用大数据分析保证监测数据真准全
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近日，司法机关对山西临汾监测数据造假案16名涉案人员作出判决。案件反映出一些地方和单位纪律规矩意识缺失、作风不严不实问题。对此，中国环境监测总站撰写报告，探讨如何通过大数据分析保证监测数据真准全，本报予以编发，以飨读者。
监测数据是环境工作的重要基础，是环境监测的生命线；不准确的监测数据会误导政策的制定，影响地方各级政府的考核。中国环境监测总站（以下简称总站）重视环境监测数据质量，制定了系统的质量控制和质量保证体系，并指导地方各级监测部门实施。2016年11月环境空气质量监测事权上收以来进一步加大力度，多措并举，严把数据质量关，并利用大数据分析技术，建立了保证环境空气监测数据质量的技术体系，确保环境空气监测数据真实可靠。
总站以监测数据为“中心”，以社会经济和气象大数据、监测管理大数据以及舆情分析大数据为“三个支撑点”，构建了大数据分析技术体系整体架构，深入挖掘监测数据与“三个支撑点”之间的内在逻辑，建立系统的分析模型，开展大数据分析应用。2018年1月，总站开发的分析系统正式上线（具体工作流程见图）。
▌发现干扰干预环境空气监测的行为
事权上收以来，共发现人为干扰干预环境空气质量监测23起，包括堵塞采样头（8起）、喷淋采样区域（13起）、向采样区域喷射干扰气体（1起）、破坏采样管（1起）。随着管控措施不断完善，人为干扰干预行为显著减少，2018年发生两起。通过大数据分析，8起堵塞采样头案件和1起喷射干扰气体案件均发现监测数据明显异常。喷淋采样区域对监测数据直接影响较小，未能发现监测数据明显异常。
下面介绍两起典型堵塞采样头案件和1起喷射干扰气体案件。2018年3月25日，总站开发的大数据分析系统发现某市两个站点监测数据异常，明显与同城市其他站点不符。分析气象数据和运维管理数据，未发现明显变化。总站立即通知了运维公司相关技术人员，通过检查视频，技术人员发现有非运维人员进入采样区域并堵塞采样头。进一步调查发现，2017年4月12日至2018年4月11日，该市6个国控环境监测城市站共有14个时段监测数据严重失真，其中2018年有3个时段。这3个时段中，系统对两个时段发出报警，最终在3月25日结合现场调查发现该市的人为干扰干预环境空气质量监测的行为。
2016年西安环境监测站数据造假案中，其时总站的大数据分析系统虽未开发应用，但是大数据分析的方法已经初步成型。2016年3月6日，总站发现西安市长安区子站PM10颗粒物监测数据异常，与同城市其他站点相比明显偏低，随后运维人员发现采样头被纱布堵塞。进一步分析发现，2016年1月～3月，该市长安区子站和阎良区子站，多次出现颗粒物监测数据与周边子站变化趋势不符的现象，存在严重的人为干扰干预环境空气质量监测的行为。
2017年6月18日14时，总站发现某市某站点O3和NOX监测值出现异常波动，通知运维人员到达现场检查，发现人为向采样区域喷射NO气体，试图降低O3监测值，人为干扰干预环境空气质量监测。
▌督促运维公司实施并改进运维工作
目前，当出现点位未批准而变更、设备状态异常、运维工作未完成、运维过程不合规、质控结果不符合要求等情况时，总站开发的大数据分析系统都会自动报警，总站技术人员会根据情况综合判断监测数据是否异常，并通知运维公司，促使运维公司不断改进工作内容，提高运维水平。2018年以来，共发现设备状态异常69起、质控结果不符合要求78起、运维工作未及时完成135起，均及时通知运维公司核实情况，整改存在问题。
2017年10月，经过大数据分析发现，9月以来湖南省某市O3监测数据明显偏高于周边城市和历史同期。一般情况下，天气晴朗，有利于O3生成，造成O3污染程度加重。气象数据显示，该市9月的晴天数高于历史同期，但未高于周边城市，气象数据无法解释该市O3监测数据高于周边城市的现象。分析监测管理大数据，排除运维存在问题，初步判断可能是臭氧传递环节存在问题。组织技术专家赶赴现场检查，印证判断结果是正确的。处理中，总站要求运维公司解决该站点存在的问题，并系统梳理了O3设备传递和运维中存在的漏洞，确保类似问题不再发生。
▌保证监测设备正常运行
工作中，总站也发现某些品牌的设备或者某品牌的某几款型号设备存在系统性故障，因此在大数据分析系统中增加了设备故障分析模块，保证监测设备符合环境空气质量监测的要求。
2017年3月，发现四川省某市PM2.5监测值偏低。进一步分析显示，2017年2月以来，该市PM2.5/PM10比值为0.3～0.4，明显低于周边城市和该城市去年同期比值。排除运维存在问题后，比对全国该品牌设备发现，2016年11月事权上收以来，该品牌PM2.5监测设备在全国范围内均出现PM2.5/PM10比值偏低的问题，这种现象在2017年2月以后愈发明显。总站立即组织相关专家和设备生产商研究解决问题，并要求设备生产商对这类设备召回处理。
2017年也发现另一品牌PM2.5监测设备存在数据波动明显异常情况，经研究分析，确定这一品牌设备加热系统存在故障，总站组织设备生产商召回处理。
为了确保环境空气监测数据真实可靠，总站将继续做好以下四方面工作：
一是进一步完善异常监测数据的分析功能。例如2018年3月的人为干扰干预案例中，监测数据在夜间22~0时突然降低，早晨6~7时突然升高。要总结类似的规律，形成判别方法，并将这些方法固化到系统中，实现自动判断。
二是进一步完善运维管理数据的来源和分析功能。如总站完成1436个国控环境监测城市站视频系统安装，初步实现了移动侦测功能。计划把移动侦测的结果接入现有系统，实现非运维人员进入采样区域的精细化管理。
三是将全国重点地区的社会经济数据引入系统，利用现有的模型，分析社会经济发展和产业结构调整对环境空气质量影响。例如，当某个城市与其他城市相比，或者与以往年份相比，环境空气质量明显改善或者恶化，就需要收集当地经济发展、产业结构、周边污染源分布等社会经济数据，分析社会经济条件改变是否能支撑环境空气质量变化。
四是进一步拓展舆情数据的来源。聘请专业队伍，定期分析网络平台、社交平台的舆情；加大宣传力度，动员全社会力量，共同监督环境空气质量监测，让不干扰不干预环境监测成为底线和红线。
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