网格化监控系统“真”面目 你看清了吗？

　　【中国安防展览网 企业关注】“霾”这个词笔划复杂，若不是受“雾霾”困扰的范围越来越广、时间越来越长，或许不会有那么多人知道“霾”的读音，也不会有那么多人用“自强不吸”、“霾头苦干”来调侃雾霾天气。在2017年的政府工作报告中，总理就提出，加强对雾霾形成机理的研究，提高应对的科学性和性。摸清“病根”治霾，需完善网格化监控系统。
 

网格化监控系统“真”面目 你看清了吗？
 

　　网格化监控系统是在现有国控空气自动监测站点的基础上，大量应用成本较低的小型化、微型化的监测仪器，构建覆盖范围更广、响应时间更短的监控系统。通过对区域内主要固定污染源、工业园区、道路交通、农村面源、无组织排放源的监测进行高密度布设、重点监控，可以准确查找污染源、实时掌握网络覆盖范围内的空气质量变化情况，为治霾及时提供科学依据。
 

　　目前，市场上的网格化监控系统也有很多产品和解决方案，但是，并不是所有的网格化系统都能发挥好“治霾好帮手”的作用，一套真正意义上的网格化监控系统需要具备很多*因素。
 

　　单一参数的网格化，不是真正的网格化
 

　　在大气污染防治工作中，部分区域将治霾和防霾聚焦于PM2.5的监测和管控。事实上，由于我国地域广阔、四季明显、各地工业产业差异大，不同地区不同季节的污染存在很大差别，仅监测PM2.5是远远不能满足需要的。以2016年为例，全国、京津冀、长三角、珠三角首要污染物分布见图1。
 

图1 2016年我国首要污染物分布
 

　　从图1可以看出，虽然PM2.5、PM10仍为我国大部分地区的首要污染物，但是全国大部分区域的6-9月份，以及长三角、珠三角地区，O3的污染也很严重。而且，即使我们关注雾霾，关注PM2.5污染，只监测PM2.5也是远远不够的。
 

　　这主要是因为一般情况下，PM2.5的形成有三种方式：1、直接排出的一次粒子。主要产生于化石燃料(主要是石油和煤炭)和生物质燃料的燃烧，但在一些地区某些工业过程也能产生大量的一次PM2.5。2、在高温状态下以气态形式排出，在稀释和冷却过程中凝结成固态的一次可凝结粒子(尾气排放)。3、由气态前体污染物通过大气化学反应而生成的二次粒子。在大多数地区，硫和氮为所观察到的二次PM2.5的主要组分，而二次有机气溶胶在一些地区也可能是重要的组成部分。
 

　　因此，要想网格化监控系统能准确反映当地首要污染物的来源，能一年四季都发挥作用，不仅要监测颗粒物的浓度，还需要监测气态污染物及特征污染物TVOC、H2S、NH3、HCL等参数。
 

　　无法保证数据准确的网格化，不是真正的网格化
 

　　对于快速锁源，除了数据的全面性之外，数据的准确性就是另外一个关键因素了。
 

　　以颗粒物传感器为例，目前，市场上PM2.5传感器采用的是光散射原理，这种传感器实质上就是粒子计数器，能够计量出空气中小于等于2.5微米粒子的总个数，然后再与粒子平均密度相乘就转化为了质量浓度。
 

　　但在实际应用中，因为各种因素影响，往往会出现很大误差。1、与国标法中规定的贝塔射线法和微量振荡天平法相比，PM2.5光散射传感器对于粒子的测量粒径有上限和下限，低于测量粒径下限和高于测量粒径上限的粒子，往往存在检测不出来的问题。2、随着污染成分、时段、季节、地区的不同以及天气环境的变化，粒子的平均密度也在动态地发生变化，因此，粒子平均密度也会存在误差。3、颗粒物在环境湿度超过80%后，会出现明显的吸湿增长现象，从而带来较大的测量误差。4、雾气的影响也不可忽略。雾气是以液态粒子的形式出现，因此对测量带来的误差影响往往成倍数关系。5、校准问题。受到室外环境脏空气的影响，光散射光学视窗往往会变脏，测量值会逐渐衰减。
 

　　真正的网格化需全参数监测，并建立完善的质控体系
 

　　综上，各区域的复合型大气污染问题突出，单一参数的监测，很难说清污染来源及空气质量变化情况。真正的网格化必须以多参数监测数据为基础，通过对大气污染物的监测，准确反映区域空气质量状况。在监测参数上，需覆盖常规空气六参数(PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3)及VOCs、H2S、HCL、NH3等多种特征污染参数，以及各点位的温度、湿度、风向、风速、大气压等气象参数，并根据污染源特征科学定制监测指标。
 

　　要想提高传感器在环境监测中的数据准确性与长期运行稳定性，一套成熟的校准体系是必须的。目前，将传感器技术与国标法组合使用是一种普遍被接受的理念，但是不同厂商的做法也有所差异。
 

　　本文以“大数据融合联动修正”技术为基础而建立的三级修正、四级校准体系为例,介绍校准体系在提高气体传感器应用过程中数据准确性和长期运行稳定性的作用。三级修正指的是厂内基础性校准、环境自适应修正、全生命周期漂移修正，通过三级修正体系的传感器设备，可以极大提升数据的准确性，达到对传感器本身的筛选、研判、数据基因变量修正的作用，提升每套传感器设备数据与准确数据的相关性。四级校准系统保证了传感器在出厂前后全生命周期的数据稳定性和准确性。级校准是标物校准，使用标准气体对传感器进行标定，达到微型站基本的品质保证。第二级是环境校准，通过实验舱模拟不同环境状况及污染特征，建立传感器算法模型，形成微型站*基因变量。第三级是监督校准，在仪器应用现场，与国家标准方法仪器组合布点应用，实时监督数据，发现漂移后自动校准。第四级是周期性校准，采用装有国家标准方法仪器的移动校准车对已经安装的网格化仪器进行定期质控和校准，保证系统数据长期准确性。
 

　　图为校准前后数据散点图比对，通过严格的修正及校准，传感器技术数据与国标法数据的相关性有了很好的提升
 

　　综上，只有通过全面的监测数据与完善的校准体系，才能保证网格化监控体系全面、准确的反应大气污染情况，并保证数据的真实、全面、有效。此对大气污染防治实施精细化管理具有重要意义。