大气超级站数据平台：监测质控分析与智能简报

大气超级站综合观测数据平台 面向大气超级站（复合污染观测站）的一站式数据管理与分析平台：从多源监测数据采集、自动化质控审核，到气溶胶化学、光化学、源解析等专业分析，再到智能简报生成，形成“监测一张网、分析一个库、决策一张图”的闭环。 一、系统定位 大气超级站相比常规空气站，监测参数更全（常规六项、VOCs、PM2.5 化学组分、大气氧化性、光化学前体物等），数据体量更大、质控要求更高、分析维度更复杂。本平台针对这些特点，提供： 统一数据底座：站点到参数的标准化入库，消除多源异构数据口径差异。 全链路质控：通用性、明确性、参考性三类审核 + AI 智能异常识别 + 三级人工审核流转。 专业分析工具箱：气溶胶化学（离子平衡、质量重构、OC/EC/SOC）、光化学（OFP、EKMA）、在线源解析（PMF）。 智能决策输出：按日/周/月/年自动生成图文简报（含内嵌图表与 Excel 导出）。 二、核心特性 特性 说明 一键部署 双击 启动.bat 自动建库、导入示例数据、启动服务并弹出浏览器 交互式驾驶舱 单页应用，8 大功能页，ECharts 可视化，白色简洁风格 幂等数据导入 检测已存在站点并跳过重复记录，增量导入不重复 可配置质控阈值 突变 σ、离子电荷比、质量闭合比、VOCs 曲线 R² 等均可通过环境变量覆盖 多源数据库支持 默认 SQLite，可通过 AQS_DATABASE_URL 切换 PostgreSQL / TimescaleDB 完整测试覆盖 28 项 pytest 用例，14 个 API 端点全部验证通过 三、技术架构 前端 (ECharts 单页驾驶舱) HTTP / REST (JSON)

FastAPI 应用层 API 路由 (data / qc / analysis / report)

业务逻辑层 质控引擎 (qc) / 专业分析 (analysis) / 简报生成 (report)

数据访问层 SQLAlchemy ORM

存储层 SQLite (默认) / PostgreSQL / TimescaleDB

种子导入 从 data/ 导入示例监测数据 技术栈 后端：FastAPI + SQLAlchemy 2.0 + Uvicorn 数据处理：Pandas + NumPy 源解析：纯 NumPy 加权 NMF（不依赖 scikit-learn，轻量可部署） 前端：原生 HTML + ECharts（无构建步骤，开箱即用） 测试：pytest + FastAPI TestClient 四、功能模块 1. 首页概况 区域站点 AQI 分布（地理散点 / 排行气泡），关键指标统计（站点数、平均 AQI、峰值 AQI、超标站点）。 2. 数据管理 按站点 + 参数查询时间序列，支持 Excel 导出；明细表展示原始数据。 3. 常规分析 单参数时间序列趋势 + 污染玫瑰图（风向-浓度分布）。 4. 气溶胶化学 离子平衡：阴/阳离子当量线性拟合（R² 评估电荷平衡质量） 质量重构：SIA / 碳组分 / 土壤尘等组分占比与序列 OC / EC / SOC：有机碳、元素碳及二次有机碳估算 5. 光化学分析 OFP（臭氧生成潜势）：基于 MIR 法的物种贡献排序与序列 EKMA 控制区：VOCs-NOx 敏感性判断 6. 源解析 PMF 在线正矩阵分解（加权 NMF），输出因子贡献占比、贡献时间序列与因子谱（优势物种）。 7. 质控审核 四类审核整合： 通用性审核：值域、突变、平线、连续缺失 明确性审核：对照仪器质量目标 参考性审核：离子电荷比、质量闭合、OC-EC、SOR/NOR、VOCs 标准曲线 AI 智能异常：Z-score + IQR 联合判定 三级审核：初核 复核 终审 状态机流转 8. 智能简报 日 / 周 / 月 / 年报一键生成，多维结论 + 内嵌 ECharts 图表 + Excel 导出；无数据时段自动回退到数据实际日期范围。 五、数据库设计 8 张核心表： 表 用途 monitoring_sites 站点信息（136 个示例站点） parameter_def 参数字典（128 条：常规污染物 + 117 种 VOCs + 组分） pollutant_data 核心时序表（去重后 28 万+ 条监测记录） instruments 仪器设备清单（预留） meteo_data 气象要素（预留） qc_log 质控日志 audit_log 三级审核流转日志 report 简报记录 注意：当前模型未设置数据库级外键约束，关联为逻辑关联。新增字段需配合迁移脚本（SQLite 的 ALTER TABLE ADD COLUMN）或 AQS_RESET_DB=1 重建。 六、快速开始 方式一：一键启动（推荐） 双击 D:\AQ_OMAS\启动.bat，按提示选择是否导入示例数据，浏览器自动打开 http://127.0.0.1:8000/。 方式二：命令行 cd D:\AQ_OMAS\platform .venv\Scripts\python.exe run.py 常用环境变量 变量 作用 默认值 AQS_PORT 服务端口 8000 AQS_DATABASE_URL 数据库连接串 SQLite（本地 db 文件） AQS_RESET_DB 设为 1/true 清空重建数据库 不重置 AQS_NO_BROWSER 设为 1 关闭自动开浏览器 自动开页 七、目录结构