智能化質控技術在AQI質保審核中的運用

張宇波

摘要：根據新空氣質量標準實施后空氣質量自動監測質保審核的要求，通過自動化、智能化質控技術確保新標準下的數據有效率指標。文章以上海為例，對AQI實時發布背景下完整的空氣質量自動監測QA/QC體系中智能化質控技術起到的作用效果進行了探討。

關鍵詞：AQI質保審核；智能化質控技術；空氣質量；數據有效率；QA/QC體系 文獻標識碼：A

中圖分類號：X651 文章編號：1009-2374（2015）28-0101-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.049

《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）和同步實施的《環境空氣質量指數（AQI）技術規定（試行）》（HJ633-2012）已經頒布。新標準新增了污染物因子PM2.5、O3和CO，加嚴了監測數據的有效率指標。由于新實施的標準還要求AQI指數實時對公眾發布，每小時污染物因子數據公眾都可以通過電視、廣播、網絡、微博、微信等載體查詢知曉，所以需加強現有的自動監測技術能力，尤其是對數據有效性的保障。通過新的QA/QC體系提高數據質量，將智能化質控技術作為重點措施幫助體系的建立完善。

上海空氣質量自動監測系統已經建成多年，相關國控點都配有PM2.5、O3和CO監測儀器，上海市監測中心從2001年開始了對PM2.5的研究性監測，從監測能力上已經滿足了新標準的要求，從2006年開始中心推出市級與區級的兩級管理審核制度，并于2014年完成相關制度的實施。在具體數據質量控制措施實施期間，意識到單純通過人為審核數據以及運維人員手工校準儀器不能達到預期的數據質保效果，從而決定通過智能化質控技術在儀器自動校準以及異常數據自動審核兩方面提高監測數據質量的監管。

1 智能化質控技術

目前上海空氣質量自動監測網絡的總子站個數已經超過70個，由于監測網絡覆蓋面廣以及運維人員能力限制，必須通過智能化的儀器校準技術和自動化的數據審核逐步提高數據質量和審核效率。

智能化儀器校準技術的實現需要軟硬件設備的支持，為了安全考慮，運維人員必須對現場管路進行密封性檢查。在完成一系列的準備后，通過質控人員對校準報告的概念要求，設計相關軟件功能。

自動化數據審核通過現場工控機軟件對儀器數據的異常值判斷，對數據進行自動標記并幫助審核人員排除無效數據。標識位的定義是對于異常的數據軟件會標記特殊字符緊跟數據后面顯示，數據類型包括分鐘數據和小時數據，分鐘數據標示位為一位而小時數據為兩位，異常數據均不參與數據統計。標識位中P優先級最高，其他按時間長短判斷優先級。小時數據的標識相對復雜需要兩位，第一位是數據異常主要原因標識，第二位是數據有效性判斷標識，當這個小時無效數據超過25%，則這一小時數據無效。當這個小時無效數據低于25%，則這一小時數據可能有效，要通過數據審核人員人工再判斷。如表1所示：

2 實現自動化質控

上海空氣質量自動監測站日常儀器運維巡檢每周一次，工作內容包含儀器的精密度校準和故障排除。考慮到數據質量問題，儀器精密度檢查頻次需要增加，而通過自動化質控將大大削減質控人員的工作量。實現自動校準功能首要任務就是現場標氣閥門檢漏實驗，確定不漏氣的情況下進行。現場氣路圖如1所示。

儀器自動校準完成后將生成報告，便于數據質控人員查閱。自動零跨檢查擬設置為隔天一次，開始時間考慮到小時數據標識位的定義，從半夜11點46分開始，這樣可以避免兩個小時均無效，且選在這個時間也考慮到前后天的有效數據率，而精度檢查擬設置為一周一次。校準開始時數據會自動標記（C），這些數據不參與統計。在校準時軟件需上傳頻次為10秒鐘的瞬時數據，校準報告由上位B/S平臺生成，質控人員可以通過網頁形式查閱。

數據審核人員負責審查監測因子數據的有效性，而質控人員則更加關注儀器運行狀態，以往軟件只采集數據，為了滿足質控人員監控儀器運行狀態的需求，軟件通過儀器廠商提供儀器狀態采集通訊協議，對部分儀器狀態量進行采集。在整個儀器校準過程中，狀態量的采集頻率為半分鐘一次，結合校準數據最終生成完整的數據校準報告。自動校準報告中儀器狀態量體現了重大作用，當設置的校準值與實際數據出現±10%的偏差時，質控人員需結合這一時間段的儀器狀態值對于儀器數值偏差原因進行判斷。

自動化校準在試運行期間也在不斷改進與完善，由圖1所示管道的氣路圖會給自動校準帶來一些困難，比如前一個校準序列完成后，在管道中殘留的標記還未排出，下一個校準序列就已經開始了，這樣會大大影響自動校準的結果和效率，從而影響質控人員的判斷。所以，為了避免發生此類情況，在自動校準序列時間上需存在1分鐘的間隙，在間隙的時間里應該向管路輸送零氣加快標氣排出速率。為了避免現場運維人員設置校準序列時設置錯時間，軟件將在設置完第一個校準序列且設置完校準序列順序后自動生成整個校準命令，不會讓運維人員手動填寫校準時間，這樣可以避免一些失誤操作。上海空氣質量自動監測網絡覆蓋面較廣，而其中10個國控點位有5個站點已經開始施行自動化的質控，相比其他點位儀器，故障率降低，且數據有效率也更高。

3 討論

3.1 智能化質控現階段的成果

上海市環境監測中心組織通過對質控人員、數據審核人員、儀器運維人員的業務培訓，使得相關操作人員了解軟件操作流程，并測試相關功能，且進一步完善現場校準系統。方案實施后，數據有效率得到顯著提高，大大減少了相關工作量，提高了工作效率。

3.2 智能化績效審核

績效審核（準確度審核）作為QA/QC體系中一項重要的質保審核內容，除了質量監督還有評估子站績效的作用，國內目前成功開展的績效審核的粵港珠江三角洲區域空氣質量監測網絡，也是采取對方3個子站予以實施。原因是需要大量地投入人力與物力，而智能化的績效審核可以一勞永逸，將績效審核工作交于專業IT公司開發針對的軟件，中心提供業務方面技術支持，將績效審核工作簡化且優化。在具體實施方案里，計劃將所有站點安裝相關門禁系統和視頻監控系統，結合運維電子表格對儀器維護人員做出相關運維績效報告，比較運維成果，年終給予綜合評價決定獎懲。

4 結語

通過本文的分析，智能化質控技術滿足了AQI空氣質量數據業務的實時性、豐富性、專業性要求，對相關系統的進一步發展有著良好的借鑒意義，也使得上海的大氣自動監測QA/QC體系更具創造性，且越發完善。

參考文獻

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（責任編輯：秦遜玉）