CN111366692B - 气体环境参数监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气体环境参数监测系统及方法，其中系统包括：气体采集单元，浓度预测单元和参数调整单元；所述气体采集单元包括：气泵和传感器，所述气泵用于根据进气量参数采集待测气体；所述传感器用于生成当前时间段内所述待测气体的电信号；所述浓度预测单元，用于根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；所述参数调整单元，用于根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数。本发明可以监测气体环境参数，提高测量数据准确性和抗干扰能力，降低成本。

Description

气体环境参数监测系统及方法
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及气体环境参数监测系统及方法。
背景技术
随着经济的发展和工业化的发展，产生了大暈的二氧化碳、氮硫化物及可吸入颗粒物等多种有害的气体或粉尘，这些物质会对人体健康以及环境造成严重的危害，使得我们的生活环境变的越来越恶劣，由于环境问题造成人体呼吸道感染等疾病的发生概率也持续增加。
气体检测作为环境保护工作的重要环节，对于环境污染等级的划分、环境污染情况的评估以及环境污染物的种类和规律等方而的工作都有着非常重要的现实意义，也可以为环保工作的进一步实施提供了坚实可靠的数据以及理论基础。因此，对于环境中的气体、液体、粉尘等物质的检测意义重大。然而，现有技术中的气体检测装置存在结构复杂，操作复杂，成本高，测暈数据不够准确的问题，难以对待测环境进行合理的评估。
发明内容
本发明实施例提供一种气体环境参数监测系统，用以监测气体环境参数，提高测量数据准确性和抗干扰能力，降低成本，该系统包括：气体采集单元，浓度预测单元和参数调整单元；
所述气体采集单元包括：气泵和传感器，所述气泵用于根据进气量参数采集待测气体；所述传感器用于生成当前时间段内所述待测气体的电信号；
所述浓度预测单元，用于根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；
所述参数调整单元，用于根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数。
本发明实施例提供的气体环境参数监测系统包括：气体采集单元，浓度预测单元和参数调整单元；所述气体采集单元包括：气泵和传感器，所述气泵用于根据进气量参数采集待测气体；所述传感器用于生成当前时间段内所述待测气体的电信号；所述浓度预测单元，用于根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；所述参数调整单元，用于根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数。本发明实施例采用气泵采集待测气体，结构和操作简单，且成本低，根据当前时间段内待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，进而根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数，从而有效提高测量数据准确性，利于对待测环境进行合理的评估。
本发明实施例提供一种气体环境参数监测方法，用以监测气体环境参数，提高测量数据准确性和抗干扰能力，降低成本，该方法包括：
生成当前时间段内待测气体的电信号，所述待测气体由气泵根据进气量参数采集；
根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；
根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述气体环境参数监测方法。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述气体环境参数监测方法。
本发明实施例通过生成当前时间段内待测气体的电信号，所述待测气体由气泵根据进气量参数采集；根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数。本发明实施例采用气泵采集待测气体，结构和操作简单，且成本低，根据当前时间段内待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，进而根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数，从而有效提高测量数据准确性，利于对待测环境进行合理的评估。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中气体环境参数监测系统结构图；
图2为本发明实施例中气体环境参数监测系统结构图；
图3为本发明实施例中气体环境参数监测系统结构图；
图4为本发明具体实施例中气体环境参数监测系统示意图；
图5为本发明具体实施例中气体环境参数监测系统示意图；
图6为本发明实施例中气体环境参数监测方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
为了监测气体环境参数，提高测量数据准确性和抗干扰能力，降低成本，本发明实施例提供一种气体环境参数监测系统，如图1所示，该系统可以包括：气体采集单元100，浓度预测单元200和参数调整单元300；
所述气体采集单元100包括：气泵101和传感器102，所述气泵101用于根据进气量参数采集待测气体；所述传感器102用于生成当前时间段内所述待测气体的电信号；
所述浓度预测单元200，用于根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；
所述参数调整单元300，用于根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数。
由图1所示可以得知，本发明实施例提供的气体环境参数监测系统包括：气体采集单元，浓度预测单元和参数调整单元；所述气体采集单元包括：气泵和传感器，所述气泵用于根据进气量参数采集待测气体；所述传感器用于生成当前时间段内所述待测气体的电信号；所述浓度预测单元，用于根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；所述参数调整单元，用于根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数。本发明实施例采用气泵101采集待测气体，结构和操作简单，且成本低，根据当前时间段内待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，进而根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数，从而有效提高测量数据准确性，利于对待测环境进行合理的评估。
实施例中，所述气泵101为微型柱塞泵。微型柱塞泵具有体积小、功耗低的特点，采样流量可以为0～300ml/min。
实施例中，如图2所示，图1所述气体采集单元100还包括：与气泵101连接的过滤器103，用于对所述待测气体进行过滤。过滤器103可以滤除待测气体中的水气和/或尘土，以保护传感器102并提高选择性，尤其是对水蒸气敏感的传感器102，使用过滤器103可以明显改善其分析能力。
实施例中，如图3所示，图1所述气体采集单元100还包括：与传感器102连接的匹配电路104，用于对当前时间段内所述待测气体的电信号进行预处理。
实施例中，气体采集单元100还包括：气室，进/出气口，连接气管，用于用气泵101抽入待测气体后，气体在气室中的传感器102上产生响应信号，然后经过出气口排出尾气。
实施例中，为了实现多气体参数一体化实时监测，需要尽量排除不同气体间检测干扰，本发明在设计气体采集单元100时，依据不同气体参数检测原理的差异，和排除不同电化学传感器生成气体的干扰，将气道结构设计为如下模式：将进气口设置为多个，并且按照不同气体传感器的特性对传感器进行设计，将工作原理类似、检测过程干扰较小的模块集成，采用上述气体采集单元100具有抗干扰能力强，准确侦检，不易受杂气影响，体积小的特点。
实施例中，传感器102采集气体之后输出的是一个微弱的电流信号，同时，提供给后级电路的微控制单元是一个大小合适的电压信号，因此在本发明实施例中，需要对该电流信号进行放大处理和/或转换处理。
实施例中，所述浓度预测单元200进一步用于：根据当前时间段内所述待测气体的电信号，确定当前时间段内所述待测气体的浓度参数；
所述参数调整单元300进一步用于：根据当前时间段内所述待测气体的浓度参数，当前时间段内的进气量参数，以及下一时间段内所述待测气体的浓度参数，确定下一时间段内的进气量参数。
举一例，如图4-图5所示，在标准气体环境下，测量规定了初始三个进气阀门的进气量参数分别为A1,A2,A3；0-T时间段内，环境参数i的浓度参数为i0-T；在T-2T时间段内，环境参数i的预测浓度参数为iT-2T。按如下公式计算进气阀门下一时间段内的进气量参数：
Figure BDA0002452977610000051
其中，i0-T为当前时间段内所述待测气体的浓度参数，iT-2T是下一时间段内所述待测气体的浓度参数；A0-T是当前时间段内的进气量参数，AT-2T为下一时间段内的进气量参数。本例中设计有三个进气通道，所以分别计算三个通道下一时间段的进气量参数A1,A2,A3，参与计算的多环境参数i为每个通道检测的参数。经过以上步骤的循环迭代，本发明通过自适应的进气阀门调整，实现了实时准确的检测多种环境参数浓度。
实施例中，所述待测气体包括：氧气、氨气、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、有机挥发物其中之一或任意组合。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种气体环境参数监测方法，如下面的实施例所述。由于这些解决问题的原理与气体环境参数监测系统相似，因此方法的实施可以参见系统的实施，重复之处不再赘述。
图6为本发明实施例中气体环境参数监测方法的流程图，如图6所示，该方法包括：
步骤601、生成当前时间段内待测气体的电信号，所述待测气体由气泵根据进气量参数采集；
步骤602、根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；
步骤603、根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数。
一个实施例中，生成当前时间段内待测气体的电信号之后，根据当前时间段内所述待测气体的电信号，确定当前时间段内所述待测气体的浓度参数；
根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数，包括：根据当前时间段内所述待测气体的浓度参数，当前时间段内的进气量参数，以及下一时间段内所述待测气体的浓度参数，确定下一时间段内的进气量参数。
综上所述，本发明实施例提供的气体环境参数监测系统包括：气体采集单元，浓度预测单元和参数调整单元；所述气体采集单元包括：气泵和传感器，所述气泵用于根据进气量参数采集待测气体；所述传感器用于生成当前时间段内所述待测气体的电信号；所述浓度预测单元，用于根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；所述参数调整单元，用于根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数。本发明实施例采用气泵采集待测气体，结构和操作简单，且成本低，根据当前时间段内待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，进而根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数，从而有效提高测量数据准确性，利于对待测环境进行合理的评估。
本发明实施例通过生成当前时间段内待测气体的电信号，所述待测气体由气泵根据进气量参数采集；根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数。本发明实施例采用气泵采集待测气体，结构和操作简单，且成本低，根据当前时间段内待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，进而根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数，从而有效提高测量数据准确性，利于对待测环境进行合理的评估。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气体环境参数监测系统，其特征在于，包括：气体采集单元，浓度预测单元和参数调整单元；
所述气体采集单元包括：气泵和传感器，所述气泵用于根据进气量参数采集待测气体；所述传感器用于生成当前时间段内所述待测气体的电信号，所述气泵为微型柱塞泵，微型柱塞泵采样流量为0～300ml/min，其中依据不同气体参数检测原理的差异和排除不同电化学传感器生成气体的干扰，将气道结构设计为如下模式：将进气口设置为多个并且按照不同气体传感器的特性对传感器进行设计，将工作原理类似、检测过程干扰较小的模块集成；
所述浓度预测单元，用于根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；
所述参数调整单元，用于根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数，其中，按如下公式计算进气阀门下一时间段内的进气量参数：
Figure FDA0003783939880000011
其中，i0-T为当前时间段内所述待测气体的浓度参数，iT-2T是下一时间段内所述待测气体的浓度参数；A0-T是当前时间段内的进气量参数，AT-2T为下一时间段内的进气量参数。
2.如权利要求1所述的气体环境参数监测系统，其特征在于，所述气体采集单元还包括：与气泵连接的过滤器，用于对所述待测气体进行过滤。
3.如权利要求1所述的气体环境参数监测系统，其特征在于，所述气体采集单元还包括：与传感器连接的匹配电路，用于对当前时间段内所述待测气体的电信号进行预处理。
4.如权利要求1所述的气体环境参数监测系统，其特征在于，所述浓度预测单元进一步用于：根据当前时间段内所述待测气体的电信号，确定当前时间段内所述待测气体的浓度参数；
所述参数调整单元进一步用于：根据当前时间段内所述待测气体的浓度参数，当前时间段内的进气量参数，以及下一时间段内所述待测气体的浓度参数，确定下一时间段内的进气量参数。
5.如权利要求1所述的气体环境参数监测系统，其特征在于，所述待测气体包括：氧气、氨气、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、有机挥发物其中之一或任意组合。
6.一种气体环境参数监测方法，其特征在于，包括：
生成当前时间段内待测气体的电信号，所述待测气体由气泵根据进气量参数采集，所述气泵为微型柱塞泵，微型柱塞泵采样流量为0～300ml/min，其中依据不同气体参数检测原理的差异和排除不同电化学传感器生成气体的干扰，将气道结构设计为如下模式：将进气口设置为多个并且按照不同气体传感器的特性对传感器进行设计，将工作原理类似、检测过程干扰较小的模块集成；
根据当前时间段内所述待测气体的电信号和预先建立的预测模型，确定下一时间段内所述待测气体的浓度参数，所述预测模型根据历史时间段内所述待测气体的电信号预先建立；
根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数，其中，按如下公式计算进气阀门下一时间段内的进气量参数：
Figure FDA0003783939880000021
其中，i0-T为当前时间段内所述待测气体的浓度参数，iT-2T是下一时间段内所述待测气体的浓度参数；A0-T是当前时间段内的进气量参数，AT-2T为下一时间段内的进气量参数。
7.如权利要求6所述的气体环境参数监测方法，其特征在于，生成当前时间段内待测气体的电信号之后，根据当前时间段内所述待测气体的电信号，确定当前时间段内所述待测气体的浓度参数；
根据下一时间段内所述待测气体的浓度参数，调整进气量参数，包括：根据当前时间段内所述待测气体的浓度参数，当前时间段内的进气量参数，以及下一时间段内所述待测气体的浓度参数，确定下一时间段内的进气量参数。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6至7任一所述方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求6至7任一所述方法的计算机程序。
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