CN109991344B - 一种环境空气及水体VOCs连续在线监测数据处理的管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环境空气及水体VOCs连续在线监测数据处理的管理方法，从样品采集设备所生成txt文档中，读取内标实际进样总量，与内标进样量报警值作比较，从样品采集设备所生成txt文档中，读取FID实际进样总量与FID进样总量报警值作比较，当样品采集设备所生成txt文档中的进样类别为进空气，首先计算流量折算系数，读取检测设备所生成txt文件内容：若化合物的类型为内标物，则对应的面积值；若化合物的类型为目标物，进行读取目标物相对应的浓度值，计算得到流量折算浓度并保留。本发明将监测设备及分析设备的结果数据进行融合，通过一系列的数据解析和处理流程，尽可能的减少由于设备原因带来的误差，提高数据的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及到数据处理技术领域，特别涉及一种环境空气及水体VOCs连续在线监测数据处理的管理方法。
背景技术
VOC是一个非常复杂的族群，涵盖了上百种物质。按官能团，可将VOC划分为：烷烃、烯烃、炔烃、苯系物、醇、醚、醛、酮、酸、酯、卤代烃、其他12个种类。我国《大气污染综合排放标准》(国家环境保护总局，1996)对苯、甲苯、二甲苯、酚类、甲醛、乙醛、丙烯醛、甲醇、苯胺类、氯苯类、硝基苯类、氯乙烯提出了排放限值要求。
环境空气中挥发性有机化合物(VOCs)是光化学反应的重要前体物，是大气细粒子PM2.5的重要成因，部分VOCs是温室气体和平流层臭氧消耗物质，同时具有致癌、致畸和致突变性，对人类生存繁衍和可持续发展构成重大威胁。2010年环保部等九部委联合发布的《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》中，将VOCs的控制列为大气污染联防联控的一类重点污染物，而连续有效的监测数据是实现污染控制的前提和基础。
VOCs分析设备产生的数据，并未考虑监测设备的进样参数及标定物情况，会导致分析结果不精准，并不能准确标识空气和水体中VOC浓度值，并且分析结果数据单一。
发明内容
发明的目的在于提供一种环境空气及水体VOCs连续在线监测数据处理的管理方法，该方法将监测设备及分析设备的结果数据进行融合，通过一系列的数据解析和处理流程，尽可能的减少由于设备原因带来的误差，提高数据的可靠性，并且转换体积浓度及质量浓度，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环境空气及水体VOCs连续在线监测数据处理的管理方法，对解析得到样品采集数据和成分检测数据分别进行一系列逻辑判断，对不合格数据进行提示，对通过逻辑判断的数据进行流量折算或外标折算得出相对准确的VOCs浓度检测值，具体流程包括：
S1：设计开发内标进样量设定功能，包括内标进样量标准值和内标进样量报警值两个数值；从样品采集设备所生成txt文档中，读取内标实际进样总量，与内标进样量报警值作比较，如果内标实际进样总量小于等于内标进样量报警值，则报警，提示内容为内标进样量不足；
S2：设计开发样品进样量设定功能，包括FID进样总量标准值、FID进样总量报警值、MS进样总量标准值、MS进样总量报警值四个数值，从样品采集设备所生成txt文档中，读取FID实际进样总量与FID进样总量报警值作比较，如果FID实际进样总量小于等于FID进样总量报警值，则报警，提示内容FID进样总量不足；读取txt文件中的MS实际进样总量与MS进样总量报警值作比较，如果MS实际进样总量小于等于MS进样总量报警值，则报警，报警提示信息MS进样总量不足；
S3：读取样品采集设备所生成txt文档中的进样类别信息进标气或者进空气，若为进标气，直接进行S8；若为进空气，进行下一步判断；
S4：当样品采集设备所生成txt文档中的进样类别为进空气，首先计算流量折算系数；
S5：读取检测设备所生成txt文件内容：若化合物的类型为内标物，则对应的面积值；若化合物的类型为目标物，进行S6；
S6：读取目标物相对应的浓度值，计算得到流量折算浓度并保留；
S7：属于进标气样品，直接保存经流量折算浓度，为外标浓度值；属于进空气样品，则通过勾选确定的方式，由用户自主选择进行外标折算；
S8：设计开发日校准浓度设定功能，用户可对校准浓度值、日校准浓度偏差、日校准浓度合格率进行自主设定，当样品采集设备所生成txt文档被标记为进标气，则用流量折算后的外标浓度值与校准浓度值作比较，若(外标浓度值-校准浓度值)/校准浓度值*100％在日校准浓度偏差，范围内为合格，并且56种外标气中合格数量/外标气体种类数*100％大于等于日校准浓度合格率，则继续S9进行外标折算系数计算；如果合格数量/外标气体种类数小于日校准浓度合格率，则报警，提示内容为标准样品浓度异常；
S9：外标折算系数＝校准浓度值/外标浓度值，每一种化合物对应一个外标折算系数，对应56种外标气默认为56种，标气之外的化合物外标折算系数则由用户从默认外标气的折算系数中选择确定；
S10：将流量折算后的检测浓度值进行外标折算，每种化合物的外标折算浓度＝流量折算浓度*外标折算系数；
S11：分别保存流量折算浓度数据和外标折算浓度数据；
S12：以上浓度均为体积浓度，体积浓度折算成质量浓度，计算公式为：质量浓度＝体积浓度*分子量/22.4，单位为μg/m3；
S13：支持数据导出和统计分析；
S14：进行保存后的数据查询。
进一步地，所述内标进样量标准值和内标进样量报警值的默认值均为120，单位均为ml。
进一步地，其特征在于，S4的流量折算系数包括:FID流量折算系数＝FID进样总量标准值/fid实际进样总量；MS流量折算系数＝MS进样总量标准值/MS实际进样总量。
进一步地，S6保留的内容包括：通过FID检测路径的化合物流量折算浓度＝浓度*FID流量折算系数；通过MS检测路径的化合物流量折算浓度＝浓度*MS流量折算系数。
进一步地，所述查询包括VOC查询和标定查询。
进一步地，所述VOC查询可查询的数据包括外标折算前数据和外标折算后数据。
进一步地，所述标定查询可查询的数据包括进标气数据和内标物数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的环境空气及水体VOCs连续在线监测数据处理的管理方法，该方法将监测设备及分析设备的结果数据进行融合，通过一系列的数据解析和处理流程，对解析得到样品采集数据和成分检测数据分别进行一系列逻辑判断，对不合格数据进行提示，对通过逻辑判断的数据进行流量折算或外标折算得出相对准确的VOCs浓度检测值，尽可能的减少由于设备原因带来的误差，提高数据的可靠性，并且转换体积浓度及质量浓度。
附图说明
图1为本发明的数据处理流程图；
图2为本发明的样品采集数据文件命名示例图；
图3为本发明的样品采集数据内容示例图；
图4为本发明的成分监测数据文件命名示例图；
图5为本发明的成分检测数据内容示例图；
图6为本发明的IO流架构图。
具体实施方式
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，本领域普通技术人员在没有做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。
一种环境空气及水体VOCs连续在线监测数据处理的管理方法，将处理的VOC连续监测数据为前端采集设备和检测设备能够测定的VOC化合物，目前为111种，分为碳氢化合物、卤代烃、含氧有机化合物三种类型，化合物种类见下表1。随着采集检测设备的升级，能够检测分析的VOC化合物种类可由分析人员自定义添加，扩展分析范围。
表1 VOC化合物种类
对解析得到样品采集数据和成分检测数据分别进行一系列逻辑判断，对不合格数据进行提示，对通过逻辑判断的数据进行流量折算或外标折算得出相对准确的VOCs浓度检测值，流程图如图1，具体流程包括：
步骤1：设计开发内标进样量设定功能，包括两个数值：“内标进样量标准值”，默认值为120，单位ml；“内标进样量报警值”，默认值为120，单位ml。从样品采集设备所生成txt文档中，读取“内标实际进样总量”，与“内标进样量报警值”作比较，如果“内标实际进样总量”小于等于“内标进样量报警值”，则报警，提示内容为“内标进样量不足”；
步骤2：设计开发样品进样量设定功能，包括四个数值：“FID进样总量标准值”，“FID进样总量报警值”，“MS进样总量标准值”，“MS进样总量报警值”。从样品采集设备所生成txt文档中，读取“FID实际进样总量，ml”与“FID进样总量报警值”作比较，如果“FID实际进样总量，ml”小于等于“FID进样总量报警值”，则报警，提示内容“FID进样总量不足”；读取txt文件中的“MS实际进样总量，ml”与“MS进样总量报警值”作比较，如果“MS实际进样总量，ml”小于等于MS进样总量报警值，则报警，报警提示信息“MS进样总量不足”；
步骤3：读取样品采集设备所生成txt文档中的进样类别信息“进标气”或者“进空气”，若为“进标气”，直接进行步骤8；若为“进空气”，进行下一步判断；
步骤4：当样品采集设备所生成txt文档中的“进样类别”为“进空气”，首先计算流量折算系数，流量折算系数有2个:①FID流量折算系数＝“FID进样总量标准值”/“fid实际进样总量”；②MS流量折算系数＝“MS进样总量标准值”/“MS实际进样总量”；
步骤5：读取检测设备所生成txt文件内容：若化合物的类型为“内标物”，则对应的“面积”值；若化合物的类型为“目标物”，进行步骤6；
步骤6：读取“目标物”相对应的“浓度”值，计算得到流量折算浓度并保留：①通过FID检测路径的化合物流量折算浓度＝“浓度”*“FID流量折算系数”；②通过MS检测路径的化合物流量折算浓度＝“浓度”*“MS流量折算系数”；
步骤7：属于“进标气”样品，直接保存经流量折算浓度，为“外标浓度值”；属于“进空气”样品，则通过勾选确定的方式，由用户自主选择进行“外标折算”；
步骤8：设计开发【日校准浓度设定】功能，用户可对“校准浓度值，ppb”、“日校准浓度偏差，±％”、“日校准浓度合格率，％”进行自主设定。当样品采集设备所生成txt文档被标记为“进标气”，则用流量折算后的“外标浓度值”与“校准浓度值，ppb”作比较，若(“外标浓度值”-“校准浓度值，ppb”)/“校准浓度值，ppb”*100％在“日校准浓度偏差，±％”，范围内为合格，并且56种外标气中“合格数量”/“外标气体种类数”*100％大于等于“日校准浓度合格率，％”，则继续步骤9进行外标折算系数计算；如果“合格数量”/“外标气体种类数”小于“日校准浓度合格率，％”，则报警，提示内容为“标准样品浓度异常”；
步骤9：外标折算系数＝“校准浓度值，ppb”/“外标浓度值，ppb”。每一种化合物对应一个外标折算系数。对应56种外标气默认为56种，标气之外的化合物外标折算系数则由用户从默认外标气的折算系数中选择确定；
步骤10：将流量折算后的检测浓度值进行外标折算，每种化合物的外标折算浓度＝“流量折算浓度，ppb”*“外标折算系数”；
步骤11：分别保存流量折算浓度数据和外标折算浓度数据；
步骤12：以上浓度均为体积浓度，体积浓度折算成质量浓度，计算公式为：质量浓度＝体积浓度*分子量/22.4，单位为μg/m3；
步骤13：支持数据导出和统计分析；
步骤14：进行保存后的数据查询，查询包括VOC查询和标定查询，VOC查询可查询的数据包括外标折算前数据和外标折算后数据，标定查询可查询的数据包括进标气数据和内标物数据。
数据解析
根据文件格式定义，该方法按照固定频率分别对样品采集设备和检测设备生成的txt文件进行解析，读取各项监测数值。解析成功则将文件标记为“已解析”。其包括：
(1)样品采集数据解析
该数据由样品采集设备生成，包括样品信息和采集控制信息，格式为txt文件，文件命名、路径、内容分别按特定要求存储。样品信息包括编号、类型、样品量、采集时间等；采集控制信息包括采集频率、进样方式、流量控制信息、捕集控制信息、除水控制信息、解析控制信息及外部环境信息等，其文件命名和文件内容如图2-3。
(2)成分检测数据解析
该数据由检测设备生成，包括检测结果信息和校核统计信息，格式为txt文件，文件命名、路径、内容分别按特定要求存储。检测结果信息包括样品编号、检测时间、化合物名称、化合物类型、化学物质登记号(CAS号)、检测方法、浓度、保留时间、峰面积、峰高等；校核统计信息包括分析谱图、数据统计表等，其文件命名和文件内容如图4-5。
(3)数据解析方法
系统采用标准IO流技术，通过对监测信息文件(txt文本)解析获取VOCs在线监测数据，保证文件读写效率、稳定性和高效性。如遇仪器异常、断电、关机等情况无法正常解析数据，当仪器正常重启，系统将自动解析未解析或解析失败的文件，确保文件全部解析。IO流框架如图6。
(4)数据校验
数据从数据采集操作平台传输到服务器端之后，数据综合管理平台对监测数据进行格式、完整性及取值范围等一系列校验流程，待校验全部通过后进行存储，否则提示异常信息。
①完整性校验
表2数据完整性校验规则
| 字段名称 | 是否必须输入 |
| 采样日期 | 是 |
| 采样时间 | 是 |
| 传感器 | 是 |
| 连续采样 | 是 |
| 采样方式 | 是 |
| 采样数据 | 是 |
| 样本数据 | 是 |
| 成份 | 是 |
| R.T. | 是 |
| QIon | 是 |
| Response | 是 |
| Conc | 是 |
| Units | 是 |
| Dev(Min) | 是 |
②格式校验
表3数据格式校验规则
③取值范围校验
表4数据取值范围校验规则
综上所述，本发明提出的环境空气及水体VOCs连续在线监测数据处理的管理方法，该方法将监测设备及分析设备的结果数据进行融合，通过一系列的数据解析和处理流程，对解析得到样品采集数据和成分检测数据分别进行一系列逻辑判断，对不合格数据进行提示，对通过逻辑判断的数据进行流量折算或外标折算得出相对准确的VOCs浓度检测值，尽可能的减少由于设备原因带来的误差，提高数据的可靠性，并且转换体积浓度及质量浓度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种环境空气VOCs连续在线监测数据处理的管理方法，其特征在于，对解析得到样品采集数据和成分检测数据分别进行一系列逻辑判断，对不合格数据进行提示，对通过逻辑判断的数据进行流量折算和外标折算得出相对准确的VOCs浓度检测值，具体流程包括：S1：设计开发内标进样量设定功能，包括内标进样量标准值和内标进样量报警值两个数值；从样品采集设备所生成txt文档中，读取内标实际进样总量，与内标进样量报警值作比较，如果内标实际进样总量小于等于内标进样量报警值，则报警，提示内容为内标进样量不足；S2：设计开发样品进样量设定功能，包括FID进样总量标准值、FID进样总量报警值、MS进样总量标准值、MS进样总量报警值四个数值，从样品采集设备所生成txt文档中，读取FID实际进样总量与FID进样总量报警值作比较，如果FID实际进样总量小于等于FID进样总量报警值，则报警，提示内容FID进样总量不足；读取txt文件中的MS实际进样总量与MS进样总量报警值作比较，如果MS实际进样总量小于等于MS进样总量报警值，则报警，报警提示信息MS进样总量不足；S3：读取样品采集设备所生成txt文档中的进样类别信息进标气或者进空气，若为进标气，直接进行S8；若为进空气，进行下一步判断；S4：当样品采集设备所生成txt文档中的进样类别为进空气，首先计算流量折算系数；S4的流量折算系数包括:FID流量折算系数＝FID进样总量标准值/FID实际进样总量；MS流量折算系数＝MS进样总量标准值/MS实际进样总量；S5：读取检测设备所生成txt文件内容：若化合物的类型为内标物，则对应的面积值；若化合物的类型为目标物，进行S6；S6：读取目标物相对应的浓度值，计算得到流量折算浓度并保留；S6保留的内容包括：通过FID检测路径的化合物流量折算浓度＝浓度×FID流量折算系数；通过MS检测路径的化合物流量折算浓度＝浓度×MS流量折算系数；S7：属于进标气样品，直接保存经流量折算浓度，为外标浓度值；属于进空气样品，则通过勾选确定的方式，由用户自主选择进行外标折算；S8：设计开发日校准浓度设定功能，用户可对校准浓度值、日校准浓度偏差、日校准浓度合格率进行自主设定，当样品采集设备所生成txt文档被标记为进标气，则用流量折算后的外标浓度值与校准浓度值作比较，若(外标浓度值-校准浓度值)/校准浓度值×100％在日校浓度偏差范围内为合格，并且56种外标气中合格数量/外标气体种类数×100％大于等于日校准浓度合格率，则继续S9进行外标折算系数计算；如果合格数量/外标气体种类数小于日校准浓度合格率，则报警，提示内容为标准样品浓度异常；S9：外标折算系数＝校准浓度值/外标浓度值，每一种化合物对应一个外标折算系数，对应56种外标气默认为56种，标气之外的化合物外标折算系数则由用户从默认外标气的折算系数中选择确定；S10：将流量折算后的检测浓度值进行外标折算，每种化合物的外标折算浓度＝流量折算浓度×外标折算系数；S11：分别保存流量折算浓度数据和外标折算浓度数据；S12：以上浓度均为体积浓度，体积浓度折算成质量浓度，计算公式为：质量浓度＝体积浓度×分子量/22.4，单位为μg/m3；S13：支持数据导出和统计分析；S14：进行保存后的数据查询，查询包括VOC查询和标定查询，VOC查询可查询的数据包括外标折算前数据和外标折算后数据，标定查询可查询的数据包括进标气数据和内标物数据。
2.根据权利要求1所述的一种环境空气VOCs连续在线监测数据处理的管理方法，其特征在于，所述内标进样量标准值和内标进样量报警值的默认值均为120，单位均为ml。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A management method for continuous online monitoring data processing of VOCs in ambient air and water Effective date of registration: 20220402 Granted publication date: 20210615 Pledgee: Shenzhen small and medium sized small loan Co.,Ltd. Pledgor: Shenzhen Bowo Wisdom Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022440020042 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230526 Granted publication date: 20210615 Pledgee: Shenzhen small and medium sized small loan Co.,Ltd. Pledgor: Shenzhen Bowo Wisdom Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022440020042 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |