本发明涉及城市空气环境质量监测领域，尤其是涉及一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法。
背景技术：
空气污染程度直接决定空气质量，空气中污染物浓度的监测数值是构成空气质量评价指标的重要基础。空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点空气污染物浓度受到许多因素影响。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一，其中包括车辆、船舶、飞机的尾气、工业污染、居民生活和取暖、垃圾焚烧等。城市的发展密度、地形地貌和气象等也是影响空气质量的重要因素。
基于传感器响应快、成本低优势的环境监测技术快速发展并进入工程应用阶段，然而传感器的数据精度和可靠性问题是严重制约这项技术发展的瓶颈。
申请号为cn201710127292.9的中国专利公开了一种空间分布式城市空气环境质量的走航监测系统，其中提到了传感器的校准方法，该方法虽然能够实现对传感器的校准，但是该方法仅以城市固定标准站(设置地点一般偏离道路)为基准点基准值，不能精确反映作为城市路网上走航监测的被校准点实际情况，且采用均一修正的方法而缺乏对不同传感器的个性考量、也不能实现动态修正和反复核查，难以确保数据可靠性。
申请中的cn108414682a、cn110426493a等同样提出了基于标准站点的校准方法，但都是针对固定被校准站点为对象，没有考虑移动走航监测点的特殊性及适用方法。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种投入少、精度高且省时省力的空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，用以保障监测数据可靠性，包括以下步骤：
s1：选取初级固定校准基准点；
s2：以初级校准基准点监测数据为标准真值，对符合要求的待校准走航传感器进行数据校准；
s3：将完成校准的走航传感器标记为次级移动校准基准点；
s4：以次级移动校准基准点监测数据为标准，对近旁符合要求的待校准走航传感器进行数据校准；
s5：重复或反复步骤s2-s4，直至所有走航传感器均完成数据校准，实现一个完整的校准过程；
s6：重复执行步骤s1-s5，对走航传感器进行持续校准。其中，持续校准的过程可以通过设定校准周期进行定期校准，也可以是不定期校准。
所述的符合要求的待校准走航传感器为处于设定校准区域范围和设定校准时间跨度的走航传感器，所述的校准区域范围和校准时间跨度根据走航监测数据和校准要求动态设定，所述的走航监测数据包括对应校准基准点的监测数据和待校准走航传感器的监测数据。对于每个不同的校准基准点(包括初级固定校准基准点和次级移动校准基准点)，均通过动态设定对应的校准区域范围和校准时间跨度，使校准过程更加准确，精度更高。
该方法将待校准走航传感器、对应校准基准点以及对应校准基准点的气象信息和交通信息通过无线通讯集成至云数据服务器，动态构建对应校准基准点的校准数据、影响参数和校准模型，并实现在线查询、校准、修正、扩展和反复核查。其中气象信息主要包括温度和湿度，交通信息主要包括交通拥堵情况。对于每个不同的校准基准点(包括初级固定校准基准点和次级移动校准基准点)，均通过动态构建对应的校准数据和校准模型，使校准过程更加准确，精度更高。
所述的校准区域范围为无局部污染源且符合校准要求的区域范围。
所述的步骤s2或步骤s3中，所述的对符合要求的走航传感器进行数据校准具体包括：
1)获取对应校准基准点下的校准区域范围和校准时间跨度；
2)查询在校准时间跨度内进入校准区域范围的走航传感器，作为符合要求的待校准走航传感器；
3)利用对应校准基准点的校准数据和校准模型，求出修正系数并修正走航传感器数值，对待校准走航传感器数据进行校准；
4)存储每次校准的修正系数，用于定期复查核定。
所述的走航传感器安装于地面交通工具上，所述的初级固定校准基准点为固定设置于道路旁的标准仪器，所述的次级移动校准基准点由被校准的走航传感器外延发展形成。
所述的地面交通工具包括出租车、公交巴士、私家车和/或自行车。
所述的走航传感器包括pm2.5/pm10浮游颗粒物检测器、温湿度传感器以及co2气体检测器、o3气体检测器、氮氧化物气体检测器和硫化物气体检测器。
该方法通过城市街区广域和空间内的气象信息及交通站点信息，自动寻优最近基准点数据，进行在线校核和精度校正，并定期修正传感器零点飘逸现象，所述的城市街区广域和空间内的气象信息通过设置于城市街区广域和空间内的气象环境监测站点监测得到，所述的气象环境监测站点与云端服务器通信连接。
该方法通过网络api接口同步获取监测地域的气象数据和环境监测站点的官方监测数据，进行误差分析和矫正建模，远程动态修正走航传感器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)固定校准基准点少、投入少：本发明通过将校准完后的走航传感器作为次级移动校准基准点，可以大量减少校准基准点的投入，仅需要将少数标准仪器固定站点作为固定初级基准点，在动态校准实施中不断依托被校准点进行扩展；
2)对于每个不同的校准基准点(包括初级固定校准基准点和次级移动校准基准点)，均通过动态构建对应的校准数据和校准模型，通过动态设定对应的校准区域范围和校准时间跨度，考虑移动走航监测点的特殊性，使校准过程更加准确，精度更高；
3)动态校核、精度高：本发明通过网络api接口能够同步获取监测地域的气象、环境监测站点的官方高精度监测数据，并且构筑数学模型对高频传感器进行动态校核，提升监测精度并定期修正零点漂移，低成本获取海量且高精度信息；
4)有利于构建环境数据大数据库：可融合本系统覆盖的移动、固定监测的海量数据构筑大数据库，提供更具价值的数据服务。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为实现动态校准的功能图；
图3为进行动态校准的过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本发明提供一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，用以保障监测数据可靠性，该方法动态校核、精度高、有利于构建环境数据大数据库，包括以下步骤：
s1：选取初级固定校准基准点，并根据监测的数据(含基准站点及待校准走红航点监测数据)判断近旁无局部污染源条件下设定适当的校准区域范围及时间跨度；
s2：以初级校准基准点数据为标准(真值)，对符合要求的走航传感器进行数据校准；
s3：将完成校准的走航传感器标记为次级移动校准基准点；
s4：以次级移动校准基准点为标准，动态追寻近旁符合要求的走航传感器进行数据校准；
s5：在城市全域范围重复或反复步骤s2、s3和s4，直至所有走航传感器被校准为完成一个校准过程；
s6：设定校准周期对走航传感器实施定期的可持续校准。
其中，符合要求的走航传感器为处于设定区域范围和设定时间跨度的走航传感器，所述的区域范围和时间跨度通过走航监测数据和校准要求确定。
如图2和图3所示，其具体过程为：
1、选取固定初级校准基准点：选取城市道路近旁设置的空气质量监测固定站(采用标准仪器)为固定初级校准基准点；
2、划定校准区域范围和时间跨度：根据走航监测系统平台检索到的走航监测数据，结合校准要求选取区域范围和时间跨度，在选取的过程中应注意，要确保一定数量的走航传感器进入校准区域并确认区域内无局部污染源；
3、查询在划定的时间跨度内进入划定的校准区域范围的走航传感器；
4、基于基准点数据校准传感器数据：求出修正系数并修正传感器数值；
5、标记被校准的传感器并将其作为次级移动校准基准点；
6、按前述流程，通过动态追寻，对次级移动校准基准点近旁的走航传感器实施数据校准；
7、对被校准的传感器存储每次修正系数，定期复查核定。
该方法还通过气象环境监测站点上传至云端服务器的城市街区广域和空间内的气象及交通站点信息，自动寻优最近基准点数据，进行在线校核和精度校正，并定期修正传感器零点飘逸现象；通过网络api接口同步获取监测地域的气象(温湿度)、环境监测站点的官方高精度监测数据(国控站检测的pm2.5等数据)，基于gis信息进行近地点跟踪定位，对本系统的走航监测和固定监测点数据进行动态校核，并基于温湿度参数进行误差分析和矫正建模，远程动态修正传感器模块，确保监测精度和一致性。同时积累校核修正历史数据，定期实施远程零点漂移修正，确保监测监数据的可靠性。
本实施例中，固定初级校准基准点为道路旁设置的采用标准仪器监测的站点，被校准的移动走航传感器为搭载于路面移动工具(出租车等)上的传感器，地面交通工具可以包括出租车、公交巴士、私家车和/或自行车。
校准的走航传感器包括pm2.5/pm10浮游颗粒物检测器、温湿度传感器以及co2、o3、氮氧化物、硫化物等气体检测器。
本方法利用云平台计算模型实现快速查询、快速校准、快速扩展、反复核查等高效功能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
1.一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，用以保障监测数据可靠性，其特征在于，包括以下步骤：
s1：选取初级固定校准基准点；
s2：以初级校准基准点监测数据为标准真值，对符合要求的待校准走航传感器进行数据校准；
s3：将完成校准的走航传感器标记为次级移动校准基准点；
s4：以次级移动校准基准点监测数据为标准，对近旁符合要求的待校准走航传感器进行数据校准；
s5：重复或反复步骤s2-s4，直至所有走航传感器均完成数据校准，实现一个完整的校准过程；
s6：重复执行步骤s1-s5，对走航传感器进行持续校准。
2.根据权利要求1所述的一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，其特征在于，所述的符合要求的待校准走航传感器为处于设定校准区域范围和设定校准时间跨度的走航传感器，所述的校准区域范围和校准时间跨度根据走航监测数据和校准要求动态设定，所述的走航监测数据包括对应校准基准点的监测数据和待校准走航传感器的监测数据。
3.根据权利要求2所述的一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，其特征在于，该方法将待校准走航传感器、对应校准基准点以及对应校准基准点的气象信息和交通信息通过无线通讯集成至云数据服务器，动态构建对应校准基准点的校准数据、影响参数和校准模型，并实现在线查询、校准、修正、扩展和反复核查。
4.根据权利要求2所述的一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，其特征在于，所述的校准区域范围为无局部污染源且符合校准要求的区域范围。
5.根据权利要求3所述的一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，其特征在于，所述的步骤s2或步骤s3中，所述的对符合要求的待校准走航传感器进行数据校准具体包括：
1)获取对应校准基准点下的校准区域范围和校准时间跨度；
2)查询在校准时间跨度内进入校准区域范围的走航传感器，作为符合要求的待校准走航传感器；
3)利用对应校准基准点的校准数据和校准模型，求出修正系数并修正走航传感器数值，对待校准走航传感器数据进行校准；
4)存储每次校准的修正系数，用于定期复查核定。
6.根据权利要求1或5所述的一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，其特征在于，所述的走航传感器安装于地面交通工具上，所述的初级固定校准基准点为固定设置于道路旁的标准仪器，所述的次级移动校准基准点由被校准的走航传感器外延发展形成。
7.根据权利要求6所述的一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，其特征在于，所述的地面交通工具包括出租车、公交巴士、私家车和/或自行车。
8.根据权利要求5所述的一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，其特征在于，所述的走航传感器包括pm2.5/pm10浮游颗粒物检测器、温湿度传感器以及co2气体检测器、o3气体检测器、氮氧化物气体检测器和硫化物气体检测器。
9.根据权利要求1所述的一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，其特征在于，该方法通过气象信息及交通信息，自动寻优最近基准点数据，进行在线校核和精度校正，并定期修正传感器零点飘逸现象，所述的气象信息通过设置于城市街区广域和空间内的气象环境监测站点监测得到，所述的气象环境监测站点与云端服务器通信连接。
10.根据权利要求1所述的一种空间分布式空气质量走航监测传感器的动态校准方法，其特征在于，该方法通过网络api接口同步获取监测地域的气象数据和环境监测站点的官方监测数据，进行误差分析和矫正建模，远程动态修正走航传感器。
技术总结