環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)審核中異常數(shù)據(jù)處理辦法探討

王慎陽　徐建閣　馬紅磊　陳中華　王瑩

摘要：環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)審核是保障數(shù)據(jù)真實可靠的關(guān)鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)對異常數(shù)據(jù)的分析與判斷，從而為相應(yīng)的異常數(shù)據(jù)處理提供依據(jù)。本文將簡單介紹環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)審核，分別分析可預(yù)知及不可預(yù)知異常數(shù)據(jù)的判斷方法，并就相應(yīng)的異常數(shù)據(jù)處理辦法展開探討。

關(guān)鍵詞：環(huán)境空氣自動監(jiān)測;數(shù)據(jù)審核;異常數(shù)據(jù);判斷和處理

中圖分類號：X831 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）09-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.09.096

On the treatment of abnormal data in the audit of automatic monitoring data of ambient air

Wang Shenyang，Xu Jiange，Ma Honglei，Chen Zhonghua，Wang Ying

（Environmental Monitoring Center of Puyang City，Henan Province，Puyang Henan 457000，China）

Absrtact：The audit of ambient air automatic monitoring data is the key to ensure the authenticity and reliability of the data.It can realize the analysis and judgment of the abnormal data，so as to provide the basis for the corresponding abnormal data processing.This paper will briefly introduce the data audit of automatic monitoring of ambient air，analyze the judgment methods of predictable and unpredictable abnormal data respectively，and discuss the corresponding abnormal data processing methods.

Key words：Automatic monitoring of ambient air;Data review;Abnormal data;Judgment and processing

隨著現(xiàn)代環(huán)境的不斷惡化，環(huán)境空氣監(jiān)測逐漸受到社會范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，已經(jīng)成為氣象行業(yè)、環(huán)境保護行業(yè)共同實施的重要工作。不過受多方面因素影響，環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，如果不能對其進行有效處理，必然會導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果的真實性與可靠性大打折扣，必須對其進行審核與處理。

1 環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)審核概述

環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)需要長期、連續(xù)保持自動化運行和監(jiān)測狀態(tài)，如果儀器設(shè)備運行不夠可靠，必然會導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，難以保障數(shù)據(jù)真實性、完整性與可靠性。而且隨著環(huán)境空氣自動監(jiān)測要求和標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，必須加強相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)審核，及時發(fā)現(xiàn)其中的異常數(shù)據(jù)并進行有效處理，從而保障數(shù)據(jù)可靠性，保障環(huán)境空氣自動監(jiān)測質(zhì)量。導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)異常的原因較多，主要包括三方面因素影響：其一為儀器因素。如果自動監(jiān)測儀器管道與限流孔堆積大量灰塵，或者內(nèi)置泵產(chǎn)生故障，會使得應(yīng)用紫外熒光法測量的SO2含量數(shù)值偏低;如果光電倍增管工作溫度偏高，會使得基于化學(xué)發(fā)光法測量的NO2含量偏高，而其工作溫度超過正常溫度越多，數(shù)值偏差也就越大;當(dāng)光信號達到飽和或者軟件故障時，應(yīng)用差分吸收光譜法測量的SO2、NO2數(shù)值偏小;當(dāng)紙帶用完或撕斷時，應(yīng)用β射線法檢測的PM10含量數(shù)值會固定不變;當(dāng)外界空氣濕度較大且氣水分離器不能完全分離水分時，濾膜上吸附有水分，會使得應(yīng)用震蕩天平法檢測的PM10含量數(shù)值為負(fù)值。其二為采樣系統(tǒng)因素。當(dāng)出現(xiàn)采樣頭污染、被遮擋，或者采樣管路堵塞等情況時，引風(fēng)機可能出現(xiàn)故障，同時閥板、電磁閥也可能不暢通，從而導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)值出現(xiàn)離群、較低、無變化等異常情況。其三為其他影響因素，主要包括線路松動、供電系統(tǒng)不穩(wěn)定等，可能導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)值與實際測量不一致，監(jiān)測數(shù)值離群、異常等問題。

2 環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)審核中異常數(shù)據(jù)的分析判斷

總體來看，環(huán)境空氣自動監(jiān)測中的異常數(shù)據(jù)主要可分為可預(yù)知及不可預(yù)知的異常數(shù)據(jù)兩種。其中前者指因儀器校準(zhǔn)、儀器已知故障排除、儀器重啟、維護、停電等原因而導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)，通?？芍苯訉⑵涮蕹?而后者則主要是指由氣象變化、儀器性能不穩(wěn)定、儀器未知故障、采樣系統(tǒng)故障、輔助設(shè)施故障等所導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)，往往需要根據(jù)異常實際情況，結(jié)合子站維護情況、維護記錄等進行綜合判定與合理處理。在環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)審核中，異常數(shù)據(jù)的分析判斷方法主要如下：

2.1 針對不同類型異常數(shù)據(jù)進行重點審核

在環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)審核中，異常數(shù)據(jù)往往有較為明顯的特征，在審核時應(yīng)當(dāng)針對有著異常特征的數(shù)據(jù)進行重點審核。

（1）連續(xù)恒定值數(shù)據(jù)。通常來說各項環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)都不會存在連續(xù)恒定值，因此，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)中連續(xù)出現(xiàn)大量恒定值或者波動范圍較小的值時，應(yīng)當(dāng)對這些數(shù)據(jù)進行重點審核。當(dāng)長時間出現(xiàn)連續(xù)恒定值時，應(yīng)當(dāng)先對儀器系統(tǒng)進行檢查。如果檢查結(jié)果為儀器系統(tǒng)故障，則可以判定這些數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，并可直接將其作為無效數(shù)據(jù);如果檢測結(jié)果為儀器系統(tǒng)正常，則說明該子站該時間段周圍環(huán)境空氣質(zhì)量濃度變化較小，出現(xiàn)連續(xù)恒定值屬于正?，F(xiàn)象，這些數(shù)據(jù)可被判斷為有效數(shù)據(jù)。

（2）連續(xù)低濃度值。在環(huán)境污染較為嚴(yán)重的情況下，環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)通常不會連續(xù)出現(xiàn)零值或在零值附近波動的值，因此，當(dāng)自動監(jiān)測數(shù)據(jù)中出現(xiàn)連續(xù)低濃度值時應(yīng)當(dāng)對其進行重點審核。在出現(xiàn)連續(xù)低濃度值時，首先應(yīng)當(dāng)考慮是否為儀器系統(tǒng)故障因素。經(jīng)檢測后如果確定為儀器系統(tǒng)故障，或者存在儀器零點校準(zhǔn)情況，都應(yīng)當(dāng)將連續(xù)低濃度值作為無效數(shù)據(jù)處理;經(jīng)檢測后如果發(fā)現(xiàn)儀器系統(tǒng)正常，不存在儀器零點校準(zhǔn)情況在，則說明該子站該時間段環(huán)境空氣質(zhì)量較為良好，污染物濃度低，尤其是對部分空氣質(zhì)量較好或者連續(xù)降雨后的地區(qū)而言，這種情況更為常見。

（3）離群值。離群值與其他監(jiān)測數(shù)據(jù)相差較大，往往也是數(shù)據(jù)異常的重要特征。當(dāng)發(fā)現(xiàn)環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)中包含離群值時，應(yīng)當(dāng)對其進行重點審核。在進行離群值分析判斷時，主要從儀器系統(tǒng)故障、儀器零點校準(zhǔn)、天氣變化等方面進行考慮。如果確定為儀器系統(tǒng)原因而導(dǎo)致離群值出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)將離群值作為無效數(shù)據(jù)處理;如果確定為天氣變化原因而導(dǎo)致離群值出現(xiàn)，則應(yīng)當(dāng)將其判斷為有效數(shù)據(jù)。

2.2 儀器系統(tǒng)故障導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)分析判斷

儀器系統(tǒng)故障是導(dǎo)致異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的重要原因，常見的CO、PM2.5等測量數(shù)據(jù)異常都可能是因為其而造成。其中CO分析儀是基于非分散紅外吸收法進行CO檢測，檢測精度直接受紅外光源強度影響。當(dāng)CO紅外光源出現(xiàn)損壞情況時，CO測量數(shù)值自然會受到影響而產(chǎn)生異常，主要表現(xiàn)為數(shù)值異常高或者負(fù)值;另外，CO分析儀泵軸如果卡死的話，實時測量數(shù)據(jù)會驟降至零點附近。因此，出現(xiàn)CO監(jiān)測數(shù)據(jù)異常的情況下，應(yīng)當(dāng)根據(jù)數(shù)據(jù)異常情況重點針對CO分析儀故障進行研究，并在判斷為由儀器故障所引發(fā)的數(shù)據(jù)異常后需要將數(shù)據(jù)作為無效數(shù)據(jù)加以剔除。而用于監(jiān)測PM2.5的PM2.5在線分析儀是基于微量振蕩天平法實現(xiàn)測量，其測量精度受流量影響巨大。當(dāng)PM2.5在線分析儀出現(xiàn)流量異常情況時，不僅PM2.5測量值會發(fā)生變化，對應(yīng)的PM10測量值也會有所變化。故而在PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)存在異常時，通常可以采取對比分析PM2.5和PM10濃度值的方式，判斷是否是PM2.5在線分析儀流量異常而導(dǎo)致。

2.3 站點周圍短時污染源導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)分析判斷

當(dāng)監(jiān)測站站點周圍出現(xiàn)短時污染源異常時，監(jiān)測數(shù)據(jù)也會出現(xiàn)異常情況。尤其是工廠等污染源在短時間內(nèi)排放大量污染物質(zhì)的情況下，附近環(huán)境空氣質(zhì)量將會受到明顯影響，不過在一定時間后會在生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)解下而恢復(fù)正常，從而出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)短時異常的情況。以站點周圍污染源短時排放大量污染物而導(dǎo)致SO2監(jiān)測數(shù)據(jù)值大幅提升為例，離污染源較近的站點監(jiān)測數(shù)據(jù)都出現(xiàn)了明顯的數(shù)值波動情況，而離污染源較遠的站點監(jiān)測數(shù)據(jù)始終保持正常。排除儀器系統(tǒng)故障原因后，對數(shù)據(jù)異常的站點附近進行現(xiàn)場調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的原因。

2.4 運維不當(dāng)導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)分析判斷

運維人員因為疏忽大意等原因，在工作中出現(xiàn)忘記關(guān)閉通道或者在運維結(jié)束后沒有及時開啟通道，都會使得系統(tǒng)自身審核無效，從而導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)異常。當(dāng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)中存在大量被標(biāo)記為無效的數(shù)據(jù)時，應(yīng)當(dāng)考慮是否是因為運維不當(dāng)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常，結(jié)合運維記錄進行分析，并通過與運維人員確認(rèn)的方式對存疑數(shù)據(jù)進行進一步判斷。

3 環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)審核中異常數(shù)據(jù)的處理

對異常數(shù)據(jù)的處理必須根據(jù)實際情況展開，重點在于準(zhǔn)確把握數(shù)據(jù)異常原因，從源頭著手對異常數(shù)據(jù)進行處理，具體處理方法如圖1所示。在發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后，通過明確異常特征以及比較相關(guān)指標(biāo)的方式，從同步異常、儀器故障、停電、輔助設(shè)施故障等方面進行分析判斷。其中當(dāng)儀器系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)當(dāng)將異常數(shù)據(jù)審核為無效數(shù)據(jù)并剔除，同時對儀器進行修復(fù)、校準(zhǔn)和更換;當(dāng)數(shù)據(jù)異常是由于停電、輔助設(shè)施故障等原因?qū)е聲r，需要將異常數(shù)據(jù)審核為無效數(shù)據(jù)并進行剔除，同時對故障修復(fù)。至于同步異常而導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)，則可審核為有效數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

綜上可知，環(huán)境空氣自動監(jiān)測中難免出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，為了降低異常數(shù)據(jù)對檢測結(jié)果真實性、可靠性的影響，有必要加強相應(yīng)的數(shù)據(jù)審核與處理。為了保障審核的有效性，應(yīng)當(dāng)充分落實三級審核模式，同時構(gòu)建相應(yīng)的審核和分析系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行有效性、準(zhǔn)確性處理，利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行異常數(shù)據(jù)審核與修訂。只有保障了數(shù)據(jù)有效性與準(zhǔn)確性，環(huán)境空氣自動監(jiān)測才能有效發(fā)揮作用，為環(huán)境空氣質(zhì)量的提高提供指導(dǎo)與保障。

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收稿日期：2020-07-01

作者簡介：王慎陽（1985-），男，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測。