大氣監測技術的探討與優化

葉　鑫　張　紅

（寶雞市環境監測中心站陜西寶雞721006）

大氣監測技術的探討與優化

葉鑫張紅

（寶雞市環境監測中心站陜西寶雞721006）

現階段，大氣監測技術得到成熟發展，行業內對于優化布點技術同樣展開的一定的研究，以期能夠提升工作效率，延長設備使用壽命，包括常見有檢驗法、相關分析法以及多目標規劃法等。本文基于大氣監測系統中傳感器成本過高這一特點，對傳感器監測時段布點方法中多目標特征分析法的應用進行研究分析，旨在彌補傳感器使用時間過短這一不足，同時兼顧大氣監測的實時性需求。

大氣監測；優化；布點

空氣實時監測系統，屬于一種虛擬的儀器技術，電化學氣體傳感器的價格越高，設備的性能相對越高，就現階段而言，該類儀器的使用時間相對較短，通常情況下，可使用時間為兩年左右。系統檢測時間一旦過長，則使用時間會進一步縮減。一般情況下，可將檢測布點分為優化點位、預測布點這兩種技術。其中優化點位技術建立在常規布點基準上，重置了點位，最大限度的使空氣檢測的點位數量降低，或擴寬檢測點所涉及的面積，進而使數據采集工作效率和及時性提升。

1　優化布點技術的實施

物元分析方法根據環境標準值作為基礎，構建標準事物以及節域事物，形成物元矩陣，需接受優化的布點技術，其物元矩陣與標準物元、節域物元之間，構建生成關聯函數、綜合關聯函數，并為下階段工作提供數據參考。物元分析方法在優化布點技術的實踐中，具有操作簡單便捷的優勢，所需成本相對較低，但相對而言，這一方法的實施一定程度上受到操作者的主觀因素影響，缺乏精準度和科學性。

相關分析方法要求接受檢測的區域，全部規劃為正方形狀態網格m個，并與中心位置內，設計出數量為n的檢測布點，清潔點的位置設計在這一范圍中的上方向。根據相關系數R，計算出m、n兩者之間的相關性，R的水平越高，那么這一范圍中檢測布點所檢測的空氣污染濃度與變動幅度，體現的愈發清晰。依照布點分布的空氣污染濃度均值，以及網格中空氣污染物質濃度的水平作為基礎，計算出變異系數CV，以及單點方差Si，通過對以上所得數據的全麻分析，能夠獲取最為適宜的布點技術優化點。

檢驗法是指以原本的網格作為基礎，提取典型或接近于均值的代表性樣本接受檢驗。使用t分布表以及實時的檢測數據，計算得出t檢驗的樣本同整體樣本兩者中的差異和區別。顯著水平下，t分布表值＞t實時監測數值，而這表明原本的假設成立，可以證實，檢驗法選取樣本點作為代表分析，能夠作為整體樣本變動規律的代表

多目標規劃法是在同一階段中，將不同的目標因素納入考慮范圍內進行檢測，并對目標規劃實施規范化的要求，最終構建生成無量綱規范化的優化布點矩陣。利用對權重以及相對接近度的計算能夠獲取多種目標因素的差異性重視度曲線波動，進而獲取質量對比的分析表。

在使用密切制定法對大氣進行監測時，可以賦予個檢測目標相應的權重，并將權值進行轉化，使其成為能夠對大氣全面檢測的單項指標。這種方式對大氣進行監測，計算的不是很復雜，很容易得到監測的結果，但是需要應用到大量的數據，使處理工作非常的多。

根據分析可以發現，使用上述幾種方法對大氣進行監測，對非線性權值進行分配時，常常會出現各種問題，而且在進行布點時，是根據空間尺度來完成的。在大氣監測系統當中，在對布點進行優化時，只對時間尺度重視，對其采用的過程中進行優化，而且將氣體、空間因素等考慮進來，形成全新的時空布點技術。

2　優化布點的原理

2.1建立原始樣本數據矩陣

在進行優化布點時，需要根據實際的要求，設立出相應的檢測數據庫，在其中存在n個不同的監測點，在每一個檢測點當中，又存在m個有效因素，通過這些數據就可以建立出相應的樣本矩陣：

2.2數據的預處理

由于有效因素較多，不同的因素當中，量綱也存在一定的差異，因此，在進行優化時，既要將有效因素多的特點考慮進去，進行相應的處理，去除量綱存在誤差造成的影響。在這一過程中，就需要應用極差規格化公式來完成，將所有的有效因素進行調整，使其處于[0,1]的區間內，優化出相應的矩陣：x'i=(xi-min xi)/(max xi-min xi)，其中1≤i≤n，xi為優化之間的數值，x/為優化后的數值。

2.3特征分析模型

假設優化中的樣本聯系度為Si，i在1～n之間，就可以將其與原始樣本矩陣建立出相應的聯系，具體表示為：，在定義時，就可以獲得a1值，這時得到的結果為聯系的最大值。并且，在取Q的最大值時，就可以將x、s、a向量化，可以得到S=XA，由上述兩個公式就可以對變量矩陣的問題進行處理，處理結果為最后，根據主分量法對其進行求解，求出相應的A值，在獲得的A值中，需要達到XTXA=λA=1的要求，其中λ為矩陣的最大特征值，A為λ相對的特征向量。

3　結語

綜上所述，針對多宗目標其他于同一時段的檢測布點問題，可通過多目標特征分析的方法進行處理，其中圍繞時段展開再一次的布點具有十分積極的作用，對電化學傳感器中環境空氣檢測體系起到促進效果。通過t對t檢驗結果的分析發現，想要得知某一時刻內區域內空氣污染的濃度，可經由多目標特征分析手段來實現。在這一模式下，對傳感器的應用次數以及時間大幅度降低，進而使儀器的使用時間得以延長，避免造成不必要的資源浪費。

[1]王海寶,吳婷婷,吳光杰.大氣監測時段優化布點技術研究[J].中國環境監測,2011,05（02）:26-29.

[2]李華.淺談季節因素對大氣環境監測優化布點的影響[J].科技風,2015,09（04）:191.