CN116147704A - 环境参数校正方法、装置及系统、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种环境参数校正方法、装置及系统、电子设备和存储介质，所述方法包括：控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；将环境参数采集值划分为多个环境参数组，时间常数是表征采集环境参数的传感器与目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正。本公开实施例解决了建筑环境移动监测中传感器不充分响应导致的测量失准问题，避免了移动环境监测成本的大幅上升，避免了测量效率的显著下降，最终实现高效、准确和经济的移动环境监测。
Description
技术领域
本公开涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种环境参数校正方法、装置及系统、电子设备和存储介质。
背景技术
建筑室内环境直接影响在室人员的舒适健康水平，同时作为控制参数，显著影响建筑设备的运行能耗，街道以及城市尺度的建筑室外环境，则影响室外行人的热舒适和污染物暴露水平，准确高效的环境监测手段对建筑室内外环境的评估与改善、进而开展建筑节能或者城市污染物防治工作意义重大。
传统的建筑环境监测技术方案主要由多个部署在固定位置的环境参数传感器组成，如室外的环境监测站和室内的温控器。受成本和安装位置的制约，传感器的部署密度通常受限，部署位置可能偏离需要了解的环境区域。例如，在航站楼等大型开敞空间中，室内环境传感器被部署在墙面上，与人员活动的空间中部相隔数十米。以这种方式形成的环境认知分辨率低、与人员真实感受脱节，从而不利于开展建筑环境评估和改善工作。
发明内容
根据本公开的一方面，提供了一种环境参数校正方法，所述方法包括：
控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；
根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组，其中，每个环境参数组对应于同一目标时间常数，所述目标时间常数是表征采集环境参数的传感器与所述目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；
确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正。
在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：
对各个环境参数采集值进行平滑处理，以将低分辨率的环境参数采集值转化成高分辨率的环境参数采集值。
在一种可能的实施方式中，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据空气密度、采集环境参数的传感器受到气流影响的气流速度、传感器的等效直径及空气动力粘度系数确定温度传感器表面空气的雷诺数；
根据所述雷诺数、普朗特数及预设常数确定努谢尔特数；
根据所述努谢尔特数、空气导热系数及传感器的等效直径确定传感器与环境中空气的对流传热系数；
根据所述对流传热系数、传感器与环境中空气的接触面积确定温度传感器与环境空气的传热热阻；
根据所述传热热阻、传感器的质量及传感器的材料的比热容确定传感器的目标时间常数。
在一种可能的实施方式中，所述方法包括：
根据所述移动载具的移动速度及环境中空气气流速度的叠加结果得到所述采集环境参数的传感器受到气流影响的气流速度。
在一种可能的实施方式中，每种环境参数包括由多个传感器采集得到的多个环境参数采集值，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据各个传感器的动态响应关系及采集得到的多个环境参数采集值确定所述目标时间常数，其中，所述动态响应关系表示真实环境参数与传感器采集到的环境参数采集值、传感器的时间常数、环境参数变化率的对应关系。
在一种可能的实施方式中，所述利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，包括：
利用如下的动态响应关系对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，得到真实环境参数：
其中，Pa表示真实环境参数，Pm表示环境参数组中的环境参数采集值，τ表示目标时间常数，
表示环境参数变化率。
在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：
输出校正后的各个环境参数采集值，并利用校正后的各个环境参数采集值对所述移动载具进行路径规划。
根据本公开的一方面，提供了一种环境参数校正装置，所述装置包括：
移动控制模块，用于控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；
划分模块，用于根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组，其中，每个环境参数组对应于同一目标时间常数，所述目标时间常数是表征采集环境参数的传感器与所述目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；
校正模块，用于确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正。
根据本公开的一方面，提供了一种环境参数校正系统，所述系统包括：
移动载具；
定位模块，设置于所述移动载具之上，用于进行定位；
传感器模块，设置于所述移动载具之上，包括至少一个传感器，用于采集环境参数；
控制模块，设置于所述移动载具之上，连接于所述定位模块及所述传感器模块，用于：
控制所述移动载具在目标区域的预设路径上移动，以利用所述传感器模块及定位模块采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；
根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组，其中，每个环境参数组对应于同一目标时间常数，所述目标时间常数是表征采集环境参数的传感器与所述目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；
确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正。
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括校正传感器模块，包括热线风速仪，用于采集传感器受到气流影响的气流速度，所述传感器受到气流影响的气流速度为所述移动载具的移动速度及环境中空气气流速度的叠加结果，其中，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据空气密度、所述传感器受到气流影响的气流速度、传感器的等效直径及空气动力粘度系数确定温度传感器表面空气的雷诺数；
根据所述雷诺数、普朗特数及预设常数确定努谢尔特数；
根据所述努谢尔特数、空气导热系数及传感器的等效直径确定传感器与环境中空气的对流传热系数；
根据所述对流传热系数、传感器与环境中空气的接触面积确定温度传感器与环境空气的传热热阻；
根据所述传热热阻、传感器的质量及传感器的材料的比热容确定传感器的目标时间常数。
在一种可能的实施方式中，所述传感器模块包括至少一个传感器阵列，每个传感器阵列包括多个传感器，所述传感器阵列中各个传感器采集相同的环境参数，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据各个传感器的动态响应关系及采集得到的多个环境参数采集值确定所述目标时间常数，其中，所述动态响应关系表示真实环境参数与传感器采集到的环境参数采集值、传感器的时间常数、环境参数变化率的对应关系。
根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行上述方法。
根据本公开的一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。
本公开实施例通过控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组；确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，使用传感器的时间常数将有误差的测量值校正为被测环境参数的真实值，从技术层面上解决了建筑环境移动监测中传感器不充分响应导致的测量失准问题，进而实现多种环境参数长期、高效、准确的认知，为建筑室内外环境的评估与改善提供可靠的数据支撑，并且，本公开实施例无需更换高性能传感器，避免了移动环境监测成本的大幅上升，同时在测量阶段移动载具无需在环境测点长时间停留，避免了测量效率的显著下降，最终实现高效、准确和经济的移动环境监测。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。
图1示出了根据本公开实施例的环境参数校正方法的流程图。
图2示出了根据本公开实施例的环境参数校正方法的流程图。
图3示出了根据本公开实施例对温度进行校正的示意图。
图4示出了根据本公开实施例对气体污染物浓度进行校正的示意图。
图5示出了根据本公开实施例的环境参数校正装置的框图。
图6示出了根据本公开实施例的环境参数校正系统的框图。
图7示出了根据本公开实施例的环境参数校正系统的框图。
图8示出了根据本公开实施例的一种电子设备的框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
如背景技术所述，相关技术采用固定位置部署传感器存在环境认知分辨率低、与人员真实感受脱节的问题，针对该问题，可以采用移动监测的方式，以解决大尺度空间中传感器固定部署模式的弊端。在移动监测方案中，传感器不再被部署在固定位置，而是放置在可移动的移动载具上(室外的车辆和无人机、室内的手推车和机器人等)。在一个任务周期中，一台移动载具便足以对多个被研究区域开展近距离、高分辨的环境测量，测量结果可以通过进一步的时空插值处理，可以形成对被测空间中全部时间、全部位置的环境认知。
受测量原理和结构影响，环境传感器从放置到被测环境中到准确读取环境参数所需一定时间，即响应过程。例如，在室内环境监测中测量空气温度和气体污染物浓度时，传感器需要分别同被测环境建立传热和传质平衡，该过程无法在瞬时完成。相关技术中建筑环境监测所使用的传感器通常与固定部署模式相适应，传感器的响应快于同一位置环境参数随时间的变化，因此其响应过程不会产生明显误差，但是在移动监测方案中，传感器随着移动载具不断移动，所测量的环境参数是不同时间、不同位置间环境差异的叠加，在这种情况下，传感器响应速度往往慢于环境参数随时空的变化，产生动态响应误差。并且随着传感器不断移动，动态响应误差会不断累积，进而显著影响后续的环境评价与控制过程。
可见，移动监测方案高度依赖准确的环境参数采集值，但是未考虑环境参数测量阶段中的传感器的动态响应误差对准确性的影响。在移动测量温湿度、气体污染物浓度等环境参数时，由于常用传感器响应时间较长，容易产生动态响应偏差。因此，随时间不断累积的传感器动态响应误差会导致显著的环境参数认知出现偏差，进而极大地影响后续功能的实际效果。因此，在建筑环境移动监测过程中，需要一种传感器动态响应误差的校正方法。
为了消除传感器动态响应误差，可以采用下述几种方法，方法一是使用响应速度更快的高性能传感器，然而，测量原理和材料的限制使得传感器动态性能提升有限，成本因素也制约了高性能传感器在室内环境监测领域的推广应用；方法二是改变测量模式，移动载具不再连续移动，而是在特定位置停留，以覆盖传感器响应时间取得准确读数，该方法面临严重的测量效率问题，大型空间通常有数十个待测位置，如果逐个停留，则完成整个空间测试所需时间会显著增加；方法三是应用传感器补偿算法，通过物理建模或数据驱动的方式研究传感器的时间响应特性，对传感器测量值进行补偿校正，以获取环境参数的真实值，该方法适用场景广泛，不存在成本和测量效率的问题，契合建筑环境移动监测场景的需要。
另外，使用固定部署的传感器测量一些特殊环境时，由于被测环境参数随时间快速变化，也会面临与移动式监测相似的传感器动态响应问题，例如针对使用场景是温度高、变化快的航空发动机流场温度测量，由于温度计需要外包保护管，响应时间延长，需要进行补偿校正，例如可以采用惯性补偿法进行补偿，流场真实温度可以被简化成测量温度和时间常数的差分方程。在测量温度已知的情况下，核心是温度传感器时间常数的求解。考虑流场中流速不断变化对时间常数的影响，同步测量流场的质量流量，利用传热学经验公式实现瞬时变化的时间常数求解。其中，惯性补偿法依赖环境流速的测量来实时求解时间常数，其不足之处在于仅在强气流环境有效，而在建筑环境特别是室内环境中，人员高度处气流速度显著衰减，如果载具移动速度较低，则难以获取准确的风速测量值(风速测量值与仪器绝对误差接近)，无法用于时间常数的准确求解。
另外，针对温度较高且快速变化的使用场景(如柴油机排气歧管温度测量)，流场温度可以被简化为不同时刻测量温度和时间常数的差分方程。为了计算传感器时间常数进而求解真实温度，可以采用“双传感器补偿”的方式：通过在相同的测量位置部署两台时间常数不同的传感器，联立两者的温度响应差分方程，从而求解每一个传感器的时间常数，此方法无需对传感器的时间常数进行物理建模；通过分时段联立求解的方式，可以应用于时间常数频繁变化的场景，然而，双传感器补偿法的不足之处在于，依赖高精度传感器的高频采样以抵消方程联立带来的误差增大。例如，通常高精度传感器采样间隔可达0.05s，而在建筑环境监测的认知需求和成本制约下，采用的低成本传感器性能无法支持高频环境采样，采样间隔最低也有1～2s。而在低频采样数据中应用双传感器补偿法，会导致误差显著上升，补偿效果不佳。此外，这种方法对任意一台传感器的建模和测量误差高度敏感，反而容易得到显著错误的校正结果。
为此，本公开提出了一种环境参数校正方法，通过控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数划分为多个环境参数组，其中，每个环境参数组对应于同一目标时间常数，所述目标时间常数是表征采集环境参数的传感器与所述目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数进行校正，使用传感器的时间常数将有误差的环境参数采集值校正为被测环境参数的真实值(也可称为环境参数真实值)，从技术层面上解决了建筑环境移动监测中传感器不充分响应导致的测量失准问题，进而实现多种环境参数长期、高效、准确的认知，为建筑室内外环境的评估与改善提供可靠的数据支撑，并且，本公开实施例无需更换高性能传感器，避免了移动环境监测成本的大幅上升，同时在测量阶段移动载具无需在环境测点长时间停留，避免了测量效率的显著下降，最终实现高效、准确和经济的移动环境监测。
所述方法的执行主体可以是装置。例如，所述方法可以由终端设备或服务器或其它处理设备执行。其中，终端设备可以是用户设备(User Equipment，UE)、移动设备、用户终端、终端、手持设备、计算设备或者车载设备等，示例性的，一些终端的举例为：手机(MobilePhone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(Mobile Internetdevice，MID)、可穿戴设备，虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备、增强现实(Augmentedreality，AR)设备、工业控制(Industrial Control)中的无线终端、无人驾驶(Selfdriving)中的无线终端、远程手术(Remote medical Surgery)中的无线终端、智能电网(Smart Grid)中的无线终端、运输安全(Transportation Safety)中的无线终端、智慧城市(Smart City)中的无线终端、智慧家庭(Smart Home)中的无线终端、车联网中的无线终端等。例如，服务器可以是本地服务器，也可以是云服务器。
在一些可能的实现方式中，所述方法可以通过处理组件调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。在一个示例中，处理组件包括但不限于单独的处理器，或者分立元器件，或者处理器与分立元器件的组合。所述处理器可以包括电子设备中具有执行指令功能的控制器，所述处理器可以按任何适当的方式实现，例如，被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。在所述处理器内部，可以通过逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等硬件电路执行所述可执行指令。
请参阅图1，图1示出了根据本公开实施例的环境参数校正方法的流程图。
如图1所示，所述方法包括：
步骤S11，控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；
步骤S12，根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组，其中，每个环境参数组对应于同一目标时间常数，所述目标时间常数是表征采集环境参数的传感器与所述目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；
步骤S13，确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正。
本公开实施例对移动载具的具体类型及实施方式不做限定，示例性的，所述移动载具可搭载多种传感器在被测空间(可以为建筑内部或外部)的不同区域进行周期性移动，其移动路径可以为预先规划的预设路径。示例性的，本公开实施例可以通过将上一周期的校正后的环境参数采集值决策下一周期的移动模式(移动路径)，实现移动载具的自主移动。示例性的，所述移动载具包括但不限于室外建筑环境移动监测使用的各型车辆、无人机、无人车辆、行人等，以及室内建筑环境移动监测使用的机器人、手推车、智能车等。
本公开实施例对环境参数的种类不做限定，对采集环境参数的传感器类型不做限定，示例性的，传感器例如可以包括但不限于温湿度传感器、CO2浓度传感器、TVOC(TotalVolatile Organic Compounds，总挥发性有机物)传感器、PM2.5传感器、甲醛浓度传感器等，相应的，环境参数包括但不限于温度、湿度、CO2浓度、TVOC浓度、PM2.5浓度等，当然，可以预期的是，本公开提出的技术方案对于基于传热/传质原理的接触式传感器测量的环境参数采集值具有较佳的修正效果，对于这类传感器，利用本公开时还顺利提出的环境参数校正方法可以显著提升测量的准确性。
本公开实施例对步骤S11控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要采用合适的技术手段实现，示例性的，目标区域可以为室内区域，也可以为室外区域，本公开实施例可以控制移动载具在预设路径上周期性移动，并以预设时间为间隔采集环境参数，并记录每个环境参数的采集时间、采集地点。
示例性的，本公开实施例可以采用包括但不限于GPS定位系统、激光雷达定位系统、超声波定位系统、蓝牙定位系统和WIFI定位系统等的至少一种定位系统对移动载具进行定位，得到环境参数采集值的采集地点。
本公开实施例对步骤S12根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要采用合适的技术手段实现，示例性的，可以按照从起始点(移动载具移动的起点)到各个环境参数采集值的采集地点的位移划分，如将小于第一位移的环境参数采集值划分为第一环境参数组，将大于第一位移且小于第二位移的环境参数采集值划分为第二环境参数组，将大于第二位移小于第三位移的环境参数采集值划分为第三环境参数组…，这样可以得到多个环境参数组，且每个环境参数组中的多个环境参数采集值对应的时间常数可视为相同、且均为目标时间常数，本公开实施例对第一位移、第二位移、第三位移等位移的具体大小不做限定，第一位移、第二位移、第三位移等位移可以依次增大，即环境参数采集值的采集地点相对于起始点越来越远；当然，也可以按照预设位移进行划分，例如将以起始点为圆心、预设位移D为半径的圆内的环境参数采集值划分为第一环境参数组，再将以起始点为圆心、两个预设位移(2D)为半径的圆扣除以起始点为圆心、1个预设位移(D)为半径的圆的圆环内的环境参数采集值划分为第二环境参数组…，这样，只要确定了目标时间常数，就可以对同一环境参数组中的各个环境参数采集值进行校正。
本公开实施例对步骤S13确定各个环境参数组的目标时间常数的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要采用合适的技术手段实现。
示例性的，可以忽略传感器内部的传热/传质过程，以及辐射等非接触扰动，建筑环境监测领域的接触式传感器可被建模为非线性一阶系统，其环境参数采集值与环境参数真实值的函数对应关系被时间常数唯一确定。本公开实施例可以根据移动监测的具体场景，采用根据物理意义求解时间常数或通过数据回归拟合得到时间常数。
示例性的，可以根据物理意义求解时间常数，具体而言，时间常数主要取决于传感器自身物理属性和与被测环境的传热/传质特性，因此，可以基于环境测量传感器模块的自身物性，以及动态校正传感器获取的传感器与环境的热质传递特性，推算传感器在测量条件下的时间常数，该方法较为简明直接，计算量小，适用于传感器结构简单并且移动测量条件(与被测环境的传热/传质过程)单一等容易进行物理建模的场景，示例性的，动态校正传感器可以包括但不限于风速计、相对湿度传感器等，应理解的是，动态校正传感器是为了进行环境参数采集值的动态补偿而额外安装的传感器，动态校正传感器的环境参数采集值并不会最终输出，而是作为辅助参数用于环境测量传感器的动态响应校正。
示例性的，也可以通过数据回归拟合得到时间常数，具体而言，当多台不同型号的传感器被用来测量相同的环境参数时，每台传感器的时间常数被其环境测量值和共同的环境真实值所确定，因此，可以使用测量同一环境参数、不同型号的传感器作为动态校正传感器，与各个传感器的环境参数采集值联立，通过回归计算辅助求解各个传感器的时间常数，该方法计算量显著增加，但是普适性强，适用于传感器结构复杂以及移动测量条件未知等难以物理建模场景，特别地，在一些建筑环境移动监测案例中，会采用多种传感器对同一参数平行测量以相互校验，在这种模式下无需额外安装动态校正传感器，就可以实现基于数据回归拟合的时间常数求解，另外，当传感器结构复杂，或者被测环境空气流动复杂多变，经典的关联准则不再能描述实际的时间常数，也可以数据回归拟合求解时间常数。
示例性的，在得到各个目标时间常数后，可以基于传感器的目标时间常数计算结果和环境参数采集值，求解环境参数真实值，从而消除传感器动态测量过程中响应不充分引入的测量误差，实现动态响应补偿，不同环境参数组的校正值被合并为新的环境参数序列，其记录着不同位置所在环境的真实信息。
示例性的，可以将校正后的环境参数采集值进行降噪处理，输出校正后真实环境参数采集值的序列，完成传感器动态响应校正过程。
示例性的，可以将输出的校正后的环境参数序列与位置坐标序列进行时间戳对齐，获取不同位置的环境参数真实值，以供后续的环境参数时空特征分析以及基于环境数据的智能感知功能开发。
下面对根据物理意义求解时间常数的可能实现方式进行示例性介绍。
请参阅图2，图2示出了根据本公开实施例的环境参数校正方法的流程图。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述方法还可以包括：
步骤S21，对各个环境参数采集值进行平滑处理，以将低分辨率的环境参数采集值转化成高分辨率的环境参数采集值。
本公开实施例对平滑处理的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要选择合适的技术手段实现，例如平滑处理的技术手段可以包括但不限于局部线性加权回归和局部非线性加权回归等方法，通过平滑处理，本公开实施例可以将建筑环境监测中常用的低成本传感器所获取的低分辨率的原始数据转化成高分辨率的数据，便于后续动态响应校正计算的开展。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，步骤S13确定各个环境参数组的目标时间常数，可以包括：
步骤S111，根据空气密度、采集环境参数的传感器受到气流影响的气流速度、传感器的等效直径及空气动力粘度系数确定温度传感器表面空气的雷诺数；
示例性的，可以通过公式1计算温度传感器表面空气的雷诺数Re：
其中，ρ表示空气密度，室温下取1.146kg/m3；v为温度传感器受到的气流速度，可以为移动载具的移动速度与被测环境气流速度的叠加，可以用热线风速仪实时测得；L为传感器截面的等效直径；μ为空气动力粘度系数，室温下取18.486×10-6Pa·s
步骤S112，根据所述雷诺数、普朗特数及预设常数确定努谢尔特数；
示例性的，可以通过公式2计算努谢尔特数Nu：
其中，Pr为普朗特数，室温下空气的Pr为0.713；C,n均为预设常数，在室内空气温度移动监测条件下，取C为0.683，取n为0.466。
步骤S113，根据所述努谢尔特数、空气导热系数及传感器的等效直径确定传感器与环境中空气的对流传热系数；
示例性的，可以通过公式3计算传感器与环境中空气的对流传热系数h：
其中，λ为空气导热系数，在室温条件下，空气导热系数为2.552×10-2W/(m·K)。
步骤S114，根据所述对流传热系数、传感器与环境中空气的接触面积确定温度传感器与环境空气的传热热阻；
示例性的，可以通过公式4计算温度传感器与环境空气的传热热阻R：
其中，S为温度传感器与环境中空气的接触面积。
步骤S115，根据所述传热热阻、传感器的质量及传感器的材料的比热容确定传感器的目标时间常数。
示例性的，可以通过公式5计算传感器的目标时间常数τ：
τ＝R·m·c 公式5
其中，m为传感器质量，c为传感器材料的比热容，m·c为温度传感器的热容。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述方法可以包括：
根据所述移动载具的移动速度及环境中空气气流速度的叠加结果得到所述采集环境参数的传感器受到气流影响的气流速度。
示例性的，本公开实施例可以利用额外设置的动态校正传感器如热线风速仪得到传感器受到气流影响的气流速度。应该理解的是，本公开实施例虽然以采用风速仪得到传感器受到气流影响的气流速度为例进行了介绍，但本公开实施例不限于此，在其他的实施方式中，本领域技术人员还可以采用其他类型的动态修正传感器，并配置相应的校正策略。
下面对根据物理意义求解时间常数进行示例性说明。
示例性的，室内空气温度是在室人员热舒适水平关键的评估依据，也是空调系统控制运行重要的决策参数，因此空气温度的准确监测对室内建筑热环境的评估与改善意义重大。航站楼面积较大且环境特征丰富，使用移动监测设备将有助于弥补传统的温控器在此类空间部署数量少、部署位置受限的弊端，对在室人员实际所处的热环境开展准确高效的监测。
示例性的，移动载具可以选用可编程的机器人，定位系统可以选用超声波定位模块，环境测量传感器可以选用热敏电阻式温度传感器，动态校正传感器可以选用一台热线风速仪。
示例性的，根据步骤S11(控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值)，在移动监测任务中，可以控制机器人以接近人行速度的1m/s沿预设路径对航站楼进行周期性遍历，沿程不同位置的空气温度被温度传感器以时间序列的形式记录，同时机器人实时的位置坐标由定位系统记录、相对于车载传感器的空气流速由风速仪记录。在1m/s的运动速度下，20s内机器人即可从初始位置运动到20m外空气温度显著变化的另一区域，而热敏电阻式温度传感器的响应时间通常在1～2min左右。在运动过程中温度传感器的响应滞后于环境参数的变化，因此其原始测量值序列是包含动态响应误差的，需要进行校正。在后续的校正流程中，定位系统与风速仪采集的数据将被用于对温度测量值的校正。
示例性的，由于建筑环境领域使用的热敏电阻式温度计，其分辨率较低，通常仅有0.1℃，在测量空气温度的动态响应过程后期，相邻采样时刻的温度变化幅度小于传感器分辨率0.1℃，进而无法被温度传感器准确记录。因此，为了忠实地记录动态响应下温度实际测量值的时间序列，根据步骤S21通过平滑处理将温度测量值序列中相邻采样时刻不连续的(如0℃-0.1℃)温度跃变转化为更高分辨率(如0.01℃)的连续变化。所采用的平滑方法包括但不限于局部线性加权回归和局部非线性加权回归等。经过数据预处理，建筑环境监测中常用的低成本传感器所获取的低分辨率的原始数据转化成高分辨率的数据，便于后续动态响应校正计算的开展。
示例性的，在数据采集阶段，随着温度传感器实时位置的气流速度、气流方向等测量条件不同，传感器的时间常数不同，进而有环境参数采集值与环境参数真实值的函数对应关系的差异，不能统一进行校正。为了准确实现步骤S13中时间常数求解以及动态响应补偿，可以根据步骤S12(根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组)将得到的温度测量值序列进行拆分。拆分后的片段(环境参数组)内传感器时间常数视为不变，后续分组进行时间常数求解以及动态响应补偿。在移动监测中，位置变化是传感器测量条件即时间常数变化的一项主要成因。因此，可以通过监测传感器位置差异，表征序列中相邻采样时刻的时间常数是否相同。例如，在航站楼中，喷口送风到达人行高度处时，环境气流流速和方向存在显著差异的范围不超过15m(预设位移)。因此，机器人在任意区域移动，只要移动位移不超过15m，被测环境的测量条件可视为相同，温度传感器的时间常数可视为不变。通过定位系统获取机器人底盘累积位移的变化，一旦累积位移超过15m，将起始时刻到当前时刻的温度测量值序列拆分出来。以此类推，直到将时间常数不断变化的温度测量值序列拆分为时间常数保持恒定的子序列(环境参数组)。
示例性的，若忽略传感器内部的传热/传质过程以及辐射等非接触扰动，建筑环境监测领域的接触式传感器可被建模为非线性一阶系统，其环境参数采集值Pm与环境参数真实值Pa的函数对应关系被时间常数τ唯一确定，如式(1)所示。
其中，
表示环境参数采集值Pm的变化率，环境参数包括但不限于温度、相对湿度、VOCs、NO2、CO、甲苯等污染物浓度等，这些环境参数均可以采用接触式传感器测量。时间常数τ是表征传感器与被测环境建立传热/传质平衡速度的物理量，其数值主要取决于环境和传感器自身的传热传质特性，其数值越小，说明传感器响应速度越快，动态性能越好。由公式6，环境参数真实值Pa与环境参数采集值Pm的传递函数只受时间常数τ影响，因此时间常数τ的求解是完成传感器动态响应校正的关键。在此情况下，本公开实施例可以根据物理意义求解时间常数。
示例性的，根据步骤S13，本公开实施例可以将计算得到的目标时间常数τ和传感器采集到的环境参数采集值Pm及环境参数变化率代入公式6，求解环境参数真实值Pa，从而消除传感器动态过程响应不充分引入的测量误差。
示例性的，可以将补偿后的温度序列降噪处理，输出校正后真实温度的序列，完成传感器动态响应校正过程。将输出的空气温度序列与位置坐标序列进行时间戳对齐，获取不同位置的温度真实值，以供后续的室内温度场时空特征分析以及基于温度数据的智能感知功能开发。
请参阅图3，图3示出了根据本公开实施例对温度进行校正的示意图。
示例性的，如图3所示，通过以上方法确定各个环境参数组的目标时间常数，并利用得到的目标时间常数对环境参数进行校正，可以得到真实的环境参数。
下面对通过数据回归拟合得到时间常数进行示例性介绍。
在一种可能的实施方式中，每种环境参数包括由多个传感器采集得到的多个环境参数采集值，如图2所示，步骤S13确定各个环境参数组的目标时间常数，可以包括：
步骤S116，根据各个传感器的动态响应关系及采集得到的多个环境参数采集值确定所述目标时间常数，其中，所述动态响应关系表示真实环境参数与传感器采集到的环境参数采集值、传感器的时间常数、环境参数变化率的对应关系。
示例性的，在城市环境中，工业与生活用途的危险气体可能发生泄露事故，气体泄露具有不易察觉的特点，但是少量泄露就可能对城市居民的生命健康和财产安全产生威胁。因此在危险气体泄露发生后，需要快速获取事故周围区域的气体成分、浓度数据及其他相关环境参数，以便及时分析事故的严重性和风险，以及溯源泄漏点并加以处理。城市街区面积较大并且环境高度复杂，使用移动监测设备将有助于弥补传统的监测站数量少、间隔太远的弊端，对危险气体的浓度分布特征进行快速准确地监测。
示例性的，在该场景中，本公开实施例的移动载具可以选择部署灵活、通过性强的无人机平台，定位系统可以选用GPS，环境测量传感器可以选用金属氧化物气体传感器阵列，示例性的，同一阵列可以包括采集相同环境参数的多个传感器，各个传感器的型号可以不同。易燃气体种类繁多，包括但不限于：甲烷、CO、甲醇、乙烯、乙醇和苯等。单个金属氧化物气体传感器能够对多种易燃气体产生响应，但是选择性差，无法区分危险气体的种类，来制定针对性的处理方案。因此，在室外环境易燃气体监测中，本公开实施例采用多台不同型号的金属氧化物气体传感器组成阵列，共同对可疑单一/混合气体开展监测，获取气体类型和浓度等环境参数。
示例性的，根据步骤S11，在移动监测任务中，本公开实施例可以控制无人机以5m/s沿预设路径对泄露潜在的影响区域进行周期性遍历，沿程不同位置的易燃气体浓度被气体传感器阵列以时间序列的形式记录，同时无人机实时的位置坐标由定位系统记录。在一个示例中，在无人机5m/s的运动速度下，10s内即可从初始位置运动到50m外易燃气体浓度显著变化的另一区域，而金属氧化物气体传感器的响应时间通常在10～40s左右。在运动过程中传感器的响应滞后于环境参数的变化，气体传感器原始测量值序列是包含误差的，需要进行动态响应校正。
示例性的，根据步骤S12，在数据采集阶段，随着气体浓度传感器实时位置的气流速度、气流方向、相对湿度等测量条件不同，传感器的时间常数不同，进而有环境参数采集值与环境参数真实值的函数对应关系的差异，不能统一进行校正。为了准确实现步骤S13中时间常数求解以及动态响应补偿，可以将得到的环境参数采集值(如气体浓度测量值)序列进行拆分，拆分后的片段(环境参数组)内各个环境参数采集值对应的时间常数视为相同(均为目标时间常数)，进而分段开展时间常数求解以及动态响应补偿。
示例性的，在移动监测中，位置变化是传感器测量条件即时间常数变化的一项主要成因，因此，可以通过监测传感器位置差异，表征序列中相邻采样时刻的时间常数是否相同。例如，在易燃气体泄露场景中，街区中建筑的室外风环境显著影响易燃气体的扩散过程。根据现场估算结果或者已有的室外风环境模拟结果，可以获取被测区域中环境气流流速和方向存在显著差异的最小范围，该范围可视为一个直径为D的三维球形区域，示例性的，在环境监测中如果通常只关注某一恒定高度的参数(如行人站立高度1.5m)，那么这个区域可视为直径为D的水平圆面。在这个场景中，无人机在任意区域移动，只要移动位移不超过D，被测环境的测量条件可视为相同，气体浓度传感器的时间常数可视为不变。示例性的，可以通过定位系统获取无人机累积位移的变化，一旦位移超过D，将起始时刻到当前时刻的气体浓度测量值序列拆分出来。以此类推，直到将时间常数不断变化的气体浓度测量值序列拆分为时间常数保持恒定的子序列。
示例性的，根据根据步骤S13，忽略传感器内部的传热/传质过程，以及辐射等非接触扰动，建筑环境监测领域的接触式传感器可被建模为非线性一阶系统，其环境参数采集值Pm与环境参数真实值Pa的函数对应关系被时间常数τ唯一确定，如式公式6所示。
其中环境参数P包括但不限于温度、相对湿度、VOCs、NO2、CO、甲苯等污染物浓度等，这些环境参数均采用接触式传感器测量。时间常数τ是表征传感器与被测环境建立传热/传质平衡速度的物理量，其数值主要取决于环境和传感器自身的传热传质特性，其数值越小，说明传感器响应速度越快，动态性能越好。由公式6，环境参数真实值Pa与环境参数采集值Pm的传递函数只受时间常数τ影响，因此时间常数τ的求解是完成传感器动态响应校正的关键。
下面对通过数据回归拟合得到时间常数进行示例性介绍。
示例性的，在室外易燃气体泄露移动监测的案例中，由于阵列中传感器数量多、结构各异，此外在室外风场的影响下测量条件复杂多变，不利于采用物理建模求解时间常数。另由于移动监测系统已经包含多台不同型号的金属氧化物气体传感器组成阵列同时测量，通过数据回归拟合的方式计算时间常数时，无需额外增加测量相同参数的传感器作为动态校正传感器，直接联立阵列中不同气体传感器的环境参数采集值即可实现时间常数的求解。
示例性的，假设传感器阵列中有n台气体传感器，n＞1且为整数，本公开实施例可以联立传感器阵列中全部n台气体传感器的动态响应方程：
由于传感器阵列中气体传感器测量的环境参数真实值Pa是相同的，为了求解任意气体传感器的时间常数τk，k≤n且为整数，可以将式公式7中方程进行消元，得到：
设：
ak＝(n-1)·τk，
ai＝-τi其中i＝1,2,…n(i≠k)，
则式公式8可以被转化为：
在同一时间序列片段(环境参数组)内时间常数近似保持恒定的假设下，公式9的系数恒定，视为多元线性回归方程。时间序列片段中各传感器在不同采样时刻(1,2,3,…,t)的环境参数采集值Pmi组成因变量样本集合(b1,b2,b3,…,bn)，测量值Pmi的变化率
组成自变量样本集合/>
并通过最小二乘法可求解公式9的系数a1,a2,…an的近似值，进而求解各传感器的时间常数τ1,τ2,…τn。本公开实施例对基于最小二乘法的多元线性回归方程系数求解的具体方式不做限定，本领域技术人员可以采用相关技术实现。
示例性的，根据步骤S13，可以将时间常数计算结果τ和气体浓度测量值Pm及变化率代入式6，求解气体浓度真实值Pa，从而消除传感器动态过程响应不充分引入的测量误差。在步骤S12中划分的不同环境参数组中分别进行步骤S13时间常数求解以及动态响应补偿，并将各个气体浓度校正值合并为新的序列，其记录着不同位置所在环境的真实易燃气体浓度信息。
示例性的，可以将补偿后的气体浓度序列降噪处理，输出校正后真实浓度的序列，完成传感器动态响应校正过程。将输出的易燃气体浓度序列与位置坐标序列进行时间戳对齐，获取不同位置的气体浓度真实值，以供后续的泄露事故程度评估以及基于气体浓度数据的泄露点溯源。
请参阅图4，图4示出了根据本公开实施例对气体污染物浓度进行校正的示意图。
示例性的，如图4所示，气体传感器1、气体传感器2、气体传感器3均用于采集同一环境参数，由于动态响应的影响，各个气体传感器采集的环境参数采集值具有差异，通过以上方法确定各个环境参数采集值的目标时间常数，并利用得到的目标时间常数对环境参数采集值进行校正，可以得到真实的环境参数采集值。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述方法还可以包括：
步骤S22，输出校正后的各个环境参数采集值，并利用校正后的各个环境参数采集值对所述移动载具进行路径规划。
本公开实施例对利用校正后的各个环境参数采集值对所述移动载具进行路径规划的具体实施方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要采用合适的方式实现。
本公开实施例可以将校正后的环境参数采集值按照时间顺序显示在显示终端上，示例性的，显示终端可以包括显示面板，所述显示面板可以包括液晶显示面板、微发光二极管显示面板、发光二极管显示面板、迷你发光二极管显示面板、量子点发光二极管显示面板、有机发光二极管显示面板、阴极射线管显示面板、数字光处理显示面板、场发射显示面板、电浆显示面板、电泳显示面板、电润湿显示面板以及小间距显示面板中至少一种。
本公开实施例在技术层面、应用层面均具有突出的效果。
在技术层面，基于对传感器动态响应过程的解析，并通过物理建模或者数据回归的方法，计算并使用传感器的时间常数将有误差的环境参数采集值校正为被测环境参数的真实值，从技术层面上解决了建筑环境移动监测中传感器不充分响应导致的测量失准问题。
在算法层面，本公开实施例校正动态响应误差的方案，无需更换高性能传感器，避免了移动环境监测成本的大幅上升，同时在测量阶段移动载具无需在环境测点长时间停留，避免了测量效率的显著下降，最终实现高效、准确和经济的移动环境监测。
在应用层面：本公开实施例使得建筑环境移动监测系统能在充分发挥其在空间分辨率、测量效率和空间可及性上的优势的同时，保证测量结果的准确可靠性。在室内环境中，有助于建筑运维人员全面深入地了解环境特征，准确评估室内人员的舒适健康水平，并为建筑设备制定合理的控制决策，实现建筑运维的“提质增效”。在室外环境中，有助于城市管理人员精细高效地了解环境特征，准确预估城市室外舒适性水平和污染物暴露风险，及时发现并解决气体泄露等突发危险，为建设健康安全的城市环境“保驾护航”。本公开实施例也为智能移动监测设备提供了准确的环境认知，在此基础上可开展环境问题溯源、环境问题干预等算法的开发，提升建筑环境领域的智能化水平。
可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。
此外，本公开还提供了环境参数校正装置、电子设备、计算机可读存储介质、程序，上述均可用来实现本公开提供的任一种环境参数校正方法，相应技术方案和描述和参见方法部分的相应记载，不再赘述。
请参阅图5，图5示出了根据本公开实施例的环境参数校正装置的框图。
如图5所示，所述装置包括：
移动控制模块10，用于控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；
划分模块11，用于根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组，其中，每个环境参数组对应于同一目标时间常数，所述目标时间常数是表征采集环境参数的传感器与所述目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；
校正模块12，用于确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正。
本公开实施例通过控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组；确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，使用传感器的时间常数将有误差的测量值校正为被测环境参数的真实值，从技术层面上解决了建筑环境移动监测中传感器不充分响应导致的测量失准问题，进而实现多种环境参数长期、高效、准确的认知，为建筑室内外环境的评估与改善提供可靠的数据支撑，并且，本公开实施例无需更换高性能传感器，避免了移动环境监测成本的大幅上升，同时在测量阶段移动载具无需在环境测点长时间停留，避免了测量效率的显著下降，最终实现高效、准确和经济的移动环境监测。
在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：
预处理模块，用于对各个环境参数采集值进行平滑处理，以将低分辨率的环境参数采集值转化成高分辨率的环境参数采集值。
在一种可能的实施方式中，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据空气密度、采集环境参数的传感器受到气流影响的气流速度、传感器的等效直径及空气动力粘度系数确定温度传感器表面空气的雷诺数；
根据所述雷诺数、普朗特数及预设常数确定努谢尔特数；
根据所述努谢尔特数、空气导热系数及传感器的等效直径确定传感器与环境中空气的对流传热系数；
根据所述对流传热系数、传感器与环境中空气的接触面积确定温度传感器与环境空气的传热热阻；
根据所述传热热阻、传感器的质量及传感器的材料的比热容确定传感器的目标时间常数。
在一种可能的实施方式中，所述装置包括：
确定模块，用于根据所述移动载具的移动速度及环境中空气气流速度的叠加结果得到所述采集环境参数的传感器受到气流影响的气流速度。
在一种可能的实施方式中，每种环境参数包括由多个传感器采集得到的多个环境参数采集值，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据各个传感器的动态响应关系及采集得到的多个环境参数采集值确定所述目标时间常数，其中，所述动态响应关系表示真实环境参数与传感器采集到的环境参数采集值、传感器的时间常数、环境参数变化率的对应关系。
在一种可能的实施方式中，所述利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，包括：
利用如下的动态响应关系对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，得到真实环境参数：
其中，Pa表示真实环境参数，Pm表示环境参数组中的环境参数采集值，τ表示目标时间常数，
表示环境参数变化率。
在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：
输出及路径规划模块，用于输出校正后的各个环境参数采集值，并利用校正后的各个环境参数采集值对所述移动载具进行路径规划。
应该说明的是，所述环境参数校正装置为与前述环境参数校正方法对应的装置，其具体介绍请参考之前对环境参数校正方法的说明，在此不再赘述。
请参阅图6，图6示出了根据本公开实施例的环境参数校正系统的框图。
如图6所示，所述系统包括：
移动载具20；
定位模块21，设置于所述移动载具20之上，用于进行定位；
传感器模块23，设置于所述移动载具20之上，包括至少一个传感器，用于采集环境参数；
控制模块22，设置于所述移动载具20之上，连接于所述定位模块21及所述传感器模块23，用于：
控制所述移动载具20在目标区域的预设路径上移动，以利用所述传感器模块23及定位模块21采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；
根据采集各个环境参数时所述移动载具20的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组，其中，每个环境参数组对应于同一目标时间常数，所述目标时间常数是表征采集环境参数的传感器与所述目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；
确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正。
本公开实施例通过控制移动载具20在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；根据采集各个环境参数时所述移动载具20的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组；确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，使用传感器的时间常数将有误差的测量值校正为被测环境参数的真实值，从技术层面上解决了建筑环境移动监测中传感器不充分响应导致的测量失准问题，进而实现多种环境参数长期、高效、准确的认知，为建筑室内外环境的评估与改善提供可靠的数据支撑，并且，本公开实施例无需更换高性能传感器，避免了移动环境监测成本的大幅上升，同时在测量阶段移动载具20无需在环境测点长时间停留，避免了测量效率的显著下降，最终实现高效、准确和经济的移动环境监测。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块22还用于：
对各个环境参数采集值进行平滑处理，以将低分辨率的环境参数采集值转化成高分辨率的环境参数采集值。
请参阅图7，图7示出了根据本公开实施例的环境参数校正系统的框图。
在一种可能的实施方式中，如图7所示，所述系统还可以包括校正传感器模块23，包括热线风速仪，用于采集传感器受到气流影响的气流速度，所述传感器受到气流影响的气流速度为所述移动载具20的移动速度及环境中空气气流速度的叠加结果，其中，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据空气密度、所述传感器受到气流影响的气流速度、传感器的等效直径及空气动力粘度系数确定温度传感器表面空气的雷诺数；
根据所述雷诺数、普朗特数及预设常数确定努谢尔特数；
根据所述努谢尔特数、空气导热系数及传感器的等效直径确定传感器与环境中空气的对流传热系数；
根据所述对流传热系数、传感器与环境中空气的接触面积确定温度传感器与环境空气的传热热阻；
根据所述传热热阻、传感器的质量及传感器的材料的比热容确定传感器的目标时间常数。
在一种可能的实施方式中，所述传感器模块23还可以包括至少一个传感器阵列，每个传感器阵列包括多个传感器，所述传感器阵列中各个传感器采集相同的环境参数，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据各个传感器的动态响应关系及采集得到的多个环境参数采集值确定所述目标时间常数，其中，所述动态响应关系表示真实环境参数与传感器采集到的环境参数采集值、传感器的时间常数、环境参数变化率的对应关系。
在一种可能的实施方式中，所述利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，包括：
利用如下的动态响应关系对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，得到真实环境参数：
其中，Pa表示真实环境参数，Pm表示环境参数组中的环境参数采集值，τ表示目标时间常数，
表示环境参数变化率。
在一种可能的实施方式中，所述控制模块22还用于：
输出校正后的各个环境参数采集值，并利用校正后的各个环境参数采集值对所述移动载具20进行路径规划。
在一些实施例中，本公开实施例提供的装置、系统具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。
本公开实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。计算机可读存储介质可以是非易失性计算机可读存储介质。
本公开实施例还提出一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行上述方法。
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行上述方法。
电子设备可以被提供为终端、服务器或其它形态的设备。
请参阅图8，图8示出了根据本公开实施例的一种电子设备的框图。
例如，电子设备1900可以被提供为一服务器。参照图8，电子设备1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。
电子设备1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行电子设备1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将电子设备1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。电子设备1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如微软服务器操作系统(Windows ServerTM)，苹果公司推出的基于图形用户界面操作系统(Mac OSXTM)，多用户多进程的计算机操作系统(UnixTM),自由和开放原代码的类Unix操作系统(LinuxTM)，开放原代码的类Unix操作系统(FreeBSDTM)或类似。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由电子设备1900的处理组件1922执行以完成上述方法。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是(但不限于)电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
该计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包(Software Development Kit，SDK)等等。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (13)
1.一种环境参数校正方法，其特征在于，所述方法包括：
控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；
根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组，其中，每个环境参数组对应于同一目标时间常数，所述目标时间常数是表征采集环境参数的传感器与所述目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；
确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对各个环境参数采集值进行平滑处理，以将低分辨率的环境参数采集值转化成高分辨率的环境参数采集值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据空气密度、采集环境参数的传感器受到气流影响的气流速度、传感器的等效直径及空气动力粘度系数确定温度传感器表面空气的雷诺数；
根据所述雷诺数、普朗特数及预设常数确定努谢尔特数；
根据所述努谢尔特数、空气导热系数及传感器的等效直径确定传感器与环境中空气的对流传热系数；
根据所述对流传热系数、传感器与环境中空气的接触面积确定温度传感器与环境空气的传热热阻；
根据所述传热热阻、传感器的质量及传感器的材料的比热容确定传感器的目标时间常数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
根据所述移动载具的移动速度及环境中空气气流速度的叠加结果得到所述采集环境参数的传感器受到气流影响的气流速度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每种环境参数包括由多个传感器采集得到的多个环境参数采集值，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据各个传感器的动态响应关系及采集得到的多个环境参数采集值确定所述目标时间常数，其中，所述动态响应关系表示真实环境参数与传感器采集到的环境参数采集值、传感器的时间常数、环境参数变化率的对应关系。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，包括：
利用如下的动态响应关系对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正，得到真实环境参数：
其中，Pa表示真实环境参数，Pm表示环境参数组中的环境参数采集值，τ表示目标时间常数，
表示环境参数变化率。/>
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
输出校正后的各个环境参数采集值，并利用校正后的各个环境参数采集值对所述移动载具进行路径规划。
8.一种环境参数校正装置，其特征在于，所述装置包括：
移动控制模块，用于控制移动载具在目标区域的预设路径上移动，采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；
划分模块，用于根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组，其中，每个环境参数组对应于同一目标时间常数，所述目标时间常数是表征采集环境参数的传感器与所述目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；
校正模块，用于确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正。
9.一种环境参数校正系统，其特征在于，所述系统包括：
移动载具；
定位模块，设置于所述移动载具之上，用于进行定位；
传感器模块，设置于所述移动载具之上，包括至少一个传感器，用于采集环境参数；
控制模块，设置于所述移动载具之上，连接于所述定位模块及所述传感器模块，用于：
控制所述移动载具在目标区域的预设路径上移动，以利用所述传感器模块及定位模块采集所述预设路径上各个位置的实时的环境参数得到多个环境参数采集值；
根据采集各个环境参数时所述移动载具的位移将环境参数采集值划分为多个环境参数组，其中，每个环境参数组对应于同一目标时间常数，所述目标时间常数是表征采集环境参数的传感器与所述目标区域的环境建立传热/传质平衡速度的物理量；
确定各个环境参数组的目标时间常数，利用各个目标时间常数对各个环境参数组中的环境参数采集值进行校正。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括校正传感器模块，包括热线风速仪，用于采集传感器受到气流影响的气流速度，所述传感器受到气流影响的气流速度为所述移动载具的移动速度及环境中空气气流速度的叠加结果，其中，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据空气密度、所述传感器受到气流影响的气流速度、传感器的等效直径及空气动力粘度系数确定温度传感器表面空气的雷诺数；
根据所述雷诺数、普朗特数及预设常数确定努谢尔特数；
根据所述努谢尔特数、空气导热系数及传感器的等效直径确定传感器与环境中空气的对流传热系数；
根据所述对流传热系数、传感器与环境中空气的接触面积确定温度传感器与环境空气的传热热阻；
根据所述传热热阻、传感器的质量及传感器的材料的比热容确定传感器的目标时间常数。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述传感器模块包括至少一个传感器阵列，每个传感器阵列包括多个传感器，所述传感器阵列中各个传感器采集相同的环境参数，所述确定各个环境参数组的目标时间常数，包括：
根据各个传感器的动态响应关系及采集得到的多个环境参数采集值确定所述目标时间常数，其中，所述动态响应关系表示真实环境参数与传感器采集到的环境参数采集值、传感器的时间常数、环境参数变化率的对应关系。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310202307.9A CN116147704A (zh) | 2023-03-02 | 2023-03-02 | 环境参数校正方法、装置及系统、电子设备和存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310202307.9A CN116147704A (zh) | 2023-03-02 | 2023-03-02 | 环境参数校正方法、装置及系统、电子设备和存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116147704A true CN116147704A (zh) | 2023-05-23 |
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ID=86359983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310202307.9A Pending CN116147704A (zh) | 2023-03-02 | 2023-03-02 | 环境参数校正方法、装置及系统、电子设备和存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116147704A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116840600A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-10-03 | 河北久维电子科技有限公司 | 设备异常告警方法及变电站辅助系统综合监控联动平台 |
| CN117007112A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-11-07 | 苏州圣蒙莱科技有限公司 | 基于数字孪生的智慧城市生态环境监测系统 |
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2023
- 2023-03-02 CN CN202310202307.9A patent/CN116147704A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117007112B (zh) * | 2023-07-13 | 2024-04-19 | 江苏端木软件技术有限公司 | 基于数字孪生的智慧城市生态环境监测系统 |
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