建設環境監測數據庫的探索與實踐*

劉偉 楊福玲 李成偉 楊成建 陳興都

1 西安建筑科技大學 西安 710055 2 陜西省大氣探測技術保障中心 西安 710015

建設環境監測數據庫的探索與實踐*

劉偉1楊福玲1李成偉2楊成建1陳興都1

1 西安建筑科技大學 西安 710055 2 陜西省大氣探測技術保障中心 西安 710015

在原有室外氣象監測站基礎上，添加一套大氣環境監測儀器（美國R&P TEOM1400a系列PM2.5監測儀），通過開發設計制作數據轉換系統，追加PM2.5數據到原有室外氣象參數數據庫中，建成環境監測數據庫。通過單個儀器的綜合利用和優化組合，既開闊本科生視野，提升實驗教學質量，同時獲得大量實驗數據，對西安大氣污染物與氣象參數相關性提供基礎數據，可為學校師生科研服務。

環境監測；數據庫；數據轉換系統

1 項目來源

作為校實驗教學儀器設備改造與開發項目，“大氣環境綜合監測實驗”已列入本科生培養方案中。為提升實驗教學質量、開闊本科生視野和提高其分析處理數據的能力，經過綜合利用和優化組合本科教學或科研教學的多個實驗儀器，構建環境綜合監測站，為師生提供實驗數據，訓練學生學會分析處理數據，使其從理論學習上升至會運用知識，聯系當前實際氣候及氣象條件，解釋說明大氣環境質量狀態，進而提出解決措施。

2 建設環境監測數據庫前提條件和技術手段

2.1 與科研教學儀器聯合使用

本科實驗教學儀器設備只有小型氣象站和太陽標準輻射觀測站2套儀器，通過整合，2009年建成室外氣象站，為師生科研教學服務。建設環境監測站必須要有大氣環境監測儀器，因此，積極聯合供研究生使用的美國進口TEOM1400a系列PM2.5監測儀與本科生共享，同時實驗中心將共同負擔該儀器的維護和維修費用，實現互利共贏，符合學校提出的提高儀器設備利用率的精神，減少重復購置造成的浪費。

2.2 環境監測數據庫的建立

將PM2.5監測儀測得的數據通過開發設計制作數據轉換系統，并入2008年建成的室外氣象參數數據庫中，包括總、凈、直、反、散等太陽輻射照度，以及溫度、濕度、大氣壓、風速和風向等氣象數據，完善該數據庫為環境監測數據庫，即追加環境污染因子PM2.5，通過不斷積累監測數據，有利于污染因子與氣象參數的相關性研究。

2.3 選擇數據下載方式

連接從PM2.5監測儀到電腦上一個RS-232口提供9對9針的電纜，下載數據，獲得的數據記錄從上次下載的時間開始，從1400a系列監測儀傳輸到個人電腦，形成Excel表格。

氣象站的溫度、濕度、大氣壓、風速和風向等傳感器在數據采集器中轉變成Excel，并通過CABLE-HWS2通訊線與筆記本電腦相連，下載數據；輻射站通過數據線與臺式電腦相連，記錄儀在線讀取數據，7天內將記錄儀中的數據錄入臺式電腦中儲存。

3 環境監測數據庫的軟件開發

3.1 數據庫要素的構成

3臺儀器均以00∶00為原點，每30分鐘輸出一次；氣象站和PM2.5監測儀觀測數據是存儲在機內存儲器上的，觀測數據采用人工定期下載的方式獲取，下載的數據為存儲在 Excel表格中，存儲數據字段為：Date/Time，Pressure/KPa，Temperature (℃)，RH/%，Wind Speed/m/s，Wind Direction，Mass Conc/μg/m3，30-Min MC，01-Hr MC，24-Hr MC，Tot Mass/μg。輻射站的數據經采集程序下載后保存在采集程序下的main.mdb數據庫內，存儲的數據表名為main。輻射數據的月報、日報等數據

*2009年度實驗教學儀器設備改造和開發項目（西安建筑科技大學）。

作者：劉偉，碩士研究生，工程師，研究方向為環境監測。均由采集程序使用mian數據表中的數據加工而來。

3.2 數據傳輸入庫系統及數據庫的建立

要實現3個使用不同存儲方式的數據按時間進行連接，數據處理程序分3個步驟處理。

第一步是對PM2.5監測儀及氣象觀測站的數據進行格式轉換，如將在Excel文件中的日期字段格式“08/22/08 15∶40∶05.0”轉化為aws數據表中的“200808221540”日期字段格式，并將轉換后的數據存入目標數據庫qxdata.mdb中的aws數據表中。

第二步按照處理的Excel文件中的最大日期和最小日期為搜索條件，從輻射站的mina.mdb的main數據表中獲取該時間段的全部輻射數據，同時將main數據表中的“nyr”和“hour1”2個字段按照“YYYYMMDDHHMM”的格式進行合并，同aws數據表中的日期字段格式保持一致，并存入目標數據庫qxdata.mdb中的fs數據表中。

第三步對目標數據庫qxdata.mdb中的aws數據表和fs數據表中的數據進行唯一約束聯接查詢，聯接字段為日期，最后將查詢結果在程序界面按照日期倒序排列顯示出來，并通過點擊程序界面導出按鈕將處理結果導出為Excel文件，導出后文件字段格式為“時間日期，氣溫，氣壓，濕度，風速，風向，總輻射量，凈輻射量，直射輻射量，射輻射量，散射輻射量，質量濃度，30分鐘質量濃度，1小時質量濃度，24小時質量濃度”，文件名為數據導出時間的小時和分鐘數值。

3.3 運行維護過程中出現的問題及解決辦法

做到每3～5天將輻射站記錄儀的數據錄入電腦中（記錄儀內存最大為7天）；PM2.5監測儀的數據至少5周進行下載；小型氣象站數據至少2個月進行收集；日常除了對電源、傳感器等故障到現場維護、檢查和調試，保證儀器的正常運行，還需對數據的傳輸、入庫等進行實時監控和故障排除[4]。

4 結束語

經過優化組合本科教學和科研教學的多個實驗儀器，首先可開闊學生視野；其次得到大量實驗數據，加強學生分析處理數據的能力，聯系當前實際氣候及氣象條件，解釋說明目前大氣環境質量狀態，進一步提出解決措施。

[1]邱均成,彭世金,肖薇.高校實驗室設備利用率的研究與探討[J].成都電子機械高等專科學校學報,2005(4)∶75-78

[2]欒永衛,曹興鋒.自動氣象站維護及操作技巧[J].山東氣象,2007,27(4)∶51-52

[3]嚴曉嵐.自動氣象站儀器的日常維護[J].西藏科技,2008(9)∶14-15

[4]相峰,宋敏.提高自動氣象站數據質量應注意的幾個問題[J].山東氣象,2008,28(1)∶56

Exploration and Practice of Environmental Monitoring Database Construction

Liu Wei, Yang FlngL Chengwei, Yang Chengjian, Chen Xingdu

Based on the existing outdoor Weather Monitoring Station, add an atmospheric environmental monitoring instrument (PM2.5 Monitor, US R&P TEOM1400a Series). Develop and design the Data Conversion System (DCS), add the PM2.5 data to the existing outdoor meteorological parameters database via DCS, and construct the Environmental Monitoring Database which will broaden undergraduate view sight, and improve the quality of experiment teaching. Obtain a mass of experimental data via integrated utilization and optimization combination of single instrument,provide the basic data for Xi’an atmospheric pollutants and meteorological parameter correlation,this can be scientific research resources for teachers and students in our university.

environmental monitoring; database; data conversion system

2 Shaanxi Provincial Atmospheric Sounding Technical Support Center, Xi’an, China 710015

P415.1

B

1671-489X(2011)03-0100-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.03.100

Author’s address

1 Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an, China 710055