基于大數據分析的大氣網格化監測質控技術研究*

新疆石河子市環境監測站 張興瑤，吳冬梅

隨著時間的推移，國內的社會經濟得到了很好的發展，與此同時，社會發展和社會大眾對于大氣環境也提出了嶄新且更高的要求，近年以來，在大氣監測工作方面，國內不同地區都采取一定的措施，但是其改善速度和具體的大氣環境情況與國際的先進水平還存在著一定的差距，這也代表著國內的大氣環境監測工作還具有很大的提升空間，其中基于大數據分析的大氣網格化監測質控技術就能夠取得很好的效果，也能夠滿足精細化管理的切實需求，但是部分地區在運用這項技術的過程中還存在著一定的問題，所以，在接下來的文章中就將針對這項技術現存的問題進行系統的研究和分析，并且提出相對應的針對性的意見或者是對策，促進大氣監測水平的提升。

一、大氣網格化監測工作和設計原則概述

大氣網格化監測工作，顧名思義，就是運用大量的傳感器技術，使得傳統的大氣測量工作中的點位之上的限制得到打破，建立并且融合環境質量網格、重點污染監控網格等等，實現層次化的大氣監測，也有利于后續開展針對性的大氣環境治理[1]。

通過大氣網格化的監測工作，能夠將整個城市的諸多空氣質量情況和變化趨勢展現出來，并且是高時間分辨率和高空間分辨率的多參數實時動態性的監測，得到的大氣相關的信息和數據具有高強的時效性，具有很好的價值和作用。譬如實現大氣網格化監測工作之后，可以針對區域內的重點污染區域進行監控，針對固定污染源、工業園區、道路交通等等方面的污染排放情況都能夠進行監測，這是傳統大氣監測工作所難以做到的。目前國內的大氣網格化監測工作已經相對成熟，在污染事件方面具有全流程跟蹤功能，并且在信息技術和設備的加持之下，可以通過手機APP、微信公眾號等等方式及時發布預警[2]，真正實現早發現、早預警和早處理。無論是各個領域的發展工作還是社會大眾，對于大氣環境質量的要求都具有明顯的提升，在這一前提之下，在后續的發展工作中需要重視大氣網格化監測方式的運用，這對于提升大氣環境質量具有積極作用和效果。

二、大氣網格化監測技術方面的要求

大氣網格化監測技術是在傳統大氣監測工作和技術之上發展起來的，并且對傳統的大氣監測工作做到的有效的補充，在大氣網格化監測技術的實際應用過程中，需要滿足以下幾方面的技術要求：

（一）要求監測參數比較全面

大氣成分并非是一成不變的，其中不同的成分和所占比例比較復雜，為了提升大氣監測工作的具體成效，需要確保監測參數具有全面性的特點，與大氣組成成分互相適應。按照《GB 3095—2016環境空氣質量標準》[3]，大氣網格化監測技術需要可以針對大氣中的PM10、PM2.5、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧等等成分進行監測，在一些特殊的大氣污染地區，大氣網格化監測還需要針對硫化氫等等特殊的污染物進行監測，因此大氣網格化監測技術需要確保監測參數相對比較全面。

（二）不同環境下的監測數據準確性

對于大氣環境監測工作來說，最重要的一點就是相關監測數據的準確性，傳統的大氣監測工作就是因為數據準確性方面無法滿足當代大氣環境治理和監測方面的要求，才逐漸淡出歷史舞臺的。大氣網格化監測技術的運用，能夠實現區域內的全覆蓋監測，其中居民區、商業區、道路等等區域都可以進行監測。大氣網格化監測技術需要保障在不同的應用場景下，其測量結果保持良好的準確性，這對于后續的大氣環境治理工作的開展也是極為重要的。

（三）保持良好的時間分辨率

大氣環境處于一個時刻都在變化的環境和狀態當中，如果大氣監測技術具有良好的時間分辨率，就代表著可以捕捉更多、更精細的空氣質量和數據。在實際的大氣網格化監測技術應用過程中，其時間分辨率方面需要地域15min，與常規的大氣監測技術相比，其時間分辨率方面具有大致四倍以上的提升[4]。

（四）穩定的數據傳輸要求

大氣環境處于一個動態變化過程當中，因此在實際的大氣環境監測工作中，需要保障監測得到的數據具有良好的時效性。因此，在大氣網格化監測技術應用過程中，應該采取實時連續監測的工作方式，以此來保障監測數據傳輸的穩定性，并且得到的數據需要實時匯集傳輸到數據中心進行處理，其中實時數據傳輸的最大延遲時間方面不能超過30s，否則監測得到的大氣環境數據和信息的時效性就會大大降低。

三、基于大數據分析的大氣網格化監測質控技術實施策略

本文主要介紹一種“大數據融合聯動修正”技術，這是一種傳感器技術、國標法技術和大數據聯合的監測質控技術[5]，能夠解決實際的大氣網格化監測技術運用過程中產生的多方面問題，包含零點漂移、溫度漂移等等，可以提升大氣網格化監測技術的數據準確性和長期運行穩定性，從而提升大氣監測工作的有效性，對于國內環保事業和可持續發展戰略的實施都具有積極作用：

（一）標物校準和馴化校準

首先，針對基于大數據分析的大氣網格化監測質控技術的具體實施，需要在實驗室對氣體傳感器進行標準物質校準，簡單來說，就是將多種標準氣體進行混合處理，后續在不同的混合比例、不同濃度、不同的環境條件之下，針對氣體傳感器進行標定，然后再使用基因算法，針對氣體傳感器交叉干擾進環境條件進行修正，其主要目的在于，使得大氣網格化監測的氣體傳感器再量程范圍內的線性特征得到有效的保障[6]；其次，大氣網格化監測中的氣體傳感器還需要在室外利用空氣自動站，針對氣體傳感器進行馴化校準，同樣，后續也需要通過基因算法，自動適應環境的變化，確保氣體傳感器即便處于不同的環境條件下，其監測得到的數據和信息的質量都能夠得到保障，通俗一點來說，馴化校準能夠提升氣體傳感器的穩定性，集中表現在相關的監測數據方面。

（二）大數據分析的實時校準

基于大數據分析的大氣網格化監測質控技術當中，大數據技術是非常重要的一個組成部分，這項技術的運用，能夠很大程度上提升大氣網格化監測技術得到數據的時效性。

在實際的大氣監測工作當中，氣體傳感器容易受到空氣成分和環境條件的影響，我國整體疆域遼闊，不同地區的環境條件和空氣成分的區別都比較大，氣體傳感器在某一個地區完成校準之后，通常情況下只可以在同一個地點進行使用，不適用于其他的地區。為了解決這一問題，就可以應用大數據技術，在大數據平臺的幫助之下，可以使用國家標準方法儀器的監測數據，實時對地區內的大氣環境進行動態監測，可以時刻監測傳感器的數據漂移情況，一旦具有設備異常情況，能夠第一時間發現并且進行處理，依據實踐應用也可以發現，大數據技術、平臺的運用，可以避免網格化大氣監測過程中出現環境問題、時間漂移等等數據不準的問題，并且進行長期、穩定的運行，確保監測數據和信息具有高強的有效性和準確性，這對于大氣監測工作具有重要意義。除此之外，采取國標法設備針對污染源區域進行大氣網格化監測[7]，相關的數據和信息具有很強的法律效益，做到了大氣監測工作的有法可循、有法可依，可以直接在環境執法過程中進行運用。

（三）傳遞方面的校準

實際的大氣監測過程中，除卻一系列標準的監測工作以外，還需要保存相關的數據和信息，進行傳遞，以便進行后續更加具有針對性的處理，可以為大氣環境治理提供相對應的依據，然而，在這一數據、信息傳遞過程中，也有可能受到其他因素的影響，進而出現數據不準確等等問題，因此基于大數據分析的大氣網格化監測質控技術需要貫徹落實到傳遞過程，相關的工作單位可以依據實際的情況，采用裝有國家標準方法儀器的移動校準車，進行定期的質控和校準，這樣便可以確保監測數據和信息具有相當的準確性和可靠性。同時還需要利用大數據管理平臺，針對偏離較大的傳感器設備及時報警[8]，避免出現數據偏差比較大的情況，目前這種傳遞校準方式已經得到了普遍的運用，在化工園區、企業、特殊地區中都具有運用，并且可以避免數據信息偏差現象，以此來保障系統長期的穩定性和可靠性。

四、結論

綜上所述，就是目前為止針對基于大數據分析的大氣網格化監測質控技術的相關研究和分析了，從文中闡述內容中不難看出，雖然大氣網格化監測技術具有很好的效果，但是也容易受到諸多不同類型因素的影響，在這種情況下，就需要重視基于大數據分析的大氣網格化監測質控技術的運用，將其落實到檢測技術應用的全過程當中，切實提升大氣監測工作的有效性，這對于國內后續大氣環境治理工作具有十分重要的作用，同時，還需要注重質控技術的研發，使得大氣網格化監測工作實現良性可持續性發展。