一种基于区域反演的颗粒物浓度监测仪远程校准方法技术

本发明专利技术涉及一种基于区域反演的颗粒物浓度监测仪远程校准方法，每个高精度监测站的数据实时上传至服务器进行区域反演，颗粒物监测仪需要校准时向服务器发起校准请求，发起校准请求后，服务器通过将反演结果值传递给颗粒物监测仪进行远程连续校准，直至颗粒物监测仪的值与反演值误差在10％以内。本发明专利技术的远程校准方法基于监测站的准确性数据，提高了反演结果的准确性，极大地简化了网格化监测系统内微型站地校准流程。站地校准流程。站地校准流程。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区域反演的颗粒物浓度监测仪远程校准方法


[0001]本专利技术属于环保领域，特别是涉及一种基于区域反演的颗粒物浓度监测仪远程校准方法。

技术介绍

[0002]构建地理信息系统的空气环境质量监测、预警、预报平台，实现网格化、大面积联防联控，大气污染溯源通量解析，促进环境污染大数据监测，需要低成本、小型化多参数的在线环境空气质量监测仪作为现有国控点的补充，其中，PM2.5/PM10作为两项测量参数，通常利用光散射传感器进行测量。但在用于实际浓度测量时，由于温度、湿度的影响，仪器精度难以保证，因此，需对光散射传感器进行周期性的校准。
[0003]目前，对于光散射颗粒物传感器的校准，需要将传感器拆卸下来并拿到具有标准校准仪器的企业或者校准中心进行校准，采用重量法或者更高精度的仪器比对校准法，由于重量法校准需人工称重，程序繁琐费时，自动化程度低,成本较高。比对校准法是将更高精度的仪器和传感器置于相同的环境中，进行同步采样，各自采集一段时间的数据，然后将高精度的仪器数据和传感器采集的数据导出，通过特定的算法拟合出一个传感器校准公式，再将校准公式写入到传感器模块中。整个校准过程比较繁琐，如果不是专业的技术人员，往往可能会导致校准错误，从而影响实际的使用。当传感器个数较多时，校准所费时间较长。
[0004]因此，亟需要解决光散射颗粒物传感器校准难的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决网格化监测设备中颗粒物传感器校准困难的问题，本专利技术提出了一种基于区域反演的远程校准方法，结合高精度监测站和区域反演技术对网格化监测系统里的大量颗粒物监测仪进行远程校准，从而降低成本低，减少耗时。
[0006]本专利技术提供了一种基于区域反演的颗粒物监测仪远程校准方法，其包括：
[0007]步骤S1，在一定区域内按照网格规划，在某一网格内，安装若干个高精度监测站和多个颗粒物监测仪，在对所述多个颗粒物监测仪进行安装前要进行一致性测试；
[0008]步骤S2，利用高精度监测站获取风速、风向等气象资料以及区域的地形地貌信息，基于大气动力学模式建立该网格区域内的三维风场；结合实时的大气状态(如温度、压力、湿度)和释放粒子数观测点位置信息,基于区域反演技术开展区域内污染物排放量反演，获得高分辨率的排放清单；
[0009]步骤S3，利用每个高精度监测站上传的浓度数据以及排放源分布数据，分析每个网格内的排放数据，并将相应数据存储在服务器上；
[0010]步骤S4，颗粒物监测仪按校准周期通过服务器发起校准请求或随时发起校准请求，服务器通过将反演结果值传递给颗粒物监测仪进行远程连续校准，直至颗粒物监测仪的值与反演值误差在10％以内。
[0011]其中，每个颗粒物监测仪在网格系统内具有唯一的坐标。
[0012]其中，所述步骤S4中服务器每隔两小时或一个小时，通过5个浓度点赋值实现颗粒物监测仪的远程校准，直至颗粒物监测仪的值与反演值误差在10％以内。
[0013]其中，步骤S2中通过网格区域的气象初始和边界条件，土地利用、地表类型等地理信息，辐射、土壤和微物理过程等环境参数进行构建大气动力学模式下网格区域内的三维风场。
[0014]其中，所述多个颗粒物监测仪与相邻的高精度监测站之间具有预定距离，所述预定距离小于一定的距离阈值。
[0015]对于网格化监测系统来说，本专利技术基于高精度监测站和区域反演技术，对网络监测系统内的颗粒物浓度监测仪进行校准，利用基于高精度站的反演值对光散射颗粒物传感器进行校准，从而实现准确的远程的颗粒物监测仪的校准。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的远程校准示意图。
具体实施方式
[0017]为了便于理解本专利技术，下面结合附图对本专利技术的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对专利技术进行解释，而不作为对其范围的具体限定。
[0018]在一定区域内按照网格规划，在某一网格内，安装若干个高精度监测站和多个颗粒物监测仪，所述多个颗粒物监测仪与相邻的高精度监测站之间具有预定距离，所述预定距离小于一定的距离阈值，以保证高精度监测站与周围的多个颗粒物监测仪之间形成配合关系，优选所述距离阈值在为1
‑
2km之间，进一步优选所述阈值为1Km或1.5Km或2Km。
[0019]在对所述多个颗粒物监测仪进行安装前要进行一致性测试，具体而言：
[0020]a)对颗粒物传感器进行测试。选取要安装的一批颗粒物传感器，进行平行比对，要求颗粒物传感器间的测量结果具有一致性，测量PM10读数的相对标准偏差不大于20％，测量PM2.5读数的相对标准偏差不大于15％；然后测试颗粒物传感器本身的漂移，手动校准传感器后继续测试，直至传感器再次出现漂移，确定颗粒物传感器的校准周期。
[0021]b)依据测试结果，提供颗粒物监测仪外壳，将包含颗粒物传感器的校准模块，包括温湿度、风速风向等气象和工况参数的监测模块安装在所述外壳内部空间中，在所述外壳的内部空间中还设置有其他电子器件，安装完成后可获得颗粒物监测仪。
[0022]c)将颗粒物监测仪与高精度站进行相关性分析。具体而言，可将颗粒物监测仪与高精度站进行现场同步采样，不同污染程度时进行同步采样，要求同步采样时的浓度跨度为(0～200)μg/m3，然后将传感器与高精度站的测量数据进行比对，得到二者之间的相关性。
[0023]d)在网格化监测系统内按照预定位置安装颗粒物监测仪，每个颗粒物监测仪在网格系统内具有唯一的坐标。
[0024]作为一个实施例，优选在一个网格内设置4
‑
5个高精度监测站和多个颗粒物监测仪，每个高精度监测站的数据实时上传至服务器进行区域反演，结合当前的风速风向、地理位置等信息可得到每个网格内的颗粒物浓度值。
[0025]具体而言，首先，利用高精度监测站获取风速、风向等气象资料以及区域的地形地貌信息，结合实时的大气状态(如温度、压力、湿度)和释放粒子数观测点位置信息，基于区域反演技术开展区域内污染物排放量反演，获得高分辨率的排放清单；
[0026]获取不同时刻不同位置对监测站浓度的贡献率，形成排放源分布数据；
[0027]此后，利用每个高精度监测站上传的浓度数据以及区域反演的排放源分布数据，分析每个网格内的排放数据，并将相应数据存储在服务器上；
[0028]在所述区域反演分析中引入地统计学方法，利用变异函数、方差矩阵等数学工具，研究大气颗粒在空间分布上既有随机性又有结构性，或者具有空间相关和依赖性的分布特性，降低甚至消除反演过程对自下而上的排放清单初值的依赖，通过严格的统计学方法获得准确的污染物排放的时空分布。
[0029]颗粒物监测仪工作时，可按校准周期通过服务器发起校准请求，也可随时发起校准请求。网格内的每台颗粒物监测仪对应一个唯一的坐标，需要校准时向服务器发起校准请求，发起校准请求后，服务器通过将反演结果值传递给颗粒物监测仪进行远程连续校准，直至颗粒物监测仪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区域反演的颗粒物浓度监测仪远程校准方法，其特征在于：步骤S1，在一定区域内按照网格规划，在某一网格内，安装若干个高精度监测站和多个颗粒物监测仪，在对所述多个颗粒物监测仪进行安装前要进行一致性测试；步骤S2，利用高精度监测站获取风速、风向等气象资料以及区域的地形地貌信息，结合实时的大气状态和释放粒子数观测点位置信息,基于区域反演技术开展区域内污染物排放量反演，获得高分辨率的排放清单；步骤S3，利用每个高精度监测站上传的浓度数据以及排放源分布数据，分析每个网格内的排放数据，并将相应数据存储在服务器上；步骤S4，颗粒物监测仪按校准周期通过服务器发起校准请求或随时发起校准请求，服务器通过将反演结果值传递给颗粒物监测仪进行远程连续校准，直至颗粒物监测仪的值与反演值误差在10％以内。2.如权利要求1所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马若梦，任歌，林鸿，吴丽，常毅，
申请(专利权)人：郑州计量先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：