苏永慧
山东省临沂市生态环境局沂水分局 276000
摘要：数字化分析技术是高新科技与环保监测领域结合的产物。环保监测过程中数字化分析技术的应用促进了环保监测过程数字化、环保监测数据共享化、环保监测质量优质化、获得精准化的环境数据、污染物的测量与解析便捷化。本文以某电厂除尘器烟道管进行数字化分析为例，得到了在线监测装置的安装位置、标定了工况、解决了在线监测偏差大等问题。
关键词：数字化分析技术；环保监测；应用
随着经济和社会的飞速发展，我国环境污染问题日益加剧。做好环保监测、及时掌握环境质量变化情况、发现污染物的量、种类及变化能够帮助环保工作人员更好的开展防控和治理工作，从而更好的保护我们赖以生存的环境。本文浅谈了数字化分析技术在环保监测中的应用，从应用范围入手并结合实际的案例加以分析。
一、数字化分析技术
数字化分析技术是数字化检测系统的技术构成，参与服务器功能模块与客户端功能模块的技术支撑[1]。服务器功能包括网络、数据、采样等服务器。数字化分析技术的服务器功能模块为环保监测数据提供了传输和存储的空间，同时为有关数据提供了分析和处理服务，将环保监测获得的数据形成监测图呈献给用户，帮助用户通过网络平台来访问数据服务器，利用查询功能获得实时、历史的环保监测数据。客户端功能模块是环保监测系统的核心部分，包括数据查询、接受、处理等，能够为环境科学相关实验、监测、应用提供精准数据基础，同时可以依据用户的个性化需求开展监测。
二、数字化分析技术在环保监测中的应用
1、环保监测过程数字化
环保监测过程中数字化是环保监测系统数字化的基础[2]。其内涵包括了多个方面的数字化，如采样过程数据化、存储数据数字化、传输数字化、接收数字化。这些数字化的环保监测环节过程都是相对独立的，彼此之间的互相影响较小，这样一来更加有利于环保监测工作的管理和维护，保证监测数据的正确性、完整性、有效性，为提升环保监测的质量和效率奠定良好的基础。
2、环保监测数据共享化
资源共享是各行各业发展的大势所趋，环保监测领域也不例外。而数字化环保监测数据的采样、存储、传输、接收各流程之间的相对独立性也为监测数据的共享化提供了可能[3]。以贫乏的山区为例，科研资源比较贫乏，网络条件、经费有限，而环境比较恶劣，从当地直接获取环保监测数据资源难度较高，也无法有效支持相关实验室研究。此时研究人员就可以利用数字化分析技术远程获取当地的环境数据，有效的节省了资源与实践。
3、环保监测质量优质化
数字化分析技术提升了环保监测的数据质量，能够实施对目标环境的24h实时监控，提高监控质量、工作效率。环保监测中影响数据的节点极多[4]。如采样点选取不具有典型特征，采样点获得的样品无法有效反应目标区域的污染浓度则势必降低后续数据的有效性；传统人为操作还难免出现采样流量差异。采样流量不一致可能导致监测误差的出现，再如样品在实验室进行分析处理时人为操作会带入空气、灰尘等影响样品中某些成分的比例，无法保证实验室内的完全封闭性。而数字化分析技术能够有效的降低了传统认为操作产生的误差和错误。
4、获得精准化的环境数据
数字化分析技术在进行环境污染物、状态监控过程中能够获取大量的实时监控、动态变化的环境数据[5]。这些数据有利于提升环保监测及连带产物的准确性，如大气污染监测利用数字化检测技术可以为民众提供空气质量预报和建议，民众可以依据预报和建议在空气质量不佳时做好防护从而稳定身体健康状态。
5、污染物的测量与解析便捷化
数字化分析技术能够有效辅助科研人员完成目标监测区域内污染物的测量与解析[6]。如利用数字化分析技术对大气中碳氧化合物、碳氧化合物等物质进行采用、分析、处理，能够明确它们在空气中的浓度与危险性，为环保部门的管理、治理、处罚提供数据基础。利用数字化分析技术可以实现自动识别、自动报警功能，代替工作人员24h动态监测环境状态，及时获取污染物信息，辅助环保部门开展管理、监察工作，及时打击违规排放废弃的企业。
6、数字化分析技术在环保监测中的具体案例分析
某电厂静电除尘后分别从两出口进入两分支管道（三维模型如图1），直管道直径0.91D，分支管下游发展回合进入竖直向下总管（装有百叶阀），百叶阀上方安装原有监测装置，管道水力直径为0.53D。除尘器出口管道内烟气的工作参数如下：压力3kPa、温度330℃、动力粘度3×10-5Pa/s，除尘烟气分支管道4×5×0.005m，总管直径8×5m，流量为300-800t/h。对目标监测区域分析可知：原有监测装置安装位置的水力直径仅为0.53D，势必引发监测不准确问题。静电除尘后烟气在线监测存在的问题包括：①异型管道；②直管段严重不足；③测量物质含有粉尘，容易磨损堵塞监测传感器。
6.1监测管道气流分布
依据数据对该电厂除尘器出口烟气管道流场进行数字化分析，除尘器中烟气的流速较慢，支管在整条管道模型中直管段最长、结构简单、内部流场分布总体稳定。支管向后发展汇入总管，气流交汇段流场紊乱，百叶阀调节流量且改变流场而原有流量计安装在百叶阀前会出现检测不准的问题。选取管道中具有代表性的切面中烟气的速度和压力可知1、2号支管上游为除尘器出口变径结构，渐缩管缓区对其影像较小，压力场与速度场稳定预计可获得较好的监测精度，而下游开始气体汇合碰撞，不适合安装监测装置。
图1 某电厂管道三维模型图 图2 沿X方向各剖面速度矢量
6.2 选取装置安装位置
烟气经由静电除尘能够降低粉尘含量，但并不纯净，传感器必须具备防堵特性才能够保证监测装置不堵塞，还应具有耐磨特性以避免粉尘冲刷引起磨损变形。因此宜选用防堵型插入式流量计。因为案例中两个支管结构对称故而只需要确定其中一支的安装位置。以1号支管为例选取横截面（每间隔0.5m选取一处），对各横截面平均流速分布曲线进行分析可知Z=-4.75m截面最适合安装流量计。基于此对1号支管纵切面气流速度分布均匀的截面（图2），X=-9m、Y=0m剖面速度分布合理、流速分布对称性好适合安装监测装置。
6.3 监测装置工况精度
在线监测装置安装在除尘器出口烟气1号支管对应位置处，利用数字化分析技术标定不同流量即可获得分析数据。实标结果的平均仪表系数为12.744，仪表线性度为0.44（符合0.5级精度），刻度最小流量下差压值诶17.125Pa，可以满足变送器的信号要求。
结束语
本文将数字化分析技术应用于某电厂静电除尘后烟气在线监测工作进行实例分析，解决了线监测装置的安装位置、标定了工况、解决了在线监测偏差大等问题。反映出数字化分析技术适宜应用于环保领域，能够实现环保监测的数字化，快速解析污染物的含量、种类，提高监测质量，为环保部门提供有效、精准的基础数据。
参考文献
[1]李晓华.环境监测中生物监测技术的应用分析[J].数字化用户,2018,24(11):57.
[2]刘新禹,杨力.数字化监测系统在大气监测中的应用分析[J].绿色环保建材,2018,137(7):54.
[3]贾立飞.浅谈数字化监测系统在大气监控中的应用[J].科技风,2019(17):131.
[4]杨磊,孟立辉.数字化分析技术在环保监测中的应用[J].中州煤炭,2019,41(5):66-68.
[5]李继罡.数字化监测系统应用于大气监测中的研究[J].华东科技(综合),2018(10):9.
[6]王亚萍,刘亚娜.面向环保检测的智能硬件技术及系统研究与设计[J].中国化工贸易,2018,10(22):75.