智能化質(zhì)控技術(shù)在AQI質(zhì)保審核中的運用

張宇波

摘要：根據(jù)新空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實施后空氣質(zhì)量自動監(jiān)測質(zhì)保審核的要求，通過自動化、智能化質(zhì)控技術(shù)確保新標(biāo)準(zhǔn)下的數(shù)據(jù)有效率指標(biāo)。文章以上海為例，對AQI實時發(fā)布背景下完整的空氣質(zhì)量自動監(jiān)測QA/QC體系中智能化質(zhì)控技術(shù)起到的作用效果進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：AQI質(zhì)保審核；智能化質(zhì)控技術(shù)；空氣質(zhì)量；數(shù)據(jù)有效率；QA/QC體系 文獻(xiàn)標(biāo)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(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）和同步實施的《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ633-2012）已經(jīng)頒布。新標(biāo)準(zhǔn)新增了污染物因子PM2.5、O3和CO，加嚴(yán)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效率指標(biāo)。由于新實施的標(biāo)準(zhǔn)還要求AQI指數(shù)實時對公眾發(fā)布，每小時污染物因子數(shù)據(jù)公眾都可以通過電視、廣播、網(wǎng)絡(luò)、微博、微信等載體查詢知曉，所以需加強(qiáng)現(xiàn)有的自動監(jiān)測技術(shù)能力，尤其是對數(shù)據(jù)有效性的保障。通過新的QA/QC體系提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，將智能化質(zhì)控技術(shù)作為重點措施幫助體系的建立完善。

上海空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)建成多年，相關(guān)國控點都配有PM2.5、O3和CO監(jiān)測儀器，上海市監(jiān)測中心從2001年開始了對PM2.5的研究性監(jiān)測，從監(jiān)測能力上已經(jīng)滿足了新標(biāo)準(zhǔn)的要求，從2006年開始中心推出市級與區(qū)級的兩級管理審核制度，并于2014年完成相關(guān)制度的實施。在具體數(shù)據(jù)質(zhì)量控制措施實施期間，意識到單純通過人為審核數(shù)據(jù)以及運維人員手工校準(zhǔn)儀器不能達(dá)到預(yù)期的數(shù)據(jù)質(zhì)保效果，從而決定通過智能化質(zhì)控技術(shù)在儀器自動校準(zhǔn)以及異常數(shù)據(jù)自動審核兩方面提高監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的監(jiān)管。

1 智能化質(zhì)控技術(shù)

目前上海空氣質(zhì)量自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的總子站個數(shù)已經(jīng)超過70個，由于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)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(zhǔn)技術(shù)和自動化的數(shù)據(jù)審核逐步提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和審核效率。

智能化儀器校準(zhǔn)技術(shù)的實現(xiàn)需要軟硬件設(shè)備的支持，為了安全考慮，運維人員必須對現(xiàn)場管路進(jìn)行密封性檢查。在完成一系列的準(zhǔn)備后，通過質(zhì)控人員對校準(zhǔn)報告的概念要求，設(shè)計相關(guān)軟件功能。

自動化數(shù)據(jù)審核通過現(xiàn)場工控機(jī)軟件對儀器數(shù)據(jù)的異常值判斷，對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動標(biāo)記并幫助審核人員排除無效數(shù)據(jù)。標(biāo)識位的定義是對于異常的數(shù)據(jù)軟件會標(biāo)記特殊字符緊跟數(shù)據(jù)后面顯示，數(shù)據(jù)類型包括分鐘數(shù)據(jù)和小時數(shù)據(jù)，分鐘數(shù)據(jù)標(biāo)示位為一位而小時數(shù)據(jù)為兩位，異常數(shù)據(jù)均不參與數(shù)據(jù)統(tǒng)計。標(biāo)識位中P優(yōu)先級最高，其他按時間長短判斷優(yōu)先級。小時數(shù)據(jù)的標(biāo)識相對復(fù)雜需要兩位，第一位是數(shù)據(jù)異常主要原因標(biāo)識，第二位是數(shù)據(jù)有效性判斷標(biāo)識，當(dāng)這個小時無效數(shù)據(jù)超過25%，則這一小時數(shù)據(jù)無效。當(dāng)這個小時無效數(shù)據(jù)低于25%，則這一小時數(shù)據(jù)可能有效，要通過數(shù)據(jù)審核人員人工再判斷。如表1所示：

2 實現(xiàn)自動化質(zhì)控

上海空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站日常儀器運維巡檢每周一次，工作內(nèi)容包含儀器的精密度校準(zhǔn)和故障排除。考慮到數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，儀器精密度檢查頻次需要增加，而通過自動化質(zhì)控將大大削減質(zhì)控人員的工作量。實現(xiàn)自動校準(zhǔn)功能首要任務(wù)就是現(xiàn)場標(biāo)氣閥門檢漏實驗，確定不漏氣的情況下進(jìn)行。現(xiàn)場氣路圖如1所示。

儀器自動校準(zhǔn)完成后將生成報告，便于數(shù)據(jù)質(zhì)控人員查閱。自動零跨檢查擬設(shè)置為隔天一次，開始時間考慮到小時數(shù)據(jù)標(biāo)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(shù)據(jù)率，而精度檢查擬設(shè)置為一周一次。校準(zhǔn)開始時數(shù)據(jù)會自動標(biāo)記（C），這些數(shù)據(jù)不參與統(tǒng)計。在校準(zhǔn)時軟件需上傳頻次為10秒鐘的瞬時數(shù)據(jù)，校準(zhǔn)報告由上位B/S平臺生成，質(zhì)控人員可以通過網(wǎng)頁形式查閱。

數(shù)據(jù)審核人員負(fù)責(zé)審查監(jiān)測因子數(shù)據(jù)的有效性，而質(zhì)控人員則更加關(guān)注儀器運行狀態(tài)，以往軟件只采集數(shù)據(jù)，為了滿足質(zhì)控人員監(jiān)控儀器運行狀態(tài)的需求，軟件通過儀器廠商提供儀器狀態(tài)采集通訊協(xié)議，對部分儀器狀態(tài)量進(jìn)行采集。在整個儀器校準(zhǔn)過程中，狀態(tài)量的采集頻率為半分鐘一次，結(jié)合校準(zhǔn)數(shù)據(jù)最終生成完整的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)報告。自動校準(zhǔn)報告中儀器狀態(tài)量體現(xiàn)了重大作用，當(dāng)設(shè)置的校準(zhǔn)值與實際數(shù)據(jù)出現(xiàn)±10%的偏差時，質(zhì)控人員需結(jié)合這一時間段的儀器狀態(tài)值對于儀器數(shù)值偏差原因進(jìn)行判斷。

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

3 討論

3.1 智能化質(zhì)控現(xiàn)階段的成果

上海市環(huán)境監(jiān)測中心組織通過對質(zhì)控人員、數(shù)據(jù)審核人員、儀器運維人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，使得相關(guān)操作人員了解軟件操作流程，并測試相關(guān)功能，且進(jìn)一步完善現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)。方案實施后，數(shù)據(jù)有效率得到顯著提高，大大減少了相關(guān)工作量，提高了工作效率。

3.2 智能化績效審核

績效審核（準(zhǔn)確度審核）作為QA/QC體系中一項重要的質(zhì)保審核內(nèi)容，除了質(zhì)量監(jiān)督還有評估子站績效的作用，國內(nèi)目前成功開展的績效審核的粵港珠江三角洲區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，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(yè)IT公司開發(fā)針對的軟件，中心提供業(yè)務(wù)方面技術(shù)支持，將績效審核工作簡化且優(yōu)化。在具體實施方案里，計劃將所有站點安裝相關(guān)門禁系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合運維電子表格對儀器維護(hù)人員做出相關(guān)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(jié)語

通過本文的分析，智能化質(zhì)控技術(shù)滿足了AQI空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實時性、豐富性、專業(yè)性要求，對相關(guān)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展有著良好的借鑒意義，也使得上海的大氣自動監(jiān)測QA/QC體系更具創(chuàng)造性，且越發(fā)完善。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）