[发明专利]适用于大气二氧化碳浓度高密度观测的数据质量控制方法

说明书

本发明公开了适用于大气二氧化碳浓度高密度观测的数据质量控制方法，包括：检测NDIR分析仪是否产生漂移，校准历史观测数据，并校准NDIR分析仪；校准CRDS分析仪，获取NDIR分析仪与CRDS分析仪的读数并计算差值，获取差值的滑动平均值，将滑动平均值减去上次NDIR分析仪校准后的差值作为累计偏差，若累计偏差超过指定阈值，则初步判定NDIR分析仪产生漂移；对初步判定漂移的NDIR分析仪进行外场校准，获取校准后的NDIR分析仪的读数偏差，若超过指定阈值，则确认产生漂移。本发明能改善仪器因读数漂移导致的观测误差，在运行过程中实时跟踪反馈数据质量，满足城市地表大气COsubgt;2/subgt;浓度观测的需要。

技术领域

本发明涉及适用于大气二氧化碳浓度高密度观测的数据质量控制方法，属于环境质量监测技术领域。

背景技术

城市是人为温室气体的排放热点，贡献了70%以上的人为CO₂排放量（Duren, R.M.,Miller, C. E. (2012). Measuring the carbon emissions of megacities.Nature Climate Change, 2(8), 560–562），因此准确估算城市温室气体排放量是实现“双碳”目标的关键。但是，城市内部CO₂排放源的时空分布十分复杂，需要开展城市街区尺度（10m-10km）的地表大气CO₂浓度高密度观测，获得准确、长期、全覆盖且时空分辨率高的观测数据，为精准定位排放源、评估双碳目标的实施效果提供科学工具。

当前地表大气CO₂浓度观测的主要仪器，包括光腔衰荡光谱仪、可调谐二极管激光光谱仪、离轴积分腔输出光谱仪等，但是这些仪器价格昂贵，难以实施高密度观测。而非色散红外气体技术（以下简称NDIR技术）的高性价比，是目前解决成本问题的最佳选择。但是，以NDIR技术研发的CO₂气体分析仪（以下简称NDIR分析仪）主要应用于工业观测场景，这种测量场景的量程大、精度要求低，当应用于大气CO₂浓度的观测时，由于大气CO₂浓度低、变化范围小，需要定期、准确的校准来校准仪器的读数偏差，严格控制精度、弥补稳定性不足的问题。

标准物质测试的方法（JB_T 11622-2013《非色散红外气体传感器》）是当前NDIR分析仪校准的权威方法。但是，NDIR分析仪的输出信号极易受环境条件的干扰，在温湿压变化的情况下会发生读数漂移，如果采用标准物质测试的方法进行校准，就需要创建一个可控制的温湿压和CO₂浓度的工作环境，不仅难度大而且成本高。此外更重要的是，这种校准方法只能对数据质量进行事后评价，无法实时监控仪器的运行状况，不能及时发现仪器读数的漂移问题。因此，标准物质测试的方法并不适合城市地表大气CO₂浓度的高密度组网观测。

基于以上问题，如何开发低成本、高质量的校准方法，全程质量跟踪保证观测数据的可靠性，结合物联网技术对高密度观测网进行智慧化管理，高效整合各类资源，最大限度地减少人力投入，是城市碳源汇监测的关键问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供适用于大气二氧化碳浓度高密度观测的数据质量控制方法，既能改善仪器因读数漂移导致的观测误差，又能在运行过程中实时跟踪反馈数据质量，满足城市地表大气CO₂浓度观测的需要。

为达到上述目的，本发明提供一种适用于大气二氧化碳浓度高密度观测的数据质量控制方法，包括如下步骤：

在CO₂浓度观测网中，检测NDIR分析仪是否产生漂移，若NDIR分析仪产生漂移，则校准产生漂移的NDIR分析仪的历史观测数据，并校准NDIR分析仪或更换NDIR分析仪，实现数据质量控制；

所述检测NDIR分析仪是否产生漂移，包括：

校准CRDS分析仪，获取NDIR分析仪与CRDS分析仪的读数并计算差值，或NDIR分析仪与其相邻站点NDIR分析仪读数并计算差值；