大氣監(jiān)測技術(shù)的探討與優(yōu)化

葉　鑫　張　紅

（寶雞市環(huán)境監(jiān)測中心站陜西寶雞721006）

大氣監(jiān)測技術(shù)的探討與優(yōu)化

葉鑫張紅

（寶雞市環(huán)境監(jiān)測中心站陜西寶雞721006）

現(xiàn)階段，大氣監(jiān)測技術(shù)得到成熟發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對于優(yōu)化布點(diǎn)技術(shù)同樣展開的一定的研究，以期能夠提升工作效率，延長設(shè)備使用壽命，包括常見有檢驗(yàn)法、相關(guān)分析法以及多目標(biāo)規(guī)劃法等。本文基于大氣監(jiān)測系統(tǒng)中傳感器成本過高這一特點(diǎn)，對傳感器監(jiān)測時段布點(diǎn)方法中多目標(biāo)特征分析法的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，旨在彌補(bǔ)傳感器使用時間過短這一不足，同時兼顧大氣監(jiān)測的實(shí)時性需求。

大氣監(jiān)測；優(yōu)化；布點(diǎn)

空氣實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，屬于一種虛擬的儀器技術(shù)，電化學(xué)氣體傳感器的價格越高，設(shè)備的性能相對越高，就現(xiàn)階段而言，該類儀器的使用時間相對較短，通常情況下，可使用時間為兩年左右。系統(tǒng)檢測時間一旦過長，則使用時間會進(jìn)一步縮減。一般情況下，可將檢測布點(diǎn)分為優(yōu)化點(diǎn)位、預(yù)測布點(diǎn)這兩種技術(shù)。其中優(yōu)化點(diǎn)位技術(shù)建立在常規(guī)布點(diǎn)基準(zhǔn)上，重置了點(diǎn)位，最大限度的使空氣檢測的點(diǎn)位數(shù)量降低，或擴(kuò)寬檢測點(diǎn)所涉及的面積，進(jìn)而使數(shù)據(jù)采集工作效率和及時性提升。

1　優(yōu)化布點(diǎn)技術(shù)的實(shí)施

物元分析方法根據(jù)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值作為基礎(chǔ)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)事物以及節(jié)域事物，形成物元矩陣，需接受優(yōu)化的布點(diǎn)技術(shù)，其物元矩陣與標(biāo)準(zhǔn)物元、節(jié)域物元之間，構(gòu)建生成關(guān)聯(lián)函數(shù)、綜合關(guān)聯(lián)函數(shù)，并為下階段工作提供數(shù)據(jù)參考。物元分析方法在優(yōu)化布點(diǎn)技術(shù)的實(shí)踐中，具有操作簡單便捷的優(yōu)勢，所需成本相對較低，但相對而言，這一方法的實(shí)施一定程度上受到操作者的主觀因素影響，缺乏精準(zhǔn)度和科學(xué)性。

相關(guān)分析方法要求接受檢測的區(qū)域，全部規(guī)劃為正方形狀態(tài)網(wǎng)格m個，并與中心位置內(nèi)，設(shè)計(jì)出數(shù)量為n的檢測布點(diǎn)，清潔點(diǎn)的位置設(shè)計(jì)在這一范圍中的上方向。根據(jù)相關(guān)系數(shù)R，計(jì)算出m、n兩者之間的相關(guān)性，R的水平越高，那么這一范圍中檢測布點(diǎn)所檢測的空氣污染濃度與變動幅度，體現(xiàn)的愈發(fā)清晰。依照布點(diǎn)分布的空氣污染濃度均值，以及網(wǎng)格中空氣污染物質(zhì)濃度的水平作為基礎(chǔ)，計(jì)算出變異系數(shù)CV，以及單點(diǎn)方差Si，通過對以上所得數(shù)據(jù)的全麻分析，能夠獲取最為適宜的布點(diǎn)技術(shù)優(yōu)化點(diǎn)。

檢驗(yàn)法是指以原本的網(wǎng)格作為基礎(chǔ)，提取典型或接近于均值的代表性樣本接受檢驗(yàn)。使用t分布表以及實(shí)時的檢測數(shù)據(jù)，計(jì)算得出t檢驗(yàn)的樣本同整體樣本兩者中的差異和區(qū)別。顯著水平下，t分布表值＞t實(shí)時監(jiān)測數(shù)值，而這表明原本的假設(shè)成立，可以證實(shí)，檢驗(yàn)法選取樣本點(diǎn)作為代表分析，能夠作為整體樣本變動規(guī)律的代表

多目標(biāo)規(guī)劃法是在同一階段中，將不同的目標(biāo)因素納入考慮范圍內(nèi)進(jìn)行檢測，并對目標(biāo)規(guī)劃實(shí)施規(guī)范化的要求，最終構(gòu)建生成無量綱規(guī)范化的優(yōu)化布點(diǎn)矩陣。利用對權(quán)重以及相對接近度的計(jì)算能夠獲取多種目標(biāo)因素的差異性重視度曲線波動，進(jìn)而獲取質(zhì)量對比的分析表。

在使用密切制定法對大氣進(jìn)行監(jiān)測時，可以賦予個檢測目標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重，并將權(quán)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為能夠?qū)Υ髿馊鏅z測的單項(xiàng)指標(biāo)。這種方式對大氣進(jìn)行監(jiān)測，計(jì)算的不是很復(fù)雜，很容易得到監(jiān)測的結(jié)果，但是需要應(yīng)用到大量的數(shù)據(jù)，使處理工作非常的多。

根據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，使用上述幾種方法對大氣進(jìn)行監(jiān)測，對非線性權(quán)值進(jìn)行分配時，常常會出現(xiàn)各種問題，而且在進(jìn)行布點(diǎn)時，是根據(jù)空間尺度來完成的。在大氣監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中，在對布點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化時，只對時間尺度重視，對其采用的過程中進(jìn)行優(yōu)化，而且將氣體、空間因素等考慮進(jìn)來，形成全新的時空布點(diǎn)技術(shù)。

2　優(yōu)化布點(diǎn)的原理

2.1建立原始樣本數(shù)據(jù)矩陣

在進(jìn)行優(yōu)化布點(diǎn)時，需要根據(jù)實(shí)際的要求，設(shè)立出相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)庫，在其中存在n個不同的監(jiān)測點(diǎn)，在每一個檢測點(diǎn)當(dāng)中，又存在m個有效因素，通過這些數(shù)據(jù)就可以建立出相應(yīng)的樣本矩陣：

2.2數(shù)據(jù)的預(yù)處理

由于有效因素較多，不同的因素當(dāng)中，量綱也存在一定的差異，因此，在進(jìn)行優(yōu)化時，既要將有效因素多的特點(diǎn)考慮進(jìn)去，進(jìn)行相應(yīng)的處理，去除量綱存在誤差造成的影響。在這一過程中，就需要應(yīng)用極差規(guī)格化公式來完成，將所有的有效因素進(jìn)行調(diào)整，使其處于[0,1]的區(qū)間內(nèi)，優(yōu)化出相應(yīng)的矩陣：x'i=(xi-min xi)/(max xi-min xi)，其中1≤i≤n，xi為優(yōu)化之間的數(shù)值，x/為優(yōu)化后的數(shù)值。

2.3特征分析模型

假設(shè)優(yōu)化中的樣本聯(lián)系度為Si，i在1～n之間，就可以將其與原始樣本矩陣建立出相應(yīng)的聯(lián)系，具體表示為：，在定義時，就可以獲得a1值，這時得到的結(jié)果為聯(lián)系的最大值。并且，在取Q的最大值時，就可以將x、s、a向量化，可以得到S=XA，由上述兩個公式就可以對變量矩陣的問題進(jìn)行處理，處理結(jié)果為最后，根據(jù)主分量法對其進(jìn)行求解，求出相應(yīng)的A值，在獲得的A值中，需要達(dá)到XTXA=λA=1的要求，其中λ為矩陣的最大特征值，A為λ相對的特征向量。

3　結(jié)語

綜上所述，針對多宗目標(biāo)其他于同一時段的檢測布點(diǎn)問題，可通過多目標(biāo)特征分析的方法進(jìn)行處理，其中圍繞時段展開再一次的布點(diǎn)具有十分積極的作用，對電化學(xué)傳感器中環(huán)境空氣檢測體系起到促進(jìn)效果。通過t對t檢驗(yàn)結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，想要得知某一時刻內(nèi)區(qū)域內(nèi)空氣污染的濃度，可經(jīng)由多目標(biāo)特征分析手段來實(shí)現(xiàn)。在這一模式下，對傳感器的應(yīng)用次數(shù)以及時間大幅度降低，進(jìn)而使儀器的使用時間得以延長，避免造成不必要的資源浪費(fèi)。

[1]王海寶,吳婷婷,吳光杰.大氣監(jiān)測時段優(yōu)化布點(diǎn)技術(shù)研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2011,05（02）:26-29.

[2]李華.淺談季節(jié)因素對大氣環(huán)境監(jiān)測優(yōu)化布點(diǎn)的影響[J].科技風(fēng),2015,09（04）:191.