空氣自動監(jiān)測網運行率和準確率統計自動化實現的探討

(山東省環(huán)境監(jiān)測中心站,山東濟南250013)

萬 黎,李 彥,崔志偉,劉 玉

空氣自動監(jiān)測網運行率和準確率統計自動化實現的探討

(山東省環(huán)境監(jiān)測中心站,山東濟南250013)

萬 黎,李 彥,崔志偉,劉 玉

山東省在城市空氣質量自動監(jiān)測網絡的監(jiān)控管理中,設計了反映子站運行管理的量化指標和計算程序,用軟件統計系統自動計算儀器設備的運行率和數據的準確率,實現了全省監(jiān)測數據的統一確認,使質量保證的監(jiān)管措施得以自動化實現。詳細介紹了該任務的自動化實現方式。

空氣質量;自動監(jiān)測;運行率;準確率;監(jiān)測數據

為全面真實地反映城市空氣質量狀況,山東省建立了由全部設區(qū)城市共144個空氣自動監(jiān)測站組成的、高覆蓋面積的城市空氣監(jiān)控網絡,實現全部子站與省、市環(huán)保局實行聯網,統一數據采集,統一數據確認管理。覆蓋所屬轄區(qū)全部子站的省控空氣質量自動監(jiān)測監(jiān)控網絡尚無先例,已有環(huán)境空氣信息管理系統的服務對象只局限于單個城市,不涉及獲取信息本身準確程度的判別。而我省空氣質量自動監(jiān)測站位多、對象復雜,對獲取信息本身準確程度的評判是全省統一數據確認的關鍵。

子站系統運營管理工作的指標是設備運行率和數據準確率,而以往對運行率、準確率的統計只是依據管理人員每日對數據肉眼觀察,發(fā)現不合理或故障情況進行手工記錄,結合現場抽查和遠程控制,判定其數據是否合理。人工登記難免因標準不統一和工作量巨大而出現遺漏或差錯,不可能做到全面、完整和公正,必須采用自動化的管理手段。設計反映子站運行管理的量化指標和計算程序,建立空氣質量自動監(jiān)測系統的運行評價體系,實現全省監(jiān)測數據的統一確認。

經過反復地將獲取數據和現場儀器運行情況進行觀察、總結、比對,將一系列復雜的人工管理量化,歸納提煉形成數學模型,用軟件模擬人工操作,我省獨創(chuàng)設計了符合我省空氣監(jiān)測子站運行實際情況、比較完善合理、兼顧地域情況、體現人性化管理、統一標準的運行率和準確率統計程序,解決了各子站監(jiān)測數據運行率、準確率自動判別的問題,做到了測點數據的同質化,實現了全省空氣質量監(jiān)測數據的統一確認。

1 設計原則

1.1 運行率統計

自動統計每天全省所有子站監(jiān)測儀器的數據采集頻率,對不滿足國家規(guī)范[1]要求的,扣除該天的運行率。

1.2 準確率統計

數據出現以下幾種現象系統自動判定該天、該子站、該監(jiān)測儀器數據不準確:

(1)24 h內小時濃度均值變化幅度過小

數據在24 h內變化幅度太小不符合污染物變化規(guī)律。歸納的數學模型為24 h內污染物濃度的最大值(max)減最小值(min)小于一個常規(guī)合理差值。由于地域的關系,沿海城市和內地城市以及不同的季節(jié)這個差值是不同的。為使管理公正,系統設計了統計參數表(見圖1),管理人員根據季節(jié)和地域設置不同的、相對合理的差值參與統計。如對于威海市,一般情況下二氧化硫等氣態(tài)污染物的這個差值設為10μg/m3,但由于其地理位置為三面環(huán)海,夏天雨季可能出現監(jiān)測值在一天內變化小于這個設定值,經多次的觀察和現場比對確定,統計時就可合理地將該季節(jié)的這個差值設定減小至5～8μg/m3。

(2)濃度日均值小于該污染物最低檢出限

(3)24小時內小時濃度均值出現5個以上負值

圖1 運行狀況統計參數表

(4)24小時內小時濃度均值出現連續(xù)5個以上小時完全無變化

(5)日均值濃度小于該城市全部點位濃度日均值[2](該點參加均值計算)的一個設定倍數(如一半)。這個倍數由管理人員根據城市的區(qū)域范圍及點位的具體位置預設在統計參數表中。

(6)管理人員通過數據審核或現場抽查判定該天該項數據無效,不能參加全市均值統計的,通過軟件的數據編輯功能將數據標記上無效符號。如:同一時間、同一監(jiān)測項目,某一測站與全市、尤其是相鄰測站的監(jiān)測數據曲線相關性太差,數據明顯異常等情況。

軟件在判定時只要出現上述情況中的一項則停止繼續(xù)判斷,避免重復計算。

2 計算方法

點位運行率和準確率表格式樣見表1和表2。

表1為各城市每一點位的異常情況清單。如表中2008年12月,濟南市泉城廣場子站,“數據量不足”項目中SO2列值為1,表明SO2監(jiān)測儀有一天的數據量不足18個小時,即為該子站有一天SO2數據未獲取;“5個以上小時值 ≤0”項目中PM10列為2,表明PM10監(jiān)測儀有兩天出現了連續(xù)5個以上小時值≤0,即為該子站有兩天 PM10數據不準確。實際應用的表1是每一個故障項目下均有 5 列 ,分別為考核因子 SO2、NO2、PM10、CO和O3,限于篇幅這里只示意性列出SO2和 PM10兩列。

表2為各城市運行率和準確率匯總表,是根據下述的計算公式將表1匯總統計所得。

2.1 運行率

一個城市的儀器運行率即為其全部站點儀器的數據獲取率,是在選擇的時間段內該城市全部站點數據采集量達到規(guī)范中要求的數據采集頻率的數據天數之和。取表1中該城市全部站點“數據量不足”項目中 SO2、NO2、PM10、CO 和 O3這 5列之和計入“未獲取次數”。該城市的儀器運行率為:

2.2 準確率

根據系統準確率的自動統計原則將表1中同一城市全部站點除“數據量不足”之外其它項目之和計入“不準確次數”。按 SO2、NO2、PM10、CO和O3這5個參數統計,該城市的數據準確率為:

表1 全省城市空氣自動監(jiān)測站運行情況(2008年12月) 天

表2 全省城市空氣監(jiān)測網運行率準確率統計

3 結語

本功能軟件現已在山東省以及全部市級監(jiān)控中心應用。山東省環(huán)保局每月進行通報的城市空氣自動監(jiān)測站儀器運行率和數據準確率考核表由該軟件自動生成。由于其指標統一、透明度高、公正性強,極大地提高了空氣自動監(jiān)測網質量管理的監(jiān)管力度、效率和水平,以往多見的數據缺失、數據異常現象大大減少,為全面、公正的監(jiān)控管理、確保數據的完整性和準確性提供了切實有效的技術保障。

以上的設計指標是根據調查、歸納、比對山東省的實際情況而設計出來的,各地空氣質量及污染源的分布情況不一致,可靈活進行指標設計,進一步完善自動化監(jiān)管工作。

[1]《環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測技術規(guī)范》(HJ/T193—2005)

[2]中國環(huán)境監(jiān)測總站文件(總站辦字[2000]026號,關于發(fā)布《城市空氣質量日報技術規(guī)定》的通知

[3]廣州省環(huán)境保護監(jiān)測站.珠江三角洲區(qū)域空氣監(jiān)控網絡QA/QC手冊[M].廣州:廣東科技出版社,2007.9:693-711.

[4]周發(fā)武.鮑建國.環(huán)境自動監(jiān)控系統技術與管理[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2007.9:301-321.

[5]國家環(huán)境保護總局空氣和廢氣監(jiān)測分析編委會.方法空氣和廢氣監(jiān)測分析方法(第四版增補版)[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2003.9:252-271.

[6]《環(huán)境空氣質量監(jiān)測規(guī)范》(試行)

The Realization Process of Automatic Calculating the Operation Rate and Accuracy of Ambient Air Quality Automatic Monitoring Network

Wan Li,Li Yan,Cui Zhiwei,Liu Yu
(Shandong Provincial Environmental Monitoring Center,Jinan Shandong 250013)

In the supervision management for the urban ambient air quality automatic monitoring network,the quantitative index and calculation program for evaluating the working status of the monitor equipments have been designed in Shandong province.By using the computer software,the equipment operation rate and accuracy of monitoring data can be automatically calculated.Follow that,the monitoring data can be achieved by unified confirmed,and the quality assurance and regulatory measures can be automated to achieve for the w hole province.In this paper,the realization process of this automatic method has been described in detail.

urban ambient air quality;auto-monito ring;equipment operation rate;accuracy monitoring data

X84

A

1008-813(2010)02-0051-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.02.014

2010-01-18

萬黎(1958—),女,山東蓬萊人,畢業(yè)于解放軍信息工程大學應用數學專業(yè),高級工程師,從事環(huán)境自動監(jiān)測及綜合評價工作。