不宜隨意修改或刪除。除非經(jīng)過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)，并經(jīng)監(jiān)測(cè)單位核實(shí)，可明確其為錯(cuò)誤的，其質(zhì)量符方可標(biāo)注為“4”。對(duì)于監(jiān)測(cè)站位基礎(chǔ)信息，如監(jiān)測(cè)日期、站位編號(hào)、經(jīng)緯度、層號(hào)等，檢驗(yàn)出有問(wèn)題的，可根據(jù)檢驗(yàn)情況，標(biāo)注其質(zhì)量符為“4”或“3”等。按步驟完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理流程后，可分年度或季度對(duì)處理的文件形成數(shù)據(jù)處理報(bào)告，并制作經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理和質(zhì)量控制后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集。
在環(huán)境監(jiān)測(cè)信息管理中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)收集到的相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入、修改以及查詢、處理等，形成對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的備份、恢復(fù)等存儲(chǔ)管理，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初級(jí)的處理之中，形成自帶軟件的數(shù)據(jù)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)以及簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析，從而為數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性提供有效的幫助，可以有效地提高環(huán)境監(jiān)測(cè)中數(shù)據(jù)運(yùn)用的整體效率。
1.2實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的共享
通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的融入，形成對(duì)數(shù)據(jù)共享的管理模式。尤其是在建立局域網(wǎng)的情況下，可以通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的方式，將監(jiān)測(cè)到的環(huán)境指標(biāo)與數(shù)據(jù)，通過(guò)文件共享、遠(yuǎn)程控制等方式，增強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)共享的使用能力。不同部門可以形成對(duì)數(shù)據(jù)的共享模式，增強(qiáng)整個(gè)數(shù)據(jù)交流與處理的能力，并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)操作模式下的無(wú)紙化辦公模式。
1.3數(shù)據(jù)的有效性
通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的融入，環(huán)境保護(hù)部門對(duì)于監(jiān)測(cè)到的環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)，環(huán)保部門通過(guò)網(wǎng)站、新聞媒介以及其他的方式，將環(huán)境信息進(jìn)行有效的。從而有利于大眾對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息的攝取，對(duì)于環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)信息，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的處理下，形成整理、分析、定期向環(huán)保部門傳輸?shù)姆绞?，能?zhǔn)確地傳達(dá)有關(guān)的環(huán)境信息。
2計(jì)算機(jī)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)信息管理應(yīng)用中存在的問(wèn)題
2.1監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理能力相對(duì)較低
在對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中收集到的信息內(nèi)容，不管是在有計(jì)算機(jī)運(yùn)用的部門，還是部門完全實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理，在數(shù)據(jù)的類型、格式、結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)方式還沒(méi)有形成規(guī)范化的運(yùn)用，雖然在局域網(wǎng)的操作模式中，還是不能對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)形成有力的運(yùn)用。譬如，在水質(zhì)檢測(cè)中，對(duì)于某一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)文本形式存放，在進(jìn)行質(zhì)量控制的過(guò)程中，要對(duì)斷面污染狀況進(jìn)行分析，就不能從中獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，要重新錄入，這樣就增加了整個(gè)工作量，不能充分發(fā)揮出數(shù)據(jù)的有效性。
2.2計(jì)算機(jī)綜合管理還存在弊端
在計(jì)算機(jī)技術(shù)的管理中，有些計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還存在一定的安全隱患，由于在操作過(guò)程中，對(duì)于硬盤數(shù)據(jù)的訪問(wèn)相對(duì)頻繁，在使用文件設(shè)置的過(guò)程中，就不能對(duì)整個(gè)硬盤數(shù)據(jù)形成共享的模式。這樣可以在沒(méi)有權(quán)限的情況下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制、修改等，造成網(wǎng)絡(luò)管理的安全不強(qiáng)，容易造成網(wǎng)絡(luò)病毒甚至是黑客的侵入，從而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的喪失或者相關(guān)數(shù)據(jù)的泄密，產(chǎn)生更大的不良影響。
3計(jì)算機(jī)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)信息管理中的應(yīng)用
3.1整體技術(shù)的控制因素
由于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與人類生活息息相關(guān)，開展區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)要求快速、準(zhǔn)確、合理。同時(shí)由于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與植被、大氣、水、噪聲等多種因素密切相關(guān)，需要一種快速有效的技術(shù)計(jì)算出生物豐度指數(shù)、NDVI指數(shù)、植被覆蓋度指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、污染負(fù)荷指數(shù)和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)來(lái)描述生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況，并制定相關(guān)的對(duì)策。所以，根據(jù)《生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)規(guī)范》，采用遙感和GIS技術(shù)，開發(fā)一個(gè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)業(yè)務(wù)化運(yùn)行系統(tǒng)勢(shì)在必然。然而，經(jīng)過(guò)調(diào)研，國(guó)內(nèi)外雖然已經(jīng)大規(guī)模的應(yīng)用GIS和遙感技術(shù)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，但成熟的、業(yè)務(wù)化運(yùn)行的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)卻寥寥無(wú)幾。即使有也過(guò)分偏重于GIS，功能相對(duì)比較單一，大部分僅限于生態(tài)環(huán)境信息的查詢與統(tǒng)計(jì)以及一些基本的GIS功能，不具備如圖像裁剪、鑲嵌、圖像變換、幾何糾正、分類等遙感數(shù)據(jù)加工和信息提取功能，而數(shù)據(jù)加工和信息提取在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)業(yè)務(wù)中必不可少，它為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)業(yè)務(wù)提供了有效的數(shù)據(jù)信息保障。
3.2數(shù)據(jù)一體化管理與共享
3.2.1數(shù)據(jù)互操作
遙感圖像分析功能可以被用來(lái)作為一個(gè)核心組件和GIS的集成，我們必須解決數(shù)據(jù)在兩個(gè)平臺(tái)之間的互操作性問(wèn)題。要注意兩個(gè)方面的問(wèn)題：首先，遙感數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都支持的標(biāo)準(zhǔn)格式。由于需要借助標(biāo)準(zhǔn)文件格式，處理過(guò)程變得復(fù)雜；其次，兩種系統(tǒng)都支持對(duì)方的文件格式。這種方式不需要對(duì)已有文件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，處理起來(lái)更方便。
3.2.2柵矢數(shù)據(jù)集中和分布式管理
遙感數(shù)據(jù)通常以柵格數(shù)據(jù)存放，而GIS數(shù)據(jù)通常為矢量格式，在一體化存儲(chǔ)方案中，同時(shí)支持兩種文件格式，并支持分布式管理。
3.2.3基于服務(wù)的企業(yè)級(jí)共享
遙感影像獲取成本相對(duì)較高，且需要占用較大的存儲(chǔ)空間，如果為每一用戶都單獨(dú)配備相應(yīng)的影像將需要花費(fèi)較大的代價(jià)。而遙感影像的使用特點(diǎn)是多個(gè)用戶經(jīng)常在同一幅影像上進(jìn)行相應(yīng)操作，也就是以共享方式使用影像。因此基于WebServices的共享方式能集中利用服務(wù)器的軟、硬件資源，方便終端用戶的使用。
3.3柵矢數(shù)據(jù)集中和分布式管理
ArcGIS的核心數(shù)據(jù)模型Geodatabase，它是按照一定數(shù)據(jù)規(guī)則來(lái)存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)或?qū)傩詳?shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)多源空間數(shù)據(jù)的放縮式管理；它也是一種較好的遙感與GIS數(shù)據(jù)一體化儲(chǔ)存模型；它分為三個(gè)層級(jí)：FileBasedGeodatabase、PersonalGeodatabase、Enterprise（SDE）Geodatabase。其中Enterprise（SDE）Geodatabase支持分布式管理與儲(chǔ)存，如圖1所示ENVI完全支持ArcGISGeodatabase各個(gè)級(jí)別的讀寫，在ENVI、ENVIZoom、ENVIEX中都可以通過(guò)菜單RemoteConnectionManager打開相應(yīng)的面板，也可以通過(guò)SavetoArcGISGeodatabase菜單將數(shù)據(jù)保存到Geodatabase。
3.4生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)
經(jīng)過(guò)圖像裁剪、增強(qiáng)、幾何糾正、圖像變換、圖像分類以及分類后處理幾個(gè)步驟后，獲得研究區(qū)域圖像分類圖。結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中各個(gè)地類匹配關(guān)系、侵蝕度級(jí)別以及各個(gè)指數(shù)歸一化指數(shù)，分別計(jì)算NDVI指數(shù)、生物豐度指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、植被覆蓋度指數(shù)、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)和污染負(fù)荷指數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果以專題圖的形式表現(xiàn)出來(lái)。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)菜單包括以下子菜單，分別是新建評(píng)價(jià)區(qū)域圖層、歸一化系數(shù)配置生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)、生物豐度指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)等。
2工程難點(diǎn)及解決方案
2．1跑道監(jiān)測(cè)難點(diǎn)
要確保跑道正常使用不停航，對(duì)監(jiān)測(cè)有以下要求：①監(jiān)測(cè)人員不能進(jìn)入跑道；②跑道上不能做明顯的標(biāo)志，確保飛行員視線安全；③根據(jù)機(jī)場(chǎng)安排時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測(cè)，聽從機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)安排；④確保監(jiān)測(cè)精度。
2．2解決監(jiān)測(cè)難點(diǎn)的方案
①監(jiān)測(cè)人員除布點(diǎn)的幾個(gè)小時(shí)外（安排在停航后的夜間，4h內(nèi)完成）不進(jìn)入跑道，采用徠卡TCRP1201＋系統(tǒng)，對(duì)跑道進(jìn)行不間斷的掃描，數(shù)據(jù)通過(guò)監(jiān)測(cè)基站發(fā)回辦公室，進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)時(shí)反饋；②跑道上不做明顯的標(biāo)志，在跑道上間隔貼上反射片，反射片數(shù)量要少，貼在隧道中間、兩邊等關(guān)鍵位置的跑道上；③采用徠卡TCRP1201＋儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，萊卡具有激光系統(tǒng)，可保證夜間正常監(jiān)測(cè)；④距離觀測(cè)站越遠(yuǎn)的測(cè)點(diǎn)誤差越大，反之則越小。全站儀的誤差為1s，經(jīng)過(guò)計(jì)算，采用反射片的關(guān)鍵部位最大誤差可控制在0．7mm以內(nèi)（距離150m），最小誤差0．3mm。通過(guò)以上措施，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)反饋，同時(shí)與其他監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性。
3監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)
3．1測(cè)點(diǎn)布置
在跑道設(shè)31條測(cè)線，共設(shè)置測(cè)點(diǎn)402個(gè)。根據(jù)專家意見(jiàn)，為盡量減小影響，將貼反射片測(cè)點(diǎn)位置定為10m。平面布置見(jiàn)圖1。為確保反射片與跑道粘結(jié)緊密且不受飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣流影響，用打磨機(jī)在跑道上打磨，測(cè)點(diǎn)比跑道低3mm，清理干凈，用環(huán)氧樹脂膠打底，將10cm×10cm反射片貼在跑道上。
3．2監(jiān)測(cè)基站設(shè)計(jì)
監(jiān)測(cè)基站（見(jiàn)圖2）設(shè)置在工作坑與隧道開挖影響范圍外，基站位置距離跑道150m，視野通透，可以觀測(cè)到每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)方案比選，為滿足機(jī)場(chǎng)安全要求，基站材料采用易碎的PVC材料，確保即使飛機(jī)沖出跑道與基站相撞基站首先碎裂?；咀龀梢粋€(gè)高6m、邊長(zhǎng)3m的等邊錐形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，全站儀在結(jié)構(gòu)頂部，并設(shè)置防護(hù)。在基站頂部設(shè)置太陽(yáng)能警示燈，夜間警示燈自動(dòng)工作?；窘Y(jié)構(gòu)底部采用1 000mm×1 000mm×500mm素混凝土底座，底座內(nèi)埋設(shè)錨桿螺栓，螺栓與鋼板連接，鋼板上焊接鋼管，鋼管與PVC塑料管熱熔連接?；窘Y(jié)構(gòu)表面刷紅白相間的警示圖案。每次運(yùn)送儀器及測(cè)量人員通行采用升降梯，測(cè)完升降梯收回。在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)頂部設(shè)操作平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)全站儀保護(hù)裝置。
3．3數(shù)據(jù)采集
3．3．1監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量
如圖3所示，A、B、C三點(diǎn)坐標(biāo)分別為（XA、YA、ZA）、（XB、YB、ZB）和（XC、YC、ZC），假設(shè)全站儀位置為A點(diǎn)，B點(diǎn)為后視點(diǎn)，D點(diǎn)為瞄準(zhǔn)點(diǎn)，則由A點(diǎn)的三維坐標(biāo)（XA、YA、ZA）和B點(diǎn)的三維坐標(biāo)測(cè)量出D點(diǎn)的三維坐標(biāo)（XD1、YD1、ZD1）；同樣，后視點(diǎn)為C時(shí)，也可測(cè)出D點(diǎn)的三維坐標(biāo)（XD2、YD2、ZD2）。直接按三維坐標(biāo)精度分配，兩次得到的坐標(biāo)取平均值，即為最后得到的布置點(diǎn)D的坐標(biāo)（XD，YD，ZD）：XD＝（XD1＋XD2）／2，YD＝（YD1＋YD2）／2，ZD＝（ZD1＋ZD2）／2。
3．3．2地表位移
先測(cè)得監(jiān)測(cè)點(diǎn)D的初始坐標(biāo)為（Z0D），隨著施工的繼續(xù)推進(jìn)，根據(jù)監(jiān)測(cè)頻率的要求跟蹤監(jiān)測(cè)坐標(biāo)的變化，當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)基本穩(wěn)定時(shí)可停止監(jiān)測(cè)。第k次測(cè)量后，計(jì)算得D點(diǎn)的坐標(biāo)為（ZkD），則有在k周期的垂直位移為：ΔZkD＝ZkD－Z0D。
4實(shí)施效果
為比對(duì)監(jiān)測(cè)基站測(cè)量的數(shù)據(jù)是否滿足監(jiān)測(cè)要求，在機(jī)場(chǎng)停航期間，采用人工測(cè)量的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)人工測(cè)量誤差與基站測(cè)量誤差在0．5mm以內(nèi)，監(jiān)測(cè)基站數(shù)據(jù)采集真實(shí)有效，方案取得成功。
2生物發(fā)光監(jiān)測(cè)技術(shù)
大自然非常神奇，各種各樣的生物都有。而在其中有些昆蟲會(huì)發(fā)出亮光，比如螢火蟲。其實(shí)不止螢火蟲等昆蟲，包括真菌、細(xì)菌等在內(nèi)的許多生物也都可以發(fā)出亮光。這些細(xì)菌天生對(duì)土壤中的重金屬敏感，會(huì)根據(jù)重金屬的多少而發(fā)出強(qiáng)弱程度不同的光。只需要通過(guò)判斷其放射熒光的強(qiáng)度便可以對(duì)其所處環(huán)境的污染程度完成監(jiān)測(cè)。較之常規(guī)監(jiān)測(cè)方法，生物發(fā)光監(jiān)測(cè)技術(shù)具有監(jiān)測(cè)方便、快速、特異性強(qiáng)、靈敏度高等特點(diǎn)。
3生物酶技術(shù)
3.1處理功效高
生物酶技術(shù)利用微生物和酶結(jié)合，極大地提高了其處理污染的效率，較之通常的化學(xué)和生物方法，生物酶技術(shù)可對(duì)有機(jī)物進(jìn)行快速降解，速度得到極大提升，是傳統(tǒng)方法的百倍。將生物酶技術(shù)應(yīng)用到污染物之后，可迅速祛除污染物的臭味，同時(shí)也能對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化處理，甚而降低COD、BOD5、氨、氮等的含量。這也是有些洗衣粉品牌在廣告語(yǔ)中強(qiáng)調(diào)酶含量的原因所在。
3.2適應(yīng)性更廣
生物酶技術(shù)通過(guò)微生物和酶的結(jié)合，大幅度增加了微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，使得微生物可以在多種生存條件下得以生存并逐漸適應(yīng)多種溫度和pH值范圍。如此一來(lái)，微生物便可以在低氧環(huán)境中也能有效發(fā)揮作用。
3.3更有針對(duì)性
生物酶技術(shù)現(xiàn)在擁有多個(gè)研究配方，甚至多達(dá)四十多種?？稍诓煌I(lǐng)域、不同用途和不同的污染環(huán)境中廣泛使用；即使碰上處理不了的，也可根據(jù)具體治理對(duì)象的具體情況，專門研發(fā)出針對(duì)性的、最具效力的配方。
3.4治理成本最低
生物酶技術(shù)產(chǎn)品投入資本小，但治理效果卻十分顯著。無(wú)需花高價(jià)購(gòu)買地皮建廠，也不必購(gòu)置大型儀器，在綜合治理成本上有著明顯優(yōu)勢(shì)，非常值得采用。
3.5純綠色環(huán)保
當(dāng)今環(huán)保意識(shí)已逐漸滲透到每個(gè)人們的心中，綠色產(chǎn)品成為人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。而生物酶技術(shù)產(chǎn)品由純天然菌種和酶復(fù)合后生成，在它的成分內(nèi)既無(wú)轉(zhuǎn)基因，也不包含任何的化學(xué)物質(zhì)，也自不會(huì)給環(huán)境造成二次污染，是一種生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)應(yīng)用上非常值得大力推廣的環(huán)測(cè)方法。
4生物芯片技術(shù)
生物芯片技術(shù)起源于速測(cè)試試條發(fā)明后的次年，亦即1995年，通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的基因的表達(dá)情形都可以被自動(dòng)且迅速地監(jiān)測(cè)出來(lái)。依照固定于芯片上的探針?lè)N類的不同，生物芯片可分為基因芯片、蛋白芯片、細(xì)胞芯片以及組織芯片等。近日，國(guó)外的一個(gè)資深生物學(xué)家通過(guò)不斷研究，發(fā)明了一種新的，獨(dú)特的，可提供更多基因信息的組織芯片和細(xì)胞芯片。較之基因芯片或蛋白芯片，組織芯片可提供的信息更為龐雜，對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)而言更為有用。因此許多環(huán)境科學(xué)家逐漸意識(shí)到了生物芯片技術(shù)的強(qiáng)大，并將之引入到環(huán)境科學(xué)研究中來(lái)。在科學(xué)技術(shù)較為發(fā)達(dá)的西方國(guó)家，他們基因?qū)W研究的新趨向便是基于生物芯片技術(shù)的環(huán)境基因?qū)W。作為科學(xué)技術(shù)稍顯落后的我國(guó)，在生物芯片研究上成果并不那么突出。好在國(guó)家自然基金委與科技部都對(duì)這項(xiàng)新興技術(shù)予以大力支持，并將之列入了前沿課題項(xiàng)目中，相信在不久的將來(lái)，我國(guó)的生物芯片技術(shù)也會(huì)取得非常成就。
5生物傳感器技術(shù)
電子科技技術(shù)研發(fā)的不斷深入、以及生物技術(shù)的研究的持續(xù)發(fā)力，使得生物傳感技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并獲得人們的逐漸認(rèn)可。它的特點(diǎn)在于高度集成化、微型化和自動(dòng)化，能夠快而有效地幫助環(huán)境監(jiān)測(cè)進(jìn)行有害物質(zhì)分析。不僅常被用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，在食品工業(yè)與生物醫(yī)藥領(lǐng)域也都應(yīng)用廣泛。生物傳感器通常由轉(zhuǎn)換器和敏感材料（分子識(shí)別單元）倆個(gè)部分構(gòu)成，其特點(diǎn)為:測(cè)定速度快、成本低、且操作簡(jiǎn)便。相信在未來(lái)會(huì)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中去，會(huì)大有所為。
系統(tǒng)硬件主要由傳感器節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器、控制開關(guān)器和上位機(jī)組成。傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器、處理芯片、及通信模塊組成，主要有溫濕度傳感器、H2S氣體傳感器、NH3氣體傳感器等；控制開關(guān)器主要是由主芯片、繼電器電路、接收通信模塊組成，主要用于控制通風(fēng)設(shè)備的工作狀態(tài)；協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立維護(hù)和數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)，主要任務(wù)是為各個(gè)傳感器分配地址，建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)；上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)，并能根據(jù)設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行預(yù)警作用。傳感器節(jié)點(diǎn)由MSP430系列處理器模塊、無(wú)線通信模塊、串口通信模塊、傳感器模塊、電源模塊和其它擴(kuò)展模塊組成。選取MSP430系列處理器主要考慮低功耗。為了提高節(jié)點(diǎn)間的通信距離，需要在發(fā)射器的輸出端和發(fā)射天線之間增加一個(gè)功率放大器，并且采用定向傳輸技術(shù)。各種傳感器模塊、控制開關(guān)器和協(xié)調(diào)器都是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，利于節(jié)點(diǎn)的重復(fù)使用，提高靈活度。
2．2定向天線技術(shù)
定向天線（Directionalantenna）是指在某一個(gè)或某幾個(gè)特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強(qiáng)，而在其他的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。定向天線具有增益高、方向性好等特點(diǎn)，能夠有效抑制干擾信號(hào)，大大減少節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)干擾，增大了數(shù)據(jù)的傳輸距離和數(shù)據(jù)傳送效率，降低信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延和節(jié)點(diǎn)的功耗、提高空間復(fù)用度，能夠使多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸，空間復(fù)用率高。并且通過(guò)定向天線傳輸增加額外增益能夠?qū)崿F(xiàn)WSN節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)距離通信，協(xié)議可靠性高，時(shí)延小，有效提高了WSN網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
2．3節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)的組成
軟件的設(shè)計(jì)主要由傳感器節(jié)點(diǎn)軟件、控制開關(guān)器軟件、監(jiān)測(cè)軟件組成，除監(jiān)測(cè)軟件外，所有程序采用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，監(jiān)控軟件采用eclipse軟件結(jié)合an－droid－sdk完成。各個(gè)應(yīng)用程序主要由各個(gè)傳感器硬件模塊的驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集和通信協(xié)議。
2．4通信協(xié)議
2．4．1通信算法
針對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中存在有障礙物影響，會(huì)導(dǎo)致傳輸距離受限制、監(jiān)測(cè)精度不高等結(jié)果，因此設(shè)計(jì)了傳輸通信協(xié)調(diào)。通信協(xié)議算法主要包含四個(gè)階段：初始化階段、路由發(fā)現(xiàn)階段、數(shù)據(jù)傳輸階段、路由重發(fā)現(xiàn)。
1）初始化階段
當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)定時(shí)器tt1時(shí)間，當(dāng)tt1時(shí)間到達(dá)后，節(jié)點(diǎn)就定期時(shí)間（tt2時(shí)間內(nèi)）向周圍節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)HELLO信息，發(fā)送HEL－LO信息后就等待回復(fù)號(hào)RET信息，如果在tt2時(shí)間內(nèi)收到周圍節(jié)點(diǎn)的RET信息，標(biāo)注節(jié)點(diǎn)已被發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，周圍節(jié)點(diǎn)在收到HELLO信息后，就會(huì)把此節(jié)點(diǎn)作為鄰節(jié)點(diǎn)保存在臨時(shí)列表中，在tt3時(shí)間內(nèi)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送RET信息。如果此節(jié)點(diǎn)在自己的通信范圍內(nèi)，就作為自己的鄰節(jié)點(diǎn)保存在正式鄰點(diǎn)列表中，否則拋棄此節(jié)點(diǎn)。
2）路由發(fā)現(xiàn)階段
每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，并且根據(jù)本身的能量、與基站節(jié)點(diǎn)的距離、整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的均衡等因素，設(shè)置成為初始的簇頭節(jié)點(diǎn)，各個(gè)簇頭負(fù)責(zé)簇內(nèi)數(shù)據(jù)的采集。除此，各個(gè)簇頭之間，為了保證路由的可靠性和降低傳輸數(shù)據(jù)消耗的能量，采用單跳或多跳的傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)。如果簇頭節(jié)點(diǎn)在基站的接收范圍內(nèi)，就直接把數(shù)據(jù)傳送給基站，如果不在基站接收范圍內(nèi)，就計(jì)算各個(gè)簇頭離基站的位置、本身剩余的能量，保證傳輸消耗能量最低原則，采用多跳方式傳輸數(shù)據(jù)到基站。
3）數(shù)據(jù)傳輸階段
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)傳送給簇頭節(jié)點(diǎn)，為了避免數(shù)據(jù)冗余，簇頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后發(fā)送給基站。數(shù)據(jù)會(huì)按照設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳送格式進(jìn)行傳輸。
4）路由重發(fā)現(xiàn)階段
由于能量的限制，如果一直保持原路由進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，就會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)能量過(guò)多而不能工作，從而破壞整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。考慮到簇頭在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中承擔(dān)更重任務(wù)，設(shè)計(jì)簇頭更換策略。簇頭更換策略主要取決于三個(gè)因素：選舉系數(shù)、邊緣位置、閾值能量。選舉系數(shù)決定簇頭選舉的時(shí)間和更換的輪數(shù)，設(shè)置合理可行的選舉系數(shù)保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能；處于邊緣位置的節(jié)點(diǎn)若成為簇頭，會(huì)因傳輸距離太遠(yuǎn)，容易耗盡能量而死亡；閾值能量設(shè)置得太大，導(dǎo)致很多節(jié)點(diǎn)不能成為簇頭，勢(shì)必會(huì)因數(shù)據(jù)傳輸距離過(guò)遠(yuǎn)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定。所以，簇頭更換策略是當(dāng)簇頭的滿足選舉系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)入到簇頭更換，此時(shí)選取出簇內(nèi)具有最大剩余能量的節(jié)點(diǎn)，判斷此節(jié)點(diǎn)是否處于邊緣位置，如果處于邊緣位置，繼續(xù)尋找簇內(nèi)第二大剩余能量節(jié)點(diǎn)，一直到不處于邊緣位置為此，然后判定其剩余能量是否大于閾值能量，如果滿足則設(shè)置此節(jié)點(diǎn)為新一輪的新簇頭，并向周圍所有的節(jié)點(diǎn)發(fā)送成為簇頭的標(biāo)志信息，重新進(jìn)行簇內(nèi)成員的構(gòu)建，再形成新的路由進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。
2．4．2MAC協(xié)議
基于定向天線的MAC協(xié)議主要使用兩種方式：使用RTS／CTS握手方式和不使用RTS／CTS握手方式。前者使用RTS獲得鄰節(jié)點(diǎn)的信息，RTS需要硬件設(shè)備獲取鄰節(jié)點(diǎn)的位置信息，后者則使用了音的信號(hào)幀，但是這兩種方式會(huì)帶來(lái)隱藏終端和聾節(jié)點(diǎn)等問(wèn)題，從而降低了MAC的性能。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以結(jié)合定向虛擬載波偵聽（DVCS）機(jī)制、使用多跳、SDMA（空分多址）等的優(yōu)點(diǎn)，充分利用定向天線的優(yōu)勢(shì)。
2．4．3數(shù)據(jù)通信格式
考慮到數(shù)據(jù)通信過(guò)程中的可靠性和安全性，設(shè)置了數(shù)據(jù)通信格式。1）傳感器節(jié)點(diǎn)到協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)格式定義如：Head＋len＋data＋stx。其中：Head（2byte），固定為0xFF，0XFE；Len（1byte），data的字節(jié)數(shù)；Data：數(shù)據(jù)域———2byte本機(jī)地址＋2byte父節(jié)點(diǎn)地址＋nbyte傳感器數(shù)據(jù)（n大于等于2）；stx（2byte），固定為0x0D，0X0A。具體發(fā)送命令如：FFFE0800010000031200000D0A。其中：FFFE為固定數(shù)據(jù)頭；08為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；0001為本機(jī)地址（子節(jié)點(diǎn)地址）；0000為父節(jié)點(diǎn)地址；03為傳感器類型；12為傳感器數(shù)據(jù)，1Lsb＝0．1，如0x10表示1．8；0D0A為數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。2）協(xié)調(diào)器發(fā)往監(jiān)測(cè)軟件的數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)格式定義如：FFFD000430300000hhhhhh。其中：byte1byte2：傳感器端數(shù)據(jù)發(fā)送的固定頭，固定為FFFD；byte3：數(shù)據(jù)類型的標(biāo)識(shí)，00為H2S傳感器的數(shù)據(jù)，01為溫濕度感測(cè)器的數(shù)據(jù)，02為NH3感測(cè)器的數(shù)據(jù)；byte4為傳感數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（統(tǒng)一為04）；byte4～byte7：為傳感器數(shù)據(jù)；Byte9～byte10：保留；byte11：byte1—byte10校驗(yàn)值（相加取低8位）。
2．5網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建系統(tǒng)上電后
協(xié)調(diào)器進(jìn)行搜索并尋找合理的信道，完成系統(tǒng)初始化和建立網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)。各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通電后，掃描信道，尋找協(xié)調(diào)器，并加入到網(wǎng)絡(luò)中。加入網(wǎng)絡(luò)后，則開始采集環(huán)境數(shù)據(jù)，傳輸給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，判定其格式正確后，將其傳輸給監(jiān)測(cè)軟件。
2．6監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
以eclipse軟件為開以平臺(tái)，結(jié)合android－sdk完成監(jiān)控軟件的開發(fā)。Android系統(tǒng)是一個(gè)源碼公開、開放和完整的軟件，是由操作系統(tǒng)、用戶界面中間件和重要應(yīng)用程序組成，得到手機(jī)運(yùn)營(yíng)商的廣泛使用。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用到了Activity、Intent、Service、An－droidUI、多線程等技術(shù)。本系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)方面組成：Android軟件與硬件傳感器通信的底層驅(qū)動(dòng)，包括打開串口、關(guān)閉串口、發(fā)送串口信息、接收串口信息以及異步方式讀取傳感器數(shù)據(jù)等；主界面內(nèi)容顯示，包含各種傳感器數(shù)據(jù)顯示、控制開關(guān)器的控制等信息。監(jiān)控軟件接收到數(shù)據(jù)時(shí)首先要對(duì)數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行分析，判定數(shù)據(jù)格式正確后，確定是哪個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算結(jié)果，在相應(yīng)界面位置顯示數(shù)值；把結(jié)果與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，如果不在設(shè)置數(shù)值范圍內(nèi)，就進(jìn)行報(bào)警，并把報(bào)警信息通過(guò)串口發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再轉(zhuǎn)發(fā)到控制開關(guān)器，驅(qū)動(dòng)通風(fēng)設(shè)備工作。
3系統(tǒng)的應(yīng)用
根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成并搭建，在豬舍做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和相關(guān)的測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果說(shuō)明，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，成功讀取相應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)。主界面運(yùn)行顯示圖中是各個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)采集發(fā)送回來(lái)的數(shù)值顯示和通風(fēng)設(shè)備工作狀態(tài)情況。可以通過(guò)“菜單鍵”設(shè)置邏輯狀態(tài)的“關(guān)閉”和“啟動(dòng)”在邏輯狀態(tài)都已關(guān)閉情況下，只能顯示所有傳感器的數(shù)據(jù)和此時(shí)通風(fēng)設(shè)備工作狀態(tài)，不能達(dá)到超限預(yù)警的效果。為了能實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)控制，必須要開啟所有的邏輯狀態(tài)。通過(guò)“菜單鍵”設(shè)置溫度、濕度、H2S氣體和NH3氣體的范圍，當(dāng)采集數(shù)據(jù)中任一參數(shù)超出范圍，都可以自動(dòng)開啟和關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備，達(dá)到自動(dòng)控制效果。H2S和NH3參數(shù)范圍設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無(wú)公害畜禽產(chǎn)地環(huán)境要求（GB／T18407．3—2001）中的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)置，H2S和NH3應(yīng)控制在10、25mg•m－3以下。根據(jù)相關(guān)研究表明，豬舍最適宜的溫度為8℃～20℃，相對(duì)濕度根據(jù)豬體質(zhì)量類型的不同一般為65％～85％。
有機(jī)污染物具有一定的生物積累性和“三致”作用，甚至有些痕量有機(jī)物的危害也是很大的，因此不斷尋求痕量、超痕量污染物的監(jiān)測(cè)方法是當(dāng)今有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)的重要任務(wù)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展以及對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作高效率的迫切需要，研究高效、快速的有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為國(guó)際環(huán)境問(wèn)題的研究熱點(diǎn)之一。
沉積物是水體污染物沉積的歸屬地，污染物在水和底泥的兩相間存在著遷移轉(zhuǎn)化行為，在一定條件下（如洪水爆發(fā)、河道清淤）又會(huì)污染水體。因此有效地分析監(jiān)測(cè)河流和水庫(kù)沉積物中的污染物，對(duì)于治理水體污染有重要意義。此外，沉積物中的有機(jī)污染物和水體中的生物間還存在著二次污染問(wèn)題，因而世界各地開展了一系列研究課題。我國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）水源地特定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中規(guī)定了68種有機(jī)污染物的標(biāo)準(zhǔn)限值，因此，迫切需要有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)的先進(jìn)技術(shù)普及與推廣，特別是在水利系統(tǒng)，對(duì)有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)工作研究不夠，急需先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)支持并指導(dǎo)水質(zhì)監(jiān)督工作的發(fā)展。
有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)主要包括樣品前處理和儀器檢測(cè)兩部分。而樣品前處理技術(shù)在有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)中起著重要的作用，快速溶劑萃取技術(shù)就是一項(xiàng)先進(jìn)的用于固相、半固相物質(zhì)中痕量有機(jī)物前處理的方法。
二、有機(jī)污染物前處理現(xiàn)狀
固體樣品有機(jī)物的前處理主要是采用液固萃取方法，即利用有機(jī)物在不同溶劑中溶解度不同，將待測(cè)有機(jī)物提取出來(lái)，傳統(tǒng)的方法主要有索氏提取，以及后來(lái)進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)的自動(dòng)索氏提取、超聲萃取、微波萃取、超臨界萃取等，但有機(jī)溶劑的用量仍然偏多，萃取時(shí)間較長(zhǎng)，萃取效率不夠高。
水環(huán)境監(jiān)測(cè)具有采樣點(diǎn)多、樣品數(shù)量大、時(shí)效性強(qiáng)等特點(diǎn)，特別是需要一些應(yīng)急監(jiān)測(cè)措施，上述前處理方法不能滿足水環(huán)境監(jiān)測(cè)高效、經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化需要。近幾年來(lái)發(fā)展的全新的前處理方法——快速溶劑萃取法，是一種在提高溫度和壓力的條件下，用于萃取固體物質(zhì)中有機(jī)物的自動(dòng)化方法，與前幾種方法相比，其突出的優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)溶劑用量少、快速、回收率高，該法已被美國(guó)EPA選定為推薦的標(biāo)準(zhǔn)方法，具有世界領(lǐng)先水平，是解決水環(huán)境中底泥、土壤等固相物質(zhì)中揮發(fā)性、半揮發(fā)性和持久性有機(jī)物（POPs）分析、監(jiān)測(cè)的有效方法。
三、快速溶劑萃取技術(shù)
快速溶劑萃取（AcceleratedSolventExtraction，ASE）技術(shù)是根據(jù)溶質(zhì)在不同溶劑中溶解度不同的原理，利用快速溶劑萃取儀，在較高的溫度和壓力條件下，選擇合適的溶劑，實(shí)現(xiàn)高效、快速萃取固體或半固體樣品中有機(jī)物的方法。在高溫條件下，待測(cè)物從基體上的解吸和溶解動(dòng)力學(xué)過(guò)程加快，可大大縮短提取時(shí)間；由于加熱的溶劑具有較強(qiáng)的溶解能力，因此可減少溶劑的用量；在萃取的過(guò)程中保持一定的壓力可提高溶劑的沸點(diǎn)，提高萃取效率，保證萃取過(guò)程的安全性。
3.1技術(shù)原理
（1）升高溫度。溫度的提高有利于克服基體效應(yīng)，加快解析動(dòng)力學(xué)，降低溶劑粘度，加速溶劑分子向基體中的擴(kuò)散，提高萃取效率。該儀器的允許溫度范圍：50℃-200℃。常規(guī)使用的溫度范圍75℃~125℃，對(duì)于環(huán)境中一般污染物常用溫度100℃。
在高壓下加熱，高溫的時(shí)間一般少于10min，實(shí)驗(yàn)證明熱降解不甚明顯，可用于樣品中易揮發(fā)組分的萃取。
（2）增加壓力。液體的沸點(diǎn)一般隨壓力的升高而提高，增加壓力使溶劑在高溫下仍保持液態(tài)，并快速充滿萃取池，液體對(duì)溶質(zhì)的溶解能力遠(yuǎn)大于氣體對(duì)溶質(zhì)的溶解能力，提高了萃取效率，并保證易揮發(fā)性物質(zhì)不揮發(fā)，增加了系統(tǒng)的安全性。該儀器的允許壓力范圍：（1000-3000psi），常規(guī)使用壓力一般保持在1500psi（10MPa）。
（3）多次循環(huán)。根據(jù)分析化學(xué)中少量多次的萃取原則，在萃取過(guò)程中利用新鮮溶劑的多次靜態(tài)循環(huán)，最大限度的接近動(dòng)態(tài)循環(huán)，提高萃取效率。常規(guī)采用2~3個(gè)循環(huán)，即可達(dá)到良好的萃取效果。
3.2工作過(guò)程
（1）樣品的準(zhǔn)備。含水樣品會(huì)降低萃取效率，萃取前需通過(guò)自然風(fēng)干或加入干燥劑（例如硅藻土等）進(jìn)行干燥，但不要使用硫酸鈉，在高溫下會(huì)凝結(jié)。樣品顆粒的表面積越大，萃取的效率越高，萃取前需研磨顆粒粒徑小于0.5mm，聚合體樣品最好在低溫，例如液態(tài)氮保持低溫狀態(tài)下，通過(guò)加入添加劑后進(jìn)行研磨。在萃取時(shí)要加入分散劑，例如顆粒較細(xì)的海砂或硅藻土，提高萃取效率。
（2）萃取劑的選擇。合理選擇萃取劑對(duì)于有效地萃取目標(biāo)化合物有著重要的作用。除強(qiáng)酸（鹽酸、硫酸、硝酸）外，有機(jī)試劑、水和緩沖溶劑均可用于ASE，根據(jù)相似相溶原理，萃取劑的極性應(yīng)接近目標(biāo)化合物。不同極性溶劑的混合物可適用于多類型化合物的萃取。常規(guī)使用的溶劑有：二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚、丙酮等。
（3）技術(shù)特點(diǎn)。溶劑被泵入填充有樣品的萃取池，加溫、加壓，數(shù)分鐘后，萃取物從加熱的萃取池中輸送到收集瓶中，經(jīng)凈化、脫水、濃縮處理，供色譜分析用。加速溶劑萃取儀的構(gòu)成和工作程序如下圖所示（如圖1）。
ASE有機(jī)溶劑用量少，10g樣品只需15mL溶劑；快速萃取，完成一次萃取全過(guò)程的時(shí)間一般需15min；基體影響小，對(duì)不同基體可用相同的萃取條件；萃取效率高，選擇性好，已進(jìn)入美國(guó)EPA標(biāo)準(zhǔn)方法，標(biāo)準(zhǔn)方法編號(hào)3545；便于方法的開發(fā)和發(fā)展，已成熟的溶劑萃取方法都可用于加速溶劑萃取法的開發(fā)利用；使用方便、安全性好，可達(dá)到12個(gè)樣品連續(xù)自動(dòng)萃取，全程自動(dòng)化。
3.3適用范圍
ASE可用于底泥等固體物質(zhì)中酸性、堿性和中性物質(zhì)的萃取，尤其對(duì)水環(huán)境中的有機(jī)氯和有機(jī)膦農(nóng)藥、氯代除草劑、多氯聯(lián)苯類物質(zhì)、二惡英、多氯二苯呋喃，總石油烴、柴油和廢油等的萃取十分有效。
四、ASE與其它前處理技術(shù)比較
4.1與各種傳統(tǒng)萃取技術(shù)比較
ASE方法可以完全取代人們所熟知的傳統(tǒng)的液固萃取方法，如索氏提取、自動(dòng)索氏提取、超聲萃取等。表1是幾種傳統(tǒng)的萃取方法與ASE方法的對(duì)比情況。
從上表的對(duì)比數(shù)據(jù)可見(jiàn)，ASE萃取同樣的樣品量所用的溶劑最少，溶劑樣品比僅為1.5∶1；其它方法的萃取時(shí)間用小時(shí)計(jì)算，ASE僅需12-20分鐘。ASE是一個(gè)節(jié)省時(shí)間、節(jié)省溶劑、高效率的全自動(dòng)萃取技術(shù)。
4.2與超臨界萃取技術(shù)比較
ASE技術(shù)比超臨界萃取技術(shù)具有更多的優(yōu)勢(shì)，二者比較情況見(jiàn)表2。
由上表可見(jiàn)，ASE技術(shù)操作更簡(jiǎn)便，適用范圍更廣泛。由于ASE萃取池最大為100mL，故一次可處理大量樣品，更適合于痕量、超痕量污染物的萃取。ASE已列入美國(guó)EPA標(biāo)準(zhǔn)方法，符合標(biāo)準(zhǔn)化要求。
4.3與索氏提取技術(shù)比較
索氏提取是傳統(tǒng)的萃取方法，也是目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室普遍使用的方法。ASE可以完全取代索氏提取，并有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，二者比較見(jiàn)表3。
采用ASE技術(shù)可在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更好的萃取效率；萃取溶劑的用量明顯減少，從而使得單個(gè)樣品的提取費(fèi)用也顯著降低；由于采用密閉系統(tǒng)，大大降低了有機(jī)組分的損失，提高了回收率。
五、問(wèn)題與展望
ASE是近年來(lái)發(fā)展的現(xiàn)代化萃取技術(shù)，由于其突出的優(yōu)點(diǎn)，已受到環(huán)境污染監(jiān)測(cè)工作者的極大關(guān)注。ASE技術(shù)在處理底泥等固相物質(zhì)中具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，但仍具有其局限性，它不適于水中有機(jī)污染物的監(jiān)測(cè)，因此在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)進(jìn)一步提高水中有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)水平。
水中揮發(fā)性有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)也應(yīng)改變傳統(tǒng)的頂空氣相色譜法，發(fā)展吹掃捕集氣相色譜法；對(duì)于水中半揮發(fā)和難揮發(fā)、難降解有機(jī)物的監(jiān)測(cè)，應(yīng)發(fā)展固相萃取技術(shù)，促進(jìn)水中有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展。
ASE技術(shù)的高效萃取性能及其儀器高度自動(dòng)化的完美結(jié)合大大改善了環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量和效率，對(duì)實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的現(xiàn)代化有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，應(yīng)系統(tǒng)地發(fā)展吹掃捕集、固相萃取、快速溶劑萃?。ˋSE）技術(shù)，這三種前處理技術(shù)的結(jié)合可對(duì)水環(huán)境中有機(jī)污染物進(jìn)行較完整的處理，再與色譜技術(shù)的聯(lián)合使用，即可較全面地監(jiān)測(cè)水環(huán)境有機(jī)污染狀況，為進(jìn)行污染趨勢(shì)分析及研究控制對(duì)策提供可靠、全面的科學(xué)依據(jù)，從而促進(jìn)水利現(xiàn)代化的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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1.1溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊這部分工作主要是對(duì)ZigBee節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的單片機(jī)模塊進(jìn)行編程。首先考慮到CC2530有3個(gè)8位端口組成，端口1、2、3分別用P0，P1，P2來(lái)表示，其中，P0和P1是完全的8位端口，而P2僅有5位可用。所有的端口均可以通過(guò)SFR寄存器P0、P1和P2位尋址和字節(jié)尋址。傳感器芯片只提供2個(gè)I／O端口：DA－TA和SCK，前者為數(shù)據(jù)輸入輸出端口，后者為只可輸入的時(shí)鐘信號(hào)端口。因此將P0＿0與SCK相連以提供時(shí)鐘序列，P0＿1與DATA相連以讀寫溫濕度數(shù)據(jù)。在了解硬件連接基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，程序由3部分構(gòu)成：（1）主函數(shù)部分：首先調(diào)用函數(shù)初始化串口通信以及溫濕度傳感器，然后調(diào)用函數(shù)獲取溫濕度數(shù)據(jù)，最后將數(shù)據(jù)處理后調(diào)用串口控制函數(shù)，打印調(diào)試信息。（2）溫濕度傳感器控制部分：具體實(shí)現(xiàn)初始化傳感器函數(shù)，即設(shè)置P0端口的相關(guān)寄存器；實(shí)現(xiàn)獲取溫濕度數(shù)據(jù)的函數(shù)，根據(jù)傳感器資料說(shuō)明，端口按照一定時(shí)序發(fā)出特定的序列即可進(jìn)行相應(yīng)控制；實(shí)現(xiàn)將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算修正的函數(shù)。（3）串口打印控制部分：包括從串口獲取PC鍵盤按鍵值、發(fā)送一個(gè)字符、發(fā)送一串字符等功能使主函數(shù)的打印信息能顯示在串口通信軟件界面上。其主要部分的流程圖見(jiàn)圖2。
1.2溫濕度數(shù)據(jù)傳輸模塊該模塊分為兩部分，一為基于Z－Stack協(xié)議棧開發(fā)使節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器自動(dòng)組網(wǎng)形成ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸；二為使協(xié)調(diào)器與嵌入式核心板中ARM處理器進(jìn)行串行異步通信，將數(shù)據(jù)最終交由嵌入式平臺(tái)處理。Z－Stack采用分布式尋址，兼容AODV路由協(xié)議，可以滿足近程通信的要求，即使通信鏈路失效發(fā)生也可有效工作。為了區(qū)分Z－Stack協(xié)議棧中復(fù)雜的硬件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，又提供了OSAL層［10］（類似于單片機(jī)上的操作系統(tǒng)，實(shí)則為根據(jù)所觸發(fā)的事件選擇調(diào)度相應(yīng)任務(wù)），可調(diào)度APP層的任務(wù)。另外，Z－Stack提供了源碼例程SampleApp。該例程實(shí)現(xiàn)的功能主要是協(xié)調(diào)器自啟動(dòng)（組網(wǎng)）和節(jié)點(diǎn)設(shè)備自動(dòng)入網(wǎng)。在了解Z－Stack的工作流程后，程序的開發(fā)將在APP層對(duì)Sam－pleApp．c進(jìn)行改寫完成。這部分程序主要為利用OSAL層任務(wù)事件輪詢調(diào)度機(jī)制，通過(guò)系統(tǒng)周期性定時(shí)廣播數(shù)據(jù)到group1中去實(shí)現(xiàn)。當(dāng)ZigBee節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后觸發(fā)狀態(tài)改變事件，系統(tǒng)開啟定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間一到就觸發(fā)廣播消息事件；系統(tǒng)為其創(chuàng)建相應(yīng)的任務(wù)ID，調(diào)用廣播消息函數(shù)；節(jié)點(diǎn)端的廣播消息函數(shù)讀取前一個(gè)模塊得到的數(shù)據(jù)，利用AF＿DataRequest（）函數(shù)接口調(diào)用下層射頻硬件驅(qū)動(dòng)函數(shù)發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)；觸發(fā)協(xié)調(diào)器端的接收數(shù)據(jù)事件處理函數(shù)SampleApp＿M(jìn)essageMSGCB（），將捕獲的溫濕度數(shù)據(jù)處理后，以字符串的形式通過(guò)串口顯示在宿主機(jī)的終端中，以方便調(diào)試和開發(fā)。另外，協(xié)調(diào)器通過(guò)異步串行接口將數(shù)據(jù)交由ARM處理器。
1.3溫濕度處理模塊為了后續(xù)拓展，為可處理多個(gè)節(jié)點(diǎn)溫濕度數(shù)據(jù)，該模塊設(shè)計(jì)采用服務(wù)器與客戶端兩進(jìn)程間通信來(lái)實(shí)現(xiàn)［11］。將接收Z(yǔ)igBee協(xié)調(diào)器通過(guò)異步串行通信發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)作為服務(wù)器進(jìn)程，并封裝ZigBee功能提供相應(yīng)應(yīng)用接口?？蛻舳诉M(jìn)程則主要是用于同服務(wù)器端進(jìn)行交互，解析獲取溫濕度數(shù)據(jù)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)UI圖形界面提供封裝好的接口，為此還需用Qt設(shè)計(jì)UI界面。其中雙方是利用套接口（Socket）來(lái)使進(jìn)程之間通信，但是由于Socket本身不支持同時(shí)等待和超時(shí)處理，所以它不能直接用來(lái)完成多進(jìn)程之間的相互實(shí)時(shí)通信。本實(shí)驗(yàn)采用事件驅(qū)動(dòng)庫(kù)libev的方式構(gòu)建服務(wù)器模型。Libev是一種高性能事件循環(huán)／事件驅(qū)動(dòng)庫(kù)。需要循環(huán)探測(cè)事件是否產(chǎn)生，其循環(huán)體用ev＿loop結(jié)構(gòu)來(lái)表達(dá)，并用ev＿loop（）來(lái)啟動(dòng)。用戶需要做的僅僅是在合適的時(shí)候，將某些ev＿io從ev＿loop加入或剔除。服務(wù)器主要實(shí)現(xiàn)流程：首先開啟一個(gè)Zigbee后臺(tái)線程（底層）監(jiān)聽服務(wù)器調(diào)用信息，接著利用ev＿io＿start（loop，＆ev＿io＿watcher）啟動(dòng)一個(gè)接收線程，專門用來(lái)接收客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的命令數(shù)據(jù)幀；然后按照相應(yīng)的協(xié)議進(jìn)行解析，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的接口，進(jìn)一步調(diào)用底層Zigbee協(xié)調(diào)器并返回正確的信息給客戶端?？蛻舳酥饕獙?shí)現(xiàn)流程：首先調(diào)用GetConnect接口函數(shù)連接到服務(wù)器的端口，然后開啟一個(gè)Zigbeetopo線程用來(lái)調(diào)用接口函數(shù)，發(fā)出獲取ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息的數(shù)據(jù)幀，創(chuàng)建另一線程接收并解析服務(wù)器端返回的數(shù)據(jù)幀，同時(shí)已創(chuàng)建的UI界面設(shè)置定時(shí)器，動(dòng)態(tài)刷新加載溫濕度數(shù)據(jù)，繪制成溫濕度曲線圖。服務(wù)器與客戶端進(jìn)程間通信模型如圖3所示。此外還需利用Qt對(duì)UI界面設(shè)計(jì)。首先利用Qt－designer為整體界面布局，其中包括背景顯示框、LCD數(shù)值顯示框以及曲線圖顯示框，編譯生成一個(gè)UI類；然后采用多繼承的方法構(gòu)造新類，并使用Qt中的信號(hào)與槽函數(shù)機(jī)制，使得接收到溫濕度數(shù)據(jù)觸發(fā)LCD數(shù)值顯示和曲線圖顯示槽函數(shù)動(dòng)作。設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖4。
2Web服務(wù)搭建
以上只是完成了溫濕度的采集顯示，還未真正發(fā)揮出物聯(lián)網(wǎng)所實(shí)現(xiàn)的人與物相連，這部分就需要搭建Web服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)需要移植嵌入式服務(wù)器，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)，并通過(guò)WiFi最終在已搭建好的局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)手機(jī)、PC等可實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)。
2.1嵌入式服務(wù)器移植由于嵌入式設(shè)備資源一般都比較有限，并且也不需要同時(shí)處理多用戶的請(qǐng)求，因此不能使用Linux下最常用的如Apache等服務(wù)器，而需要使用一些專門為嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的Web服務(wù)器。常見(jiàn)的嵌入式Web服務(wù)器主要有：lighttpd、thttpd、shttpd和BOA等。本文選擇移植BOA作為嵌入式服務(wù)器。BOA是一個(gè)非常小巧的Web服務(wù)器，可執(zhí)行代碼只有約60KB，它是一個(gè)單任務(wù)Web服務(wù)器，只能依次完成用戶的請(qǐng)求，而不會(huì)fork出新的進(jìn)程來(lái)處理并發(fā)連接請(qǐng)求，但BOA支持CGI，能夠?yàn)镃GI程序fork出一個(gè)進(jìn)程來(lái)執(zhí)行。對(duì)BOA服務(wù)器的配置主要是在／etc／boa目錄下創(chuàng)建一個(gè)boa．conf文件，此文件包括服務(wù)器將使用主機(jī)的端口號(hào)、運(yùn)行服務(wù)器的身份、錯(cuò)誤信息記錄的指定文件、存放html文件的目錄、默認(rèn)首頁(yè)文件等相關(guān)信息，此外還需根據(jù)配置信息在相應(yīng)的一些目錄下創(chuàng)建文件。
2.2網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)顯示網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)則是利用html制作靜態(tài)頁(yè)面，并結(jié)合JavaScript實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。JavaScript是一種基于對(duì)象和事件驅(qū)動(dòng)并具有相對(duì)安全性的客戶端腳本語(yǔ)言，同時(shí)也是一種廣泛用于客戶端Web開發(fā)的腳本語(yǔ)言，常用來(lái)給HTML網(wǎng)頁(yè)添加動(dòng)態(tài)功能，比如響應(yīng)用戶的各種操作。JavaScript腳本可以獨(dú)立成文件，也可以內(nèi)聯(lián)到HTML文檔之中。另外，利用AJAX實(shí)時(shí)刷新網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)。AJAX：異步JavaScript和XML，它是一種在無(wú)需重新加載整個(gè)網(wǎng)頁(yè)的情況下，就能更新部分網(wǎng)頁(yè)的技術(shù)［14］。它通過(guò)在后臺(tái)與服務(wù)器進(jìn)行少量的數(shù)據(jù)交換，便可以使網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn)異步更新。這意味著可以在不重新加載整個(gè)網(wǎng)頁(yè)的情況下，對(duì)網(wǎng)頁(yè)的某部分元素進(jìn)行更新。由于溫濕度數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，是利用fopen、fread、fwrite以及fseek函數(shù)將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)寫入XML文本適當(dāng)位置中，要想讀取XML文檔中的數(shù)據(jù)并將它顯示在Web頁(yè)面上，需將XML文件轉(zhuǎn)化為XMLDOM（XML文檔對(duì)象模型），然后再利用JavaScript來(lái)解析并實(shí)時(shí)它。
2.3WIFI模塊搭建通過(guò)搭建WIFI模塊，使得用戶可以通過(guò)支持WIFI的設(shè)備比如手機(jī)等更加便捷地查看溫濕度數(shù)據(jù)。WIFI是一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的品牌，WIFI的運(yùn)作至少需要1個(gè)AP和1個(gè)或1個(gè)以上的client。AP由路由器搭建的局域網(wǎng)充當(dāng)，將插上無(wú)線網(wǎng)卡的嵌入式開發(fā)板看作一個(gè)client，然后就可以與其他client進(jìn)行通信。要使無(wú)線網(wǎng)卡能正常工作，首先需加載驅(qū)動(dòng)，然后對(duì)其進(jìn)行一系列設(shè)置，使之加入到局域網(wǎng)中。由于開發(fā)板上配置有服務(wù)器，因此設(shè)置好合適IP以后，在手機(jī)等瀏覽器中輸入IP，就能查看溫濕度數(shù)據(jù)。
2設(shè)計(jì)原理與系統(tǒng)架構(gòu)
2.1技術(shù)原理
根據(jù)檢測(cè)監(jiān)管業(yè)務(wù)需要，對(duì)試驗(yàn)流程進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控，包括收樣、樣品制備、數(shù)據(jù)采集等過(guò)程。主要體現(xiàn)于兩個(gè)方面：第一方面，通過(guò)高清攝像槍對(duì)樣品接收和樣品制備過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄；另一方面通過(guò)在試驗(yàn)機(jī)電腦上安裝視頻采集卡，自動(dòng)采集試驗(yàn)機(jī)電腦屏幕的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)圖像處理器轉(zhuǎn)換成與攝像機(jī)信號(hào)一致的模擬信號(hào)。最后利用現(xiàn)有的CATV技術(shù)，將電腦屏幕數(shù)字信號(hào)與攝像機(jī)信號(hào)整合在一起，通過(guò)光纖傳輸至硬盤錄像機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控、存儲(chǔ)功能，通過(guò)錄像回放功能實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史記錄的查詢。通過(guò)登陸客戶端軟件或ip登錄訪問(wèn)服務(wù)器電腦，可以實(shí)現(xiàn)在辦公室對(duì)檢測(cè)過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。本部通過(guò)現(xiàn)有的vpn網(wǎng)絡(luò)，連接到檢測(cè)中心服務(wù)器后瀏覽視頻、回放錄像，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2.2系統(tǒng)架構(gòu)
本系統(tǒng)主要有前端的數(shù)據(jù)采集裝置包括高清攝像槍和視屏采集卡，數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)（光纖），數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)設(shè)備（硬盤錄像機(jī)）、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、服務(wù)器電腦以及客戶端軟件組成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。（1）高清攝像槍用于監(jiān)控樣品接收與存放、樣品制作、抗壓試驗(yàn)等過(guò)程，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程規(guī)范性與樣品的真實(shí)性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，避免弄虛作假現(xiàn)象的發(fā)生。（2）視屏采集卡自動(dòng)采集試驗(yàn)機(jī)電腦屏幕的數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)內(nèi)置轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成與攝像槍信號(hào)一致的模擬信號(hào)，對(duì)試驗(yàn)參數(shù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、以及曲線的形態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保試驗(yàn)過(guò)程的規(guī)范性和數(shù)據(jù)真實(shí)性。（3）光纖作為信號(hào)傳輸介質(zhì)，將高清攝像槍與視頻采集卡的信號(hào)傳輸至硬盤錄像機(jī)，相比同軸電纜，光纖傳輸速度快，降低信號(hào)延遲；傳輸損失少，保證視屏質(zhì)量。（4）網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)與局域網(wǎng)內(nèi)的電腦及服務(wù)器電腦互聯(lián)，可以通過(guò)局域網(wǎng)訪問(wèn)硬盤錄像機(jī)。（5）硬盤錄像機(jī)數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)終端，實(shí)時(shí)接收光纖傳至的信號(hào)并存儲(chǔ)，并可以對(duì)歷史記錄按時(shí)間進(jìn)行查詢。（6）服務(wù)器將若干硬盤錄像機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)串聯(lián)至服務(wù)器電腦，通過(guò)訪問(wèn)服務(wù)器電腦可以同時(shí)訪問(wèn)局域網(wǎng)內(nèi)所有的硬盤錄像機(jī)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多控。本部通過(guò)現(xiàn)有的vpn網(wǎng)絡(luò)，連接到檢測(cè)中心服務(wù)器后瀏覽視頻、回放錄像。（7）客戶端軟件除了通過(guò)ip訪問(wèn)服務(wù)器電腦以外，可以通過(guò)安裝客戶端軟件對(duì)局域網(wǎng)內(nèi)的硬盤錄像機(jī)進(jìn)行訪問(wèn)，相比于ip訪問(wèn)，使用管理更簡(jiǎn)便。
3系統(tǒng)實(shí)施
圖2和圖3是分別利用客戶端軟件和iP登陸訪問(wèn)，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程和試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行的全方位監(jiān)控。以混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)詳細(xì)闡述監(jiān)控流程，具體如下。
3.1樣品安全管理監(jiān)控
委托方完成登記委托后，將樣品放置于芯樣樣品存放區(qū)集中保管，在存放區(qū)安裝高清攝像槍，配合大門口的監(jiān)控信號(hào)，對(duì)樣品進(jìn)行全面安全監(jiān)視，如下圖4、圖5所示。
3.2樣品制備流程監(jiān)控
芯樣的制備流程主要包括芯樣接收、開箱驗(yàn)樣、盲樣編號(hào)、芯樣切割、芯樣打磨、芯樣補(bǔ)平等6個(gè)階段，對(duì)上述6個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)布設(shè)視屏監(jiān)控，如下圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11所示。杜絕芯樣制備環(huán)節(jié)的不正規(guī)操作，保證樣品真實(shí)性、試驗(yàn)過(guò)程規(guī)范性，確保試驗(yàn)結(jié)果可靠性。
3.3抗壓試驗(yàn)“雙控”
“一控”是對(duì)樣品的真實(shí)性進(jìn)行確認(rèn)，避免試驗(yàn)人員調(diào)換樣品，高清攝像槍可以清晰捕捉樣品編號(hào)，確保是真實(shí)樣品，如圖12所示；對(duì)試樣的破壞過(guò)程及破壞形態(tài)是否正常進(jìn)行判定，如試樣偏心受壓導(dǎo)致提前破壞或樣品未完全破壞而試驗(yàn)機(jī)誤判試驗(yàn)終點(diǎn)等現(xiàn)象；“二控”是對(duì)試驗(yàn)機(jī)電腦屏幕的監(jiān)控，監(jiān)控試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集是否正常，試驗(yàn)曲線走勢(shì)是否正常，是否發(fā)生試樣尚未破壞而試驗(yàn)機(jī)停止采集數(shù)據(jù)、曲線下落時(shí)間與試樣的破型時(shí)間不一致等現(xiàn)象的發(fā)生，如圖13所示。
隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)日益普及,計(jì)算機(jī)已成為企業(yè)和個(gè)人日常使用的基本工具,但計(jì)算機(jī)在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)軟硬件故障,因此掌握計(jì)算機(jī)基本維護(hù)維修方法已成為應(yīng)用人員的必備技能。雖然計(jì)算機(jī)故障診斷和維護(hù)手段多種多樣,但筆者長(zhǎng)期從事多媒體教室和計(jì)算機(jī)機(jī)房的管理維護(hù)工作,積累了一定的維修經(jīng)驗(yàn),本文棄繁從簡(jiǎn)避開了計(jì)算機(jī)維修方面繁雜的理論,將計(jì)算機(jī)常見(jiàn)故障的檢測(cè)維修方法進(jìn)行簡(jiǎn)化歸納,以此寄望普通操作人員都能掌握維修計(jì)算機(jī)的方法,簡(jiǎn)化維修程序,使計(jì)算機(jī)維修技術(shù)得以發(fā)展普及。
一、辨識(shí)真故障與假故障
平時(shí)常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)故障現(xiàn)象中,有很多并非真正的硬件故障,而是由于軟件故障或者不熟悉某些設(shè)置、系統(tǒng)特性而造成的假故障現(xiàn)象。認(rèn)識(shí)下面的微機(jī)假故障現(xiàn)象有利于快速確認(rèn)故障原因,避免不必要的故障檢索工作。
1、檢查電源線、插座、開關(guān)和各外設(shè)連接線。各種線、插座開關(guān)等脫落、接觸不良均會(huì)導(dǎo)致設(shè)備工作異常,遇到獨(dú)立供電的外設(shè)故障時(shí),首先應(yīng)檢查設(shè)備電源是否正常,插頭/插座是否接觸良好。檢查微機(jī)各部件間數(shù)據(jù)、控制連線是否連接正確和可靠,是否有松動(dòng)現(xiàn)象。
2、檢查系統(tǒng)新特性和設(shè)置方面的問(wèn)題。很多“故障”現(xiàn)象其實(shí)是硬件設(shè)備或操作系統(tǒng)的新特性造成的,也有設(shè)置方面原因的造成的。例如:顯示器設(shè)置、硬盤跳線、多了解主機(jī)、外設(shè)、應(yīng)用軟件的新特性,有助于增加排除假故障發(fā)生了故障,首先應(yīng)先判斷自身操作是否有疏忽之處,而不要盲目斷言某設(shè)備出了問(wèn)題。
3、辨識(shí)軟件故障和硬件故障。計(jì)算機(jī)故障中因病毒、軟件損壞、沖突等原因?qū)е碌能浖收险加休^高的比例,可通過(guò)判斷計(jì)算機(jī)硬件啟動(dòng)過(guò)程是否正常,或重新安裝系統(tǒng)軟件等方法辨識(shí)是軟件故障還是硬件故障。
二、常見(jiàn)硬件故障檢測(cè)維修方法
1、直接觀察法:觀察是維修過(guò)程中第一要法,它貫穿于整個(gè)維修過(guò)程中,觀察時(shí)運(yùn)用“望、聞、聽、切”四種方法。“望”即觀察系統(tǒng)板卡、芯片表面是否有燒焦、變色、開裂痕跡,還要看有無(wú)異物掉進(jìn)主板的元器件之間(造成短路)。“聞”即辨聞主機(jī)、板卡中是否有燒焦的氣味,便于發(fā)現(xiàn)故障和確定短路所在地?！奥牎眴?dòng)時(shí)內(nèi)置喇叭、電源風(fēng)扇、軟/硬盤電機(jī)或?qū)さ罊C(jī)構(gòu)、顯示器變壓器等設(shè)備的工作聲音是否正常?！扒小奔从檬职磯焊鹘涌诤突顒?dòng)芯片,看是否松動(dòng)或接觸不良,另外在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可用手輕觸CPU、顯示器、硬盤等設(shè)備的外殼,根據(jù)其溫度判斷設(shè)備運(yùn)行是否正常。觀察要認(rèn)真全面,兼顧設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和用戶操作習(xí)慣,有助于對(duì)故障準(zhǔn)確定位。:
2、拔插添加/去除法:計(jì)算機(jī)運(yùn)行的最小系統(tǒng)由電源、主板、CPU、內(nèi)存組成,這個(gè)最小系統(tǒng)主要用來(lái)判斷系統(tǒng)是否可完成正常的啟動(dòng)與運(yùn)行。以最小系統(tǒng)為基礎(chǔ),每次只向系統(tǒng)添加一個(gè)部件/設(shè)備,來(lái)檢查故障現(xiàn)象是否消失或發(fā)生變化,以此來(lái)判斷并定位故障部位。另外采用拔插添加/去除法也可確定故障在主板或I/O設(shè)備上,關(guān)機(jī)將部件逐塊拔出,每拔出一塊板就開機(jī)觀察機(jī)器運(yùn)行狀態(tài),一旦拔出某塊后主板運(yùn)行正常,那么故障原因就是該部件故障或相應(yīng)I/O總線插槽及負(fù)載電路故障。若拔出所有插件板后系統(tǒng)啟動(dòng)仍不正常,則故障很可能就在主板上。
3、替換法:本法是將有相同功能的部件或同型號(hào)外設(shè)相互交換,根據(jù)故障現(xiàn)象的變化情況判斷故障所在,此法多用于易拔插的維修部位,使用交換法可以快速判定是否是部件本身的質(zhì)量問(wèn)題。如果沒(méi)有相同型號(hào)的計(jì)算機(jī)機(jī)部件或外設(shè),但有相同類型的主機(jī),則可把部件或外設(shè)插接到該同型號(hào)的主機(jī)上判斷其是否正常。
4、比較法:運(yùn)行兩臺(tái)或多臺(tái)相同或相類似的計(jì)算機(jī),根據(jù)正常機(jī)與故障機(jī)在執(zhí)行相同操作時(shí)的不同表現(xiàn)可以初步判斷故障產(chǎn)生的部位。
5、敲打法:敲打法一般用在懷疑電腦中的某部件有接觸不良、虛焊的故障時(shí),通過(guò)手指輕輕敲擊機(jī)箱外殼、振動(dòng)、適當(dāng)?shù)呐で?甚或用橡膠錘敲打部件或設(shè)備的特定部件來(lái)使故障復(fù)現(xiàn),從而判斷故障點(diǎn)。
6、升降溫法:根據(jù)故障促發(fā)原理,人為改變計(jì)算機(jī)機(jī)運(yùn)行環(huán)境的溫度,可以檢驗(yàn)各部件(尤其是CPU)的耐高溫情況,因而及早發(fā)現(xiàn)事故隱患。在降低微機(jī)運(yùn)行環(huán)境溫度時(shí),如果微機(jī)的故障出現(xiàn)率大為減少,說(shuō)明故障出在高溫或不能耐高溫的部件中,可以幫助縮小故障診斷范圍。升降溫的方法有:室內(nèi)空調(diào)升降溫法、關(guān)機(jī)冷卻法、電風(fēng)扇加速降溫法、電吹風(fēng)升溫法、長(zhǎng)時(shí)間開機(jī)升溫法等。
