PMF在线源解析方法、系统、终端设备及计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术涉及PMF在线源解析方法、系统、终端设备及计算机可读存储介质，其中方法包括采集颗粒物源，在线分析获得原始数据；导入原始数据，根据待检测颗粒物成分类别进行组分选取，启用数据质控流程自动对原始数据进行筛选、处理，得到有效数据；将有效数据输入PMF模型,选择待检测颗粒物类别、待检测颗粒物成分类别，设定PMF模型参数进行计算，获得源解析结果；将获得的源解析结果通过制定的源识别规则自动进行源类识别，得到污染源类型。本发明专利技术的有益效果：原始数据依据数据质控流程得到有效数据；PMF算法计算污染源的贡献值及不确定度，结合源成分谱与因子间关系、因子间交互关系、因子重要组分信息等自动识别污染源类型。

【技术实现步骤摘要】
PMF在线源解析方法、系统、终端设备及计算机可读存储介质
本专利技术属于颗粒物污染来源解析领域，尤其涉及PMF在线源解析方法、系统、终端设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
灰霾污染是当前我国城市和区域所面临的主要大气环境问题之一，呈现出发生频次高、成霾区域面积大的特点。颗粒物来源解析是科学、有效开展灰霾污染防治的基础和前提，为制定城市大气颗粒物污染控制对策提供不可缺少的科学依据。目前常用的方法主要是通过手工膜采样、离线分析技术获取污染源成分谱、受体化学组分及其他辅助资料，应用受体模型进行颗粒物的来源解析。这种离线解析方法采样时间较长、时间分辨率(24小时)较低，而且化学分析、数据处理过程比较繁琐，模型计算专业性较强，不能满足对在较短时间内发生的重污染过程成因进行快速来源解析；利用PMF模型结合在线监测数据建立的在线源解析技术能够实现重污染天气过程中颗粒物来源的快速解析。该技术虽然可以通过在线监测仪器自动获得高分辨率的颗粒物组分数据，但是由于在线数据量较大，从数据质控到模型计算均是依靠人工操作，工作量巨大，不利于重污染过程中颗粒物来源的快速解析。正定矩阵PMF模型结合在线监测数据建立的在线源解析技术中的数据处理、模型计算、源类识别等都需要人工手动操作，费时耗力，技术性强，很难得到广泛推广。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供PMF(ProbabilisticMatrixFactorization)在线源解析系统，集合了在线数据的质控、PMF模型(概率矩阵分解模型)计算、结果源类识别等板块，实现了在线源解析数据处理、源类识别的自动化操作，方便快捷，大大提高了源解析工作的效率。专利技术的技术方案：PMF在线源解析方法，其特征在于包括以下步骤：步骤a:在线采集获得监测原始数据；步骤b:导入监测原始数据，根据待检测颗粒物成分类别进行组分选取，启用数据质控流程自动对原始数据进行筛选、处理，得到质控有效数据；步骤c:将有效数据输入PMF模型,选择待检测颗粒物类别、待检测颗粒物成分类别，设定PMF模型参数进行计算，获得源解析结果；步骤d:将获得的源解析结果通过制定的源识别规则自动进行源类识别，得到污染源类型。进一步地，所述步骤b具体包括以下步骤：步骤一：导入在线采集获得原始数据并对原始数据进行初始化；步骤二：将初始化后的原始数据根据待检测颗粒物成分类别进行组分选取，形成分选数据；步骤三：将分选数据依据大气化学机理、监测因子关联性判断是否启用数据质控流程，若判断为是，启用数据质控流程后执行步骤四；若判断为是否，直接得到质控有效数据；步骤四：判断是否启用数据有效性统计规则，若判断为是，启用数据有效性统计规则后执行步骤五；若判断为是否，直接执行步骤五；步骤五：判断是否启用数据关联性诊断，若判断为是，启用数据关联性诊断后执行步骤六；若判断为是否，直接执行步骤六；步骤六：判断是否启用偏大偏小值判断规则，若判断为是，启用偏大偏小值判断规则后执行步骤七；若判断为是否，直接执行步骤七；步骤七：判断是否启用连续数据处理规则，若判断为是，启用连续数据处理规则后得到质控后数据；若判断为是否，直接得到质控有效数据。进一步地，所述待检测颗粒物成分类别具体包括6大类：PM2.5数据：PM2.5；EC/OC：EC、OC；阴离子：SO42-、NO3-、Cl-仪器可测到的所有的无机阴离子数据；阳离子：NH4+、K+、Na+等所有仪器可测到的所有无机阳离子数据；元素成分：Fe、Ca、K仪器可测到的所有重金属离子数据；气体成分：HCL、HONO、SO2所有仪器可测到的气体组分数据；优选地，PMF模型的参数包括检测限、输入数据不确定性相关的参数和识别的因子数。进一步地，所述步骤四中数据有效性统计规则包括：A：PM2.5数据、EC/OC、阴离子、阳离子、元素成分5大类的组分有一类型没有数据，就默认数据缺失，删除整行；B：EC/OC、阴离子、阳离子、元素成分、气体成分的组分某一类型数据有效率低于设定值的时候，删除整行；C：统计数据缺失率，缺失率高于设定值，不进行源解析计算；D：对于缺失的数据利用前6小时滑动平均值进行替代；优选地，所述步骤五中数据关联性诊断规则包括：E:设置统计步长：根据自定义设置步长范围对设置内的数据进行统计分析；F:执行三类物质对PM2.5占比判断规则：分析PM2.5浓度，EC/OC，阴阳离子，元素成分，满足30～50％＜后三种物种浓度相加/PM2.5浓度＜60～80％要求，则该批数据合理，再设置EC/OC，阴离子，阳离子，元素成分的权重；对于不满足30～50％＜后三种物种浓度相加/PM2.5浓度＜60～80％要求的数据删除整段结果；G:执行OCEC/离子/元素相对占比判断规则：分析EC/OC，阴阳离子、元素三者相对关系，满足20～30％<EC/OC/三种物种浓度加和<40～50％，45～55％<阴阳离子/三种物种浓度加和<65～75％，1～2％<元素/三种物种浓度加和<4～6％要求，则该批数据合理；对于不满足20～30％<EC/OC/三种物种浓度加和<40～50％，45～55％<阴阳离子/三种物种浓度加和<65～75％，1～2％<元素/三种物种浓度加和<4～6％要求的数据删除整段结果；优选地，所述步骤六中偏大偏小值判断规则包括：H:设置统计步长：根据自定义设置步长范围对设置内的数据进行统计分析；I:在统计步长内，分别对每个类别单独设置N值，对大于平均值±N标准偏差的值进行剔除；J:对于异常偏大或偏小的数据利用前6小时滑动平均值进行替代；优选地，所述步骤七中连续数据处理规则包括：K:低于检出限的数据用1/2检出限替代；L:对于大于或等于3倍检出限的数据进行连续判断，如果连续N小时偏差在一定范围内，则将数据删除处理；M:对于连续数据利用前6小时滑动平均进行替代。进一步地，所述步骤d中源识别综合了基于因子特征组分识别方法、基于因子谱与源成分谱相关性识别方法和基于因子与组分时间序列相关性识别方法进行源类识别。进一步地，所述步骤一中对原始数据进行初始化的具体过程：自动识别时间栏为空值的导入数据，并删除该行；自动识别组分浓度为空值的导入数据，并赋值“0”。PMF在线源解析系统，其特征在于包括：数据采集模块，用于采集颗粒物源，在线分析获得原始数据的模块；在线数据的质控模块，用于导入原始数据，根据待检测颗粒物成分类别进行组分选取，启用数据质控流程自动对原始数据进行筛选、处理，得到质控有效数据的模块；PMF模型计算模块，用于将有效数据输入PMF模型,选择待检测颗粒物类别、待检测颗粒物成分类别，设定PMF模型参数进行计算，获得源解析结果的模块；结果源类识别模块，将获得的源解析结果通过制定的源识别规则自动进行源类识别，得到污染源类型的模块。进一步地，所述在线数据的质控模块包括：导入原始数据单元，导入在线分析获得原始数据并对原始数据进行初始化的单元；待检测颗粒物成分类别选取单元，将初始化后的原始数据根据待检测颗粒物成分类别进行组分选取，形成分选数据的单元；数据质控流程单元，用于自动对原始本文档来自技高网...

【技术保护点】
PMF在线源解析方法，其特征在于包括以下步骤：步骤a:在线采集获得监测原始数据；步骤b:导入监测原始数据，根据待检测颗粒物成分类别进行组分选取，启用数据质控流程自动对原始数据进行筛选、处理，得到质控有效数据；步骤c:将有效数据输入PMF模型,选择待检测颗粒物类别、待检测颗粒物成分类别，设定PMF模型参数进行计算，获得源解析结果；步骤d:将获得的源解析结果通过制定的源识别规则自动进行源类识别，得到污染源类型。

【技术特征摘要】
1.PMF在线源解析方法，其特征在于包括以下步骤：步骤a:在线采集获得监测原始数据；步骤b:导入监测原始数据，根据待检测颗粒物成分类别进行组分选取，启用数据质控流程自动对原始数据进行筛选、处理，得到质控有效数据；步骤c:将有效数据输入PMF模型,选择待检测颗粒物类别、待检测颗粒物成分类别，设定PMF模型参数进行计算，获得源解析结果；步骤d:将获得的源解析结果通过制定的源识别规则自动进行源类识别，得到污染源类型。2.根据权利要求1所述的PMF在线源解析方法，其特征在于所述步骤b具体包括以下步骤：步骤一：导入在线采集获得原始数据并对原始数据进行初始化；步骤二：将初始化后的原始数据根据待检测颗粒物成分类别进行组分选取，形成分选数据；步骤三：将分选数据依据大气化学机理、监测因子关联性判断是否启用数据质控流程，若判断为是，启用数据质控流程后执行步骤四；若判断为是否，直接得到质控有效数据；步骤四：判断是否启用数据有效性统计规则，若判断为是，启用数据有效性统计规则后执行步骤五；若判断为是否，直接执行步骤五；步骤五：判断是否启用数据关联性诊断，若判断为是，启用数据关联性诊断后执行步骤六；若判断为是否，直接执行步骤六；步骤六：判断是否启用偏大偏小值判断规则，若判断为是，启用偏大偏小值判断规则后执行步骤七；若判断为是否，直接执行步骤七；步骤七：判断是否启用连续数据处理规则，若判断为是，启用连续数据处理规则后得到质控后数据；若判断为是否，直接得到质控有效数据。3.根据权利要求1或2所述的PMF在线源解析方法，其特征在于待检测颗粒物成分类别具体包括6大类：PM2.5数据：PM2.5；EC/OC：EC、OC；阴离子：SO42-、NO3-、Cl-仪器可测到的所有的无机阴离子数据；阳离子：NH4+、K+、Na+等所有仪器可测到的所有无机阳离子数据；元素成分：Fe、Ca、K仪器可测到的所有重金属离子数据；气体成分：HCL、HONO、SO2所有仪器可测到的气体组分数据；优选地，PMF模型的参数包括检测限、输入数据不确定性相关的参数和识别的因子数。4.根据权利要求3所述的PMF在线源解析方法，其特征在于所述步骤四中数据有效性统计规则包括：A：PM2.5数据、EC/OC、阴离子、阳离子、元素成分5大类的组分有一类型没有数据，就默认数据缺失，删除整行；B：EC/OC、阴离子、阳离子、元素成分、气体成分的组分某一类型数据有效率低于设定值的时候，删除整行；C：统计数据缺失率，缺失率高于设定值，不进行源解析计算；D：对于缺失的数据利用前6小时滑动平均值进行替代；优选地，所述步骤五中数据关联性诊断规则包括：E:设置统计步长：根据自定义设置步长范围对设置内的数据进行统计分析；F:执行三类物质对PM2.5占比判断规则：分析PM2.5浓度，EC/OC，阴阳离子，元素成分，满足30～50％＜后三种物种浓度相加/PM2.5浓度＜60～80％要求，则该批数据合理，再设置EC/OC，阴离子，阳离子，元素成分的权重；对于不满足30～50％＜后三种物种浓度相加/PM2.5浓度＜60～80％要求的数据删除整段结果；G:执行OCEC/离子/元素相对占比判断规则：分析EC/OC...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁丹妮，赵智静，
申请(专利权)人：天津聚研环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12