CN108931805A - 一种智能建筑材料表面氡析出率测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料测试技术领域，公开了一种智能建筑材料表面氡析出率测试系统，所述智能建筑材料表面氡析出率测试系统包括：温度检测模块、湿度检测模块、单片机控制模块、清理模块、密封模块、探测模块、计算模块、云服务模块、显示模块。本发明通过探测模块、计算模块能够准确测量瞬时氡浓度，无需要对测量的氡浓度进行数据修正后才能进行计算；能够将测量的氡浓度自动计算出氡析出率，测量完毕直接得出氡析出率方便了现场氡析率测量的需求；同时通过云服务模块可以集中大数据资源对测量的氡含量浓度及析出率数据进行快速处理，大大提高数据处理速度，提升测试效率。

Description

一种智能建筑材料表面氡析出率测试系统

技术领域

本发明属于建筑材料测试技术领域，尤其涉及一种智能建筑材料表面氡析出率测试系统。

背景技术

建筑材料是在建筑工程中所应用的各种材料。建筑材料种类繁多，大致分为：无机材料，它包括金属材料(包括黑色金属材料和有色金属材料)和非金属材料(如天然石材、烧土制品、水泥、混凝土及硅酸盐制品等)。有机材料，它包括植物材料、合成高分子材料(包括塑料、涂料、粘胶剂)和沥青材料。复合材料，它包括沥青混凝土，聚合物混凝土等，一般由无机非金属材料与有机材料复合而成。然而，现有对建筑材料表面氡析出率测量不准确，误差大；同时数据处理速度慢，测试效率低；对检测的浓度数据的处理精确度低。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有对建筑材料表面氡析出率测量不准确，误差大；

(2)数据处理速度慢，测试效率低；

(3)对检测的浓度数据的处理精确度低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能建筑材料表面氡析出率测试系统。

本发明是这样实现的，一种智能建筑材料表面氡析出率测试系统包括：

温度检测模块、湿度检测模块、单片机控制模块、清理模块、密封模块、探测模块、计算模块、云服务模块、显示模块；

温度检测模块，与单片机控制模块连接，用于通过温度传感器检测测量环境温度数据因子；

湿度检测模块，与单片机控制模块连接，用于通过湿度传感器检测测量环境湿度数据因子；

单片机控制模块，与温度检测模块、湿度检测模块、清理模块、密封模块、探测模块、计算模块、云服务模块、显示模块连接，用于控制各个模块正常工作；

单片机控制模块采用基于改进PSO的PID参数整定方法，基于改进PSO的PID参数整定方法的控制律表示为：

式中：i表示第i个粒子，K_i＝K_p/T_i,K_d＝K_d*T_d,e(t)为偏差；

清理模块，与单片机控制模块连接，用于清理被测建筑材料表面，除去表面覆盖杂物；

密封模块，与单片机控制模块连接，用于将被测建筑材料放入测量室内密封；

探测模块，与单片机控制模块连接，用于探测氡含量浓度；

计算模块，与单片机控制模块、云服务模块连接，用于计算氡析出率数据；

计算模块计算公式为：R＝[C_t×V(1-λ^t)]÷(S×t)，其中，C_t定义为t时刻测得的氡浓度，单位为贝可/m³；V定义为箱体内净空气体积，即为箱体容积减去试样体积，单位为m³；λ定义为Rn²²²的衰变常数，即λ＝0.007553h^-1，λ^t中的t以h计；S为被测建筑材料的表面积；

云服务模块，与计算模块连接，用于集中大数据资源对测量的氡含量浓度及析出率数据进行处理；

云服务模块采用支持向量机的快速分类算法，具体包括：

给定训练样本集{(x_i，y_i)，i＝1，2，…，l}，x_i∈R^d，y_i∈{-1，+1},构造决策函数

其中，K(x_i，x_j)为核函数：α^*＝(α₁ ^*，…，α_l ^*)^T，选取α*的一个正分量0＜α_i ^*＜C，并据此计算阙值b^*＝y_j-∑y_iα_i ^*K(x_i,x_j)，0≤α_i≤C，i＝1,2，…，l；

显示模块，与单片机控制模块连接，用于显示计算的氡析出率数据。

进一步，所述探测模块包括抽取模块、高压模块、计数模块、浓度计算模块；

抽取模块，用于通过制气泵将产生的氡空气以一定的流速经子体过滤器后进入测量室；

高压模块，用于将²²²Rn衰变产生的第一代子体²¹⁸Po带正电荷会在静电场的作用下吸附到半导体探测器表面；

计数模块，用于通过半导体探测器对其衰变产生的高能α粒子能量进行识别并在时间T-Ts内计数，其输出的脉冲信号送入单片机控制模块，单片机控制模块对输出的脉冲信号进行计数；

浓度计算模块，用于根据脉冲计数值和刻度因子计算出当前氡浓度C。

进一步，所述清理模块包括启动单元，用于周期性地启动清理流程；发送单元，用于向单片机控制系统发送清理请求信息。

进一步，所述温度检测模块和湿度检测模块设置有散点图生成模块和监控样本模型生成模块；

所述散点图生成模块，用于根据需监控的数据指标以及所述关联数据指标的历史数据，生成散点图；

监控样本模型生成模块，用于根据所述需监控的数据指标和所述关联数据指标的历史数据以及散点图，通过分位数回归算法选取上尾、下尾和中位数作参数，并通过机器学习生成学习后的监控样本模型。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过探测模块、计算模块能够准确测量瞬时氡浓度，无需要对测量的氡浓度进行数据修正后才能进行计算；能够将测量的氡浓度自动计算出氡析出率，测量完毕直接得出氡析出率方便了现场氡析率测量的需求；同时通过云服务模块可以集中大数据资源对测量的氡含量浓度及析出率数据进行快速处理，大大提高数据处理速度，提升测试效率，和处理精确度低。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能建筑材料表面氡析出率测试系统结构框图；

图中：1、温度检测模块；2、湿度检测模块；3、单片机控制模块；4、清理模块；5、密封模块；6、探测模块；7、计算模块；8、云服务模块；9、显示模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的智能建筑材料表面氡析出率测试系统包括：温度检测模块1、湿度检测模块2、单片机控制模块3、清理模块4、密封模块5、探测模块6、计算模块7、云服务模块8、显示模块9。

温度检测模块1，与单片机控制模块3连接，用于通过温度传感器检测测量环境温度数据因子；

湿度检测模块2，与单片机控制模块3连接，用于通过湿度传感器检测测量环境湿度数据因子；

单片机控制模块3，与温度检测模块1、湿度检测模块2、清理模块4、密封模块5、探测模块6、计算模块7、云服务模块8、显示模块9连接，用于控制各个模块正常工作；

单片机控制模块3采用基于改进PSO的PID参数整定方法，基于改进PSO的PID参数整定方法的控制律表示为：

式中：i表示第i个粒子，K_i＝K_p/T_i,K_d＝K_d*T_d,e(t)为偏差；

清理模块4，与单片机控制模块3连接，用于清理被测建筑材料表面，除去表面覆盖杂物；

密封模块5，与单片机控制模块3连接，用于将被测建筑材料放入测量室内密封；

探测模块6，与单片机控制模块3连接，用于探测氡含量浓度；

计算模块7，与单片机控制模块3、云服务模块8连接，用于计算氡析出率数据；

计算模块7计算公式为：R＝[C_t×V(1-λ^t)]÷(S×t)，其中，C_t定义为t时刻测得的氡浓度，单位为贝可/m³；V定义为箱体内净空气体积，即为箱体容积减去试样体积，单位为m³；λ定义为Rn²²²的衰变常数，即λ＝0.007553h^-1，λ^t中的t以h计；S为被测建筑材料的表面积；

云服务模块8，与计算模块7连接，用于集中大数据资源对测量的氡含量浓度及析出率数据进行处理；

云服务模块采用支持向量机的快速分类算法，具体包括：

给定训练样本集{(x_i，y_i)，i＝1，2，…，l}，x_i∈R^d，y_i∈{-1，+1},构造决策函数

其中，K(x_i，x_j)为核函数：α^*＝(α₁ ^*，…，α_l ^*)^T，选取α*的一个正分量0＜α_i ^*＜C，并据此计算阙值b^*＝y_j-∑y_iα_i ^*K(x_i,x_j)，0≤α_i≤C，i＝1,2，…，l；

显示模块9，与单片机控制模块3连接，用于显示计算的氡析出率数据。

本发明提供的探测模块6包括抽取模块、高压模块、计数模块、浓度计算模块；

抽取模块，用于通过制气泵将产生的氡空气以一定的流速经子体过滤器后进入测量室；

高压模块，用于将²²²Rn衰变产生的第一代子体²¹⁸Po带正电荷会在静电场的作用下吸附到半导体探测器表面；

计数模块，用于通过半导体探测器对其衰变产生的高能α粒子能量进行识别并在时间T-Ts内计数，其输出的脉冲信号送入单片机控制模块，单片机控制模块对输出的脉冲信号进行计数；

浓度计算模块，用于根据脉冲计数值和刻度因子计算出当前氡浓度C。

本发明提供的计算模块7计算公式为：

R＝[C_t×V(1-λ^t)]÷(S×t)，其中，C_t定义为t时刻测得的氡浓度，单位为贝可/m³；V定义为箱体内净空气体积，即为箱体容积减去试样体积，单位为m³；λ定义为Rn²²²的衰变常数，即λ＝0.007553h^-1，λ^t中的t以h计；S为被测建筑材料的表面积。

本发明检测时，通过温度检测模块1检测测量环境温度数据因子；通过湿度检测模块2检测测量环境湿度数据因子；单片机控制模块3调度清理模块4清理被测建筑材料表面，除去表面覆盖杂物；通过密封模块5将被测建筑材料放入测量室内密封；通过探测模块6探测氡含量浓度；通过计算模块7计算氡析出率数据；通过云服务模块8集中大数据资源对测量的氡含量浓度及析出率数据进行处理；最后，通过显示模块9显示计算的氡析出率数据。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种智能建筑材料表面氡析出率测试系统，其特征在于，所述智能建筑材料表面氡析出率测试系统包括：

温度检测模块、湿度检测模块、单片机控制模块、清理模块、密封模块、探测模块、计算模块、云服务模块、显示模块；

温度检测模块，与单片机控制模块连接，用于通过温度传感器检测测量环境温度数据因子；

湿度检测模块，与单片机控制模块连接，用于通过湿度传感器检测测量环境湿度数据因子；

单片机控制模块，与温度检测模块、湿度检测模块、清理模块、密封模块、探测模块、计算模块、云服务模块、显示模块连接，用于控制各个模块正常工作；

单片机控制模块采用基于改进PSO的PID参数整定方法，基于改进PSO的PID参数整定方法的控制律表示为：

式中：i表示第i个粒子，K_i＝K_p/T_i,K_d＝K_d*T_d,e(t)为偏差；

清理模块，与单片机控制模块连接，用于清理被测建筑材料表面，除去表面覆盖杂物；

密封模块，与单片机控制模块连接，用于将被测建筑材料放入测量室内密封；

探测模块，与单片机控制模块连接，用于探测氡含量浓度；

计算模块，与单片机控制模块、云服务模块连接，用于计算氡析出率数据；

计算模块计算公式为：R＝[C_t×V(1-λ^t)]÷(S×t)，其中，C_t定义为t时刻测得的氡浓度，单位为贝可/m³；V定义为箱体内净空气体积，即为箱体容积减去试样体积，单位为m³；λ定义为Rn²²²的衰变常数，即λ＝0.007553h^-1，λ^t中的t以h计；S为被测建筑材料的表面积；

云服务模块，与计算模块连接，用于集中大数据资源对测量的氡含量浓度及析出率数据进行处理；

云服务模块采用支持向量机的快速分类算法，具体包括：

给定训练样本集{(x_i，y_i)，i＝1，2，…，l}，x_i∈R^d，y_i∈{-1，+1},构造决策函数

其中，K(x_i，x_j)为核函数：α^*＝(α₁ ^*，…，α_l ^*)^T，选取α*的一个正分量0＜α_i*＜C，并据此计算阙值b^*＝y_j-∑y_iα_i ^*K(x_i,x_j)，0≤α_i≤C，i＝1,2，…，l；

显示模块，与单片机控制模块连接，用于显示计算的氡析出率数据。

2.如权利要求1所述智能建筑材料表面氡析出率测试系统，其特征在于，所述探测模块包括抽取模块、高压模块、计数模块、浓度计算模块；

抽取模块，用于通过制气泵将产生的氡空气以一定的流速经子体过滤器后进入测量室；

高压模块，用于将²²²Rn衰变产生的第一代子体²¹⁸Po带正电荷会在静电场的作用下吸附到半导体探测器表面；

计数模块，用于通过半导体探测器对其衰变产生的高能α粒子能量进行识别并在时间T-Ts内计数，其输出的脉冲信号送入单片机控制模块，单片机控制模块对输出的脉冲信号进行计数；

浓度计算模块，用于根据脉冲计数值和刻度因子计算出当前氡浓度C。

3.如权利要求1所述智能建筑材料表面氡析出率测试系统，其特征在于，所述清理模块包括启动单元，用于周期性地启动清理流程；发送单元，用于向单片机控制系统发送清理请求信息。

4.如权利要求1所述智能建筑材料表面氡析出率测试系统，其特征在于，所述温度检测模块和湿度检测模块设置有散点图生成模块和监控样本模型生成模块；

所述散点图生成模块，用于根据需监控的数据指标以及所述关联数据指标的历史数据，生成散点图；

监控样本模型生成模块，用于根据所述需监控的数据指标和所述关联数据指标的历史数据以及散点图，通过分位数回归算法选取上尾、下尾和中位数作参数，并通过机器学习生成学习后的监控样本模型。