CN108392926A - 一种空气污染防治系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空气污染防治系统,包括污染源识别装置和空气清新装置,所述污染源识别装置与所述空气清新装置无线连接,用于对污染源的位置进行精确识别定位;所述空气清新装置至少包括依次有线连接的静电除尘器、活性炭过滤器和化学反应器,用于对污染气体进行净化清新处理。本发明能够对污染源进行精确定位,然后对被污染的空气进行净化处理,一方面能够节约污染源的寻找时间,另一方面能够根据应用场合的不同在化学反应器内放入对应的不同物质,对污染进行精确防治。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域,具体涉及一种空气污染防治系统。
背景技术
随着城市的快速发展,随之而来的污染十分令人头疼,尤其是直接排到空气中污染气体。
目前,对于空气污染的检测与排查很大程度上还是依靠人工实地检测,这种做法无疑是效率十分低下的,而且当有关环保工作人员到达污染源时,污染已经相当严重了。当前,我国正在大力整治污染,注重环保的力度前所未有,但如果仍然依靠人工来治污防污,效率肯定难以达到理想效果,因此需要对污染源进行精确的判断。
另一方面现有技术的空气污染防治装置或系统只能对体积较大的固体颗粒进行滤除,例如PM10、PM2.5等,然而对于一些更小的微粒的滤除效果一般。
发明内容
针对上述问题,本发明旨在提供一种空气污染防治系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现:
一种空气污染防治系统,包括污染源识别装置和空气清新装置,所述污染源识别装置与所述空气清新装置无线连接,用于对污染源的位置进行精确识别定位;所述空气清新装置至少包括依次有线连接的静电除尘器、活性炭过滤器和化学反应器,用于对污染气体进行净化清新处理。
本发明的有益效果为:本发明能够对污染源进行精确定位,然后对被污染的空气进行净化处理,一方面能够节约污染源的寻找时间,另一方面能够根据应用场合的不同在化学反应器内放入对应的不同物质,对污染进行精确防治。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的框架结构图;
图2是本发明的污染源识别装置的框架结构图。
附图标记:
污染源识别装置1、空气清新装置2、静电除尘器201、活性炭过滤器201、化学反应器203、气体传感器组101、污染源定位模块102、苯系气体传感器1011、甲醛气体传感器1012、氨气传感器1013、PM2.5传感器1014、预设子模块1021、荧光素迭代子模块1022、目标选择子模块1023、位置迭代子模块1024、循环子模块1025。
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1,包括污染源识别装置1和空气清新装置2,所述污染源识别装置1与所述空气清新装置2无线连接,用于对污染源的位置进行精确识别定位;所述空气清新装置2至少包括依次有线连接的静电除尘器201、活性炭过滤器202和化学反应器203,用于对污染气体进行净化清新处理。
优选地,参见图2,所述静电除尘器设有排灰口,所述活性炭过滤器为V型活性炭空气过滤器,所述化学反应器中装有反应液。
优选地,所述污染源识别装置1包括气体传感器组101和污染源定位模块102;
所述气体传感器组101包括苯系气体传感器1011、甲醛气体传感器1012、氨气传感器1013、PM2.5传感器1014。
所述污染源定位模块102包括预设子模块1021、荧光素迭代子模块1022、目标选择子模块1023、位置迭代子模块1024、循环子模块1025。
本发明上述实施例,能够对污染源进行精确定位,然后对被污染的空气进行净化处理,一方面能够节约污染源的寻找时间,另一方面能够根据应用场合的不同在化学反应器内放入对应的不同物质,对污染进行精确防治。
优选地,所述预设子模块首先获取本空气污染防治系统所检测地区的卫星光谱遥感图像,并将该图像进行网格化、建立二维坐标轴;
然后对改进的萤火虫优化算法的相关参数进行初始化,包括搜索空间维数、萤火虫总数目、每只萤火虫的初始荧光素数量值、萤火虫的感知半径、初始步长、荧光素挥发系数、荧光素的更新率、令迭代计数器初始值为1,设定算法的最大迭代数,在S维解空间中随机生成E个位置点,每个点表示每只萤火虫初始位置,生成种群规模为E的二进制初始种群。
优选第,所述荧光素迭代子模块对二进制萤火虫编码进行十进制解码,并计算其适应度函数值,利用自定义更新公式计算每只萤火虫在第u代时的荧光素数量值,自定义更新公式为:
其中,Je(u)为第u次迭代时第e只萤火虫的荧光素数量值,α为荧光素值挥发系数,μ为荧光素增强系数,E为萤火虫总数量,N为传感器的总数量,n为第n个传感器,Den(u)为第e只萤火虫在第u次迭代时与第n个传感器的距离。
本发明上述实施例,采用与传统萤火虫优化算法不同的荧光素更新公式,有利于改善传统萤火虫优化算法中震荡现象,有利于获得更加稳定的、精确的荧光素数量值,以便后续子模块中,亮度低的萤火虫向亮度高的萤火虫移动时能够准确转移,最终对空气污染源能够准确定位。
优选地,所述目标选择子模块对每只萤火虫的决策半径进行计算,每只萤火虫在其动态决策域半径内,选择亮度(荧光素数量值)比自己高的其他萤火虫进行移动,并与该亮度高的萤火虫组成邻域集,具体为:
其中,Ls(e,c)为第e只萤火虫和第c只萤火虫在第s维上的距离,L(e,c)为第e只萤火虫和第c只萤火虫之间的海明距离,Ve(u)为第e只萤火虫转向邻域集合,表示第s维上第e只萤火虫的状态向量,为第s维上第c只萤火虫的状态向量,为第u次迭代时第c只萤火虫的状态向量,为第u次迭代时第e只萤火虫的状态向量,为第u次迭代第s维上第e只萤火虫邻域半径,S表示编码长度,亦称为维数;
计算该两个萤火虫个体间转移概率,使用轮盘赌法选择目标移动对象,具体转移概率公式为:
其中,为转移概率,第c只萤火虫是第e只萤火虫在第u次迭代时向其移动的萤火虫。
本发明上述实施例,解决萤火虫的转移问题,亮度低的萤火虫会向亮度高的萤火虫进行移动,将萤火虫限制在一定的决策半径内移动,一方面保证逐步得到最优解,另一方面能够节约移动消耗,使得本空气污染防治系统能够以较快速度寻找到污染源,同时降低了能量的消耗。
优选地,所述位置迭代子模块依次计算第e只萤火虫和第c只萤火虫之间的第s维位移,根据u与εumax关系的不同,对萤火虫的空间位置信息进行区别更新,具体为:
当u≤εumax:
当u>εumax:
若Movemz<0
否则
其中,ε为平衡因子,umax为最大迭代次数,Mes为第e只萤火虫在第s维的位移,β为步长,l为学习因子,为位移取1的概率,表示第s维上第e只萤火虫的状态向量。
本发明上述实施例,对每次迭代后的萤火虫的空间位置进行刷新,改变了传统萤火虫优化算法的计算方法,所述位置迭代子模块对不同迭代次数下的萤火虫位置进行不同的计算,避免了算法收敛快的问题,确保最终获得的最优解是准确的空气污染源头。
优选地,所述循环子模块在每次迭代更新后,对萤火虫动态感知半径进行更新,具体为:
其中,为第S维的第e只萤火虫动态感知半径,为邻域感知半径,β为步长,θ为感知半径变化系数,为邻域萤火虫个数阈值,Ve(u)为第e只萤火虫转向邻域集合,u为迭代次数;
当达到最大迭代次数时,输出结果,运行终止,否则,令u=u+1,依次运行荧光素迭代子模块、距离检测单元、位置迭代子模块、循环子模块。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种空气污染防治系统,其特征是,包括污染源识别装置和空气清新装置,所述污染源识别装置与所述空气清新装置无线连接,用于对污染源的位置进行精确识别定位;所述空气清新装置至少包括依次有线连接的静电除尘器、活性炭过滤器和化学反应器,用于对污染气体进行净化清新处理。
2.根据权利要求1所述的一种空气污染防治系统,其特征是,所述静电除尘器设有排灰口,所述活性炭过滤器为V型活性炭空气过滤器,所述化学反应器中装有反应液。
3.根据权利要求1所述的一种空气污染防治系统,其特征是,所述污染源识别装置包括气体传感器组和污染源定位模块;
所述气体传感器组包括苯系气体传感器、甲醛气体传感器、氨气传感器、PM2.5传感器。
所述污染源定位模块包括预设子模块、荧光素迭代子模块、目标选择子模块、位置迭代子模块、循环子模块。
4.根据权利要求3所述的一种空气污染防治系统,其特征是,所述预设子模块首先获取本空气污染防治系统所检测地区的卫星光谱遥感图像,并将该图像进行网格化、建立二维坐标轴;
然后对改进的萤火虫优化算法的相关参数进行初始化,包括搜索空间维数、萤火虫总数目、每只萤火虫的初始荧光素数量值、萤火虫的感知半径、初始步长、荧光素挥发系数、荧光素的更新率、令迭代计数器初始值为1,设定算法的最大迭代数,在S维解空间中随机生成E个位置点,每个点表示每只萤火虫初始位置,生成种群规模为E的二进制初始种群。
5.根据权利要求4所述的一种空气污染防治系统,其特征是,所述荧光素迭代子模块对二进制萤火虫编码进行十进制解码,并计算其适应度函数值,利用自定义更新公式计算每只萤火虫在第u代时的荧光素数量值,自定义更新公式为:
其中,Je(u)为第u次迭代时第e只萤火虫的荧光素数量值,α为荧光素值挥发系数,μ为荧光素增强系数,E为萤火虫总数量,N为传感器的总数量,n为第n个传感器,Den(u)为第e只萤火虫在第u次迭代时与第n个传感器的距离。
6.根据权利要求5所述的一种空气污染防治系统,其特征是,所述目标选择子模块对每只萤火虫的决策半径进行计算,每只萤火虫在其动态决策域半径内,选择亮度(荧光素数量值)比自己高的其他萤火虫进行移动,并与该亮度高的萤火虫组成邻域集,具体为:
其中,Ls(e,c)为第e只萤火虫和第c只萤火虫在第s维上的距离,L(e,c)为第e只萤火虫和第c只萤火虫之间的海明距离,Ve(u)为第e只萤火虫转向邻域集合,表示第s维上第e只萤火虫的状态向量,为第s维上第c只萤火虫的状态向量,为第u次迭代时第c只萤火虫的状态向量,为第u次迭代时第e只萤火虫的状态向量,为第u次迭代第s维上第e只萤火虫邻域半径,S表示编码长度,亦称为维数;
计算该两个萤火虫个体间转移概率,使用轮盘赌法选择目标移动对象,具体转移概率公式为:
其中,为转移概率,第c只萤火虫是第e只萤火虫在第u次迭代时向其移动的萤火虫。
7.根据权利要求6所述的一种空气污染防治系统,其特征是,所述位置迭代子模块依次计算第e只萤火虫和第c只萤火虫之间的第s维位移,根据u与εumax关系的不同,对萤火虫的空间位置信息进行区别更新,具体为:
当u≤εumax:
当u>εumax:
若Movemz<0
否则
其中,ε为平衡因子,umax为最大迭代次数,Mes为第e只萤火虫在第s维的位移,β为步长,l为学习因子,为位移取1的概率,表示第s维上第e只萤火虫的状态向量。
8.根据权利要求7所述的一种空气污染防治系统,其特征是,所述循环子模块在每次迭代更新后,对萤火虫动态感知半径进行更新,具体为:
其中,为第S维的第e只萤火虫动态感知半径,lβ为邻域感知半径,β为步长,θ为感知半径变化系数,为邻域萤火虫个数阈值,Ve(u)为第e只萤火虫转向邻域集合,u为迭代次数;
当达到最大迭代次数时,输出结果,运行终止,否则,令u=u+1,依次运行荧光素迭代子模块、距离检测单元、位置迭代子模块、循环子模块。
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