環(huán)境信息技術(shù)及其在煙氣脫硫中的應(yīng)用
環(huán)境信息技術(shù)是指將在環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域中應(yīng)用的,經(jīng)收集、處理以特定形式存在的環(huán)境知識迅速進行采集,、處理,、存儲,、加工,、管理、檢索和傳輸?shù)募夹g(shù)[1 ] ,。環(huán)境信息技術(shù)除了具有一般信息技術(shù)的基本屬性(如事實性,、傳輸性、擴散性和共享性) 以外,還具有時空性,、綜合性,、連續(xù)性,、隨機性、交叉性,。
1 環(huán)境信息技術(shù)及其應(yīng)用
在環(huán)境問題日益突出和環(huán)保意識不斷提高的今天,環(huán)境問題更加復(fù)雜,環(huán)境工程技術(shù)不斷涌現(xiàn),迫切需要對環(huán)境問題和相關(guān)技術(shù)進行有效的分析和管理,環(huán)境信息技術(shù)恰好可達到這種要求,。因此,環(huán)境信息技術(shù)已越來越受到各國的重視,它的應(yīng)用將是環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程發(fā)展的一個重要研究方向[2 ] 。目前,環(huán)境信息技術(shù)主要有:“3S”技術(shù),、仿真與控制技術(shù),、專家系統(tǒng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多媒體與可視化技術(shù)等,。
1. 1 “3S”技術(shù)
“3S”技術(shù)是地理信息系統(tǒng)( GIS) ,、全球定位系統(tǒng)(GPS) 和遙感技術(shù)(RS) 的合稱,它們是構(gòu)成地理信息產(chǎn)業(yè)不可缺少的支柱產(chǎn)品和技術(shù)。GIS 是GPS 與RS的基礎(chǔ)平臺且能夠促進空間數(shù)據(jù)獲取能力的提高,而GPS 與RS 為GIS 提供海量的高質(zhì)量的空間數(shù)據(jù),這三者形成一個有機的整體,。目前正著力于三者集成的研究開發(fā),這將有助于揚長避短,使3S 技術(shù)更好地為環(huán)境保護服務(wù),。“3S”技術(shù),特別是集成的“3S”技術(shù),在環(huán)保領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。如對環(huán)境進行有效的分析管理,、污染源和污染狀況的動態(tài)監(jiān)測,、環(huán)境問題的輔助決策和全球環(huán)境變化的跟蹤分析等方面都顯示了無法替代的作用[3 ] ,但在煙氣脫硫中的應(yīng)用還未見報道。隨著環(huán)境質(zhì)量和標準的不斷完善,環(huán)保要求更加嚴格,這就對環(huán)境信息的精度,、速度要求更高,所以集成的“3S”技術(shù)必然成為研究的重點且會有更好的應(yīng)用前景,。
1. 2 仿真與控制技術(shù)
仿真與控制是計算機在環(huán)保領(lǐng)域中應(yīng)用的兩個重要方面,也是環(huán)境工程專業(yè)發(fā)展的兩個重要方向。顧名思義,仿真就是對真實的模仿,是在對研究對象建立模型的基礎(chǔ)上,利用計算機速度快,、容量大,、精確度高等特點,通過輸入已知信息,求得未知信息的過程,包括物理仿真和數(shù)字仿真。環(huán)保領(lǐng)域里的控制一般是指自動控制,是指在沒有人直接參與的情況下,利用外加的設(shè)備或裝置,使機器,、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行,。環(huán)保領(lǐng)域中仿真與控制的目的是為了研究反應(yīng)原理、了解污染物處理過程的機理,、提高污染物的處理效率,、降低污染物的處理費用,當(dāng)然也可用于復(fù)雜的環(huán)境問題研究、環(huán)境工程設(shè)備的工藝開發(fā),、工程設(shè)計和運行管理中,。當(dāng)前的環(huán)保設(shè)備和技術(shù)還缺少仿真與控制技術(shù)的應(yīng)用,因此有很好的市場前景[4 ] 。
仿真與控制技術(shù)主要應(yīng)用在以下方面: ①通過建立模型來研究反應(yīng)原理,。有些問題較復(fù)雜,涉及的因素也較多,而且沒有成功的實例,這就需要建立模型, 模擬實際條件來開展研究,。如大氣污染物的擴散模型、濕式石灰石—石膏法煙氣脫硫控制系統(tǒng),、物質(zhì)的反應(yīng)動力學(xué)模型,、活性污泥過程模型等都是仿真應(yīng)用的第一步,為進一步分析模型,進而開展試驗奠定了理論基礎(chǔ)。②對工藝條件參數(shù)進行控制,實現(xiàn)環(huán)境工程技術(shù)的智能化,。環(huán)境工程中的自動控制目標主要有抑制外部擾動對污染物處理過程的影響,、確保過程的穩(wěn)定和使工程的經(jīng)濟指標最優(yōu)化,如控制技術(shù)在炭法煙氣脫硫技術(shù),、石灰石—石膏法、電子束氨法中廣泛應(yīng)用[5 ] ,。
1. 3 專家系統(tǒng)技術(shù)
專家系統(tǒng)是為了解決具有專家級的適當(dāng)規(guī)模的問題,采取一定的推理控制策略,具有相當(dāng)豐富和權(quán)威的知識,以及學(xué)習(xí)機制,能對知識庫進行修改,以增強解決實際問題能力的計算機系統(tǒng),。簡單地說,專家系統(tǒng)就是存貯在磁盤上的專家經(jīng)驗。一個專家系統(tǒng)主要由 4 個部分組成:待解決的問題,、推理控制策略,、學(xué)習(xí)機制和知識庫。具體地說,就是知識工程師通過知識獲取手段,將領(lǐng)域?qū)＜医鉀Q特定問題的知識,采用某種知識形式存放在知識庫中,然后用戶通過人機交互接口輸入信息,、數(shù)據(jù)和指令,并借助于數(shù)據(jù)庫等,運用推理機制控制知識庫和整個系統(tǒng)工作,最終得到問題的求解,。專家系統(tǒng)最重要的特征是它的研究對象不是一般的專業(yè)技術(shù)人員的智能,而是綜合某個領(lǐng)域具有技術(shù)特長的專家以解決專門問題的本領(lǐng)。所以專家系統(tǒng)有以下特點:必須實用,有明確的應(yīng)用目標;具有解決實際問題的能力,甚至在某方面超過特定的專家;只能解決某個領(lǐng)域的特定問題;服務(wù)對象一般是該領(lǐng)域具有一定專業(yè)知識和技能的人員,。專家系統(tǒng)是人工智能的一個重要研究領(lǐng)域,雖然人工智能已經(jīng)發(fā)展得很成熟完善,但專家系統(tǒng)的研究和應(yīng)用還較少,尤其是在一些特定領(lǐng)域幾乎是空白,如在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用的專家系統(tǒng)就很少[6 ] ,。趙光明、陳金玉和溫敬平等[7 ]對綜合評選煙氣脫硫(FGD) 技術(shù)專家系統(tǒng)進行了研究,并將所研究的專家系統(tǒng)應(yīng)用于實踐,取得了很好的效果,。本文作者對煙氣脫硫技術(shù)進行了綜合評價并開發(fā)了專家系統(tǒng),。
1. 4 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為家喻戶曉的技術(shù),與人們的工作、生活,、學(xué)習(xí)密切相關(guān),。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大大提高了效率,同時也節(jié)約了大量的資源和能源,對保護環(huán)境起著積極的作用,。環(huán)保知識的宣傳,、環(huán)保技術(shù)的推廣、環(huán)境政策法規(guī)的發(fā)布實施,、環(huán)境問題的學(xué)習(xí)交流等都離不開互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),。由于公眾和政府環(huán)保意識的提高,使環(huán)保事業(yè)得到迅速發(fā)展,環(huán)境領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也相應(yīng)地迅速發(fā)展?；诰W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的軟件平臺,、數(shù)據(jù)共享和挖掘、環(huán)境數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)管理技術(shù),、環(huán)境管理網(wǎng)上辦公自動化系統(tǒng)和環(huán)境信息發(fā)布等都是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用,。
環(huán)境網(wǎng)站肩負了普及環(huán)保知識、宣傳環(huán)保政策,、監(jiān)督環(huán)境污染,、實施環(huán)境管理和加強環(huán)境問題、技術(shù),、信息,、經(jīng)驗的學(xué)習(xí)交流等任務(wù),成為環(huán)保產(chǎn)業(yè)中不可缺少的一個重要組成部分,。與煙氣脫硫技術(shù)相關(guān)的網(wǎng)站較多,如國家煙氣脫硫工程技術(shù)研究中心網(wǎng)站(中國煙氣脫硫脫硝信息網(wǎng)) ,更是承擔(dān)了為我國煙氣脫硫脫硝技術(shù)及相關(guān)環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新,、人才培訓(xùn),、國內(nèi)外合作交流等提供全方位服務(wù)的重任。目前,中國國內(nèi)的環(huán)境類網(wǎng)站大致可以分為6 類:專業(yè)環(huán)保網(wǎng)站,、環(huán)保部門網(wǎng)站,、環(huán)保研究機構(gòu)網(wǎng)站、環(huán)保企業(yè)網(wǎng)站,、環(huán)保組織網(wǎng)站,、環(huán)保新聞與信息網(wǎng)站。
1. 5 多媒體與可視化技術(shù)
多媒體與可視化技術(shù)是一種新型的具有很大市場潛力的計算機技術(shù),它集文字,、聲音,、圖形、圖像,、動畫,、視頻為一體,以最直觀的方式表達和感知信息,以形象化的、可觸式的甚至語音方式的人機界面來進行信息加工和處理,為決策者和用戶提供幫助和支持,。多媒體與可視化技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用范圍正在加大,特別是與其它環(huán)境信息技術(shù)相結(jié)合,。如單純的地理信息系統(tǒng)以前只能傳輸和處理文字、圖片,、數(shù)字等,方式單一,大大降低了GIS 的效果,。多媒體與可視化技術(shù)和 GIS 相結(jié)合就成為必然,這將極大地增強GIS 的可視化與形象化,有效地推動GIS 的應(yīng)用向更深更廣的程度發(fā)展,同時也將有力地推動數(shù)字地球與虛擬現(xiàn)實的發(fā)展[8 ] 。
除了上述5 種應(yīng)用較多的環(huán)境信息技術(shù)外,還有很多技術(shù)也在研究開發(fā),如環(huán)境決策支持系統(tǒng)技術(shù),、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、模糊控制技術(shù)等,它們也有著廣闊的應(yīng)用空間和開發(fā)前景[9 ] ,。
2 環(huán)境信息技術(shù)的應(yīng)用展望
未來,環(huán)境信息技術(shù)主要應(yīng)用于: ①以GIS 為主的 “3S”技術(shù),給環(huán)境污染控制,、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、環(huán)境信息的收集等提供了很好的技術(shù)平臺支持,。尤其是“3S”技術(shù)和其它環(huán)境信息技術(shù)的結(jié)合,更具有廣闊的前景,。應(yīng)用到煙氣脫硫的監(jiān)測、SO2 總量排放的控制等方面, 將對我國減排SO2 起著極大的作用,。②仿真與控制技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的工程設(shè)計,、工藝開發(fā)和運行管理中還沒有得到普遍應(yīng)用,因此仿真與控制技術(shù)有很大的市場潛力,開發(fā)這個市場具有很重要的經(jīng)濟價值和社會效益。應(yīng)用到煙氣脫硫技術(shù)與設(shè)備的研究,、開發(fā)和工程中,會更好更快地促進煙氣脫硫技術(shù)與設(shè)備的國產(chǎn)化,。③專家系統(tǒng)是人工智能的一種,在環(huán)保領(lǐng)域中正日益受到重視,它是通過計算機來實現(xiàn)人的智能。隨著人類社會的進步和計算機的大量普及,對專家系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用的要求也會越來越高,。特別是目前煙氣脫硫技術(shù)綜合評價專家系統(tǒng)的研究,對選擇高效實用的煙氣脫硫技術(shù)與設(shè)備有著極高的社會價值,。④網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展、環(huán)境問題的惡化和數(shù)字地球的出現(xiàn)使與環(huán)保相關(guān)聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到快速發(fā)展,大大推動了環(huán)保產(chǎn)業(yè)的升級,同時也會積極推動我國煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。⑤城市寬帶的普及,、數(shù)字傳輸技術(shù)的發(fā)展以及人們對信息可視化,、形象化要求的加大,大大地促進了多媒體與可視化技術(shù)的應(yīng)用,對煙氣脫硫技術(shù)信息交流與合作有著積極作用。
總之,隨著人類社會的不斷進步,人們對環(huán)境質(zhì)量的要求會越來越高,。一方面,必然會加大對環(huán)境污染的治理,、生態(tài)環(huán)境的保護和環(huán)境問題的研究;另一方面,必然會加大對環(huán)境信息技術(shù)的研究、投入,以便能更好地解決環(huán)境問題和更好地管理環(huán)境,。
3 結(jié)語經(jīng)過近三十年的發(fā)展,中國的環(huán)保事業(yè)取得了可喜的成就,特別在污染防治技術(shù),、環(huán)境管理、環(huán)境工程與設(shè)備等方面,這是全體環(huán)保工作者,、全社會共同努力的結(jié)果,值得繼承和發(fā)揚,。環(huán)境信息技術(shù)與煙氣脫硫技術(shù)也有了很大發(fā)展,但是如何更好地將環(huán)境信息技術(shù)和煙氣脫硫技術(shù)有機結(jié)合,還有許多工作要做。
參考文獻:
[1 ]孫興富,屈曉萍,潘芳芳,等. 環(huán)境信息技術(shù)的應(yīng)用及其展望[J ] . 環(huán)境科學(xué)與管理,2007 ,32(4) ∶16 - 19.
[2 ]李樹文,周繼紅,楊衛(wèi)華,等. 環(huán)境信息技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望[J ] . 河北建筑科技學(xué)院學(xué)報,2002 ,19(1) ∶9 - 12.
[3 ]陳健飛.“3S”技術(shù)及其在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用[J ] . 中國人口,、資源與環(huán)境,2000 , (10) ∶110 - 111.
[4 ]姚重華. 環(huán)境工程仿真與控制[M] . 北京:高等教育出版社,2001.
[5 ]陳韜,彭永臻,王淑瑩,等. 污水生物處理系統(tǒng)的智能控制[J ] . 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002 ,28(4) ∶472 - 478.
[6 ]羅宏,張惠遠. 環(huán)境專家系統(tǒng)研究進展[J ] . 上海環(huán)境科學(xué),2003 ,22 (12) ∶859 - 862.
[7 ]趙光明,陳金玉,溫敬平. 綜合評選FGD 技術(shù)專家系統(tǒng)的研制[J ] . 電力環(huán)境保護,2003 ,19(1) ∶9 - 13.
[8 ] Ian D. Bishop. Environmental Information and Technology : Is It All Too Much ? [J ] .Landscape and Urban Planning ,2002 , (47) ∶111 - 114.
[9 ]Hattori ,Toshiyuki . Environmental Knowledge Management Utilizing Informa2 tion Technology - introduction of Web - based Service ,“Ecology Express” [J ] . NTT R and D ,2002 ,51 (8) ∶673 - 680.
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
