科学组合与智能校准 先河网格化监控显神威

　　仪器信息网讯 2015年8月，国务院办公厅《生态环境监测网络建设方案》明确提出，坚持全面设点、全国联网、自动预警、依法追责，形成政府主导、部门协同、社会参与、公众监督的生态环境监测新格局，为加快推进生态文明建设提供有力保障。而网格化监管被很多人认为是实现这一目的的不错选择。其实“网格化监管”在我国管理体系中的应用是方方面面的，如公安、水利、计划生育等领域早有应用，此次将网格化管理引入到环保领域，有利于环境监管工作更加精细化。

　　在我国，较早启动环保领域网格化管理的城市是兰州，兰州将管理辖区划分成1000多个网格，每一个管理网格都有自己的网格员，网格员负责监察辖区内的不规范行为，如工业企业的偷排偷放，居民餐饮油烟排放、垃圾焚烧等。经过几年的实施，“兰州蓝”成为了全国的典范，但也面临了新的问题：一是人力消耗太大：二是随着一次颗粒物排放量的减少，臭氧、挥发性有机物、二次颗粒物等问题单纯靠人防无法监管。

　　针对这些新问题和新需求，河北先河环保科技股份有限公司(以下简称“先河环保”)提出了以传感器微型站来大面积布点、国标方法监测的小型化设备为支撑的“网格化精准监控”解决方案，打通了环境监测到环境监管的通道。那么，“网格化监控”到底能满足什么需求?对于传感器测量结果不准确的问题，先河环保又是如何解决的呢?带着这些疑问，仪器信息网编辑近日采访了先河环保总裁陈荣强先生。

河北先河环保科技股份有限公司总裁陈荣强先生

　　网格化监控打通环境监测和环境监管的通道

　　先河环保网格化精准监控系统由高时间分辨率的传感器微型站、基于国标方法原理的小型空气监测站/小型扬尘监测站/标准空气质量监测站等有机组合而成。对于此系统，陈总如此评价说，“此系统更多的是一种应用创新，这种应用创新是将物联网、大数据、环境监测等综合技术应用到环境监管当中”。

产品展示

　　首先，借助物联网、大数据和传感器技术实现“全面布点”。由于传感器成本低、时间分辨率高、可测参数多、布点方便，所以可以实现空间、时间、多参数的三位一体高密度布点。通过与国标法小型化监测设备组合应用，可以厘清特定行政区域及局部空间的环境污染状况，快速、精准锁定污染源头，有效解决污染源监测及管理覆盖不全的问题。

　　第二，与国内近6000个常规空气质量监测站等组合使用，便于实现“全国联网”。因为现有的空气质量监测站和网格化监控中的国标法小型化设备采用的是国家标准方法，所以其监测数据可以用作行政处罚的依据，而传感器微型站的数据可以与国标法设备的数据实时对比，进行数据监控和趋势研判，因此网格化监控系统可进行有理有据的环境监管。

　　第三，利用产生的海量数据进行大气污染防治的预警预报和源解析，实现“自动预警、依法追责”。这方面的工作先河环保已经有条不紊地进行，目前已与北大、北师大、清华等高校的专家教授进行多方面合作，先河环保与清华大学还申报了科技部国家重点研发计划“精细网格大气动态污染源清单技术研发及应用示范”项目。此外，先河环保自己也有专业的科学家团队进行源解析数据分析、减排评估分析等工作。

　　陈总还为我们详细解释了“打通环境监测到环境监管的通道”的意义。以PM10为例，如果一个城市确定了PM10的主要来源为道路扬尘和工地扬尘，就可根据城市的发展和工地布局，安装网格化监控系统，实现24小时监管，可指导污染较重的道路重新规划或者督促工地实行整改。对于此套网格化监控系统，清华大学环境学院院长、中国工程院院士贺克斌评价说：“在功能上，网格化可以科学精准地辅助监管部门对污染点源进行有效定位和预警，发挥抓手作用。”

　　如何保证数据质量?三级修正、四级校准的全生命周期质控体系

　　网格化监控系统的诸多应用都是基于数据，而传感器在一定程度上存在零漂、时漂、温漂等问题，其数据可靠性备受业内专家和用户质疑。对于此问题，先河环保是如何解决的呢?陈总说：“随着传感器产业的发展，传感器本身的精度和稳定性都有了极大提高，但是仍不能完全满足环境监管的需要。为此，先河环保创新提出了‘三级修正、四级校准’的全生命周期质控体系，来保证数据的可靠性。”

　　网格化监控系统的仪器要经过严格的三级数据修正。通过三级数据修正之后的传感器设备，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，提升传感器设备数据与准确数据的相关性。

　　网格化监控系统的设备还需经过四级校准，保证传感器在出厂前后的数据稳定性和准确性。第一级校准是标物校准。将传感器设备放进专业的实验室，采用固定浓度的标准气体进行校准，并实时查看传感器的浓度值，筛选出合格的传感器，达到微型站基本的品质保证。第二级是组网驯化校准，在不同的温度、湿度等不同的气象条件，以及不同的污染浓度等外界环境下，使传感器设备与国标法设备进行严格的深度学习、比对，形成每个传感器数据独有的基因变量。其数据能与空气质量监测站数据匹配即为合格。第三级是自适应校准，通过结合现场安装情况，利用先进的云平台在数据发生漂移时对仪器进行自动校准。第四级是传递校准。采用移动监测车或者便携式国标法校准设备，可对一定范围内的传感器数据进行实时在线比对、验证、校准，消除各地传感器设备因本底污染浓度值差异以及传感器漂移造成的监测数据漂移的问题。

　　以臭氧为例，经校准后，传感器微型站与空气质量自动监测站(符合国家标准)的数据相关性从0.7797提高到了0.93以上。

O3校准前、后比较

　　当然，这四种校准方式是互相配合使用的。先河环保的运营人员还专门配备了“传感器综合管理平台手机端APP”，为售后人员的设备安装、维护、维修、数据查询工作提供了便利条件。加上运营人员定期的现场维护以及数据管理中心24小时数据远程管理、质控，保证了传感器设备全生命周期的数据准确可靠。先河环保还投资近200万建设了环境监测传感器质控实验舱，极大提高了“数据质控校准”的效率。

二级校准现场

用于网格化质控校准的环境实验舱

　　一台仪器要想得到市场的认可，最重要是满足客户的需求

　　先河环保网格化监控系统目前已迅速在全国多地进行了应用，受到了客户的广泛欢迎。网格化监控系统已在河北的衡水、石家庄、保定、沧州等市实施。同时，在县级及乡镇如石家庄所辖井陉矿区、高邑县、无极县、正定县(含村镇)、赵县及廊坊市永清县等也快速铺开。省外，已在山东、河南、广西、湖北、新疆等市陆续落地，为当地环保部门提供了一套科学有效的监测、监管、预警、指挥、执法的工具和抓手。

　　在环境监测监察事权上收的大背景下，对于市、县(区)以及乡镇一级的地方政府，将网格化监控系统作为一种自我检查、自我监管并提升空气质量的手段也是不错的选择。先河公司创新的质控手段，引领了行业的发展，也希望能将系统推广到更多的地区和用户，同时希望更多的代理商能加盟此项事业，共助我国环境空气质量改善。