環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)信息化質(zhì)量控制策略分析

徐 潔

（江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，江蘇 南京210036）

隨著現(xiàn)代社會科技發(fā)展水平的提升，環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)在城市空氣質(zhì)量監(jiān)測中已有了相對廣泛的應(yīng)用，其可提供空氣監(jiān)測日報(bào)，向全社會公開城市空氣環(huán)境質(zhì)量情況以及各項(xiàng)指標(biāo)信息。但目前在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于空氣質(zhì)量情況受外界因素影響大，監(jiān)測中不可避免地出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致報(bào)告數(shù)據(jù)失真，且隨著空氣質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)的增加，數(shù)據(jù)量激增，監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理相對滯后，導(dǎo)致環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行管理與質(zhì)量控制間出現(xiàn)矛盾。為解決矛盾，提高系統(tǒng)管控質(zhì)量與效率，應(yīng)樹立與時(shí)俱進(jìn)理念，積極利用現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)手段解決系統(tǒng)管理問題，彌補(bǔ)缺陷，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。為此，關(guān)于環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行管理及質(zhì)控信息化分析的探究理論實(shí)踐意義重大。

1 環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀

我國從上個(gè)世紀(jì)末開始了環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測站建設(shè)，但由于當(dāng)時(shí)我國科技水平有限，采用的大量設(shè)備均為國外引進(jìn)。邁入新世紀(jì)后，我國開始自主研發(fā)，在空氣自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)以及設(shè)備上均有了較大進(jìn)步，目前各大城市已均采用環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行空氣環(huán)境監(jiān)測，很多省市借助網(wǎng)絡(luò)也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的內(nèi)聯(lián)，但監(jiān)測系統(tǒng)配套的管理、運(yùn)營維護(hù)等方面尚不完善。

1.1 技術(shù)缺陷

我國在環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測方面的發(fā)展相對落后，目前正在逐步建設(shè)空氣自動(dòng)監(jiān)測站，隨著空氣質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)方面的研究和發(fā)展，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，構(gòu)建出了相對完善的空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)。但是，環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)仍存在很大的不足，有待進(jìn)一步提升。環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測的技術(shù)缺陷主要表現(xiàn)為：一方面體現(xiàn)在通信技術(shù)上，中心控制站與各個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)的通信仍以電話撥號為主要形式，采集數(shù)據(jù)僅能以秒為頻率，定期化地采集數(shù)據(jù)，依然無法實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測站的遠(yuǎn)程遙控以及實(shí)施數(shù)據(jù)監(jiān)控，從而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行管理中缺少反饋系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，不能很好地了解空氣質(zhì)量檢測儀器的運(yùn)行情況[1]。另一方面體現(xiàn)在技術(shù)參數(shù)采集手段上，監(jiān)測站通常對空氣中污染物質(zhì)濃度展開監(jiān)測，但在匯總數(shù)據(jù)過程中很多工作儀器無法采集到狀態(tài)參數(shù)，如流量參數(shù)、溫度參數(shù)等，常常出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)片面化、不完整、不準(zhǔn)確問題，難以用于準(zhǔn)確的空氣質(zhì)量評估、污染預(yù)測、污染防治當(dāng)中[2]。

1.2 集成化與自動(dòng)化水平低

集成化與自動(dòng)化水平低的根本原因主要在于技術(shù)，由于目前的技術(shù)水平有限，導(dǎo)致系統(tǒng)的兼容性與集成化程度過低，在多個(gè)監(jiān)測站系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行工作時(shí)，因數(shù)據(jù)格式差異增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)與處理工作量，也提升了數(shù)據(jù)處理難度，從而降低系統(tǒng)工作效率，無法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地利用，阻礙了統(tǒng)一化管理工作的落實(shí)，也不可避免地出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差。除此之外，標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化程度低也是空氣質(zhì)量檢測儀器的一項(xiàng)重要問題，目前對于系統(tǒng)的運(yùn)行管理、質(zhì)控主要通過人工完整，諸多工作難度高、耗時(shí)長，人工完成效果差，嚴(yán)重浪費(fèi)資源，不利于空氣質(zhì)量管理中心有效調(diào)控、監(jiān)督各空氣質(zhì)量監(jiān)測站。同時(shí)無法實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與分析也是自動(dòng)化程度低的表現(xiàn)，對于數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性存在重大干擾，降低了監(jiān)測數(shù)據(jù)分析效率[3]。若假定空氣質(zhì)量監(jiān)控站點(diǎn)所開展的工作達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，依次開展分析、歸類和整理監(jiān)測數(shù)據(jù)的操作，可能會出現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析結(jié)果誤差性較大的后果。

2 環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行管理策略

2.1 日常維護(hù)策略

根據(jù)國家出臺的《環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 193-2005）等技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)日常運(yùn)行中，需要由專業(yè)的、固定的運(yùn)維技術(shù)團(tuán)隊(duì)開展日常維護(hù)管理工作，使系統(tǒng)維修頻率降到最低。其中為保障系統(tǒng)維護(hù)效果與質(zhì)量，所有運(yùn)維人員必須具備崗位要求的從業(yè)資格證書，遵守以維護(hù)為主、維修為輔的設(shè)施管理原則，及時(shí)處理系統(tǒng)軟硬件組成部分中各項(xiàng)設(shè)施的異常，并定期審核系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)[4]。專業(yè)運(yùn)維技術(shù)人員在對運(yùn)營結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測的過程中，可以選取關(guān)鍵考核標(biāo)準(zhǔn)，例如：監(jiān)測儀器技術(shù)信息、預(yù)防性系統(tǒng)維護(hù)和數(shù)據(jù)采集率等。針對維護(hù)技術(shù)人員，還可以開展定期化的培訓(xùn)和教育工作，借助考核的方式來增強(qiáng)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力、技術(shù)水平，使系統(tǒng)維護(hù)效率更加有保障。如果選擇第三方運(yùn)營維護(hù)單位，需認(rèn)真篩選，嚴(yán)格審核公司運(yùn)營資質(zhì)及技術(shù)人員的專業(yè)能力與工作素養(yǎng)，并且要求運(yùn)維隊(duì)伍中有2名以上固定技術(shù)人員和1輛車。

2.2 質(zhì)控與質(zhì)量保障

傳統(tǒng)運(yùn)行管理中運(yùn)維工作主要由監(jiān)測站人員負(fù)責(zé)，由于專業(yè)技能與知識、人員匱乏等因素導(dǎo)致運(yùn)行管理工作效果差，遺漏諸多異常點(diǎn)，且設(shè)備以及系統(tǒng)更新速度慢。目前，各大城市監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行管理主要聘用第三方專業(yè)運(yùn)維公司進(jìn)行負(fù)責(zé)，解決了人員短缺、專業(yè)水平低的問題，但需要對第三方運(yùn)維服務(wù)公司提出嚴(yán)格的質(zhì)控與質(zhì)量保障要求：通過服務(wù)期間嚴(yán)格的監(jiān)督，要求運(yùn)維人員定期向監(jiān)測站管理人員反饋系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，從專業(yè)角度對系統(tǒng)運(yùn)維情況進(jìn)行分析，其間監(jiān)測站人員可就系統(tǒng)使用中出現(xiàn)的問題、異常、故障的情況提出問題，運(yùn)維人員需要給出準(zhǔn)確、合理解答[5]。同時(shí)，監(jiān)測站人員應(yīng)積極主動(dòng)向第三方運(yùn)維企業(yè)學(xué)習(xí)自動(dòng)化控制以及網(wǎng)絡(luò)控制等知識，提高自身的運(yùn)維管理水平，以便更詳細(xì)地了解系統(tǒng)運(yùn)行情況。以上均為第三方運(yùn)維工期服務(wù)內(nèi)容，需納入到績效考核范疇當(dāng)中，從而強(qiáng)化其責(zé)任意識與服務(wù)意識。

3 環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)信息化質(zhì)量控制

3.1 信息化網(wǎng)絡(luò)管理平臺建設(shè)

對環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的信息化質(zhì)量控制主要依靠信息化網(wǎng)絡(luò)管理平臺，該平臺充分利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能化技術(shù)，基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，綜合有線、無線兩種形式實(shí)現(xiàn)監(jiān)測站與中心控制站的聯(lián)系，平臺連接主體主要有省環(huán)保廳業(yè)務(wù)網(wǎng)、視頻會議系統(tǒng)、客戶端用戶、區(qū)（市）局光纖專線、通訊公司、Internet，其中采用防火墻、防火病毒網(wǎng)關(guān)、路由器、核心交換機(jī)、接入交換機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)傳輸以及對信息安全的保護(hù)[6]。系統(tǒng)主要構(gòu)成部分有子站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、中心控制端數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中服務(wù)子站系統(tǒng)的主要功能是采集各類數(shù)據(jù)，向中心控制站發(fā)送信號，并接受執(zhí)行中心控制端傳輸?shù)目刂浦噶?；?shù)據(jù)傳輸則是按照GPRS/ADSL-資源服務(wù)器-子站的順序進(jìn)行，其中傳輸?shù)矫總€(gè)環(huán)節(jié)均需進(jìn)行無差別備份，并由防火墻等程序進(jìn)行信息安全保護(hù)，而資源服務(wù)器與子站均可進(jìn)行信息互相傳遞，中心控制站經(jīng)由GPRS/ADSL傳遞給資源服務(wù)器的信息可向子站傳遞，子站在接收到信息后也可向資源服務(wù)器傳遞；服務(wù)中心控制站的系統(tǒng)則是將各個(gè)監(jiān)測站傳回的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集中存儲，保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫中，通過WEB網(wǎng)頁進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、管理、應(yīng)用，可提高信息處理效率，減少人力資源的浪費(fèi)；當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行以及儀器運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，可利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令，第一時(shí)間處理故障與異常，從而提高故障處理效率，避免故障造成大范圍影響[7]。

3.2 管理平臺功能分析

3.2.1 人員管理與調(diào)控功能

該平臺為監(jiān)測站人員、運(yùn)營維護(hù)人員、運(yùn)營商技術(shù)人員創(chuàng)造了高效的溝通條件，平臺將所有具有登錄系統(tǒng)權(quán)限的人員進(jìn)行統(tǒng)籌管理，系統(tǒng)上可以顯示在線崗位，當(dāng)有工作需要交流時(shí)則可通過在線溝通高效解決問題，有效地提升工作效率。

3.2.2 日常巡檢與質(zhì)控管理功能

在平臺設(shè)計(jì)中輸入運(yùn)行管理要求以及技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)可將每個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)系統(tǒng)、儀器技術(shù)參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不匹配的地方指出來，從而提醒站點(diǎn)進(jìn)行處理，并將所要處理內(nèi)容自動(dòng)生成工作計(jì)劃，詳細(xì)羅列每項(xiàng)工作，以提醒運(yùn)維人員以及質(zhì)控人員做好監(jiān)督與執(zhí)行；對于現(xiàn)場工作的質(zhì)量控制，則需要根據(jù)運(yùn)維工作結(jié)束后儀器與系統(tǒng)運(yùn)行情況數(shù)據(jù)變化的分析進(jìn)行了解，且要求運(yùn)維人員在結(jié)束工作后及時(shí)將工作內(nèi)容登記到管理平臺上，系統(tǒng)可自動(dòng)根據(jù)工作計(jì)劃核實(shí)與跟蹤運(yùn)維人員的工作情況，并將運(yùn)維人員的具體工作內(nèi)容標(biāo)記好時(shí)間進(jìn)行保存。當(dāng)系統(tǒng)有突發(fā)問題時(shí)，則可自動(dòng)檢索運(yùn)維工作記錄，一旦發(fā)現(xiàn)原定計(jì)劃內(nèi)容沒有執(zhí)行，立即將警告通知發(fā)送給運(yùn)維人員及監(jiān)測站人員，提醒監(jiān)測站管理人員及時(shí)追查原因，做好系統(tǒng)維護(hù)工作[8]。此項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)提升了運(yùn)維管理工作質(zhì)量控制效果與效率，并減少不必要的人力資源與時(shí)間的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了更可靠的監(jiān)督。

3.2.3 監(jiān)督管理功能

該監(jiān)督管理主要針對運(yùn)行管理工作現(xiàn)場而言，在信息化管理平臺的輔助下可完善現(xiàn)場管理體制，子站運(yùn)行情況數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)傳回中心控制端，其每一項(xiàng)參數(shù)變化均有具體的體現(xiàn)，便于管理人員掌握現(xiàn)場運(yùn)行管理工作狀態(tài)，利用這種信息監(jiān)督手段，中心控制端管理人員無需達(dá)到現(xiàn)場，通過技術(shù)人員在線實(shí)時(shí)填寫的數(shù)據(jù)信息便可了解現(xiàn)場儀器設(shè)備的檢查結(jié)果，且所有數(shù)據(jù)均將在本次數(shù)據(jù)庫中保存，便于有突發(fā)問題時(shí)及時(shí)查看。

3.2.4 設(shè)施使用管理功能

當(dāng)系統(tǒng)以及子站儀器運(yùn)行過程中有異常出現(xiàn)，運(yùn)維人員需要立即做出處理，且運(yùn)維過程中必要的預(yù)防性維護(hù)也必須按期進(jìn)行，否則平臺將始終保持提醒狀態(tài)，在期限內(nèi)未按照要求完成工作，管理人員則可與運(yùn)維人員進(jìn)行溝通，查明原因、追究責(zé)任；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障且得到合理處理后，按照管理規(guī)定，運(yùn)維人員必須將故障處理情況詳細(xì)填寫到平臺提供的統(tǒng)一情況表中，上傳到系統(tǒng)后，平臺將自動(dòng)保存表格；當(dāng)儀器運(yùn)行故障發(fā)生時(shí)，因缺少零件等不可抗力因素導(dǎo)致故障無法立即排除時(shí)，運(yùn)維人員也需要進(jìn)行詳細(xì)的情況說明，填寫到規(guī)定的表格當(dāng)中，其中需要具體說明無法排除故障的原因，以及有效處理故障的期間，提交表格后需要中心控制站管理人員審批通過，系統(tǒng)將記錄保存，并到期提醒運(yùn)維人員按照說明執(zhí)行工作[9]。以上設(shè)施使用以及運(yùn)行管理所產(chǎn)生的信息與變化均會被記錄，且記錄信息中詳細(xì)登記設(shè)施序列號，便于后續(xù)查詢。

3.2.5 遠(yuǎn)程控制、故障報(bào)警與提醒功能

在中心控制端信息化管理平臺上，輸入子站監(jiān)測儀器網(wǎng)絡(luò)地址便可進(jìn)行定位并實(shí)現(xiàn)與儀器的連通狀態(tài)，連接后則實(shí)時(shí)將儀器運(yùn)行數(shù)據(jù)輸送到中心控制端。該管理平臺更為突出的優(yōu)勢則是可同時(shí)連接所有儀器，將所有儀器的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息反饋到平臺上，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，這是遠(yuǎn)程控制功能應(yīng)用的基礎(chǔ)。在監(jiān)測中儀器運(yùn)行狀況不良或故障，就會有具體的信息提示，并可展開智能化定位。該部分功能與故障報(bào)警及提醒功能相似，通過遠(yuǎn)程控制功能便可通過遠(yuǎn)程登錄設(shè)備進(jìn)行儀器運(yùn)行狀態(tài)控制，如控制儀器完成自動(dòng)校準(zhǔn)等，使控制事項(xiàng)更加全面，確保傳輸數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確、及時(shí)。

環(huán)境空氣自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)每日需全天候工作，在24小時(shí)不間斷運(yùn)行過程中，無人員堅(jiān)守，諸多監(jiān)測站位于苛刻環(huán)境中，受外界干擾因素影響故障幾率高，影響儀器準(zhǔn)確率因素也多，因此只有及時(shí)報(bào)告異常與故障，快速采取處理手段，解決故障，才能對監(jiān)測產(chǎn)生最小的影響。本系統(tǒng)的故障報(bào)警與提醒功能在發(fā)現(xiàn)有技術(shù)參數(shù)或運(yùn)行信息較之正常情況存在差異時(shí)就會發(fā)送提醒信息，信息內(nèi)容具體顯示異常的技術(shù)參數(shù)，并通過智能化控制定位具體位置，以便及時(shí)通知運(yùn)維人員到達(dá)現(xiàn)場快速處理。具體來講，報(bào)警與提醒事項(xiàng)有以下內(nèi)容：設(shè)備運(yùn)行中的不良情況，如連接不良、信息特征與套用模板之間不匹配、設(shè)備狀態(tài)不良、儀器設(shè)備離線；數(shù)據(jù)傳輸中的不良情況，如濃度數(shù)據(jù)超出上限、濃度數(shù)據(jù)突然變化、濃度數(shù)據(jù)超出下限等；QA/QC的不良情況，如未通過校準(zhǔn)（零點(diǎn)校準(zhǔn)、跨度校準(zhǔn)、多點(diǎn)校準(zhǔn)等）[10]。

此外，該設(shè)備還具有子站數(shù)據(jù)庫管理、耗材與備件使用情況管理等功能，其監(jiān)測子站數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息，對子站建站時(shí)間、監(jiān)測項(xiàng)目、人員管理體制、儀器采購時(shí)間等信息進(jìn)行掌握，全面反饋?zhàn)诱具\(yùn)行情況；而耗材與備件使用情況管理，則是將耗材與備件的采購信息、使用信息進(jìn)行詳細(xì)登記，并對成本進(jìn)行說明，子站每年可通過信息統(tǒng)計(jì)進(jìn)行備件使用情況跟蹤，確保資源得到充分利用，并及時(shí)提醒運(yùn)維人員保質(zhì)期限到期，做好備件更換，維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，減少故障發(fā)生。

4 結(jié)束語

綜上所述，環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測是我國環(huán)保工作的重要內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，其社會效益以及環(huán)保效益不可忽視。在監(jiān)測中獲取的污染物濃度、污染類型、超標(biāo)情況等信息，一方面可以了解我國當(dāng)前污染的分布規(guī)律與形態(tài)變化，另一方面也能夠根據(jù)監(jiān)測情況對污染防控工作作出指示。但一旦有誤差出現(xiàn)則影響環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測的質(zhì)量。因此，應(yīng)高度重視運(yùn)行管理與質(zhì)控兩項(xiàng)工作，并合理運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)提升管理質(zhì)量與效力，提高環(huán)境空氣監(jiān)測工作的整體質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測效益最大化。