畜舍监测的质量不能只按安装了多少传感器来评估。甲烷传感器的安装位置,应根据测量目的、排放源分布和空气流动来确定。《证明碳减排的技术与解决方案》第8章指出,传感器布置不是单纯的预算问题,而是如何设计具有代表性的观测。
先明确概念和适用范围
空间代表性可能随运行条件而改变。应考察畜舍开放状态、风机运行情况,以及饲喂和饲养区域变化对测量位置的影响。仅凭安装时的图纸,无法解释长期数据的全部含义。如果移动了位置,应评估移动前后的数据是否仍能在相同条件下比较。还应同时保留设备识别信息和安装记录,以区分空间变化与实际排放变化。布置方案必须有符合测量目的的依据。
哪种不确定性占主导,取决于测量条件。在自然通风畜舍中,通风量和空间代表性的影响可能较大;测量微小浓度差时,设备重复性、漂移和背景校正可能很重要。应先编制不确定度预算,再比较降低各项不确定性的成本与对最终判断的改善效果。更贵的传感器或更多的样本,并不总是最佳投资。
功能检查。安全用气体检测仪的碰撞测试,是通过注入气体确认传感器响应和报警功能的程序,不能替代定量校准。研究用甲烷分析仪则应按照制造商程序,进行符合用途的检查,例如零点与量程检查、泄漏确认和回收率测试。通过功能检查,并不意味着排放量测量的准确性就得到保证。
减排量既需要测量结果可追溯,也需要计算过程可追踪。测量值应通过有记录的校准链和测量不确定度与基准相联系;活动数据以及排放因子、模型,则应通过来源、版本和适用条件追踪到最终结果。并非所有减排量都来自直接测量这一种方式。审查人员除了核查计算能否复现,也应确认所用资料和方法是否适合支撑相关主张。
浓度是气体在空气中的比例,排放率则是单位时间内排出的质量。要测量或估算排放量,必须将符合目的的浓度、流量和测量模型联系起来。即使浓度下降,如果空气流动量增加,也不能断定质量排放率会朝同一方向变化。将随时间变化的排放率换算成排放量时,还要处理测量期间和数据缺失时段。
比较传感器时,应同时核实测量范围、分辨率、对其他气体的交叉灵敏度、响应时间和漂移。也要检查温度、湿度、粉尘等环境条件及校准要求。如果用途要求区分微小的浓度差异,就应按产品和运行模式确认设备显示单位及不确定度是否符合要求。仅凭传感器原理的名称,无法替代这些条件。
现场应用的条件与局限
假设在两个气流不同的区域安装了相同设备。即使设备性能相同,各位置读数代表整个畜舍的程度也可能不同。要判断某一位置的变化究竟来自饲料效果,还是局部气流变化,就需要布置依据和运行记录。增加传感器数量本身并不能消除偏差。
布置设计中有几项内容必须留有书面记录:每个传感器的准确位置(图纸坐标和高度)、安装方向、周边结构、与附近进风口及排风口的距离,以及安装后的变更历史。畜舍会持续变化:会增设隔栏、更换风机、移动饲料槽。如果不记录这些变更,数据不连续的原因就会无法查明。
甲烷浓度由传感器网关的时钟记录,饲喂时间由自动饲喂设备的时钟记录,通风风机状态由控制系统的时钟记录,温湿度则由另一台记录仪记录。如果这些时钟相差几分钟,“饲喂后甲烷升高”的模式就可能消失,也可能凭空出现。
AI评估资料应按使用目的区分。要预测未来运行情况,应考虑时间顺序;要推广到其他农场,应考虑按农场划分资料。还要区分用于模型选择的资料,与用于最后一次性能确认的资料。应与简单的基准模型比较,并核实除平均误差外,模型是否存在按农场或季节划分的偏差,以及在哪些条件下会失败,才能说明实际使用范围。
投资审查所需的依据
投资者应确认安装计划打算捕捉哪些变化。不要预设环境监测和排放量核算采用相同的布置标准。应检查是否记录了位置变更、维护和通信数据缺失,并审视测量是否具有实际现场代表性。
要理解农场的数据,先要了解数据产生的空间。畜舍结构、空气流动、牛只停留位置、饲喂和清扫动线,都是确定观测位置和维护计划的起点。还应设计一种能在农场日常运营中持续取得可靠资料的方法。
如果难以设置对照,可以通过重复基线了解变动和时间趋势,但不能因此认为已凭这些资料排除了所有干扰因素。即使变化小于单次观测的自然波动,只要有足够的独立重复,也可以估算平均效果。反过来,即使差异看起来很大,也可能是季节或生长造成的。应同时报告效果估计值、置信区间和因果解释的局限。
试点结束后,就该作出决定。但这项决定却最常被拖延。人们常常不下结论,惯性地转入“第二轮实证”。成本继续发生,经验却没有增加。
判断时应保留的标准
传感器布置应从明确问题开始,并考察空间和时间上的变动。应比较所需数据质量和成本,再确定位置。安装图纸和实际运行记录都应留存,方便下一位审查者理解资料的含义。
作者介绍
李奉俊毕业于西江大学技术经营研究生院(MOT)。他曾在Infitron Co., Ltd.工作7年,在Honeywell工作20年,累计在气体测量领域从事服务工程、技术销售和渠道管理工作27年。目前,他是AI Safety Korea Co., Ltd.的创始人,正在研究运用传感器、人工智能和数据分析开展畜牧甲烷监测,以及测量、报告与核查(MRV)体系。

