CN107607450A - 一种大气质量监测方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种大气质量监测方法，包括：通过第一传感器集合获取大气信息，大气信息包含风向、风速、温度、湿度和气压中至少一种；通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，颗粒物质量浓度信息用于表示待监测环境下的颗粒物含量；通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，气态污染物浓度信息用于表示待监测环境下气态污染物的含量，气态污染物包含二氧化碳、一氧化氮、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物和臭氧中至少一种；根据大气信息、颗粒物质量浓度信息以及气态污染物浓度信息确定环境质量信息，环境质量信息用于指示大气空气的质量情况。本申请还提供了一种大气质量监测设备。本申请用于提高环境质量信息的可靠性。

Description

一种大气质量监测方法及相关设备

技术领域

本申请涉及环境监测领域，尤其涉及一种大气质量监测方法及相关设备。

背景技术

随着经济高速发展随之而来的便是大气污染的问题，大气污染影响着每个人生活和生存，严重影响到人群健康和空气能见度。因此对于大气污染的监测就显得尤为重要。目前国内与国际上的大气质量监测主要依赖于政府管控的大气监测站点，这些监测站点通过使用监测设备实现对气态污染物浓度的监测。

一直困扰大气监测的一个重要问题是污染物的多样性，目前的监测设备可以监测到若干种污染物。监测设备将监测到的若干种污染物的信息进行分析处理，以得到环境质量信息，通过环境质量信息反映大气空气的质量情况。通常情况下，这些污染物主要包括颗粒物和一些常见的有害气体。

然而，由于同一污染源往往会排放多种不同的气态污染物，这些气态污染物对反映大气质量的影响都是不可小觑，因此在获取环境质量信息时需要尽可能检测到更多的污染物，而采用现有监测设备所获取到的环境质量信息还不能精确地反映空气质量的真实情况，从而降低了环境质量信息的可靠性。

发明内容

本申请实施例提供了一种大气质量监测的方法、装置，能全面监测到计算环境质量信息的组成要件，得到的环境质量信息精确、完全地反映空气质量的真实情况，提高了环境质量信息的可靠性。

有鉴于此，本发明第一方面提供一种大气质量监测的方法，方法应用于大气质量监测设备，大气质量监测设备包含多个传感器，方法包括：

通过第一传感器集合获取大气信息，其中，第一传感器集合包含至少一个传感器，大气信息包含风向信息、风速信息、温度信息、湿度信息和气压信息中的至少一种；

通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，其中，第二传感器集合包含至少一个传感器，颗粒物质量浓度信息用于表示待监测环境下的颗粒物含量；

通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，其中，第三传感器集合包含至少一个传感器，气态污染物浓度信息用于表示待监测环境下气态污染物的含量，气态污染物包含二氧化碳、一氧化氮、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物和臭氧中的至少一种；

根据大气信息、颗粒物质量浓度信息以及气态污染物浓度信息确定环境质量信息，环境质量信息用于指示空气的质量情况。

结合本发明实施例的第一方面，在第一种可能的实现方式中，根据大气信息、颗粒物质量浓度信息以及气态污染物浓度信息确定环境质量信息，包括：

从大气信息中获取风速信息以及风向信息；

在预设配色规则中根据气态污染物浓度信息及颗粒物质量浓度信息进行颜色编码，预设配色规则用于指示各种气体污染物浓度信息及颗粒物质量浓度信息与颜色之间的对应关系；

根据颜色编码和风速信息、风向信息确定各种污染物浓度和二维风矢量之间的关系。

结合本发明实施例的第一方面，在第二种可能的实现方式中，大气质量监测方法还包括：

获取预设时间内目标污染源的目标染物浓度提升值，目标气态污染物包含一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物、臭氧和颗粒物中的一种；

获取目标污染源的二氧化碳的浓度提升值；

根据目标污染物的浓度提升值与二氧化碳的浓度提升值计算排放因子。

结合本发明实施例的第一方面，在第三种可能的实现方式中，大气质量监测方法还包括：

根据监测到的气态污染物浓度信息及颗粒物质量浓度信息确定空气质量指数。

结合本发明实施例的第一方面，在第四种可能的实现方式中，通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，包括：

获取第三传感器集合中传感器的初始电压值；

对初始电压值进行基线漂移补偿，以得到补偿后的实际电压值；

获取第三传感器集合中传感器所对应的传感器灵敏度常数；

根据实际电压值与传感器灵敏度常数确定气态污染物浓度。

结合本发明实施例的第一方面，在第五种可能的实现方式中，通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，包括：

通过第二传感器集合获取在环境湿度下颗粒物粒径分布数据，颗粒物粒径分布数据用于通过预设的算法得到颗粒物总质量，颗粒物包括第一颗粒物和第二颗粒物，第二颗粒物的粒径小于第一颗粒物的粒径；

对第一颗粒物和第二颗粒物进行含水量退除，以得到第三颗粒物；

对第三颗粒物进行质量补偿，以得到目标颗粒物；

根据目标颗粒物确定颗粒物质量浓度信息。

结合本发明实施例的第一方面的第一种实现方式，在第六种可能的实现方式中，根据颜色编码和风速信息、根据颜色编码和风速信息、风向信息确定各种污染物浓度和二维风矢量之间的关系包括：

根据多个污染物浓度和二维风矢量之间的关系具体定位显著污染源的二维经纬度坐标。

本发明第二方面提供一种大气质量监测设备，大气质量监测设备包含多个传感器，大气质量监测设备包括：

第一获取模块，用于通过第一传感器集合获取大气信息，其中，第一传感器集合包含至少一个传感器，大气信息包含风向、风速、温度、湿度和气压中的至少一种；

第二获取模块，用于通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，其中，第二传感器集合包含至少一个传感器，颗粒物质量浓度信息用于表示待监测环境下的颗粒物含量；

第三获取模块，用于通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，其中，第三传感器集合包含至少一个传感器，气态污染物浓度信息用于表示待监测环境下气态污染物的含量，气态污染物包含二氧化碳、一氧化氮、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物和臭氧中的至少一种；

第一确定模块，用于根据第一获取模块获取的大气信息、第二获取模块获取的颗粒物质量浓度信息以及第三获取模块获取的气态污染物浓度信息确定环境质量信息，环境质量信息用于指示大气空气的质量情况。

结合本发明实施例的第二方面，在第一种可能的实现方式中，第一确定模块包括：

第一获取单元，用于从第一获取模块获取的大气信息中获取风速信息和风向信息；

编码单元，在预设配色规则中根据第三获取模块获取的气态污染物浓度信息及从第二获取模块获取的颗粒物质量浓度信息进行颜色编码，预设配色规则用于指示气态污染物浓度信息及颗粒物质量浓度信息与颜色深浅度之间的对应关系；

第一确定单元，根据编码单元确定的颜色编码和第一获取单元获取的风速信息、风向信息确定各种污染物浓度和二维风矢量之间的关系。

结合本发明实施例的第二方面，在第二种可能的实现方式中，第三获取模块包括：

第二获取单元，用于获取第三传感器集合中传感器的初始电压值；

第一补偿单元，用于对第二获取单元获取的初始电压值进行基线漂移补偿，以得到补偿后的实际电压值；

第三获取单元，用于获取第三传感器集合中传感器所对应的传感器灵敏度常数；

第二确定单元，用于根据第一补偿单元获取的实际电压值与第三获取单元获取的传感器灵敏度常数确定气态污染物浓度信息。

本发明第三方面提供一种计算机装置，计算机装置包括处理器，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如第一方面、第一方面第一种至第五种中任意一项方法的步骤。

本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序(指令)，计算机程序(指令)被处理器执行时实现如第一方面、第一方面第一种至第五种中任意一项方法的步骤。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请实施例中提供了一种大气质量监测方法，首先通过第一传感器集合获取大气信息，其中，第一传感器集合包含至少一个传感器，大气信息用于表示待监测环境下的气体参数，并且通过第二传感器集合获取颗粒物浓度信息，其中，第二传感器集合包含至少一个传感器，颗粒物浓度信息用于表示待监测环境下的颗粒物含量，并且通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，其中，第三传感器集合包含至少一个传感器，气态污染物浓度信息用于表示待监测环境下气态污染物的含量，最后根据大气信息、颗粒物浓度信息以及气态污染物浓度信息确定环境质量信息，环境质量信息用于指示大气空气质量，也可用于确定待监测环境中污染源的位置。通过上述方式，本申请实施例不仅可以同时监测CO、NO₂、SO₂、O₃和PM等五种污染物，还可以同时监测往往经由同一污染源同时排放的例如NO和CO₂等气体，因此本申请实施例能全面监测到计算环境质量信息的组成要件，所以计算得到的环境质量信息能精确、完全地反映空气质量的真实情况，提高了环境质量信息的可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例中大气质量监测的方法一个实施例示意图；

图2为本申请实施例中大气质量监测的设备另一个实施例示意图；

图3为本申请实施例中大气质量监测的设备另一个实施例示意图；

图4为本申请实施例中大气质量监测的设备另一个实施例示意图；

图5为本申请实施例中大气质量监测的设备另一个实施例示意图；

图6为本申请实施例中大气质量监测的设备另一个实施例示意图；

图7为本申请实施例中大气质量监测的设备另一个实施例示意图；

图8为本申请实施例中大气质量监测的设备另一个实施例示意图；

图9为本申请实施例中大气质量监测设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种大气质量监测的方法及相关设备，可以全面监测到计算环境质量信息的组成要件，得到的环境质量信息精确、完全地反映空气质量的真实情况，提高了环境质量信息的可靠性。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着经济高速发展随之而来的便是大气污染的问题，大气污染影响着每个人生活和生存的方方面面，严重影响人群健康和空气能见度。于是对于大气污染的监测就显得尤为重要，监测设备通过集成多种空气质量传感器，同时监测多种重要的典型空气污染物包括一氧化碳(CO)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、可挥发性有机物(VOC_S)、二氧化硫(SO₂)、臭氧(O₃)以及颗粒物(PM)的浓度。目前国内与国际上的大气质量监测主要依赖于传统的政府管控的大气监测站点，这些监测站通过使用传统的设备，以抽样进气加以吸收光谱、化学发光的原理，实现对上述大部分的气态污染物浓度的监测，以震荡天平、Beta射线衰减或光散射方法实现对颗粒物浓度的监测。

一直困扰大气监测的一个重要问题是污染物的多样性，现有的设备可以同时监测CO、NO₂、SO₂、O₃和PM等五种污染物，这五种气体的浓度构成了指示大气空气质量的要件，监测设备将监测到的五种污染物的信息进行分析处理，通过特定形式反映大气空气的质量情况。

典型的气态污染物除O₃外的其他污染物往往经由同一污染源同时排放，例如NO和CO₂等气体，这些气态污染物的浓度都客观存在并且对反映大气质量的环境质量信息的影响不可小觑，因此要记录污染源排放全谱或准确表征大气质量必须同时监测尽可能多的污染物，本申请实施例不仅可以同时监测CO、NO₂、SO₂、O₃和PM等五种污染物，还可以同时监测往往经由同一污染源同时排放的例如NO和CO₂等气体，因此本申请实施例能全面监测到污染源的排放组成，所以得到的环境质量信息能精确、完全地反映空气质量的真实情况，提高了环境质量信息的完整性、可靠性及可使用性。

下面对本发明中大气质量监测的方法进行详细描述，请参阅图1，本发明实施例提供的一种大气质量监测的方法实施例包括：

101、通过第一传感器集合获取大气信息，其中，第一传感器集合包含至少一个传感器，大气信息包含风向信息、风速信息、温度信息、湿度信息和气压信息中的至少一种；

本实施例中，大气监测设备通过第一传感器集合中的风速、风向传感器实时采集二维风速、风向信息，并且通过第一传感器集合中的温、湿度传感器实时采集环境的温度及相对湿度信息，还通过气压传感器实时采集环境气压信息。

本实施例中，大气信息可以为风速信息、风向信息、温度信息、湿度信息和气压信息，可以理解的是，在实际应用中，大气信息除了可以为上述信息之外，还可以为其他的，例如密度信息，具体此处不作限定。

本实施例中，通过第一传感器集合获取大气信息中使用传感器的种类获取大气信息是可选的，可根据监测要求选择性集成一个或多个传感器用于获取对应的大气信息。

具体地，如果想要利用监测设备准确获取大气质量，一般需要集成风速、风向、温度、湿度和气压传感器。如果想要利用监测设备获取污染物随高度的情况，一般需集成气压传感器以准确获取分别的高度值信息。如果监测的目的是为了准确定位污染源，则必须在设备中集成风速、风向传感器。

102、通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，其中，第二传感器集合包含至少一个传感器，颗粒物质量浓度信息用于表示待监测环境下的颗粒物含量；

本实施例中，监测设备实时监测环境颗粒物粒径大小，并根据这一信息将颗粒物分配到不同粒径区间内计数、加和，经过颗粒物含水量退除和微小颗粒物质量补偿，进而转化为颗粒物总质量数据。

本实施例中，颗粒物传感器也是可选择地进行在监测设备中集成。具体地，如果检测地点为城市交通干道附近、监测对象为道路机动车的排放特征，颗粒物为机动车主要排放的物体之一，那么可以集成颗粒物传感器。如果监测地区为农村时常进行秸秆燃烧、柴火燃烧，颗粒物是生物质燃烧的最佳标识之一，那么也可以选择集成颗粒物传感器。

103、通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，其中，第三传感器集合包含至少一个传感器，气态污染物浓度信息用于表示待监测环境下气态污染物的含量，气态污染物包含二氧化碳、一氧化氮、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物和臭氧中的至少一种；

本实施例中，第三传感器集合包括二氧化碳、一氧化氮、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物和臭氧传感器，尤其是集成了二氧化碳和一氧化氮传感器。终端设备可同时接收各个传感器的工作信号，并将接入的所有传感器的基线信号和工作信号传送到微控制单元等待数据同步及打包处理。

本实施例中，第三传感器集合中的各个传感器是可选择地集成在监测设备上，可以选择其中一种或几种传感器集成，根据监测环境、目的、污染源种类和用户需求不同，选择性监测不同的污染气体。

具体地，如果监测地点为远离污染源的地区、监测对象为清洁环境背景，可以选择性集成一氧化碳、二氧化碳、臭氧及颗粒物传感器。这是因为其他污染物如一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫等在背景地区浓度较低，监测意义不明显。

104、根据大气信息、颗粒物质量浓度信息以及气态污染物浓度信息确定环境质量信息，环境质量信息用于指示空气的质量情况。

本实施例中，终端设备获取大气信息中的风速、风向信息，在预设配色规则中根据气态污染物浓度信息及颗粒物质量浓度信息进行颜色编码，根据颜色编码和风速信息、风向信息确定各种污染物浓度和二维风矢量之间的关系。

本申请实施例中，通过第一传感器集合获取大气信息，并且通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，还通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，最后根据大气信息、颗粒物质量浓度信息以及气态污染物浓度信息确定环境质量信息，环境质量信息用于指示空气的质量情况。通过上述方式，监测设备不仅可以同时监测CO、NO₂、SO₂、O₃和PM等五种污染物，还可以同时监测往往经由同一污染源同时排放的例如NO和CO₂等气体，因此能全面监测到计算环境质量信息的组成要件，所以计算得到的环境质量信息能精确、完全地反映空气质量的真实情况，提高了环境质量信息的完整性、可靠性及可使用性。

可选地，在上述图1对应的实施例基础上，本发明实施例提供的大气质量监测的方法的第一个可选实施例中，根据大气信息、颗粒物质量浓度信息以及气态污染物浓度信息确定环境质量信息，包括：

从大气信息中获取风速信息以及风向信息；

在预设配色规则中根据气态污染物浓度信息及颗粒物质量浓度信息进行颜色编码，预设配色规则用于指示气态污染物浓度信息及颗粒物质量浓度信息与颜色深浅度之间的对应关系；

根据颜色编码和风速信息、风向信息确定各种污染物浓度和二维风矢量之间的关系。

本实施例中，监测点处某一污染物浓度则在预设配色方案下对数据点进行颜色编码。对所有被测污染物做类似处理，可以得到分别对应于一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物、颗粒物及臭氧的二维风速风向分布图。

具体的，配色方案可以是被测污染物的浓度由低到高对应于颜色的颜色由冷色至暖色。对应关系可以是被测污染物的浓度由低到高对应于颜色的颜色由冷色至暖色，在实际应用中，对应关系除了可以为上述关系外，还可以是被测污染物的浓度由低到高对应颜色的由暗至亮，具体此处不作限定。

其次，本发明实施例中，污染物浓度的高低通过配色方案对应颜色变化，并通过绘制图的形式表现出来，可以直观、清楚地体现污染物浓度的变化，结合风速和风向角，可以以二维的视角快速、具体定位污染物浓度较高的污染源，分析数据时具有简便性，提高了工作效率。

可选地，在上述图1对应的实施例基础上，本发明实施例提供的大气质量监测的方法的第二个可选实施例中，大气质量监测方法还包括：

获取预设时间内目标污染源的目标污染物浓度提升值，目标气态污染物包含一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物、臭氧和颗粒物中的一种；

获取目标污染源的二氧化碳的浓度提升值；

根据目标污染物的浓度提升值与二氧化碳的浓度提升值计算排放因子。

本实施例中，将采得的目标污染物浓度作背景浓度扣除，得到该污染物的浓度提升值，目标污染物为除了二氧化碳之外的污染物，包含一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物、臭氧和颗粒物中的一种；

分别把该值与该污染事件中的二氧化碳浓度相较背景浓度的提升值比较，获取该污染事件中的各气体污染物及颗粒物相对应二氧化碳的排放因子。

采用如下公式可以计算得到排放因子：

EF_x＝Δ[X]/Δ[CO₂]；

其中，EF_x表示排放因子，Δ[CO₂]表示在燃烧污染源的下风向监测CO₂的浓度较背景浓度的升高值，Δ[X]表示在同一地点监测到同一源排放的目标污染物相对于背景浓度的升高值，两者之间的比例即为以CO₂为参照的目标污染物的排放因子EF_x。

本发明实施例中，由于空气中原本存在气态污染物和颗粒物，会对以此为要件计算的排放因子产生干扰，所以本申请实施例中将采得的目标污染物浓度做背景浓度扣除之后得到实际需要的浓度，以便准确计算排放因子，提高反映空气质量的信息的可靠性。

可选地，在上述图1对应的实施例基础上，本发明实施例提供的大气质量监测的方法的第三个可选实施例中，大气质量监测方法还包括：

根据监测到的气态污染物浓度信息及颗粒物质量浓度信息确定空气质量指数。

本实施例中，将气态污染物浓度及颗粒物质量浓度统一绘图，制作对应的实时的时间序列数据。并可以此为依据，选择测得的一氧化碳、二氧化氮、臭氧、二氧化硫及颗粒物浓度，计算当地的空气质量指数。

具体地，通过监测得到气态污染物和颗粒物的的浓度信息和空气污染指数然后计算得到空气质量指数。若想得到颗粒物对应的空气质量指数，通过监测得到颗粒物的浓度为100微克每立方米(100μg/m³)，再根据该颗粒物的浓度查表得到最接近颗粒物浓度的上下两个浓度值和最接近空气污染指数的上下两个值，再根据具体的计算公式得到空气质量指数。

计算得到空气质量指数是大气质量监测产品的基本功能，能够反映当地的污染物的具体情况和污染程度，空气质量指数是较传统的反映空气质量的数据，对以后计算更能灵活体现空气质量的数据具有借鉴性。

可选地，在上述图1对应的实施例基础上，本发明实施例提供的大气质量监测的方法的第四个可选实施例中，通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，包括：

获取第三传感器集合中传感器的初始电压值；

对初始电压值进行基线漂移补偿，以得到补偿后的电压值；

获取第三传感器集合中传感器所对应的传感器灵敏度常数；

根据补偿后得到的电压值与传感器灵敏度常数确定气态污染物浓度信息。

本实施例中，在进行基线漂移补偿时，在传感器自带基线漂移采集器正常工作时，这一补偿可通过初始电信号与采得的基线信号(其中基线信号必须做适当比例缩放处理)扣除获得；在传感器自带基线漂移采集器未能正常工作时，这一补偿将通过设备自带温度传感器测得的温度数据，选择合适的数学模型(线性、指数等)，以基线漂移数据对温度数据做回归分析，建立准经验函数关系，并用以复原基线漂移采集器未能正常工作时的基线漂移情况。

本实施例中，获取传感器灵敏度常数有两种方案，一是将所有传感器与已有标准仪器平行运行、采样并将两者测得的结果线性回归以确定所用传感器灵敏度系数；二是在实验室内以不同浓度的标准气体标定以获取上述系数。具体地，将传感器暴露于零气体环境中，传感器输出的实际电压信号为R₀毫伏；继而将传感器暴露于已知浓度为C的气体中，传感器的实际信号为R₁毫伏。根据两种不同浓度的标准气体下的电压信号得到灵敏度常数。

在本实施例中进行基线漂移补偿有两种实现方式，不仅在传感器的基线漂移采集器正常工作时能进行基线漂移补偿，还能解决基线漂移采集器不能正常工作时的基线漂移的补偿问题，本实施例能灵活处理各种突发状况，保证大气质量监测产品的正常运行，具有较高的灵活性和实际操作性。传感器灵敏度常数也可以通过两种方式得到，可根据实际情况选择误差更小的方式，提高数据的准确性。

可选地，在上述图1对应的实施例基础上，本发明实施例提供的大气质量监测的方法的第五个可选实施例中，通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，包括：

通过第二传感器集合获取在环境湿度下颗粒物粒径分布数据，颗粒物粒径分布数据用于通过预设的算法得到颗粒物总质量，颗粒物包括第一颗粒物和第二颗粒物，第二颗粒物的粒径小于第一颗粒物的粒径；

对第一颗粒物和第二颗粒物进行含水量退除，以得到第三颗粒物；

对第三颗粒物进行质量补偿，以得到目标颗粒物；

根据目标颗粒物确定颗粒物质量浓度信息。

本实施例中采用基于光散射原理的颗粒物测量技术，测得的是颗粒物在环境湿度下的粒径分布，并通过一系列假设将其转变为在环境湿度下的总质量，总质量不只是颗粒物的干质量，也包括颗粒物中的有机及无机成分由于吸湿而导致的质量增长，所以监测设备会扣除由于在环境湿度下吸收水汽的质量贡献。并且对其中的粒径较小的微小颗粒物进行质量补偿。

本实施例中根据环境湿度下的粒径分布数据得到环境湿度下的颗粒物总质量，由于包括了颗粒物中的有机及无机成分由于吸湿而导致的质量增长，因此根据该总质量计算的数据具有一定的误差，为了弥补这个误差，监测设备会根据可靠算法扣除在环境湿度下吸收水汽的质量贡献，再对因此产生误差的微小颗粒物进行质量补偿，本实施例采用上述方式最大可能地排除外界因素对数据的影响，提高数据的可靠性，使数据能正确反映空气质量。

可选的，在上述图1对应的实施例基础上，本发明实施例提供的大气质量监测的方法的第六个可选实施例中，根据颜色编码和风速信息、风向信息确定污染物浓度和二维风矢量之间的关系之后，方法还包括：

结合多个监测点确定的污染物浓度和二维风矢量之间的关系，具体定位显著污染源的二维经纬度坐标。

单个监测点基本能定位显著污染源的大致方位，但由于单个监测点只能监测一定范围内的静态数据，因而无法进一步精确确定污染源的位置，本实施例中采用多点监测，通过多个监测点的不同观测视角，通过直线交叉的方式准确定位该重排放源，通过确定污染源的二维经纬度坐标进一步精确确定污染源的位置。

下面对本发明中的大气质量监测设备进行详细描述，请参阅图2，大气质量监测设备包含多个传感器，大气质量监测设备包括:

第一获取模块201，用于通过第一传感器集合获取大气信息，其中，第一传感器集合包含至少一个传感器，大气信息包含风向、风速、温度、湿度和气压中的至少一种；

第二获取模块202，用于通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，其中，第二传感器集合包含至少一个传感器，颗粒物质量浓度信息用于表示待监测环境下的颗粒物含量；

第三获取模块203，用于通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，其中，第三传感器集合包含至少一个传感器，气态污染物浓度信息用于表示待监测环境下气态污染物的含量，气态污染物包含二氧化碳、一氧化氮、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物和臭氧中的至少一种；

第一确定模块204，用于根据第一获取模块获取的大气信息、第二获取模块获取的颗粒物质量浓度信息以及第三获取模块获取的气态污染物浓度信息确定环境质量信息，环境质量信息用于指示大气空气的质量情况。

本实施例中，第一获取模块201通过第一传感器集合获取大气信息，其中，第一传感器集合包含至少一个传感器，大气信息包含风向、风速、温度、湿度和气压中的至少一种，而第二获取模块202通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，其中，第二传感器集合包含至少一个传感器，颗粒物质量浓度信息用于表示待监测环境下的颗粒物含量，第三获取模块203通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，其中，第三传感器集合包含至少一个传感器，气态污染物浓度信息用于表示待监测环境下气态污染物的含量，气态污染物包含二氧化碳、一氧化氮、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物和臭氧中的至少一种，然后第一确定模块204根据大气信息、颗粒物质量浓度信息以及气态污染物浓度信息确定环境质量信息，环境质量信息用于指示大气空气的质量情况。

本申请实施例中，通过第一传感器集合获取大气信息，并且通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，还通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，最后根据大气信息、颗粒物质量浓度信息以及气态污染物浓度信息确定环境质量信息，环境质量信息用于指示空气的质量情况。通过上述方式，监测设备不仅可以同时监测CO、NO₂、SO₂、O₃和PM等五种污染物，还可以同时监测往往经由同一污染源同时排放的例如NO和CO₂等气体，因此能全面监测到计算环境质量信息的组成要件，所以计算得到的环境质量信息能精确、完全地反映空气质量的真实情况，提高了环境质量信息的可靠性。

可选地，在上述图2所对应的实施例的基础上，请参阅图3，本发明实施例提供的大气质量监测设备的另一实施例中，第一确定模块204包括：

第一获取单元2041，用于从第一获取模块获取的大气信息中获取风速信息和风向信息；

编码单元2042，在预设配色规则中根据第三获取模块获取的气态污染物浓度信息及从第二获取模块获取的颗粒物质量浓度信息进行颜色编码，预设配色规则用于指示气态污染物浓度信息及颗粒物质量浓度信息与颜色深浅度之间的对应关系；

第一确定单元2043，根据编码单元2042确定的颜色编码和第一获取单元2041确定的风速信息、风向信息确定污染物浓度和二维风矢量之间的关系。

其次，本发明实施例中，污染物浓度的高低通过配色方案对应颜色变化，并通过绘制图的形式表现出来，可以直观、清楚地体现污染物浓度的变化，结合风速和风向角，可以以二维的视角快速、具体定位污染物浓度较高的污染源，分析数据时具有简便性，提高了工作效率。

可选地，在上述图2所对应的实施例的基础上，请参阅图4，本发明实施例提供的大气质量监测设备的另一实施例中，大气质量监测设备20还包括：

第四获取模块205，用于获取预设时间内目标污染源的目标污染物浓度提升值，目标气态污染物包含一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物、臭氧和颗粒物中的一种；

第五获取模块206，用于获取目标污染源的二氧化碳的浓度提升值；

第一计算模块207，用于根据第四获取模块205获取的目标污染物的浓度提升值与第五获取模块206获取的二氧化碳的浓度提升值计算排放因子。

可选地，在上述图2所对应的实施例的基础上，请参阅图5，本发明实施例提供的大气质量监测设备的另一实施例中，大气质量监测设备20还包括：

第二确定模块205，用于根据监测到的气态污染物浓度信息及颗粒物质量浓度信息确定空气质量指数。

可选地，在上述图2所对应的实施例的基础上，请参阅图6，本发明实施例提供的大气质量监测设备的另一实施例中，第三获取模块203包括：

第二获取单元2031，用于获取第三传感器集合中传感器的初始电压值；

第一补偿单元2032，用于对第二获取单元2031获取的初始电压值进行基线漂移补偿，以得到补偿后的实际电压值；

第三获取单元2033，用于获取第三传感器集合中传感器所对应的传感器灵敏度常数；

第二确定单元2034，用于根据第一补偿单元2032得到的实际电压值与第三获取单元2033得到的传感器灵敏度常数确定气态污染物浓度信息。

在本实施例中进行基线漂移补偿有两种实现方式，不仅在传感器的基线漂移采集器正常工作时能进行基线漂移补偿，并且也能解决基线漂移采集器不能正常工作时的基线漂移的补偿问题，本实施例能灵活处理各种突发状况，保证大气质量监测产品的正常运行，具有较高的灵活性和实际操作性。传感器灵敏度常数也可以通过两种方式得到，可根据实际情况选择误差更小的方式，提高数据的准确性。

可选地，在上述图2所对应的实施例的基础上，请参阅图7，本发明实施例提供的大气质量监测设备的另一实施例中，第二获取模块202包括：

第四获取单元2021，用于通过第二传感器集合获取在环境湿度下颗粒物粒径分布数据，颗粒物粒径分布数据用于通过预设的算法得到颗粒物总质量，颗粒物包括第一颗粒物和第二颗粒物，第二颗粒物的粒径小于第一颗粒物的粒径；

退除单元2022，用于对第一颗粒物和第二颗粒物进行含水量退除，以得到第三颗粒物；

第二补偿单元2023，用于对退除单元2022得到的第三颗粒物进行质量补偿，以得到目标颗粒物；

第三确定单元2024，用于根据第二补偿单元2023得到的目标颗粒物确定颗粒物质量浓度信息。

本实施例中根据环境湿度下的粒径分布数据得到环境湿度下的颗粒物总质量，由于包括了颗粒物中的有机及无机成分由于吸湿而导致的质量增长，因此根据该总质量计算的数据具有一定的误差，为了弥补这个误差，监测设备会根据可靠算法扣除在环境湿度下吸收水汽的质量贡献，再对因此产生误差的微小颗粒物进行质量补偿，本实施例采用上述方式最大可能地排除外界因素对数据的影响，提高数据的可靠性，使数据能正确反映空气质量。

可选的，在上述图2所对应的实施例的基础上，请参阅图8，本发明实施例提供的大气质量监测设备的另一实施例中，第一确定单元2043还包括：

监测子单元20431，用于结合多个监测点确定的污染物浓度和二维风矢量之间的关系，具体定位显著污染源的二维经纬度坐标。

单个监测点基本能定位显著污染源的大致方位，但由于单个监测点只能监测一定范围内的静态数据，因而无法进一步精确确定污染源的位置，本实施例中采用多点监测，通过多个监测点的不同观测视角，通过直线交叉的方式准确定位该重排放源，通过确定污染源的二维经纬度坐标进一步精确确定污染源的位置。

图9是本发明实施例提供的一种大气质量监测设备的结构示意图，该监测设备包括一个供电系统301、定位系统302、气象参数采集系统303、颗粒物监测系统304、气体污染物监测系统305、微控制器单元306、数据传输单元307以及终端处理分析系统308。

本实施例中，供电系统301是为整个设备的各用电单元提供直流电，通过电源线路与定位系统302、颗粒物监测系统304、气体污染物监测系统305、微控制器单元306、数据传输单元307相连接，在有可外接交流电源处，该供电系统可以采用交转直流变压器产生直流电压，并通过内置直流-直流转换器，产生适配各元器件的直流输入电压，如图3中的序号1所示。在没有可外接交流电源的部署地点，可直接通过蓄能电池如图3中的序号2所示或太阳能电池供电如图3中的序号3所示，此处不作具体限定。

定位系统302通过集成侧GPS模块，可以精确了解每台监测设备的位置信息，通过电源线路与供电系统301相连，由供电系统301供电，并通过数据线与微控制单元306相连接，将监测设备的经纬度信息传送到微控制单元306。

气象参数采集系统303可以通过系统内的不同传感器采集各种气象参数例如二维风速、风向信息、环境的温度及相对湿度信息、环境气压信息，气象参数采集系统是通过接入不同传感器的连接口实时采集上述气象信息，可以根据实际需求选择性地在监测设备上集成一种或多种传感器，通过不同的传感器采集对应的气象信息。该系统通过电源线路与供电系统301相连接，由供电系统301供电，并通过数据线与微控制单元相连，将监测到的上述气象信息传送到微控制单元等待数据同步及打包处理。

颗粒物检测系统304通过系统内的颗粒物传感器实时监测环境颗粒物粒径大小，并根据这一信息将颗粒物分配到不同粒径区间并计数、加和。该系统通过电源线路与供电系统301相连接，由供电系统301供电，并通过数据线将预设时间区间内采集的各粒径区间内的总粒子数量信息传送到微控制单元等待数据同步及打包处理。

气体污染物监测系统305具备同时或选择性的接入一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、臭氧等五种传感器的连接口，可以同时接受这五种传感器的基线信号和工作信号。该系统具备同时接入挥发性有机物传感器和二氧化碳传感器的连接口，可同时接收挥发性有机物传感器和二氧化碳传感器的工作信号。该系统通过电源线路与供电系统301相连接，由供电系统301供电，并通过数据线将接入的所有传感器的基线信号和工作信号传送到微控制单元306等待数据同步及打包处理。

微控制单元306接收定位系统302、气象参数采集系统303、颗粒物监测系统304、气体污染物监测系统305传输过来的模拟信号，对这些信号做同步处理、模拟至数字信号，然后将单个时间点的、来自所有系统的信号打包，传送至数据传输单元或在线存储备份。该系统通过电源线路与供电系统301相连接，由供电系统301供电，并通过数据线与定位系统302、气象参数采集系统303、颗粒物监测系统304、气体污染物监测系统305相连进行信号传输。

数据传输单元307接收微控制器单元306产生的单点数据包，并传输到终端分析处理系统308，该系统内设有存储器，单点数据包短期寄存在内置存储器内，积累到预设数据量后统一通过数据传输单元传输到终端数据分析处理系统统一储存、分析，备内设数据存储卡，可在数据无线传输的同时将其备份到数据存储卡里供后期人工下载。数据传输单元由供电系统301供电，并通过数据线从微控制单元306接收传感器数据。

终端分析处理系统308对传感器数据基线扣除校正，进行颗粒物含水量扣除及微小颗粒物质量补偿，计算空气质量指数、污染物的排放因子及确定污染源方位和经纬度位置坐标。该系统与数据传输单元相连接，接收传来的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种大气质量监测方法，其特征在于，所述方法应用于大气质量监测设备，所述大气质量监测设备包含多个传感器，所述方法包括：

通过第一传感器集合获取大气信息，其中，所述第一传感器集合包含至少一个传感器，所述大气信息包含风向信息、风速信息、温度信息、湿度信息和气压信息中的至少一种；

通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，其中，所述第二传感器集合包含至少一个传感器，所述颗粒物质量浓度信息用于表示待监测环境下的颗粒物含量；

通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，其中，所述第三传感器集合包含至少一个传感器，所述气态污染物浓度信息用于表示所述待监测环境下气态污染物的含量，所述气态污染物包含二氧化碳、一氧化氮、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物和臭氧中的至少一种；

根据所述大气信息、所述颗粒物质量浓度信息以及所述气态污染物浓度信息确定环境质量信息，所述环境质量信息用于指示空气的质量情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述大气信息、所述颗粒物质量浓度信息以及所述气态污染物浓度信息确定环境质量信息，包括：

从所述大气信息中获取所述风速信息以及所述风向信息；

在预设配色规则中根据所述气态污染物浓度信息及所述颗粒物质量浓度信息进行颜色编码，所述预设配色规则用于指示所述气态污染物浓度和颗粒物质量浓度与颜色深浅度之间的对应关系；

根据所述颜色编码和所述风速信息、所述风向信息确定各种污染物浓度和二维风矢量之间的关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取预设时间内目标污染源的目标污染物浓度提升值，所述目标气态污染物包含一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物、臭氧和颗粒物中的一种；

获取所述目标污染源的二氧化碳的浓度提升值；

根据所述目标污染物的浓度提升值与所述二氧化碳的浓度提升值计算排放因子。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据监测到的所述气态污染物浓度信息及所述颗粒物质量浓度信息确定空气质量指数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，包括：

获取所述第三传感器集合中传感器的初始电压值；

对所述初始电压值进行基线漂移补偿，以得到补偿后的电压值；

获取所述第三传感器集合中传感器所对应的传感器灵敏度常数；

根据所述实际电压值与所述传感器灵敏度常数确定所述气态污染物浓度信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，包括：

通过第二传感器集合获取在环境湿度下颗粒物粒径分布数据，所述颗粒物粒径分布数据用于通过预设的算法得到颗粒物总质量，所述颗粒物包括第一颗粒物和第二颗粒物，所述第二颗粒物的粒径小于所述第一颗粒物的粒径；

对所述第一颗粒物和所述第二颗粒物进行含水量退除，以得到第三颗粒物；

对所述第三颗粒物进行质量补偿，以得到目标颗粒物；

根据所述目标颗粒物确定所述颗粒物质量浓度信息。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述颜色编码和所述风速信息、所述风向信息确定污染物浓度和二维风矢量之间的关系，包括：

根据多个所述污染物浓度和二维风矢量之间的关系具体定位显著污染源的二维经纬度坐标。

8.一种大气质量监测设备，其特征在于，所述大气质量监测设备包含多个传感器，所述大气质量监测设备包括：

第一获取模块，用于通过第一传感器集合获取大气信息，其中，所述第一传感器集合包含至少一个传感器，所述大气信息包含风向、风速、温度、湿度和气压中的至少一种；

第二获取模块，用于通过第二传感器集合获取颗粒物质量浓度信息，其中，所述第二传感器集合包含至少一个传感器，所述颗粒物质量浓度信息用于表示所述待监测环境下的颗粒物含量；

第三获取模块，用于通过第三传感器集合获取气态污染物浓度信息，其中，所述第三传感器集合包含至少一个传感器，所述气态污染物浓度信息用于表示待监测环境下气态污染物的含量，所述气态污染物包含二氧化碳、一氧化氮、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、总挥发性有机物和臭氧中的至少一种；

第一确定模块，用于根据所述第一获取模块获取的所述大气信息、所述第二获取模块获取的所述颗粒物质量浓度信息以及所述第三获取模块获取的所述气态污染物浓度信息确定环境质量信息，所述环境质量信息用于指示大气空气的质量情况。

9.根据权利要求8所述的大气质量监测设备，其特征在于，所述第一确定模块包括：

第一获取单元，用于从第一获取模块获取的所述大气信息中获取所述风速信息和所述风向信息；

编码单元，在预设配色规则中根据第三获取模块获取的所述气态污染物浓度信息及从第二获取模块获取的所述颗粒物质量浓度信息进行颜色编码，所述预设配色规则用于指示所述气体污染物浓度信息和所述颗粒物质量浓度信息与颜色深浅度之间的对应关系；

第一确定单元，根据编码单元确定的所述颜色编码和第一获取单元获取的所述风速信息、所述风向信息确定污染物浓度和二维风矢量之间的关系。

10.根据权利要求8所述的大气质量监测设备，其特征在于，所述第三获取模块包括：

第二获取单元，用于获取所述第三传感器集合中传感器的初始电压值；

第一补偿单元，用于对第二获取单元获取的所述初始电压值进行基线漂移补偿，以得到补偿后的实际电压值；

第三获取单元，用于获取所述第三传感器集合中传感器所对应的传感器灵敏度常数；

第二确定单元，用于根据第一补偿单元获取的所述实际电压值与第三获取单元获取的所述传感器灵敏度常数确定所述气态污染物浓度信息。