环境空气自动监测数据审核中异常数据处理办法探讨

王慎阳　徐建阁　马红磊　陈中华　王莹

摘要：环境空气自动监测数据审核是保障数据真实可靠的关键，能够实现对异常数据的分析与判断，从而为相应的异常数据处理提供依据。本文将简单介绍环境空气自动监测数据审核，分别分析可预知及不可预知异常数据的判断方法，并就相应的异常数据处理办法展开探讨。

关键词：环境空气自动监测;数据审核;异常数据;判断和处理

中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）09-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.09.096

On the treatment of abnormal data in the audit of automatic monitoring data of ambient air

Wang Shenyang，Xu Jiange，Ma Honglei，Chen Zhonghua，Wang Ying

（Environmental Monitoring Center of Puyang City，Henan Province，Puyang Henan 457000，China）

Absrtact：The audit of ambient air automatic monitoring data is the key to ensure the authenticity and reliability of the data.It can realize the analysis and judgment of the abnormal data，so as to provide the basis for the corresponding abnormal data processing.This paper will briefly introduce the data audit of automatic monitoring of ambient air，analyze the judgment methods of predictable and unpredictable abnormal data respectively，and discuss the corresponding abnormal data processing methods.

Key words：Automatic monitoring of ambient air;Data review;Abnormal data;Judgment and processing

随着现代环境的不断恶化，环境空气监测逐渐受到社会范围内的广泛关注，已经成为气象行业、环境保护行业共同实施的重要工作。不过受多方面因素影响，环境空气自动监测数据中可能出现异常数据，如果不能对其进行有效处理，必然会导致监测结果的真实性与可靠性大打折扣，必须对其进行审核与处理。

1 环境空气自动监测数据审核概述

环境空气自动监测系统需要长期、连续保持自动化运行和监测状态，如果仪器设备运行不够可靠，必然会导致监测数据出现异常，难以保障数据真实性、完整性与可靠性。而且随着环境空气自动监测要求和标准的不断提升，必须加强相应的监测数据审核，及时发现其中的异常数据并进行有效处理，从而保障数据可靠性，保障环境空气自动监测质量。导致监测数据异常的原因较多，主要包括三方面因素影响：其一为仪器因素。如果自动监测仪器管道与限流孔堆积大量灰尘，或者内置泵产生故障，会使得应用紫外荧光法测量的SO2含量数值偏低;如果光电倍增管工作温度偏高，会使得基于化学发光法测量的NO2含量偏高，而其工作温度超过正常温度越多，数值偏差也就越大;当光信号达到饱和或者软件故障时，应用差分吸收光谱法测量的SO2、NO2数值偏小;当纸带用完或撕断时，应用β射线法检测的PM10含量数值会固定不变;当外界空气湿度较大且气水分离器不能完全分离水分时，滤膜上吸附有水分，会使得应用震荡天平法检测的PM10含量数值为负值。其二为采样系统因素。当出现采样头污染、被遮挡，或者采样管路堵塞等情况时，引风机可能出现故障，同时阀板、电磁阀也可能不畅通，从而导致监测数值出现离群、较低、无变化等异常情况。其三为其他影响因素，主要包括线路松动、供电系统不稳定等，可能导致监测数值与实际测量不一致，监测数值离群、异常等问题。

2 环境空气自动监测数据审核中异常数据的分析判断

总体来看，环境空气自动监测中的异常数据主要可分为可预知及不可预知的异常数据两种。其中前者指因仪器校准、仪器已知故障排除、仪器重启、维护、停电等原因而导致的异常数据，通常可直接将其剔除;而后者则主要是指由气象变化、仪器性能不稳定、仪器未知故障、采样系统故障、辅助设施故障等所导致的异常数据，往往需要根据异常实际情况，结合子站维护情况、维护记录等进行综合判定与合理处理。在环境空气自动监测数据审核中，异常数据的分析判断方法主要如下：

2.1 针对不同类型异常数据进行重点审核

在环境空气自动监测数据审核中，异常数据往往有较为明显的特征，在审核时应当针对有着异常特征的数据进行重点审核。

（1）连续恒定值数据。通常来说各项环境空气自动监测数据都不会存在连续恒定值，因此，当监测数据中连续出现大量恒定值或者波动范围较小的值时，应当对这些数据进行重点审核。当长时间出现连续恒定值时，应当先对仪器系统进行检查。如果检查结果为仪器系统故障，则可以判定这些数据为异常数据，并可直接将其作为无效数据;如果检测结果为仪器系统正常，则说明该子站该时间段周围环境空气质量浓度变化较小，出现连续恒定值属于正常现象，这些数据可被判断为有效数据。

（2）连续低浓度值。在环境污染较为严重的情况下，环境空气自动监测数据通常不会连续出现零值或在零值附近波动的值，因此，当自动监测数据中出现连续低浓度值时应当对其进行重点审核。在出现连续低浓度值时，首先应当考虑是否为仪器系统故障因素。经检测后如果确定为仪器系统故障，或者存在仪器零点校准情况，都应当将连续低浓度值作为无效数据处理;經检测后如果发现仪器系统正常，不存在仪器零点校准情况在，则说明该子站该时间段环境空气质量较为良好，污染物浓度低，尤其是对部分空气质量较好或者连续降雨后的地区而言，这种情况更为常见。

（3）离群值。离群值与其他监测数据相差较大，往往也是数据异常的重要特征。当发现环境空气自动监测数据中包含离群值时，应当对其进行重点审核。在进行离群值分析判断时，主要从仪器系统故障、仪器零点校准、天气变化等方面进行考虑。如果确定为仪器系统原因而导致离群值出现，应当将离群值作为无效数据处理;如果确定为天气变化原因而导致离群值出现，则应当将其判断为有效数据。

2.2 仪器系统故障导致的异常数据分析判断

仪器系统故障是导致异常数据出现的重要原因，常见的CO、PM2.5等测量数据异常都可能是因为其而造成。其中CO分析仪是基于非分散红外吸收法进行CO检测，检测精度直接受红外光源强度影响。当CO红外光源出现损坏情况时，CO测量数值自然会受到影响而产生异常，主要表现为数值异常高或者负值;另外，CO分析仪泵轴如果卡死的话，实时测量数据会骤降至零点附近。因此，出现CO监测数据异常的情况下，应当根据数据异常情况重点针对CO分析仪故障进行研究，并在判断为由仪器故障所引发的数据异常后需要将数据作为无效数据加以剔除。而用于监测PM2.5的PM2.5在线分析仪是基于微量振荡天平法实现测量，其测量精度受流量影响巨大。当PM2.5在线分析仪出现流量异常情况时，不仅PM2.5测量值会发生变化，对应的PM10测量值也会有所变化。故而在PM2.5监测数据存在异常时，通常可以采取对比分析PM2.5和PM10浓度值的方式，判断是否是PM2.5在线分析仪流量异常而导致。

2.3 站点周围短时污染源导致的异常数据分析判断

当监测站站点周围出现短时污染源异常时，监测数据也会出现异常情况。尤其是工厂等污染源在短时间内排放大量污染物质的情况下，附近环境空气质量将会受到明显影响，不过在一定时间后会在生态系统的调解下而恢复正常，从而出现监测数据短时异常的情况。以站点周围污染源短时排放大量污染物而导致SO2监测数据值大幅提升为例，离污染源较近的站点监测数据都出现了明显的数值波动情况，而离污染源较远的站点监测数据始终保持正常。排除仪器系统故障原因后，对数据异常的站点附近进行现场调查，可以发现相应的原因。

2.4 运维不当导致的异常数据分析判断

运维人员因为疏忽大意等原因，在工作中出现忘记关闭通道或者在运维结束后没有及时开启通道，都会使得系统自身审核无效，从而导致大量数据异常。当发现监测数据中存在大量被标记为无效的数据时，应当考虑是否是因为运维不当而导致数据异常，结合运维记录进行分析，并通过与运维人员确认的方式对存疑数据进行进一步判断。

3 环境空气自动监测数据审核中异常数据的处理

对异常数据的处理必须根据实际情况展开，重点在于准确把握数据异常原因，从源头着手对异常数据进行处理，具体处理方法如图1所示。在发现异常数据后，通过明确异常特征以及比较相关指标的方式，从同步异常、仪器故障、停电、辅助设施故障等方面进行分析判斷。其中当仪器系统出现故障时，应当将异常数据审核为无效数据并剔除，同时对仪器进行修复、校准和更换;当数据异常是由于停电、辅助设施故障等原因导致时，需要将异常数据审核为无效数据并进行剔除，同时对故障修复。至于同步异常而导致的异常数据，则可审核为有效数据。

4 结束语

综上可知，环境空气自动监测中难免出现异常数据，为了降低异常数据对检测结果真实性、可靠性的影响，有必要加强相应的数据审核与处理。为了保障审核的有效性，应当充分落实三级审核模式，同时构建相应的审核和分析系统，对数据进行有效性、准确性处理，利用数据统计分析方法对监测数据进行异常数据审核与修订。只有保障了数据有效性与准确性，环境空气自动监测才能有效发挥作用，为环境空气质量的提高提供指导与保障。

参考文献

[1]管擎宇.环境空气自动监测数据审核中异常数据判断和处理[J].环境监控与预警，2016（5）：59-63.

[2]徐正堤，任一力，涂圣峰，等.环境空气自动监测系统质量保证工作实践与探索[J].中国环境监测，2000，16（特刊）：42—44.

[3]廖乾邑，陈建文，李亮，等.浅谈空气自动监测数据质量现状与处理方法[J].四川环境，2011（2）：30-32.

[4]曹攀.浅谈环境空气自动监测数据审核技术方法[J].资源节约与环保，2015（6）：111.

[5]刘方，李钢，王瑞斌.环境空气质量自动监测系统管理[J].中国环境监测，2003（06）：4-5.

[6]孙金陵.对环境空气质量自动监测系统的评价和考核[J].中国环境监测，2000（04）：5-7.

收稿日期：2020-07-01

作者简介：王慎阳（1985-），男，汉族，硕士研究生，工程师，研究方向为环境监测。