确定大气质量指数的方法及装置与流程

文档序号:17918326发布日期:2019-06-14 23:55
确定大气质量指数的方法及装置与流程
本发明涉及数据处理领域,尤其涉及一种确定大气质量指数的方法及装置。
背景技术
:环境空气综合指数,亦可称环境空气质量综合指数,是描述城市空气质量综合状况的无量纲指数,综合考虑了《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ633-2012)中规定的:SO2、NO2、PM10、PM25、CO、O3等6种污染物污染程度,空气质量综合指数值越大说明污染程度越高。并且将计算结果进行同比分析,得出向好指数。对于分析环境各个指标的污染程度与采取相应的治理措施提供了支持。大气综合指数是评价大气质量的尺度,目前它的计算方法比较多,常用的有算术平均法,加权评价法,内梅洛统计法和几何均值法,其中内梅洛统计法和几何均值法又较算术平均法更全面、准确,其计算公式为:内梅洛统计法:几何均值法:式中:Pi-某要素的综合指数,Ii.max-各污染物中的最大分指数,Ii-污染物的分指数,n-参加评价的污染物的项目数。内梅洛指数法是当前国内进行综合指数计算的最常用的方法之一,内梅洛指数特别考虑了污染最严重的因子,在加权过程中避免了权系数中主观因素的影响,是目前使用仍然较多的一中环境质量指数,但是所求得的值受最大分指数影响较大,特别当最大值与其他值相差悬殊时,其影响更为突出。而几何均值法虽然综合的考虑了污染物的平均浓度和最大浓度对环境的影响,但该方法在考虑最大浓度对环境的影响时对最大值出现的几率多少注重不够,出现几率多和出现几率大对环境质量影响不大,而实际上,当最大浓度出现几率多时,特别是超过了空气污染的限值后,其影响应该是明显的。另外当实测浓度多种且多次超过标准浓度标准限值时,按几何均值法也是取最大的一次浓度所计算的分指数和平均指数之积的开方值作为综合指数,而对次大,次次大的浓度只是在平均分指数种考虑了一下,因很难正确的反映污染物的最严重,次严重对环境质量的影响。该方法是先求出各因子的分指数(超标倍数),然后求出各个分指数的平均值,取最大分指数和平均值计算。内梅洛指数过分突出污染指数最大的污染物对环境质量的影响和作用,在评价时可能会人为的夸大或缩小一些因子的影响作,使其对环境质量评价的灵敏性不够高,在某些情况下,它的计算结果难以区分污染程度的差别。因此如何确定一种简单而又准确的大气质量指数的计算方法,对评价大气质量是至关重要。技术实现要素:本发明实施例的目的是针对现有技术中存在的缺陷,提供一种确定大气质量指数的方法,以解决现有技术中存在的问题。第一方面,本发明提供了一种确定大气质量指数的方法,所述确定大气质量指数的方法包括:获取大气中第一污染物的多个浓度数据和测量次数;根据所述多个浓度数据和所述测量次数,计算所述第一污染物的平均值;获取所述第一污染物的修正的半集均方差;根据所述第一污染物的平均值和其修正的半集均方差,计算所述第一污染物的指数;获取大气中其他污染物的指数;根据所述第一污染物的指数和其他污染物的指数,确定大气质量指数。在一种可能的实现方式中,利用公式计算修正的半集均方差;其中,Ii为第一污染物大于1的半集分指数;1为第一污染物的观测值与其标准限值相等时的比值;m为大于1的分指数个数。在一种可能的实现方式中,利用公式计算第一污染物的指数,其中,I为第一污染物的指数,为第一污染物的平均值,Sr为修正的半集均方差。在一种可能的实现方式中,大气污染物包括:PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO、O3。第二方面,本发明提供了一种确定大气质量指数的装置,所述确定大气质量指数的装置包括:获取单元,所述获取单元用于获取大气中第一污染物的多个浓度数据和测量次数;计算单元,所述计算单元用于根据所述多个浓度数据和所述测量次数,计算所述第一污染物的平均值;所述获取单元还用于获取所述第一污染物的修正的半集均方差;所述计算单元还用于,根据所述第一污染物的平均值和其修正的半集均方差,计算所述第一污染物的指数;所述获取单元还用于,获取大气中其他污染物的指数;确定单元,所述确定单元用于根据所述第一污染物的指数和其他污染物的指数,确定大气质量指数。在一种可能的实现方式中,所述计算单元具体用于:利用公式计算修正的半集均方差;其中,Ii为第一污染物大于1的半集分指数;1为第一污染物的观测值与其标准限值相等时的比值;m为大于1的分指数个数。在一种可能的实现方式中,所述计算单元具体用于:利用公式计算第一污染物的指数;其中,I为第一污染物的指数,为第一污染物的平均值,Sr为修正的半集均方差。第三方面,本发明提供了一种设备,包括存储器和处理器,所述存储器用于存储程序,所述处理器用于执行第一方面任一所述的方法。第四方面,本发明提供了一种包含指令的计算机程序产品,当所述计算机程序产品在计算机上运行时,使得所述计算机执行第一方面任一所述的方法。第五方面,本发明提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一所述的方法。由此,通过本申请提出的确定大气质量指数的方法及装置,以数理统计为科学依据,既考虑了各种观测值的集中趋势,又考虑了它的离散程度。其中中位数的取值与大气环境质量标准结合起来考虑,即中位数取1,如果污染物的观测值与大气环境质量标准限值之比为1时,定位中位数,克服了数理统计中以算术平均值为标准值来取中位数,以至应用到环境评价中有夸大或缩小环境效益的弊病。既克服了内梅洛统计法受最大分指数影响较大和对最大分指数出现几率多少注重不够的缺点,又克服了几何均值法计算结果偏小且对次大,次次大的浓度只在平均分指数中考虑了一下,很难正确的反映污染的次大,次次大浓度对环境质量的影响。附图说明图1为本发明实施例一提供的确定大气质量指数的方法流程示意图;图2为本发明实施例二提供的确定大气质量指数的装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为便于描述,附图中仅示出了与有关发明相关的部分。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。在对本申请进行说明之前,先对网格化监测设备进行说明。网格化监测设备即指采用光散射的检测方法,体积小、重量轻,用于连续自动监测环境空气中污染物状况的设备。为达到区域大气污染防治精细化管理的目的,根据不同监控需求及环境特征将目标区域分为不同的网格进行点位布设,对各网格中相关污染物浓度进行实时监测,称为网格化监测。城市网格化监管工作所划分的重点污染区域称为“热点网格”。高密度的网格化监测网络应在区域内合理布设各类功能性监测点位,能够反映重点污染区域的空气质量变化,满足区域环境空气监视的需求,客观评价重点污染区域的空气质量。可以根据当地污染物扩散、迁移及转化规律,评估污染物分布状况,结合资源和经济的可行性,确定合理监测点位,使所获得的数据有代表性。图1为本发明实施例一提供的确定大气质量指数的方法流程示意图。该方法的执行主体可以是具有计算功能的设备,比如,计算机、手机或者确定大气质量指数的装置等,该计算机、手机或者确定大气质量指数的装置可以与网格化监测设备相连接,该连接可以通过无线或有线通信的方式进行,本申请对此并不限定。如图1所示,该方法包括以下步骤:步骤101,获取大气中第一污染物的多个浓度数据和测量次数。其中,大气中污染物的具有多种,可以包括细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化氮(Nitrogendioxide,NO2)、二氧化硫(Sulfurdioxide,SO2)、一氧化碳(Carbonmonoxide,CO)、臭氧(Ozone,O3)。以第一污染物为NO2,统计的是A市的B区在4月份的NO2指数为例进行说明,示例而非限定,A市可以包括3个区,分别为B、C和D区。对于每个区,可以假设有1台网格化监测设备。以B区为例进行说明,在B区,一台网格化监测设备一天获得的NO2的浓度数据可以是14个,其日均值为该14个浓度数据的平均值,假设14个数据全部有效,则4月份的测量次数为420次,获取到的浓度数据共计420个。步骤102,根据多个浓度数据和测量次数,计算第一污染物的平均值。具体的,接上例,根据420个浓度数据和测量次数420,将420个浓度数据相加后,除以测量次数420,即可得到NO2的平均值。步骤103,获取第一污染物的修正的半集均方差。具体的,可以利用公式计算修正的半集均方差;其中,Ii为第一污染物大于1的半集分指数;1为第一污染物的观测值与其标准限值相等时的比值;m为大于1的分指数个数。继续接上例,根据大气环境质量标准(GB3095-82),A市B区的大气环境质量标准为二级标准,其NO2浓度标准限值为0.01mg/m3,则根据该NO2浓度标准限值,可以确定中位数为观测到的污染物浓度数据与NO2浓度标准限值之比为1,由此,定位到中位数,即中位数为0.01mg/m3。如果污染物浓度数据中不存在0.01mg/m3,则将所有污染物浓度数据按序排列后,取和0.01mg/m3最接近的数作为中位数。由此,克服了数理统计中以算术平均值来定位中位数所引起的大气质量指数不准确的问题。步骤104,根据第一污染物的平均值和其修正的半集均方差,计算第一污染物的指数。具体的,可以利用公式计算第一污染物的指数,其中,I为第一污染物的指数,为第一污染物的平均值,Sr为修正的半集均方差。步骤105,获取大气中其他污染物的指数。具体的,可以通过步骤101-104的方法,计算大气中的其他污染物的指数。步骤106,根据第一污染物的指数和其他污染物的指数,确定大气质量指数。具体的,可以将每个污染物的指数相加,得到大气质量指数。下面以具体数据来对本申请的确定大气质量指数的方法进行说明。某市所处大气环境质量标准为二级标准,通过4个点位所测得的NO2实际值如表1所示:表1按照大气环境质量标准(GB3095-82),该市属二级标准,其NO2标准限值为0.01mg/m3,则通过本申请的确定大气质量指数的方法,计算的NO2的平均值依次为:分别通过内梅洛统计法、几何均值法和本申请的方法,计算出的大气质量指数为:A组:I1=2.24,I2=1.434,I3=1.684B组:I1=2.303,I2=1.530,I3=2.284C组:I1=3.32,I2=1.434,I3=1.684D组:I1=3.350,I2=1.986,I3=2.800从上述数据可以得出,I1值最大,而A、B二组和C、D二组间,其I1值相差又最小,说明内梅洛统计法受最大值影响最大,而受最大值出现的几率的多少影响又最小,因此也说明它偏离实际较远。几何均值法求出的大气质量指数在A、B、C、D四组中均值最小,而且在A、B二组中,C、D两组中I2值相差也较小,这说明其受最大浓度的影响最小,而且受最大浓度出现的几率的多少影响也较小。修正的半集均方差法刚好弥补了上述两种方法的不足,其I3值比I1值小,比几何均值法的大。当超过标准限值的最大限值的最大浓度出现的几率增加时,I3值有明显的增加,克服了内梅洛统计法和几何均值法对最大值出现的几率的多少影响不明显的缺点。从上述的结果很明显的可以看出一个公式的计算的结果不太受最大浓度出现几率的多少的影响显然是不合理的,因为0.31mg/m3已经超过了NO2二级标准限值任何一次浓度0.15mg/m3的2倍,甚至也超过了NO2三级标准限值任何一次浓度0.30mg/m3的值,按规定如果超过了一次就是不允许了,即对环境造成了大的危害,而且该方式计算的结果将这点忽略了,所以不符合实际情况。对照大气环境质量分级表2,观察A、B组中的I2值,它们均处在大气环境质量分级表的2区间,即属于中等污染,警戒桥水平,舍去A组不论(因为A组0.31mg/m3只有一次),如果说B组只处于警戒桥水平,而不是警报水平是不合理的,因为大于NO2二级标准限值0.10mg/m3有0.125mg/m39次,0.175mg/m37次和0.31mg/m36次之多,同样的结果从C、D组的分析中也可以得到印证。分级清洁轻度污染重度污染重污染严重污染1<0.60.6—1.01—1.91.9—2.8>2.8污染水平清洁大气质量标准警戒桥警报水平紧急水平表2由此,通过本申请提出的确定大气质量指数的方法,以数理统计为科学依据,既考虑了各种观测值的集中趋势,又考虑了它的离散程度。其中中位数的取值与大气环境质量标准结合起来考虑,即中位数取1,如果污染物的观测值与大气环境质量标准限值之比为1时,定位中位数,克服了数理统计中以算术平均值为标准值来取中位数,以至应用到环境评价中有夸大或缩小环境效益的弊病。既克服了内梅洛统计法受最大分指数影响较大和对最大分指数出现几率多少注重不够的缺点,又克服了几何均值法计算结果偏小且对次大,次次大的浓度只在平均分指数中考虑了一下,很难正确的反映污染的次大,次次大浓度对环境质量的影响。图2为本发明实施例二提供的确定大气质量指数的装置结构示意图,该确定大气质量指数的装置可以应用在确定大气质量指数的方法中,如图2所示,该装置包括:获取单元201、计算单元202和确定单元203。获取单元201用于获取大气中第一污染物的多个浓度数据和测量次数;计算单元202用于根据多个浓度数据和测量次数,计算第一污染物的平均值;获取单元201还用于获取第一污染物的修正的半集均方差;计算单元202还用于,根据第一污染物的平均值和其修正的半集均方差,计算第一污染物的指数;获取单元201还用于,获取大气中其他污染物的指数;确定单元203用于根据第一污染物的指数和其他污染物的指数,确定大气质量指数。进一步的,计算单元202具体用于:利用公式计算修正的半集均方差;其中,Ii为第一污染物大于1的半集分指数;1为第一污染物的观测值与其标准限值相等时的比值;m为大于1的分指数个数。进一步的,计算单元202具体用于:利用公式计算第一污染物的指数;其中,I为第一污染物的指数,为第一污染物的平均值,Sr为修正的半集均方差。本发明实施例三提供了一种设备,包括存储器和处理器,存储器用于存储程序,存储器可通过总线与处理器连接。存储器可以是非易失存储器,例如硬盘驱动器和闪存,存储器中存储有软件程序和设备驱动程序。软件程序能够执行本发明实施例提供的上述方法的各种功能;设备驱动程序可以是网络和接口驱动程序。处理器用于执行软件程序,该软件程序被执行时,能够实现本发明实施例提供的方法。本发明实施例四提供了一种包含指令的计算机程序产品,当计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行本发明实施例一提供的方法。本发明实施例五提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例一提供的方法。专业人员应该还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或
技术领域
内所公知的任意其它形式的存储介质中。以上的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
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