CN114264582B - 一种超低粉尘在线监测分析控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了超低粉尘在线监测分析控制系统，包括：设定模块，用于根据粉尘监测区域，设定粉尘测量点；监测模块，用于在所述粉尘测量点进行粉尘气体采集，进入分析空间，得到在各个粉尘测量点的粉尘浓度；分析模块，基于所述各个粉尘测量点的粉尘浓度，确定在所述粉尘监测区域的空间粉尘动态规律；控制模块，用于基于所述空间粉尘动态规律，确定喷雾方案，对粉尘监测区域进行粉尘浓度控制；通过根据粉尘监测区域，设定粉尘测量点，实现对粉尘监测区域的全方位粉尘浓度检测，从而确定空间粉尘动态规律，保证了对粉尘监测区域的精确性，从而确定合适的喷雾方案，实现对粉尘监测区域的粉尘浓度控制。

Description

一种超低粉尘在线监测分析控制系统

技术领域

本发明涉及粉尘监测技术领域，特别涉及一种超低粉尘在线监测分析控制系统。

背景技术

根据国际标准化组织规定，粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。超低粉尘是粉尘的浓度小于10mg/m³的粉尘气体。一般工业过程中产生的粉尘需要经过除尘处理后才能达到超低粉尘排放的指标。目前，超低粉尘针对的监测内容为经过处理后的粉尘颗粒，经过处理后的粉尘颗粒大小小于10μm。

粉尘监测仪用于监控空气环境中的粉尘浓度。通常情况下，粉尘监测仪在对粉尘进行分析检测时，由于粉尘的浓度随时间发生改变，很难实现对粉尘浓度的动态监测，或由于目标区域较大，不能实现对粉尘浓度的精确监测，导致无法制定合理的对粉尘的控制措施。

因此，需要一种粉尘在线监测系统，实现对粉尘的高精度动态在线监测。

发明内容

本发明提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，实现对粉尘监测区域的全方位粉尘浓度检测，实现对粉尘监测区域的粉尘浓度控制。

一种超低粉尘在线监测分析控制系统，包括：

设定模块，用于根据粉尘监测区域，设定粉尘测量点；

监测模块，用于在所述粉尘测量点进行粉尘气体采集，进入分析空间，得到在各个粉尘测量点的粉尘浓度；

分析模块，基于所述各个粉尘测量点的粉尘浓度，确定在所述粉尘监测区域的空间粉尘动态规律；

控制模块，用于基于所述空间粉尘动态规律，确定喷雾方案，对粉尘监测区域进行粉尘浓度控制。

在一种可能实现的方式中，

所述设定模块，包括：

数量确定单元，用于获取来自所述粉尘监测区域的风场数据，基于所述风场数据将所述粉尘监测区域划分为多个风场区域，并基于所述风场区域的大小，确定所述风场区域的测量点数量；

标定单元，用于基于所述测量点数量，用距离关系对所述风场区域进行标定，得到标定结果；

校正单元，用于对所述多个风场区域的空间结构进行模型仿真，得到空间云图，基于所述空间云图，判断所述标定结果的标定是否合理，若不合理，对所述标定结果进行校正，得到在所述粉尘监测区域的粉尘测量点的位置。

在一种可能实现的方式中，

所述校正单元，包括：

降维单元，用于利用预设算法对所述空间云图进行精简，得到低纬度的精简空间，确定所述标定结果在所述精简空间下的初始测量点；

判断单元，用于对所述初始测量点所在的位置，确定所述位置的遮挡系数，并判断所述遮挡系数是否小于预设系数；

若是，设定所述初始测量点为粉尘测量点；

否则，获取所述初始测量点所在的位置对应的子精简空间，并从所述子精简空间中选取遮挡系数小于预设系数，且距离所述初始测量点所在的位置最近的位置作为粉尘测量点。

在一种可能实现的方式中，

所述监测模块，包括：

压缩进气单元，用于对所述分析空间进行抽气操作，实现对粉尘气体的进气；

加热单元，用于对在所述分析空间进行电加热操作，对所述粉尘气体进行干燥处理。

在一种可能实现的方式中，

所述监测模块，还包括：

第一光学检测单元，用于对所述分析空间进行第一检测，并获取第一电信号，并基于所述第一电信号，确定第一粉尘浓度值；

浓度值判断单元，用于判断所述第一粉尘浓度值是否小于预设粉尘浓度值；

若是，将所述第一粉尘浓度值确定为当前粉尘测量点的粉尘浓度值；

否则，启动第二光学检测单元；

所述第二光学检测单元，用于对所述分析空间进行第二检测，并获取第二电信号，并基于所述第一电信号和第二电信号确定第二粉尘浓度值，即为所述当前粉尘测量点的粉尘浓度值。

在一种可能实现的方式中，

所述分析模块，包括：

模型建立单元，用于基于所述粉尘监测区域的环境数据和空间结构数据，建立所述粉尘监测区域的空间环境模型；

模型标记单元，用于基于各个粉尘测量点的位置，在所述空间环境模型中进行位置标记；

拟合单元，用于获取各个粉尘测量点在预设时间内确定的粉尘浓度集合，并基于时间顺序，对所述粉尘浓度集合进行拟合，得到各个粉尘测量点的浓度拟合曲线；

浓度确定单元，用于根据所述各个粉尘测量点与地面的垂直距离，利用粉尘在竖直方向的分布规律，基于所述浓度拟合曲线，确定各个粉尘测量点在预设高度的竖直浓度拟合曲线，并利用所述竖直浓度拟合曲线确定粉尘测量点在所述预设时间内的粉尘浓度变化曲线；

用于基于所述空间环境模型，确定各个粉尘测量点周围的空间环境特征，利用所述空间环境特征，对所述粉尘浓度变化曲线进行延伸，确定在各个粉尘测量点周围的粉尘浓度动态分布图；

输入单元，用于基于所述空间环境模型中进行位置标记，将所述各个粉尘测量点周围的粉尘浓度动态分布图输入所述空间环境模型对应的位置，得到第一粉尘浓度动态分布图；

融合处理单元，用于确定第一粉尘浓度动态分布图中所述各个粉尘测量点周围的重叠部分，并基于所述粉尘测量点在所述空间环境模型的空间环境特征，对所述重叠部分进行融合处理，最终得到在所述粉尘监测区域的第二粉尘浓度动态分布图；

规律确定单元，用于对所述第二粉尘浓度动态分布图进行网格划分，得到若干网格，确定所述若干网格的环境信息、空间特征信息、浓度动态分布信息、位置信息，对所述若干网格进行对比分析，分别确定环境因素、空间特征因素、位置因素一个或多个组合对浓度动态分布的影响系数，利用所述影响系数，确定在所述粉尘监测区域的空间粉尘动态规律。

在一种可能实现的方式中，

所述融合处理单元，包括：

特征提取单元，用于获取在不同粉尘测量点下重叠部分对应的第一重叠浓度动态分布图、第二重叠浓度动态分布图，并对所述第一重叠浓度动态分布图、第二重叠浓度动态分布图进行全局特征提取，得到第一全局区域特征、第二全局区域特征；

相似性判别单元，用于对所述第一全局区域特征、第二全局区域特征进行相似性度量，提取相似度大于预设相似度的第三区域特征，并获取所述第一全局区域特征、第二全局区域特征的剩余区域特征；

特征融合单元，用于对所述剩余区域特征进行局部特征提取，得到第一局部特征、第二局部特征，并提取所述第一局部特征、第二局部特征与所述剩余区域特征对应的空间环境特征匹配度较高的属性特征集合，将所述属性特征集合进行融合得到第四区域特征；

确定单元，用于基于所述第三区域特征、四区域特征，得到所述粉尘监测区域的第二粉尘浓度动态分布图。

在一种可能实现的方式中，

所述控制模块，包括：

粉尘分析单元，用于基于所述空间粉尘动态规律，确定在不同高度下粉尘运动规律，并基于所述粉尘运动规律和人体呼吸规律，数值模拟不同高度下人员的呼吸粉尘分布，从而确定不同高度下的粉尘呼吸规律；

方案确定单元，用于判断所述粉尘监测区域中是否有人员运动；

若是，基于所述粉尘呼吸规律，确定不同高度对人员的粉尘影响系数，基于所述影响系数，确定对不同高度的第一喷雾顺序和第一喷雾用量，得到第一喷雾方案；

否则，基于预设粉尘浓度，根据空间粉尘动态规律，确定第二喷雾顺序和第二喷雾用量，确定第二喷雾方案；

监测单元，用于在执行完所述第一喷雾方案后，判断所述粉尘监测区域的粉尘浓度是否小于预设粉尘浓度；

若是，完成喷雾操作；

否则，确定所述第一喷雾方案的喷洒误差，并基于所述喷洒误差，确定第三喷雾方案，对所述粉尘监测区域进行再次喷雾操作；

所述监测单元，还用于在执行完所述第二喷雾方案后，确定所述第二喷雾方案中喷雾用量与实际喷雾用量的差异，基于所述差异，确定第四喷雾方案，对所述粉尘监测区域进行再次喷雾操作。

在一种可能实现的方式中，

所述方案确定单元，包括：

喷雾顺序计算单元，用于基于所述不同高度对人员的粉尘影响系数，以及高度取值，结合喷雾位置，确定所述不同高度的除尘综合指数，利用所述除尘综合指数大小，确定第一喷雾顺序；

喷雾用量计算单元，用于基于所述第一喷雾顺序，不同高度的空间区域大小，确定所述第一喷雾用量。

在一种可能实现的方式中，

所述监测单元，包括：

区域确定单元，用于在监测到所述粉尘监测区域的粉尘浓度小于预设粉尘浓度时，进一步确定所述粉尘监测区域的粉尘浓度小于预设粉尘浓度的目标区域；

顺序更新单元，用于获取所述目标区域的喷雾顺序值和喷雾用量值，并对所述目标区域的喷雾顺序进行更新，得到二次喷雾顺序值；

用量确定单元，用于基于所述粉尘监测区域的前后粉尘浓度，确定在所述喷雾顺序值下，所述喷雾用量值的除尘效果，结合二次喷雾顺序值，确定二次喷雾用量值，得到第三喷雾方案。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种超低粉尘在线监测分析控制系统的结构图；

图2为本发明实施例中设定模块的结构图；

图3为本发明实施例中监测模块的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，如图1所示，包括：

设定模块，用于根据粉尘监测区域，设定粉尘测量点；

监测模块，用于在所述粉尘测量点进行粉尘气体采集，进入分析空间，得到在各个粉尘测量点的粉尘浓度；

分析模块，基于所述各个粉尘测量点的粉尘浓度，确定在所述粉尘监测区域的空间粉尘动态规律；

控制模块，用于基于所述空间粉尘动态规律，确定喷雾方案，对粉尘监测区域进行粉尘浓度控制。

在该实施例中，所述粉尘测量点为多个，根据所述粉尘监测区域的特征，例如体积、分布等决定。

在该实施例中，所述分析空间为对采集到的粉尘气体进行分析的场所。

在该实施例中，所述喷雾方案包括对所述粉尘监测区域进行喷雾防尘过程中喷雾的喷洒用量、喷洒时间等。

上述设计方案的有益效果是：通过根据粉尘监测区域，设定粉尘测量点，实现对粉尘监测区域的全方位粉尘浓度检测，从而确定空间粉尘动态规律，保证了对粉尘监测区域的精确性，从而确定合适的喷雾方案，实现对粉尘监测区域的粉尘浓度控制。

实施例2

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，如图2所示，所述设定模块，包括：

数量确定单元，用于获取来自所述粉尘监测区域的风场数据，基于所述风场数据将所述粉尘监测区域划分为多个风场区域，并基于所述风场区域的大小，确定所述风场区域的测量点数量；

标定单元，用于基于所述测量点数量，利用距离关系对所述风场区域进行标定，得到标定结果；

校正单元，用于对所述多个风场区域的空间结构进行模型仿真，得到空间云图，基于所述空间云图，判断所述标定结果的标定是否合理，若不合理，对所述标定结果进行校正，得到在所述粉尘监测区域的粉尘测量点的位置。

在该实施例中，风速与粉尘浓度之间存在一种“抛物线”样式的关系，基于风速和粉尘浓度的这种关系，对风速变化率相同时，对粉尘浓度起伏较大的风速范围，设置较多的测量点，对粉尘浓度起伏较小的风速范围，设置较少的测量点，例如风速在0.3m/s-0.8m/s时，对粉尘浓度的影响较大，可对该区域设置5个测量点；风速在0.8m/s-1.3m/s时，同样变化了0.5m/s，却对粉尘浓度的影响较小，可对该区域设置3个测量点。

在该实施例中，利用距离关系对所述空间云图进行标定例如可以是，根据所述风场区域的大小和测量点的数量，确定测量点的平均距离，按照所述平均距离对风场区域进行测量点标定，保证测量点的平均性。

在该实施例中，所述空间云图用来表征所述多个风场区域的空间结构特征。

上述设计方案的有益效果是：通过根据粉尘监测区域的风场数据与粉尘浓度之间的关系，确定测量点的数量，为粉尘监测区域设置合适的粉尘测量点，既保证了对粉尘监测区域粉尘浓度的监测准确性，又避免了对粉尘测试仪器的滥用，通过粉尘监测区域的空间结构特征和距离，保证了测量点的合理性和平均性，提高对粉尘监测的精度。

实施例3

基于实施例2的基础上，本发明实施例提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，所述校正单元，包括：

降维单元，用于利用预设算法对所述空间云图进行精简，得到低纬度的精简空间，确定所述标定结果在所述精简空间下的初始测量点；

判断单元，用于对所述初始测量点所在的位置，确定所述位置的遮挡系数，并判断所述遮挡系数是否小于预设系数；

若是，设定所述初始测量点为粉尘测量点；

否则，获取所述初始测量点所在的位置对应的子精简空间，并从所述子精简空间中选取遮挡系数小于预设系数，且距离所述初始测量点所在的位置最近的位置作为粉尘测量点。

在该实施例中，所述预设算法例如可以是Isomap算法。

在该实施例中，所述位置的遮挡系数与所述位置在各个方位是否存在墙壁、器件等障碍物有关，障碍物对各个方位的遮挡越多，所述遮挡系数越大，遮挡越大的话，不利于粉尘的流动，该位置测出的粉尘浓度将不能更好地表现此区域的粉尘浓度。

上述设计方案的有益效果是：通过对根据距离关系确定的初始测量点进行空间结构分析，并进行校正，保证了选取的粉尘测量点的平均性的同时，从空间结构上提高对粉尘测量点选取的合理性，为对粉尘监测区域的粉尘精确监测和控制提供基础。

实施例4

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，所述监测模块，包括：

压缩进气单元，用于对所述分析空间进行抽气操作，实现对粉尘气体的进气；

加热单元，用于对在所述分析空间进行电加热操作，对所述粉尘气体进行干燥处理。

在该实施例中，所述压缩进气单元包括抽气管，将粉尘气体从外面经过管路通道抽入所述分析空间。

在该实施例中，对所述分析空间进行电加热操作，可以防止粉尘气体中水蒸气的凝结，对粉尘浓度的检测产生影响。

上述设计方案的有益效果是：通过压缩进气单元和加热单元实现对粉尘气体的采集和干燥处理，为粉尘浓度的检测提供基础。

实施例5

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，如图3所示，所述监测模块，还包括：

第一光学检测单元，用于对所述分析空间进行第一检测，并获取第一电信号，并基于所述第一电信号，确定第一粉尘浓度值；

浓度值判断单元，用于判断所述第一粉尘浓度值是否小于预设粉尘浓度值；

若是，将所述第一粉尘浓度值确定为当前粉尘测量点的粉尘浓度值；

否则，启动第二光学检测单元；

所述第二光学检测单元，用于对所述分析空间进行第二检测，并获取第二电信号，并基于所述第一电信号和第二电信号确定第二粉尘浓度值，即为所述当前粉尘测量点的粉尘浓度值。

在该实施例中，所述第一光学检测单元为红外粉尘检测仪器，其特点是工作寿命长，但检测精度低，无法检测颗粒物直径较小的粉尘；所述第二光学检测单元为激光粉尘检测仪器，其特点是工作寿命短，但检测精度高。

在该实施例中，首先利用第一光学检测单元对粉尘气体进行检测，但确定第一粉尘浓度值不小于预设粉尘浓度值，表明由于检测精度的原因，第一光学检测单元无法对粉尘气体实现精确检测，此时，启动第二光学检测单元，利用第一电信号和第二电信号确定第二粉尘浓度值，保证了对粉尘浓度检测的精度。

在该实施例中，利用第一电信号确定第一粉尘浓度值，利用第二电信号确定第三粉尘浓度值，利用第三粉尘浓度值对第一粉尘浓度值进行修正，得到所述当前粉尘测量点的粉尘浓度值。

上述设计方案的有益效果是：首先通过红外粉尘检测仪器的第一光学检测单元对粉尘浓度进行检测，当发现检测精度不够时，再启动激光粉尘检测仪器的第二光学检测单元，进行检测，充分利用第一光学检测单元的使用寿命和第二光学检测单元的检测精度，在必要时再启动第二光学检测单元，防止因第二光学检测单元的频繁使用，而造成检测精度下降，对粉尘气体的检测精度下降的问题，最终，保证了检测到粉尘气体的精度。

实施例6

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，所述分析模块，包括：

模型建立单元，用于基于所述粉尘监测区域的环境数据和空间结构数据，建立所述粉尘监测区域的空间环境模型；

模型标记单元，用于基于各个粉尘测量点的位置，在所述空间环境模型中进行位置标记；

拟合单元，用于获取各个粉尘测量点在预设时间内确定的粉尘浓度集合，并基于时间顺序，对所述粉尘浓度集合进行拟合，得到各个粉尘测量点的浓度拟合曲线；

浓度确定单元，用于根据所述各个粉尘测量点与地面的垂直距离，利用粉尘在竖直方向的分布规律，基于所述浓度拟合曲线，确定各个粉尘测量点在预设高度的竖直浓度拟合曲线，并利用所述竖直浓度拟合曲线确定粉尘测量点在所述预设时间内的粉尘浓度变化曲线；

用于基于所述空间环境模型，确定各个粉尘测量点周围的空间环境特征，利用所述空间环境特征，对所述粉尘浓度变化曲线进行延伸，确定在各个粉尘测量点周围的粉尘浓度动态分布图；

输入单元，用于基于所述空间环境模型中进行位置标记，将所述各个粉尘测量点周围的粉尘浓度动态分布图输入所述空间环境模型对应的位置，得到第一粉尘浓度动态分布图；

融合处理单元，用于确定第一粉尘浓度动态分布图中所述各个粉尘测量点周围的重叠部分，并基于所述粉尘测量点在所述空间环境模型的空间环境特征，对所述重叠部分进行融合处理，最终得到在所述粉尘监测区域的第二粉尘浓度动态分布图；

规律确定单元，用于对所述第二粉尘浓度动态分布图进行网格划分，得到若干网格，确定所述若干网格的环境信息、空间特征信息、浓度动态分布信息、位置信息，对所述若干网格进行对比分析，分别确定环境因素、空间特征因素、位置因素一个或多个组合对浓度动态分布的影响系数，利用所述影响系数，确定在所述粉尘监测区域的空间粉尘动态规律。

在该实施例中，所述环境数据包括温度、风力、气候等数据，所述空间结构数据包括空间特征数据。

在该实施例中，由于粉尘在距离地面不同的高度，其粉尘浓度也不相同，因此根据粉尘在竖直方向的分布规律，以及各个粉尘测量点与地面的垂直距离，可以由粉尘测量点所在高度的浓度拟合曲线，去确定在其他条件不变的情况下，不同高度的浓度拟合曲线，考虑了高度对粉尘浓度的影响，使得到的粉尘浓度动态分布更加精确。

在该实施例中，所述粉尘浓度变化曲线为在预设时间，各个测量点在不同高度下得到。

在该实施例中，所述空间环境特征包括温度、风力、气候、空间结构特征。

在该实施例中，所述粉尘浓度变化曲线为在粉尘测量点位置的预设高度下的粉尘浓度变化，所述粉尘浓度动态分布图为在粉尘测量点的周围区域的粉尘浓度变化，对所述粉尘浓度变化曲线进行延伸例如可以是，粉尘测量点的周围区域的风速大于粉尘测量点的风速，则依据风速对粉尘浓度的影响，在粉尘测量点的粉尘浓度基础上，得到周围区域的粉尘浓度。

在该实施例中，由于各个粉尘测量点确定的粉尘测量点周围区域可能存在重叠，例如第一测量点、第二测量点、第三测量点确定的周围区域三者存在一部分重叠，而此重叠部分在第一测量点、第二测量点、第三测量点下得到的粉尘浓度动态分布图存在差异，此时需要根据三者分别确定的重叠粉尘浓度动态分布图进行融合处理，使其达到均符合在第一测量点、第二测量点、第三测量点下粉尘浓度分布的合理性，使得到的粉尘浓度动态分布更加准确。

上述设计方案的有益效果是：通过根据各个粉尘测量点的粉尘浓度，结合粉尘监测区域的环境数据、空间结构数据、测量点距离地面的高度，在预设时间内对各个粉尘测量点的粉尘浓度进行分析，确定在所述粉尘监测区域的空间粉尘动态规律，从多个方面考虑，保证确定的空间粉尘动态规律能更好地反应粉尘浓度的情况，保证了对粉尘监测区域的精确性，从而确定合适的喷雾方案，实现对粉尘监测区域的粉尘浓度控制。

实施例7

基于实施例6的基础上，本发明实施例提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，所述融合处理单元，包括：

特征提取单元，用于获取在不同粉尘测量点下重叠部分对应的第一重叠浓度动态分布图、第二重叠浓度动态分布图，并对所述第一重叠浓度动态分布图、第二重叠浓度动态分布图进行全局特征提取，得到第一全局区域特征、第二全局区域特征；

相似性判别单元，用于对所述第一全局区域特征、第二全局区域特征进行相似性度量，提取相似度大于预设相似度的第三区域特征，并获取所述第一全局区域特征、第二全局区域特征的剩余区域特征；

特征融合单元，用于对所述剩余区域特征进行局部特征提取，得到第一局部特征、第二局部特征，并提取所述第一局部特征、第二局部特征与所述剩余区域特征对应的空间环境特征匹配度较高的属性特征集合，将所述属性特征集合进行融合得到第四区域特征；

确定单元，用于基于所述第三区域特征、第四区域特征，得到所述粉尘监测区域的第二粉尘浓度动态分布图。

在该实施例中，例如第一粉尘测量点和第二粉尘测量点存在重叠部分，第一粉尘测量点的重叠部分对应第一重叠浓度动态分布图，第二粉尘测量点的重叠部分对应第二重叠浓度动态分布图，所述第一全局区域特征、第二全局区域特征包括第一重叠浓度动态分布图、第二重叠浓度动态分布图的浓度数值特征和浓度变化特征。

在该实施例中，所述第三区域特征为所述第一全局区域特征、第二全局区域特征相似度大于预设相似度的所述第一全局区域特征或第二全局区域特征对应的全局区域特征。

在该实施例中，所述属性特征集合包括浓度数值特征、浓度变化特征、浓度分布特征。

在该实施例中，提取所述第一局部特征、第二局部特征与所述剩余区域特征对应的空间环境特征匹配度较高的属性特征集合例如可以是根据所述剩余区域特征对应的空间环境特征中风速或空结构特征，从所述第一局部特征、第二局部特征的属性特征集合选取与风速或空结构特征最为匹配的浓度数值特征、浓度变化特征、浓度分布特征，例如选择第一局部特征的浓度数值特征、浓度变化特征，第二局部特征的度分布特征，将这些特征重新组合得到第四区域特征，利用第四区域特征确定所述第四区域特征对应区域的粉尘浓度动态分布图，与第三区域特征对应区域的粉尘浓度动态分布图，组成所述粉尘监测区域的第二粉尘浓度动态分布图。

上述设计方案的有益效果是：通过对在距离两个粉尘测量点一致的监测区域，分别对两个粉尘测量点确定的粉尘浓度动态分布图进行比较分析，结合此监测区域的空间环境特征，确定最终的粉尘浓度动态分布图，保证了相对于粉尘测量点较远的边缘区域的粉尘浓度动态分布的合理性和统一性。

实施例8

基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，所述控制模块，包括：

粉尘分析单元，用于基于所述空间粉尘动态规律，确定在不同高度下粉尘运动规律，并基于所述粉尘运动规律和人体呼吸规律，数值模拟不同高度下人员的呼吸粉尘分布，从而确定不同高度下的粉尘呼吸规律；

方案确定单元，用于判断所述粉尘监测区域中是否有人员运动；

若是，基于所述粉尘呼吸规律，确定不同高度对人员的粉尘影响系数，基于所述影响系数，确定对不同高度的第一喷雾顺序和第一喷雾用量，得到第一喷雾方案；

否则，基于预设粉尘浓度，根据空间粉尘动态规律，确定第二喷雾顺序和第二喷雾用量，确定第二喷雾方案；

监测单元，用于在执行完所述第一喷雾方案后，判断所述粉尘监测区域的粉尘浓度是否小于预设粉尘浓度；

若是，完成喷雾操作；

否则，确定所述第一喷雾方案的喷洒误差，并基于所述喷洒误差，确定第三喷雾方案，对所述粉尘监测区域进行再次喷雾操作；

所述监测单元，还用于在执行完所述第二喷雾方案后，确定所述第二喷雾方案中喷雾用量与实际喷雾用量的差异，基于所述差异，确定第四喷雾方案，对所述粉尘监测区域进行再次喷雾操作。

在该实施例中，所述粉尘呼吸规律主要与空间粉尘动态规律即粉尘浓度、不同高度与人员头部之间关系相关，例如高度与人员头部之间的距离越小，粉尘浓度越高，对应的呼吸吸入的粉尘越多，所述粉尘呼吸规律用来确定在粉尘浓度、不同高度与人员头部之间关系的任一变量变化下或两个变量同时变化下的呼吸吸入的粉尘规律。

在该实施例中，对所述粉尘监测区域中是否有人员运动两种情况分别进行分析，确定不同的喷雾方案，在粉尘监测区域有人员运动时，确定的第一喷雾方案，主要考虑人员对粉尘的吸入情况，先对对人员危害较大的区域进行喷雾处理，尽可能的减少对人员的危害；而在粉尘监测区域没有人员运动时，确定的第二喷雾方案，综合考虑除尘速度、除尘效率，喷雾用量，使得确定的第二喷雾方案的性价比最优。

在该实施例中，在对粉尘监测区域进行完第一次喷雾操作后，可根据除尘情况，进行二次除尘，保证除尘效果。

上述设计方案的有益效果是：通过根据空间粉尘动态规律，以及粉尘监测区域的人员运动情况，确定最优的喷雾方案，并根据除尘效果进行二次喷雾处理，保证了除尘效果，针对不同的情况，确定不同的喷雾方案，实现对粉尘监测区域的粉尘浓度控制的同时，满足不同的情况需要。

实施例9

基于实施例8的基础上，本发明实施例提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，所述方案确定单元，包括：

喷雾顺序计算单元，用于基于所述不同高度对人员的粉尘影响系数，以及高度取值，结合喷雾位置，确定所述不同高度的除尘综合指数，利用所述除尘综合指数大小，确定第一喷雾顺序；

所述除尘综合指数的计算公式如下：

其中，δ表示当前高度的除尘综合指数，ε表示所述当前高度对人员的粉尘影响系数，取值为(0.3，1.0)，τ表示喷雾位置对当前高度的操作难度指数，取值为(0.05，0.10)，H表示所述当前高度的取值，H_a表示人员头部的平均高度取值，H₀表示喷雾的最大高度；

喷雾用量计算单元，用于基于所述第一喷雾顺序，不同高度的空间区域大小，确定所述第一喷雾用量；

所述喷雾用量的计算公式如下：

其中，K表示当前高度的第一喷雾用量，L_δ表示对当前高度对应的空间区域进行喷雾的第一喷雾顺序，R表示当前高度的平均粉尘浓度，R₀表示预设粉尘浓度，ω表示在单位粉尘浓度变化下单位体积内的标准喷雾用量，C₀表示当前高度所处的区域空间体积取值，Z表示固定参数，取值为整数；

在该实施例中，所述不同高度对人员的粉尘影响系数用来表示高度的不同对人员吸入粉尘的影响，其他条件不变的情况下，人员吸入粉尘越多，对应的高度的粉尘影响系数越大。

在该实施例中，所述不同高度的除尘综合指数用来表示在该高度下，从对人员的粉尘影响系数、喷雾位置对当前高度的操作难度指数等多因素考虑下，对该高度喷雾的迫切程度，喷雾位置对当前高度的操作难度指数越大的话，可以将对该高度的喷雾操作靠后，有了前几次喷雾对该高度粉尘浓度的影响，对该高度的喷雾操作将简单化。

在该实施例中，

表示高度对除尘综合指数的影响，首先与人员头部的平均高度取值的差值越小，且高度越高，其第一喷雾顺序将靠前，而与人员头部的平均高度取值的差值越小，且高度越低，其第一喷雾顺序将靠后，在其他条件不变的情况下，优先对高度较高的空间区域进行喷雾，可对较低高度的空间区域产生一定的除尘效果，有利于提高除尘效率。

在该实施例中，由于前一次的喷雾操作将对下一次的喷雾产生影响，在其他条件不变的情况下，喷雾操作越靠后，喷雾用量越少。

在该实施例中，对于

例如可以是，ε＝0.5，H＝2.0m，H_a＝1.6m，H₀＝3m，e＝2.72，τ＝0.07，可得δ＝4.4；还可以是ε＝0.5，H＝1.2m，H_a＝1.6m，H₀＝3m，e＝2.72，τ＝0.07，可得δ＝1.29；可知，高度为2.0m的除尘综合指数大于度为1.2m的，其第一喷雾顺序先于1.2m的。

在该实施例中，所述Z表示固定参数，取值可根据控制模块的喷雾操作效果来设定，喷雾操作效果越好，其取值越大，表明前一次喷雾对后一次喷雾的影响越大。

在该实施例中，对于

来说，例如可以是L_δ＝3，Z＝10，

ω＝2，C₀＝10，则K＝27L。

上述设计方案的有益效果是：通过所述粉尘呼吸规律，确定不同高度对人员的粉尘影响系数，基于所述影响系数，确定对不同高度的第一喷雾顺序和第一喷雾用量，得到第一喷雾方案，保证了第一喷雾方案的合理性，满足在人员在监测区域时对人员的保护，实现浓度控制。

实施例10

基于实施例8的基础上，本发明实施例提供一种超低粉尘在线监测分析控制系统，所述监测单元，包括：

区域确定单元，用于在监测到所述粉尘监测区域的粉尘浓度小于预设粉尘浓度时，进一步确定所述粉尘监测区域的粉尘浓度小于预设粉尘浓度的目标区域；

顺序更新单元，用于获取所述目标区域的喷雾顺序值和喷雾用量值，并对所述目标区域的喷雾顺序进行更新，得到二次喷雾顺序值；

用量确定单元，用于基于所述粉尘监测区域的前后粉尘浓度，确定在所述喷雾顺序值下，所述喷雾用量值的除尘效果，结合二次喷雾顺序值，确定二次喷雾用量值，得到第三喷雾方案。

在该实施例中，对所述目标区域的喷雾顺序进行更新具体为从新对所述目标区域进行喷雾顺序排序，例如所述目标区域之前的喷雾顺序为3、5、7，更新为1、2、3。

上述设计方案的有益效果为：根据第一喷雾方案的喷洒误差，并基于所述喷洒误差，确定第三喷雾方案，进行二次除尘，保证除尘效果，实现对粉尘监测区域进行粉尘浓度控制。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种超低粉尘在线监测分析控制系统，其特征在于，包括：

设定模块，用于根据粉尘监测区域，设定粉尘测量点；

监测模块，用于在所述粉尘测量点进行粉尘气体采集，进入分析空间，得到在各个粉尘测量点的粉尘浓度；

分析模块，用于基于所述各个粉尘测量点的粉尘浓度，确定在所述粉尘监测区域的空间粉尘动态规律；

控制模块，用于基于所述空间粉尘动态规律，确定喷雾方案，对粉尘监测区域进行粉尘浓度控制；

所述设定模块，包括：

数量确定单元，用于获取来自所述粉尘监测区域的风场数据，基于所述风场数据将所述粉尘监测区域划分为多个风场区域，并基于所述风场区域的大小，确定所述风场区域的测量点数量；

标定单元，用于基于所述测量点数量，用距离关系对所述风场区域进行标定，得到标定结果；

校正单元，用于对所述多个风场区域的空间结构进行模型仿真，得到空间云图，基于所述空间云图，判断所述标定结果的标定是否合理，若不合理，对所述标定结果进行校正，得到在所述粉尘监测区域的粉尘测量点的位置；

所述分析模块，包括：

模型建立单元，用于基于所述粉尘监测区域的环境数据和空间结构数据，建立所述粉尘监测区域的空间环境模型；

模型标记单元，用于基于各个粉尘测量点的位置，在所述空间环境模型中进行位置标记；

拟合单元，用于获取各个粉尘测量点在预设时间内确定的粉尘浓度集合，并基于时间顺序，对所述粉尘浓度集合进行拟合，得到各个粉尘测量点的浓度拟合曲线；

浓度确定单元，用于根据所述各个粉尘测量点与地面的垂直距离，利用粉尘在竖直方向的分布规律，基于所述浓度拟合曲线，确定各个粉尘测量点在预设高度的竖直浓度拟合曲线，并利用所述竖直浓度拟合曲线确定粉尘测量点在所述预设时间内的粉尘浓度变化曲线；

用于基于所述空间环境模型，确定各个粉尘测量点周围的空间环境特征，利用所述空间环境特征，对所述粉尘浓度变化曲线进行延伸，确定在各个粉尘测量点周围的粉尘浓度动态分布图；

输入单元，用于基于所述空间环境模型中进行位置标记，将所述各个粉尘测量点周围的粉尘浓度动态分布图输入所述空间环境模型对应的位置，得到第一粉尘浓度动态分布图；

融合处理单元，用于确定第一粉尘浓度动态分布图中所述各个粉尘测量点周围的重叠部分，并基于所述粉尘测量点在所述空间环境模型的空间环境特征，对所述重叠部分进行融合处理，最终得到在所述粉尘监测区域的第二粉尘浓度动态分布图；

规律确定单元，用于对所述第二粉尘浓度动态分布图进行网格划分，得到若干网格，确定所述若干网格的环境信息、空间特征信息、浓度动态分布信息、位置信息，对所述若干网格进行对比分析，分别确定环境因素、空间特征因素、位置因素一个或多个组合对浓度动态分布的影响系数，利用所述影响系数，确定在所述粉尘监测区域的空间粉尘动态规律。

2.根据权利要求1所述的一种超低粉尘在线监测分析控制系统，其特征在于，所述校正单元，包括：

降维单元，用于利用预设算法对所述空间云图进行精简，得到低纬度的精简空间，确定所述标定结果在所述精简空间下的初始测量点；

判断单元，用于对所述初始测量点所在的位置，确定所述位置的遮挡系数，并判断所述遮挡系数是否小于预设系数；

若是，设定所述初始测量点为粉尘测量点；

否则，获取所述初始测量点所在的位置对应的子精简空间，并从所述子精简空间中选取遮挡系数小于预设系数，且距离所述初始测量点所在的位置最近的位置作为粉尘测量点。

3.根据权利要求1所述的一种超低粉尘在线监测分析控制系统，其特征在于，所述监测模块，包括：

压缩进气单元，用于对所述分析空间进行抽气操作，实现对粉尘气体的进气；

加热单元，用于对在所述分析空间进行电加热操作，对所述粉尘气体进行干燥处理。

4.根据权利要求1所述的一种超低粉尘在线监测分析控制系统，其特征在于，所述监测模块，还包括：

第一光学检测单元，用于对所述分析空间进行第一检测，并获取第一电信号，并基于所述第一电信号，确定第一粉尘浓度值；

浓度值判断单元，用于判断所述第一粉尘浓度值是否小于预设粉尘浓度值；

若是，将所述第一粉尘浓度值确定为当前粉尘测量点的粉尘浓度值；

否则，启动第二光学检测单元；

所述第二光学检测单元，用于对所述分析空间进行第二检测，并获取第二电信号，并基于所述第一电信号和第二电信号确定第二粉尘浓度值，即为所述当前粉尘测量点的粉尘浓度值。

5.根据权利要求1所述的一种超低粉尘在线监测分析控制系统，其特征在于，所述融合处理单元，包括：

特征提取单元，用于获取在不同粉尘测量点下重叠部分对应的第一重叠浓度动态分布图、第二重叠浓度动态分布图，并对所述第一重叠浓度动态分布图、第二重叠浓度动态分布图进行全局特征提取，得到第一全局区域特征、第二全局区域特征；

相似性判别单元，用于对所述第一全局区域特征、第二全局区域特征进行相似性度量，提取相似度大于预设相似度的第三区域特征，并获取所述第一全局区域特征、第二全局区域特征的剩余区域特征；

特征融合单元，用于对所述剩余区域特征进行局部特征提取，得到第一局部特征、第二局部特征，并提取所述第一局部特征、第二局部特征与所述剩余区域特征对应的空间环境特征匹配度较高的属性特征集合，将所述属性特征集合进行融合得到第四区域特征；

确定单元，用于基于所述第三区域特征、四区域特征，得到所述粉尘监测区域的第二粉尘浓度动态分布图。

6.根据权利要求1所述的一种超低粉尘在线监测分析控制系统，其特征在于，所述控制模块，包括：

粉尘分析单元，用于基于所述空间粉尘动态规律，确定在不同高度下粉尘运动规律，并基于所述粉尘运动规律和人体呼吸规律，数值模拟不同高度下人员的呼吸粉尘分布，从而确定不同高度下的粉尘呼吸规律；

方案确定单元，用于判断所述粉尘监测区域中是否有人员运动；

若是，基于所述粉尘呼吸规律，确定不同高度对人员的粉尘影响系数，基于所述影响系数，确定对不同高度的第一喷雾顺序和第一喷雾用量，得到第一喷雾方案；

否则，基于预设粉尘浓度，根据空间粉尘动态规律，确定第二喷雾顺序和第二喷雾用量，确定第二喷雾方案；

监测单元，用于在执行完所述第一喷雾方案后，判断所述粉尘监测区域的粉尘浓度是否小于预设粉尘浓度；

若是，完成喷雾操作；

否则，确定所述第一喷雾方案的喷洒误差，并基于所述喷洒误差，确定第三喷雾方案，对所述粉尘监测区域进行再次喷雾操作；

所述监测单元，还用于在执行完所述第二喷雾方案后，确定所述第二喷雾方案中喷雾用量与实际喷雾用量的差异，基于所述差异，确定第四喷雾方案，对所述粉尘监测区域进行再次喷雾操作。

7.根据权利要求6所述的一种超低粉尘在线监测分析控制系统，其特征在于，所述方案确定单元，包括：

喷雾顺序计算单元，用于基于所述不同高度对人员的粉尘影响系数，以及高度取值，结合喷雾位置，确定所述不同高度的除尘综合指数，利用所述除尘综合指数大小，确定第一喷雾顺序；

喷雾用量计算单元，用于基于所述第一喷雾顺序，不同高度的空间区域大小，确定所述第一喷雾用量。

8.根据权利要求6所述的一种超低粉尘在线监测分析控制系统，其特征在于，所述监测单元，包括：

区域确定单元，用于在监测到所述粉尘监测区域的粉尘浓度小于预设粉尘浓度时，进一步确定所述粉尘监测区域的粉尘浓度小于预设粉尘浓度的目标区域；

顺序更新单元，用于获取所述目标区域的喷雾顺序值和喷雾用量值，并对所述目标区域的喷雾顺序进行更新，得到二次喷雾顺序值；

用量确定单元，用于基于所述粉尘监测区域的前后粉尘浓度，确定在所述喷雾顺序值下，所述喷雾用量值的除尘效果，结合二次喷雾顺序值，确定二次喷雾用量值，得到第三喷雾方案。

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