江蘇省空氣質量自動監測質控管理平臺質控技術

江峰琴

摘 要：為保障全省空氣質量數據準確可靠，填補省級質控管理缺口，江蘇省在13個省轄市的上、下風向各建立了一個環境空氣自動監測質控站，監測項目同國控站點，并由省級直接管理，數據直連。同時為提高省級對全省環境空氣質量數據質控工作的工作效率，建立了省級質控業務數據庫和業務平臺，業務平臺利用信息化手段不但實現了對質控站儀器設備、運行維護本身的質控，也起到了對全省國控站數據的比對和質控作用，為江蘇省環境空氣質量評價數據的真實可靠性奠定了良好的基礎。

關鍵詞：空氣質量 自動監測 質控 平臺 質控技術

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（a）-0147-02

為保障全省環境空氣質量數據準確可靠，填補省級質控管理缺口，提高省轄市間監測數據的準確性、可比性和可靠性[1]， 2012～2013年，江蘇省在13個省轄城市的上、下風向各建立了一個環境空氣自動監測質控站，監測因子包括SO2、NO2、PM2.5、PM10、O3、CO和氣象五參數。要做好空氣自動監測系統的運行維護和質控管理，提高監督管理的工作效率，充分利用信息及網絡技術進行質控非常必要[2]。江蘇省采用成熟、先進的信息化技術建設了省級質控中心業務數據庫，并以業務數據庫為基礎，開發相應的應用系統，實現數據統一收集、統一管理、統一使用，并對儀器、設備、系統的運行情況進行實時監控，不但實現了質控站自身儀器設備的的質控和運維管理，而且實現了對國控站監測數據的質控管理。

1 質控站儀器自身數據質量控制

1.1 網絡安全保障

系統采用專網傳輸數據，網閘內外網數據擺渡。江蘇省空氣質量自動監測質控管理平臺要求能夠高效穩定的運行，所有監測站點采用全千兆交換機作為專網接入交換機，傳輸線路租用網絡運營商的2M光纖線路。為保證網絡的安全性，防止數據庫受到攻擊，數據庫嚴格部署在省站內網，和公網物理隔離，與其他外網或VPN網絡的空氣質量監測系統通過網閘實現數據交換。

1.2 視頻監控

在每個子站站房的內外各安放一個視頻監控探頭，實時監控子站站房內外的情況。同時將視頻監控系統集成至平臺，可隨時調用子站實時視頻監控畫面，并可通過控制按鍵對視頻探頭進行控制，包括：播放、拍照、暫停、上下左右平移、放大、縮小以及焦距微調等。視頻監控首先實現了子站的安全保障，一定程度上起到了防偷防盜的作用。其次當對平臺數據異常或對子站儀器設備運行狀態不確定的情況下，可通過視頻監控放大直接查看儀器面板數據是否正常，避免工作人員盲目趕赴現場處理。

1.3 儀器運行狀況監控

系統提供自動站儀器實時工況查詢，以組態圖的形式監控現場自動站儀器設備的運行情況，組態圖可編輯、保存、加載，圖形顯示的數據為監測儀器的實時數據，與自動站儀器面板顯示的數據保持一致，如圖1顯示。系統可顯示和查詢各類監測儀器實時工況參數和監測參數，并內置上下限報警值。當工況參數和監測參數超出允許范圍時，系統自動報警，報警通過EMAIL或手機短信方式發送到設定人員。報警功能還可對各種報警信息進行實時顯示和歷史報警查詢，包括自動站環境信息報警、儀器設備工況參數報警、監測數據超標報警、數據異常報警、系統故障報警等。

1.4 儀器自動質控檢查

系統可根據質控管理功能中提供的儀器反控指令，設置各監測儀器反控指令操作隊列，定期或不定期執行儀器校零、校跨及多點校準等質控業務。系統記錄反控日志，依據校準結果自動生成校準報告，根據每臺儀器的校準允許偏差對儀器設備校準結果進行評價其零/跨檢查和和精密度檢查是否符合要求[3]。系統能夠在校零/校標同時繪制出一次校準濃度變化曲線圖，便于工作人員分析校準失敗的原因并加以維修和糾正。系統能夠查詢每臺儀器的反控歷史記錄，以報表和圖表查詢長時間序列上每臺儀器的校準通過情況，對儀器一段時間內的運行狀態是否穩定一目了然。

1.5 運維管理檢查

運維管理檢查主要是對系統的運維記錄等方面的檢查[4]。每個空氣自動監測子站采用門禁系統控制人員出入，門禁出入信息實時接入到系統。系統對自動站運維權限進行控制，可設置進入人員子站權限、運行參數權限、維護權限等。用戶執行現場維護或校準時，在子站平臺直接填寫運維記錄、校準記錄、配件更換記錄和故障排除記錄等，保存后網絡直接傳輸到中心平臺，系統自動生成各種運維報表。系統可按時間、站點提供出入站房和運維、校準記錄查詢，應到維護次數和實際維護次數比較查詢。系統每日自動生成前一日各站點儀器運行狀態表，便于工作人員迅速進入故障排除狀態，不須一一查看各站點，節省大量人力物力。

2 質控站對全省環境空氣質量的質控

2.1 城市、站點數據比對報表

系統將各省轄城市國控站審核后的數據每日交換并存儲到平臺業務數據庫。通過對質控站和國控站站點數據的比對，以報表形式提供各監測指標不同時間跨度上統計匯總后數據的比對結果，以國控站對質控站濃度偏差形式展示兩者差異。系統可將質控站和國控站分別統計到城市，進行城市間的對比，也可將點位和城市進行對比，對比形式多樣，組合方式自由，迅速生成各種數據比對結果，滿足特殊時段特殊氣象條件下用戶比對需求。

2.2 城市、站點數據比對圖表

系統提供曲線圖形式，對不同時間序列上（小時、日、月、年）質控站和國控站各監測指標監測數據進行比對，并可通過鼠標滑動方式直接查看曲線圖各時間點上的數據。系統提供質控站和國控站城市尺度上的比對，方式同點位比對方式。圖表比對結果更加直觀，可隨時查閱某個時間序列上國控站、質控站數據吻合情況。

2.3 數據評價結果比對

系統提供對質控站點位以及質控站城市尺度上的各項評價，如最大值、最小值、平均值、超標率、超標倍數、AQI指數、首要污染物、環境空氣質量綜合指數報表等評價計算。如數據有效性不符合《環境空氣質量標準》相關規定仍然參與統計，但會以紅色字樣標記，并能查看有多少有效數據。統計評價結果提供與國控站及國控站城市尺度上的比對分析結果，質控站的各類統計結果一定程度上在城市間可比性更強，更能滿足管理者的需求。

2.4 比對結果應用于飛行檢查

平臺通過每日自動監控記錄表和每日平臺檢查人工記錄表，一旦發現國控站和質控站數據一段時間內的比對結果相差較大時，省站會立即組織專業人員在不提前通知省轄市站的情況下對省轄城市國控站進行飛行檢查，通過標氣考核、流量檢查、儀器狀態參數檢查、采樣系統檢查、數據采集與傳輸情況檢查、運維人員操作檢查等檢查手段，迅速發現和糾正一些國控站運維或人工干預上的問題，并起到預防一些潛在問題發生的作用。

2.5 質控和國控數據比對結果通報

因質控站和國控站站點設置不在同一位置，且儀器選型不盡相同，兩種站點的數據允許存在一定的偏差。將各市質控站、國控站城市尺度上的日均濃度和月均濃度比對分析后，根據偏差大小確定其數據一致性情況，月均濃度偏差小于15%，同時日均濃度偏差范圍浮動不能太大，判為一致性較好；月均濃度偏差大于15%，日均濃度偏差和浮動范圍都較大，判定為一致性較差。省站每月將比對結果對各市進行通報，要求各市引起重視，進行數據差異原因分析，無適當理由的須限期整改。

3 結語

省級環境空氣質量質控站的建設，一方面加強了省級對空氣自動監測站第三方運維的管理能力，另一方面也凸顯出了省級質控中心在全省空氣自動監測中的質控作用。隨著質控管理信息化水平的提升，江蘇省空氣質量自動監測質控管理平臺的建設和應用，有效保障省級對全省環境空氣自動監測質控工作有計劃地進行，減少了對各省轄城市盲目無針對性的質控檢查，提高了飛行檢查的目標性和準確性，同時通過比對結果通報起到了對國控評價點數據的倒逼真值作用，確保環境空氣監測數據準確。

參考文獻

[1] 師建中，謝敏.粵港珠江三角洲區域空氣質量聯動監測系統質控技術[J].環境監控與預警，2011，3（1）：1-3.

[2] 胡榮光，梁慶煒，周振.探索環境空氣自動監測系統運行管理和質控信息化[J].能源與環境，2011（6）：78-80.

[3] 萬開，李美敏，陳慧明，等.網絡自動質控在空氣優化布點監測中的應用[J].環境科學與技術，2010（S1）：242-244.

[4] 陳國偉. 環境空氣自動監測在線質控技術研究[J].科技與創新，2014（17）：158.