環(huán)境空氣自動監(jiān)測異常數(shù)據(jù)的判斷與處理

白宇 郭瑞 劉文秀 李媛 劉彬 李丹

在現(xiàn)階段社會和經(jīng)濟飛速發(fā)展的同時，我們也需要面臨的一個非常嚴重的全球性問題就是環(huán)境的污染問題。在現(xiàn)階段對環(huán)境質(zhì)量進行監(jiān)測是必不可少的。而環(huán)境監(jiān)測過程中產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)處理就顯得尤為重要。本文對環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行一定的分析研究。

環(huán)境空氣質(zhì)量的變化基本上可以說是無時無刻不在發(fā)生的，采用人工對其進行監(jiān)測會極大地耗費人力與物力，自動監(jiān)測系統(tǒng)就在這種強烈的對比之下發(fā)揮出自己的優(yōu)勢。但是在進行監(jiān)測的時候會因為站房環(huán)境變化、人員操作不當或天氣狀況突變而引起監(jiān)測的數(shù)據(jù)異常，如何對異常的數(shù)據(jù)進行判斷和處理成為一個非常重要的問題。

1.環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)概況：

現(xiàn)如今對環(huán)境空氣質(zhì)量狀況的監(jiān)測采用自動化的監(jiān)測系統(tǒng)在城市層面已經(jīng)是一件非常普及的事情了。但是相對于每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)乃至街道，現(xiàn)階段對于自動監(jiān)測系統(tǒng)的運用在總體上還處于起步階段。對自動監(jiān)測系統(tǒng)進行大范圍的推廣并能夠在更大范圍內(nèi)普及，可以使我們對城市中各級別行政范圍內(nèi)的空氣質(zhì)量把控能力將得到前所未有的提升，并能夠及時的反映出環(huán)境空氣質(zhì)量狀況的變化和趨勢。

自動站數(shù)量的增加，但自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、真實性、及時性的要求卻一點也不能放松。一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤的話會對數(shù)據(jù)使用者甚至環(huán)境決策者產(chǎn)生一系列負面的影響。因此如何對監(jiān)測數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的異常情況進行處理是一件非常重要的事情。

2.異常數(shù)據(jù)的判斷：

所謂異常數(shù)據(jù)，其實是指某個自動監(jiān)測系統(tǒng)相對于其周邊范圍的自動監(jiān)測系統(tǒng)在某個污染物的濃度平均水平，一定時間段甚至長時間出現(xiàn)較大離群的狀況。綜上，如果大面積的普及街道級的自動監(jiān)測系統(tǒng)，因為自動站之間距離較近，互相間的污染物濃度一致性普遍較好，那異常數(shù)據(jù)的分辨將變得很容易。而導(dǎo)致其出現(xiàn)的原因，不外乎三個方面：監(jiān)測儀器設(shè)備故障、操作人員運維不當和周邊環(huán)境突然變化。

2.1 監(jiān)測儀器設(shè)備故障：

自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)備的故障問題最常見的問題之一，設(shè)備的突發(fā)故障必定會導(dǎo)致異常數(shù)據(jù)的出現(xiàn)。比如氣態(tài)儀器采樣泵故障導(dǎo)致的采樣系統(tǒng)不能正常循環(huán)，會引起監(jiān)測數(shù)據(jù)保持在某個水平?jīng)]有變化；而氣態(tài)儀器檢測器或光源的故障會使監(jiān)測結(jié)果劇烈波動。這類故障是最容易判斷的，并且有針對性的辦法可以使采樣系統(tǒng)正常運行。

2.2 周邊環(huán)境突然變化：

會引起環(huán)境監(jiān)測異常數(shù)據(jù)的原因可以歸納為采樣系統(tǒng)及周邊環(huán)境發(fā)生變化引起周邊出現(xiàn)污染源使監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏離。發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏離后，應(yīng)在第一時間確定儀器狀態(tài)是否異常，同時調(diào)取周邊街道點位數(shù)據(jù)，結(jié)合風向觀察是否出現(xiàn)污染物氣團移動的情況，如發(fā)現(xiàn)下風向同類污染物也跟隨著出現(xiàn)較大變化，可以基本確定為本地出現(xiàn)非固定污染源；另外周邊環(huán)境的變化也表現(xiàn)為氣象條件的變化，以熱電公司生產(chǎn)的1405型顆粒物監(jiān)測儀器為例，經(jīng)驗表明，在起風及之后較長時間內(nèi)，當空氣質(zhì)量由差迅速轉(zhuǎn)好，1405型顆粒物監(jiān)測儀器有可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)為負值的現(xiàn)象。現(xiàn)實生活中顆粒物濃度為負數(shù)的情況是不可能的，但由于監(jiān)測儀器原理等原因會導(dǎo)致類似的情況出現(xiàn)。這時需要數(shù)據(jù)審核人員去人為的將該時段監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷為無效或修約；另外采樣系統(tǒng)電壓變化也可能會引起數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動的情況，因此在對于異常數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因進行考慮的時候一定要保持客觀性的原則全面的看待出現(xiàn)的問題。

3.異常數(shù)據(jù)的處理及應(yīng)對：

發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)值后，要結(jié)合上文描述的指標對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因進行判定。如因設(shè)備故障及操作人員不當引起的異常數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)審核過程中應(yīng)按無效處理，如確定是局地污染事件則異常數(shù)據(jù)應(yīng)審核為有效。

在“異常數(shù)據(jù)的判斷”章節(jié)內(nèi)，除周邊環(huán)境突然變化引起的異常數(shù)據(jù)我們無法提前預(yù)知，其他內(nèi)容其實都或多或少是可控的。在監(jiān)測儀器24小時不間斷運行的過程中，除例行維護外，應(yīng)每年對儀器進行預(yù)防性維修及檢查，將可能壽命殆盡的耗材、零件提前更換，或在站房內(nèi)保存?zhèn)溆?，盡可能的避免由于儀器故障導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)。替換下來的仍能使用的零件應(yīng)回收至質(zhì)量控制實驗室進行測試并統(tǒng)一管理。

另外，運維管理的控制也是非常重要的，主要表現(xiàn)為對記錄的嚴格要求。運維人員養(yǎng)成真實，及時的填寫記錄的習慣。包括但不僅限于運維記錄、校準記錄、配件更換記錄、故障維修記錄、站房內(nèi)（外）部環(huán)境記錄等內(nèi)容。全面的記錄便于工作人員迅速進入異常數(shù)據(jù)審核工作狀態(tài)，節(jié)省大量時間。

4.綜上所述，環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行是非常重要的，空氣污染在現(xiàn)在及今后的很長的一段時間內(nèi)都將是困擾人們的一個巨大問題，對于自動監(jiān)測系統(tǒng)的不斷改進及優(yōu)化能夠保證異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻次大大降低[5]，能夠?qū)Νh(huán)境質(zhì)量問題的研究和決策提供一定的幫助。