自动控制系统在环境领域的应用
摘要:本文对自动控制系统在环境检测、治理方面进行了简要的介绍，说明了引进自动控制系统对环境学领域的重要性，也对环境学中自动控制系统未来的发展提出了自己的展望，希望研发人员对其改进，也希望自动控制系统能更多的被引入环境方面。

关键字：自动控制系统监测治理提高发展空气水质噪音污水效率
前言：随着人类社会的发展，技术的进步，工业化进程的加快，资源的消耗量与日俱增，各种污染废弃物的排放也随之日益严重，这就给环境带来了压力，环境保护开始被各国所重视，各国纷纷开始进行环境质量的监测与污染物的处理。

各地的受污染程度不尽相同，主要受污染源分布、污染物排放量、人口密度、气象条件和地形地貌等因素的影响。

由于条件复杂而多变，要掌握污染现状与未来的发展趋势，对环境质量进行合乎实际的评价，就必须依靠大量的具有代表性的监测数据，才能得出正确的结论。

以前人们的做法是建立区域性的环境检测网络，定点、定时的对一些环境污染物进行经常性的人工采样与分析，积累大量的数据，从中寻找该地区的污染现状及发展趋势，进而采取一定的处理措施。

这种方式虽然能对控制污染保护环境起到一定的作用，但是这种以人工操作为基础的环境检测网需要消耗大量的人力、物力和时间，而取得的数据也是有限的。

科学技术进步的同时，自动控制系统也得到了发展，使人们看到了自动控制系统在环境
监测与污染处理的巨大价值，各国开始建立自己的环境污染自动监测系统。

自动监测系统是指应用现代分析手段及自动控制技术、先进的计算机软件技术及信号传导技术,对环境监测过程中常用的某些指标从样品采集、处理、分析到数据传输与报告汇总的全过程实现自动化的系统。

对环境中的某些待测成分利用该自动监测系统进行连续的监测和测定称为自动监控。

由于自动监测系统多数采用了具有准确、灵敏、选择性强和分辨率好的精密仪器是环境污染监测向自动化、智能化迈进了一大步。

正文：
自动控制系统在空气监测方面的应用
空气自动监测系统一般由一个中心控制室和若干监测子站构成。

各子站设有空气质量自动监测仪器及气象仪。

系统工作方式为无人值守,全年昼夜连续自动运行。

各子站还设有专用数据处理机,采集各台仪器的空气质量监测数据和气象数据,将数据传输至中心控制室。

中心控制室设有计算机和打印机等其他设置,可以通过专门的数据通信和处理软件执行对各子站的状态信息和数据的收集、统计、处理、运算、显示、存储以及对各子站发送远程控制命令等功能。

监测子站的监测项目是由监测系统设置的任务决定的。

通常监测的项目有二氧化硫、飘尘、一氧化碳、氮氧化物、臭氧、总烃及风向、风速、温度、湿度、日照等（见大气污染常规分析指标）。

大气污染连续自动监测系统所提供的长期的连续的实时数据可用来判断该地区的污染现状、污染趋势，评价污染控制措施的有效程度，研究污染对人们健康及对其他环境的危害，并为制定空气质量标准，验证污染扩散模式，以
及进行污染预报，设计污染源的预警戒控制系统等提供依据。

自动控制系统在水质监测方面的应用
水质监测系统包括中心站和监测子站两部分。

监测子站内部包括采水部分、分析仪表、
和计算机控制系统部分。

中心站主要是以数据处理分析为主。

监测子站中，水样经过采水系统通过泵、阀、管路进入到相关的仪器、仪表进行水质的自动分析与检测，检测后的数据信息通过RS485现场总线进入工控机。

除仪器、仪表外的其它数据信息和控制信息，（如：泵、阀状态、室内温度、烟雾传感、系统电源状态等）则通过电压、电流信号进入MODCELL采集器的I/O模块，MODCELL采集器将电压或电流信号转换成数字信号，通过RS485现场总线进入工控机。

RS485现场总线将工控机、仪表、MODCELL 采集器联结成完整的子站采集和监控系统。

工控机又通过拨号网络与主站工作站形成广域网，实现历史数据和实时数据的共享。

中心站主机通过MODEM与市话网相连，通过拨号网络和各子站通讯。

当操作员希望查看某子站数据时，首先通过拨号网络拨通监测子站，建立连接后，监测主机就可通过Client/Server(客户/服务器)的通讯方式，监视子站的实时数据，历史曲线，并可以直接控制输出，和在子站进行监控时只是速度上的有些差别。

中心站主机实现历史数据的统计、各种报表的自动生成。

一套完整的水质自动监测系统能连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况；中心控制室可随时取得各子站的实时监测数据，统计、处理监测数据，可打印输出日、周、月、季、年平均数据以及日、周、月、季、年最大值、最小值等各种监测、统计报告及图表（棒状图、曲线图、多轨迹图、对比图等），并可输入中心数据库或上网。

收集并可长期存储指定的监测数据及各种运行资料、环境资料备检索。

系统具有监测项目超标及子站状态信号显示、报警功能；自动运行，停电保护、来电自动恢复功能；维护检修状态测试，便于例行维修和应急故障处理等功能。

实施水质自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，达到及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况、预警预报重大或流域性水质污染事故、解决跨行政区域的水污染
事故纠纷、监督总量控制制度落实情况、排放达标情况等目的。

自动控制系统在噪音监测方面的应用
环境噪声自动监测系统是在监测点位采用连续自动监测仪器对环境噪声(声环境功能区噪声、交通噪声、固定污染源噪声等)进行连续的数据采集、处理、分析的仪器系统。

环境噪声自动监测系统主要由噪声自动监测子站、管理控制中心及数据传输系统组成。

自动监测子站由噪声监测终端、全天候户外传声器单元、各种选配部件、不间断电源（UPS）、数据传输设备、固定站设施等构成，管理控制中心主要由数据通信服务器、数据存储服务器、噪声计算工作站、管理系统、信息发布系统等构成。

自动监测系统的目标是将噪声污染源的状态利用传感技术、通讯技术和计算机及其网络技术有机结合，由可知的噪声源及环境地形和建筑物，模拟噪声的分布，进行噪声改善工程
的可行性研究和城市规划。

自动控制系统在污水处理方面的应用
在污水处理厂，控制系统主要是对污水的处理过程实现自动监控和调节，实现经过处理
后的水的质量达到相关指标要求主要流程如下：控制室发出指令，将仪器和器械运行中的工作参数状态和过程曲线上传到控制中心，控制中心对收集来的数据进行分析和处理，进而可以依据相关参数来修正仪器和器械的运行状态。

根据处理程度和方式的不同，污水控制系统主要分为三个层次。

首先通过机械处理，进行沉淀格栅或者气浮等方式实现将水中的砂石和油脂等物质进行处理其次是将污水中的污染物在微生物的处理下进行降解并转化为污泥等最后是将污水中的营养物质进行去除和采用相关技术进行消毒等作业。

整个测控设备由多个监控点来构成，包括对各个参数的检测主要有液位值溶氧色度浊度频率泵运行状态等信号通过的数据采集端和控制端进行数据的采集和分析，进而实现控制系统的完善，实现污水处理的安全可靠。

在污水处理系统中引入自动控制技术，可以极大提高污水处理效率污水处理产业的快速发展也会带动相关控制系统性能的不断提高，会具有极大的市场价值和极其深远的生态意义。

结论：随着社会的进步发展，工业需求的加大，污染物的排放也将日益严重，有效地对污染物排放进行检测、治理将是未来各国的一项不可回避的议题。

要对污染物进行有效地管理，自动控制系统是必不可少的，目前，自动化系统虽然已经逐渐被引入环境治理行业，但其发展空间还有很大的伸展性，很多环境领域中自动控制系统还没有被引入，一些早期已经引入的领域由于需求越来越高，自动控制系统自身也存在不足，所以自动控制系统在未来的环境领域将会扮演重要角色。

作为自动化专业的一份子我希望以后在环境监测、治理的各个方面看到自动控制的身影，这将在很大方面提升环境领域的效率。

参考文献：
【1】唐森本环境监测
【2】奚旦立等环境监测
【3】翟崇治地表水水质自动监测系统概论
【4】刘方李钢王瑞斌环境空气质量自动监测系统管理中国环境监测
【5】胡军潘海婷张虹等强化环境质量监测推进监测事业科学发展环境管理与技术
【6】白云文德振等研究监测业务管理子统的开发及应用环境科学与技术
【7】相会强刘芬刘雪莲自动控制在污水处理中的应用仪器仪表学报
【8】百度百科。