用大數據分析保證監(jiān)測數據真準全
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近日，司法機關對山西臨汾監(jiān)測數據造假案16名涉案人員作出判決。案件反映出一些地方和單位紀律規(guī)矩意識缺失、作風不嚴不實問題。對此，中國環(huán)境監(jiān)測總站撰寫報告，探討如何通過大數據分析保證監(jiān)測數據真準全，本報予以編發(fā)，以饗讀者。
監(jiān)測數據是環(huán)境工作的重要基礎，是環(huán)境監(jiān)測的生命線；不準確的監(jiān)測數據會誤導政策的制定，影響地方各級政府的考核。中國環(huán)境監(jiān)測總站（以下簡稱總站）重視環(huán)境監(jiān)測數據質量，制定了系統(tǒng)的質量控制和質量保證體系，并指導地方各級監(jiān)測部門實施。2016年11月環(huán)境空氣質量監(jiān)測事權上收以來進一步加大力度，多措并舉，嚴把數據質量關，并利用大數據分析技術，建立了保證環(huán)境空氣監(jiān)測數據質量的技術體系，確保環(huán)境空氣監(jiān)測數據真實可靠。
總站以監(jiān)測數據為“中心”，以社會經濟和氣象大數據、監(jiān)測管理大數據以及輿情分析大數據為“三個支撐點”，構建了大數據分析技術體系整體架構，深入挖掘監(jiān)測數據與“三個支撐點”之間的內在邏輯，建立系統(tǒng)的分析模型，開展大數據分析應用。2018年1月，總站開發(fā)的分析系統(tǒng)正式上線（具體工作流程見圖）。
▌發(fā)現(xiàn)干擾干預環(huán)境空氣監(jiān)測的行為
事權上收以來，共發(fā)現(xiàn)人為干擾干預環(huán)境空氣質量監(jiān)測23起，包括堵塞采樣頭（8起）、噴淋采樣區(qū)域（13起）、向采樣區(qū)域噴射干擾氣體（1起）、破壞采樣管（1起）。隨著管控措施不斷完善，人為干擾干預行為顯著減少，2018年發(fā)生兩起。通過大數據分析，8起堵塞采樣頭案件和1起噴射干擾氣體案件均發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數據明顯異常。噴淋采樣區(qū)域對監(jiān)測數據直接影響較小，未能發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數據明顯異常。
下面介紹兩起典型堵塞采樣頭案件和1起噴射干擾氣體案件。2018年3月25日，總站開發(fā)的大數據分析系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某市兩個站點監(jiān)測數據異常，明顯與同城市其他站點不符。分析氣象數據和運維管理數據，未發(fā)現(xiàn)明顯變化。總站立即通知了運維公司相關技術人員，通過檢查視頻，技術人員發(fā)現(xiàn)有非運維人員進入采樣區(qū)域并堵塞采樣頭。進一步調查發(fā)現(xiàn)，2017年4月12日至2018年4月11日，該市6個國控環(huán)境監(jiān)測城市站共有14個時段監(jiān)測數據嚴重失真，其中2018年有3個時段。這3個時段中，系統(tǒng)對兩個時段發(fā)出報警，最終在3月25日結合現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)該市的人為干擾干預環(huán)境空氣質量監(jiān)測的行為。
2016年西安環(huán)境監(jiān)測站數據造假案中，其時總站的大數據分析系統(tǒng)雖未開發(fā)應用，但是大數據分析的方法已經初步成型。2016年3月6日，總站發(fā)現(xiàn)西安市長安區(qū)子站PM10顆粒物監(jiān)測數據異常，與同城市其他站點相比明顯偏低，隨后運維人員發(fā)現(xiàn)采樣頭被紗布堵塞。進一步分析發(fā)現(xiàn)，2016年1月～3月，該市長安區(qū)子站和閻良區(qū)子站，多次出現(xiàn)顆粒物監(jiān)測數據與周邊子站變化趨勢不符的現(xiàn)象，存在嚴重的人為干擾干預環(huán)境空氣質量監(jiān)測的行為。
2017年6月18日14時，總站發(fā)現(xiàn)某市某站點O3和NOX監(jiān)測值出現(xiàn)異常波動，通知運維人員到達現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)人為向采樣區(qū)域噴射NO氣體，試圖降低O3監(jiān)測值，人為干擾干預環(huán)境空氣質量監(jiān)測。
▌督促運維公司實施并改進運維工作
目前，當出現(xiàn)點位未批準而變更、設備狀態(tài)異常、運維工作未完成、運維過程不合規(guī)、質控結果不符合要求等情況時，總站開發(fā)的大數據分析系統(tǒng)都會自動報警，總站技術人員會根據情況綜合判斷監(jiān)測數據是否異常，并通知運維公司，促使運維公司不斷改進工作內容，提高運維水平。2018年以來，共發(fā)現(xiàn)設備狀態(tài)異常69起、質控結果不符合要求78起、運維工作未及時完成135起，均及時通知運維公司核實情況，整改存在問題。
2017年10月，經過大數據分析發(fā)現(xiàn)，9月以來湖南省某市O3監(jiān)測數據明顯偏高于周邊城市和歷史同期。一般情況下，天氣晴朗，有利于O3生成，造成O3污染程度加重。氣象數據顯示，該市9月的晴天數高于歷史同期，但未高于周邊城市，氣象數據無法解釋該市O3監(jiān)測數據高于周邊城市的現(xiàn)象。分析監(jiān)測管理大數據，排除運維存在問題，初步判斷可能是臭氧傳遞環(huán)節(jié)存在問題。組織技術專家趕赴現(xiàn)場檢查，印證判斷結果是正確的。處理中，總站要求運維公司解決該站點存在的問題，并系統(tǒng)梳理了O3設備傳遞和運維中存在的漏洞，確保類似問題不再發(fā)生。
▌保證監(jiān)測設備正常運行
工作中，總站也發(fā)現(xiàn)某些品牌的設備或者某品牌的某幾款型號設備存在系統(tǒng)性故障，因此在大數據分析系統(tǒng)中增加了設備故障分析模塊，保證監(jiān)測設備符合環(huán)境空氣質量監(jiān)測的要求。
2017年3月，發(fā)現(xiàn)四川省某市PM2.5監(jiān)測值偏低。進一步分析顯示，2017年2月以來，該市PM2.5/PM10比值為0.3～0.4，明顯低于周邊城市和該城市去年同期比值。排除運維存在問題后，比對全國該品牌設備發(fā)現(xiàn)，2016年11月事權上收以來，該品牌PM2.5監(jiān)測設備在全國范圍內均出現(xiàn)PM2.5/PM10比值偏低的問題，這種現(xiàn)象在2017年2月以后愈發(fā)明顯？傉玖⒓唇M織相關專家和設備生產商研究解決問題，并要求設備生產商對這類設備召回處理。
2017年也發(fā)現(xiàn)另一品牌PM2.5監(jiān)測設備存在數據波動明顯異常情況，經研究分析，確定這一品牌設備加熱系統(tǒng)存在故障，總站組織設備生產商召回處理。
為了確保環(huán)境空氣監(jiān)測數據真實可靠，總站將繼續(xù)做好以下四方面工作：
一是進一步完善異常監(jiān)測數據的分析功能。例如2018年3月的人為干擾干預案例中，監(jiān)測數據在夜間22~0時突然降低，早晨6~7時突然升高。要總結類似的規(guī)律，形成判別方法，并將這些方法固化到系統(tǒng)中，實現(xiàn)自動判斷。
二是進一步完善運維管理數據的來源和分析功能。如總站完成1436個國控環(huán)境監(jiān)測城市站視頻系統(tǒng)安裝，初步實現(xiàn)了移動偵測功能。計劃把移動偵測的結果接入現(xiàn)有系統(tǒng)，實現(xiàn)非運維人員進入采樣區(qū)域的精細化管理。
三是將全國重點地區(qū)的社會經濟數據引入系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的模型，分析社會經濟發(fā)展和產業(yè)結構調整對環(huán)境空氣質量影響。例如，當某個城市與其他城市相比，或者與以往年份相比，環(huán)境空氣質量明顯改善或者惡化，就需要收集當地經濟發(fā)展、產業(yè)結構、周邊污染源分布等社會經濟數據，分析社會經濟條件改變是否能支撐環(huán)境空氣質量變化。
四是進一步拓展輿情數據的來源。聘請專業(yè)隊伍，定期分析網絡平臺、社交平臺的輿情；加大宣傳力度，動員全社會力量，共同監(jiān)督環(huán)境空氣質量監(jiān)測，讓不干擾不干預環(huán)境監(jiān)測成為底線和紅線。
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