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河北:用大数据为气体计量“点睛”

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计量与高质量发展和百姓生活关系十分密切。从原材料的筛选到定额投料,从生产工艺流程监控到产品品质检验,都离不开计量。燃气表、水表是否准确,定量包装商品是否足额等民生计量工作,也与广大群众对高质量生活的需求密切相关。

今年8月20日,依托职能特点和优势资源,河北省计量监督检测研究院与西安交通大学合作,开始建设河北省气体计量与大数据分析重点实验室。作为河北省首个省级计量重点实验室,该实验室将借助西安交大大数据分析学科优势,利用五年的时间,对省内气体计量的流量、能源等的检定、校准、检测、监测数据进行深入挖掘、精准把握和科学“诊断”,倾力打造具有河北特色、国内领先的气体计量与大数据分析中心,加快科研成果转化推广。

气体计量检测校准技术人员正在操作0.1级2000L钟罩气体流量标准装置。该装置置于地下实验室,充分考虑了环境温场要求,可非定点测量使用,整体技术达国际先进水平,可满足高端装备制造、工业过程控制、能源计量、环保工程、生物医药等领域气体计量量值溯源要求。 省计量院供图

气体计量与河北产业发展结合度高

近日,来到省计量院高压环道气体流量标准装置所在工作场所,笔者看到,面积达850平方米的场所布满管道,工作人员正在中控室的电脑上调整相关参数,远程监测气体计量仪表自动化检定过程。

省气体计量与大数据分析重点实验室依托单位联系人李县法说,近年来,国内日益精细化的能源资源利用效率评价,对高压气体流量计量提出了更高要求。环道技术是高压气体流量装置的一种设计方式,可以使装置摆脱对外部高压气体源的依赖。高压环道气体流量标准装置的应用十分广泛,但目前还有许多技术环节需要进一步研究完善,省计量院通过该装置对不同条件下气体计量数据进行了研究,其应用效果受到了业内高度关注。

气体计量是计量学的一项重要内容,与河北产业发展结合度较高。河北省钢铁、玻璃、医药、化工产业比重较大,这些行业生产过程中需要消耗大量的氧、氮、氩等工业气体,无时无刻不需要气体计量。生物医药领域常见的气体流速较慢,检测方法和仪表开发难度极大,且目前缺乏微小流量气体标准装置,量值溯源困难,气体计量研究工作的开展将为生物工程研究提供计量条件,促进其快速发展。

据介绍,气体计量一直是省计量院传统、特色优势方向之一。通过建设重点实验室,将全面开展气体计量的检定校准方法、质量评价体系、标准规程规范制修订等基础理论研究和前沿技术研究,建立产学研检相结合的科研创新平台,以期对河北相关产业发展产生积极促进作用。

大数据分析是气体计量基础研究的重要手段

气体计量与大数据之间有着怎样的联系,大数据怎样助力气体计量为经济社会发展服务?

记者了解到,随着社会经济的发展,城市能源资源管网规模不断扩大,管网结构、供需结构日益复杂,能源气源气质多样化,伴随能源的数据种类越来越多、数据量越来越大。环境保护涉及的计量和监测量呈井喷式发展,监测、检测点位数量也呈逐年增长趋势。新出现、新应用的仪表种类随之增多,可监测的数据量越来越大。

大量微观层面的气体计量监测数据既具有个体特征,又从某些方面反映整体系统的特性。要获取整体系统的特性与各个体之间相关联的未知信息,需借助大数据理论进行统计分析。“大量个体数据因大数据分析达到了‘画龙点睛’之效,最终为计量风险防范和预警提供依据,从而提升计量检测能力和计量管理水平。”李县法说,在政府部门允许前提下,还可获取更多的工业和现场监测数据,通过数据分析找到能源计量或大气污染监测参数的特征规律和发展趋势,为政府部门决策提供参考依据。

具体来讲,建设气体计量与大数据分析重点实验室,可以运用智能信息技术,通过数据采集、智能感知获取更多的数据,实现更真实全面的反馈,为计量风险防范和预警提供依据。例如,城市管网中天然气热值采集平台建设、燃气流量计量性能与安全预警平台建设、燃气管网泄露监测数据采集平台建设、大气污染物监测数据采集平台建设等都可为大数据分析提供数据支撑,同时对多源数据的相关性、相依性、周期性和波动性进行大数据分析。通过整合数据资源,为社会、行业和企业及时提供更加全面细致、有针对性的计量服务。

围绕四个特色研究方向开展工作

省计量院研制的0.1级2000L钟罩式气体流量标准装置。该装置置于地下实验室,充分考虑了环境温场要求,可非定点测量使用,整体技术达国际先进水平,可满足高端装备制造、工业过程控制、能源计量、环保工程、生物医药等领域气体计量溯源要求。 河北日报记者 马彦铭摄

随着技术的发展和用户需求不断提高,气体计量向着高压、实流、极端的方向发展。新兴战略产业发展给气体计量提出了新的任务和挑战,包括气体能源介质的能量计量,微小管道的气体流量计量等。

据介绍,河北省气体计量与大数据分析重点实验室将围绕“气体流量计量基础研究、天然气计量研究、氢气计量研究和大气污染物计量研究”四个特色研究方向开展工作。重点突出微小流量、层流气体流量、高压气体流量等方面的气体流量计量基础研究特色;气体计量的数值模拟;突出天然气、氢气和大气污染物的计量特色;突出大数据分析技术在气体计量中的应用;突出气体计量在高端装备制造、工业过程控制、能源计量、环保工程、生物医药工程和科学研究等领域的应用技术;突出计量标准装置建立和量值溯源标准体系的建立。

为保证河北省PM2.5测量数据准确可靠,满足PM2.5采样器、监测仪切割器切割特性、浓度检测的检定校准需求,建立与国际国内具有同等计量水平的校准能力,该实验室将通过全面剖析不同模态数据对PM2.5浓度变化的影响,构建一套基于多源数据的PM2.5浓度综合集成预测框架,通过数据分析找出大气污染物检测参数的特征规律和发展趋势。

油烟气溶胶细颗粒物主要对呼吸系统和心血管系统造成伤害,严重影响健康。目前,国内满足现场油烟计量量值溯源的装置尚未成熟,现场油烟测量设备溯源问题也没有解决。该实验室将以饮食业油烟为切入点,开展现场油烟浓度计量溯源,对现场油烟浓度量值溯源开展计量研究。

李县法表示,建设该重点实验室的目标是,用最新颖的理念方法、最先进的技术手段、最专业的研究方向,树立具有行业引领作用的高端标杆,立足河北,辐射京津冀,使该实验室的研究工作始终处于气体计量领域前沿地带。 (河北日报记者 马彦铭 通讯员 褚珈岐)

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