WO2023135337A1 - Method for calibrating an ego-device - Google Patents

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WO2023135337A1
WO2023135337A1 PCT/EP2023/051036 EP2023051036W WO2023135337A1 WO 2023135337 A1 WO2023135337 A1 WO 2023135337A1 EP 2023051036 W EP2023051036 W EP 2023051036W WO 2023135337 A1 WO2023135337 A1 WO 2023135337A1
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environmental parameter
primary
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specific
calibration
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PCT/EP2023/051036
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Birgit FULLERTON
Johannes LANGER
Karim TARRAF
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Bernard Technologies GmbH
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    • G01N33/0075—Control unit therefor for multiple spatially distributed sensors, e.g. for environmental monitoring

Definitions

  • the self-measurement technology for a respective environmental parameter it is possible for the self-measurement technology for a respective environmental parameter to be optical and/or electrochemical or based on an optical and/or electrochemical measurement method, whereas the reference measurement technology for this respective environmental parameter is chemical and/or gravimetric or based on a optical and/or electronic measuring methods.
  • a respective intrinsic sensor is usually more cost-effective than the respective reference sensor for the respective environmental parameter.
  • the respective reference sensor measures the respective environmental parameter more precisely than the respective self-sensor and supplies correspondingly more precise results.
  • the method it is possible to To improve the accuracy of self-sensors and thus of self-devices.
  • a large number of different environmental parameters are conceivable as environmental parameters or specific environmental parameters.
  • a specific intrinsic measurement technique is used for each of the large number of different environmental parameters for its measurement, and accordingly a specific type of intrinsic sensors each, which are each based on this specific intrinsic measurement technique.
  • raw values for particulate matter (PM10, PM2.5) used as a specific environmental parameter and for the temperature and / or relative humidity as additional environmental parameters.
  • a time or a time interval is provided between points in time t 1 and t 2 . It is taken into account here that at least n regional reference sensors Ra, Rb, Rx have similar NO2 concentrations. It is also taken into account that the temperature, as an environmental parameter, is in a limit value range provided for this purpose, which is defined by a minimum value and a maximum value [Tempi , Temp2] for the reference value, and that the air humidity, as an environmental parameter, is in a limit value range [h1 , h2] for the reference value bounded by a minimum and a maximum value.

Abstract

The invention relates to a method for calibrating a secondary ego-device (S1, S2, S3, S4, Sj) for a particular environmental parameter to be determined using the secondary ego-device (S1, S2, S3, S4, Sj), wherein the secondary ego-device (S1, S2, S3, S4, Sj) has a number of secondary ego-sensors, in which: - at at least one calibration location (K1, K2, Ki), raw values for the particular environmental parameter are determined by at least one particular primary ego-sensor of at least one primary ego-device (P1, P2, Pi) which has a number of primary ego-sensors, raw values for at least one further environmental parameter are determined by at least one further primary ego-sensor of the at least one primary ego-device (P1, P2, Pi), and reference values for the particular environmental parameter are determined by at least one particular reference sensor (R1, R2, Ri), wherein a calibration function for the particular environmental parameter is determined on the basis of the raw values for the particular environmental parameter, the raw values for the at least one further environmental parameter and the reference values for the particular environmental parameter; - and, at a measurement location (M1, M2, M3, M4, Mj), raw values which are determined by the secondary ego-device (S1, S2, S3, S4, Sj) for the particular environmental parameter are processed taking into account the calibration function and, from this, calibrated measurement values are determined for the particular environmental parameter.

Description

Verfahren zum Kalibrieren eines Eigengeräts Procedure for calibrating an in-house device
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Eigengeräts und ein System zum Kalibrieren eines Eigengeräts. The invention relates to a method for calibrating a personal device and a system for calibrating a personal device.
Ein Sensor zum Erfassen eines Umweltparameters kann eventuell Werte für diesen Umweltparameter bereitstellen, die bspw. aufgrund einer Messungenauigkeit nicht korrekt und somit zu korrigieren sind. A sensor for detecting an environmental parameter can possibly provide values for this environmental parameter which, for example, are incorrect due to measurement inaccuracy and therefore need to be corrected.
Die Druckschrift EP 3 617 663 A1 beschreibt ein Verfahren zum Verifizieren von Sensoren für ein Sensornetzwerk, in dem sich mindestens ein Referenzsensor befindet. The publication EP 3 617 663 A1 describes a method for verifying sensors for a sensor network in which there is at least one reference sensor.
Ein Verfahren zum Kalibrieren eines Netzwerks aus Umweltsensoren ist aus der Druckschrift WO 2020/157582 A2 bekannt. A method for calibrating a network of environmental sensors is known from publication WO 2020/157582 A2.
Die Druckschrift US 10 041 862 B2 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen von Feinstaubpartikeln mit einem kostengünstigen Sensor. The publication US Pat. No. 10,041,862 B2 describes a method for monitoring fine dust particles using an inexpensive sensor.
Die Druckschrift DE 102015 001 500 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kalibration mindestens eines Drucksensors, wobei eine Sensorcharakteristik durch die Bestimmung eines Drucks bei mindesten zwei unterschiedlichen Temperaturen aufgenommen wird, wobei aus der Sensorcharakteristik die Größe eines Einflusses einer Einflussgröße auf den Drucksensor über einen funktionalen Zusammenhang bestimmt wird, wobei dem Drucksensor bekannte Referenzwerte für den Druck vorgegeben werden, auf die der Drucksensor dann entsprechend eingestellt wird. Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausführungsformen des Verfahrens und des Systems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor. The publication DE 102015 001 500 A1 describes a method for calibrating at least one pressure sensor, a sensor characteristic being recorded by determining a pressure at at least two different temperatures, the size of an influence of an influencing variable on the pressure sensor being determined from the sensor characteristic via a functional relationship known reference values for the pressure are specified for the pressure sensor, to which the pressure sensor is then adjusted accordingly. Against this background, a method and a system with the features of the independent patent claims are presented. Embodiments of the method and the system emerge from the dependent patent claims and the description.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Kalibrieren bzw. zur Kalibrierung von einem sekundären Eigengerät für einen mit dem sekundären Eigengerät zu ermittelnden bestimmten Umweltparameter vorgesehen bzw. ausgebildet, wobei das sekundäre Eigengerät eine Anzahl sekundärer Eigensensoren aufweist. Das sekundäre Eigengerät mit den sekundären Eigensensoren ist zum Ermitteln von dem bestimmten Umweltparameter, also einem Umweltparameter unter mehreren Umweltparametern, in der Luft einer Umwelt bzw. Umgebung des sekundären Eigengeräts ausgebildet. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrens werden an mindestens einem Kalibrierungsstandort, also einem Kalibrierungsstandort oder mehreren Kalibrierungsstandorten, von einem bestimmten primären Eigensensor von mindestens einem primären Eigengerät, also von einem primären Eigengerät oder von mehreren primären Eigengeräten, als jeweiligem Master-Eigengerät, das eine Anzahl an primären Eigensensoren aufweist, Rohwerte für den bestimmten Umweltparameter, bspw. einen ersten Umweltparameter, und weiterhin von mindestens einem weiteren primären Eigensensor des mindestens einen primären Eigengeräts Rohwerte für mindestens einen weiteren Umweltparameter, bspw. für mindestens einen zweiten Umweltparameter, unter den mehreren Umweltparametern, und von mindestens einem bestimmten Referenzsensor, also einem bestimmten Referenzsensor oder mehreren bestimmten Referenzsensoren, Referenzwerte für den bestimmten Umweltparameter ermittelt. Dabei wird für den bestimmten Umweltparameter auf Basis der Rohwerte für den bestimmten Umweltparameter, der Rohwerte für den mindestens einen weiteren Umweltparameter und der Referenzwerte für den bestimmten Umweltparameter eine Kalibrierungsfunktion ermittelt. Außerdem werden an einem Messstandort Rohwerte, die von einem entsprechenden bestimmten sekundären Eigensensor des sekundären Eigengeräts für den bestimmten Umweltparameter ermittelt werden, unter Berücksichtigung der mindestens einen Kalibrierungsfunktion verarbeitet, bspw. be- und/oder umgerechnet, wobei daraus für den bestimmten Umweltparameter kalibrierte Messwerte ermittelt werden. The method according to the invention is provided or designed for calibrating or for calibrating a secondary own device for a specific environmental parameter to be determined with the secondary own device, the secondary own device having a number of secondary own sensors. The secondary intrinsic device with the secondary intrinsic sensors is designed to determine the specific environmental parameter, ie one environmental parameter among a plurality of environmental parameters, in the air of an environment or environment of the secondary intrinsic device. According to the method according to the invention, at least one calibration location, i.e. one calibration location or several calibration locations, from a specific primary own sensor of at least one primary own device, i.e. one primary own device or several primary own devices, as the respective master own device, which has a number of primary own sensors, raw values for the specific environmental parameter, e.g. a first environmental parameter, and furthermore raw values from at least one further primary own sensor of the at least one primary own device for at least one further environmental parameter, e.g. for at least one second environmental parameter, among the plurality of environmental parameters, and from at least one specific reference sensor, that is to say a specific reference sensor or a plurality of specific reference sensors, determines reference values for the specific environmental parameter. A calibration function is determined for the specific environmental parameter on the basis of the raw values for the specific environmental parameter, the raw values for the at least one additional environmental parameter and the reference values for the specific environmental parameter. In addition, raw values, which are determined by a corresponding specific secondary sensor of the secondary device for the specific environmental parameter, are processed at a measurement site, taking into account the at least one calibration function, e.g. and/or converted, calibrated measured values being determined therefrom for the specific environmental parameter.
Es ist vorgesehen, dass die Kalibrierungsfunktion die Rohwerte des mindestens einen bestimmten primären Eigensensors eines jeweiligen Eigengeräts, insbesondere unter Berücksichtigung der Rohwerte des mindestens einen weiteren primären Eigensensors, auf die Referenzwerte des bestimmten Referenzsensors abbildet. Üblicherweise werden mit der ermittelten Kalibrierungsfunktion für den bestimmten Umweltparameter die Rohwerte des mindestens einen primären Eigengeräts auf die Referenzwerte abgebildet und/oder transformiert, wobei mit der Kalibrierungsfunktion ein Zusammenhang zwischen den Rohwerten und den Referenzwerten für den bestimmten Umweltparameter beschrieben bzw. abgebildet wird. Entsprechend wird aus Rohwerten, die von dem sekundären Eigengerät für diesen bestimmten Umweltparameter an dem Messstandort ermittelt werden, kalibrierte Messwerte für den bestimmten Umweltparameter ermittelt, üblicherweise berechnet. Provision is made for the calibration function to map the raw values of the at least one specific primary intrinsic sensor of a respective own device, in particular taking into account the raw values of the at least one further primary intrinsic sensor, onto the reference values of the specific reference sensor. The raw values of the at least one primary own device are usually mapped and/or transformed to the reference values with the determined calibration function for the specific environmental parameter, with a relationship between the raw values and the reference values for the specific environmental parameter being described or mapped with the calibration function. Correspondingly, calibrated measured values for the specific environmental parameter are determined, usually calculated, from raw values that are determined by the secondary own device for this specific environmental parameter at the measurement location.
Ein jeweiliges Eigengerät, also das mindestens eine primäre Eigengerät bzw. das sekundäre Eigengerät, weist mindestens einen primären bzw. einen sekundären Eigensensor, in Ausgestaltung nur einen Eigensensor oder mehrere Eigensensoren und somit eine entsprechende Anzahl an Eigensensoren auf. Zur Ermittlung eines bestimmten Umweltparameters werden neben den Rohwerten des dafür ausgelegten bestimmten Eigensensors auch Rohwerte für den mindestens einen weiteren Umweltparameter von entsprechend mindestens einem weiteren Eigensensor des jeweiligen Eigengeräts, quasi als Randbedingungen, berücksichtigt, wobei die Rohwerte für den bestimmten Umweltparameter und den mindestens einen weiteren Umweltparameter, die von dem mindestens einen primären Eigengerät an dem mindestens einen Kalibrierungsstandort ermittelt werden, in die zu ermittelnde Kalibrierfunktion mit einfließen. In der Regel gibt es für jeden bestimmten Umweltparameter eine eigene Kalibrierungsfunktion. In Ausgestaltung gibt es für jedes sekundäre Eigengerät, mit dem aufgrund der mehreren Eigensensoren auch mehrere Umweltparameter bestimmt werden können, mehrere Kalibrierfunktionen, also für jeden bestimmten Umweltpa- rameter eine Kalibrierungsfunktion, die je nach zu betrachtendem bestimmten Umweltparameter angewendet werden bzw. wird. In Ausgestaltung ist es denkbar, dass von jeweils einem Eigengerät, das nur einen Eigensensor aufweist, Rohwerte nur des bestimmten Umweltparameters oder Rohwerte nur des mindestens einen weiteren Umweltparameters, ggf. nur von einem einzigen weiteren Umweltparameter, erfasst und/oder gemessen werden. Von jeweils einem Referenzsensor werden in der Regel Referenzwerte von jeweils nur einem Umweltparameter erfasst und/oder gemessen. Each own device, ie the at least one primary own device or the secondary own device, has at least one primary or one secondary own sensor, in one embodiment only one own sensor or several own sensors and thus a corresponding number of own sensors. To determine a specific environmental parameter, in addition to the raw values of the specific intrinsic sensor designed for this purpose, raw values for the at least one additional environmental parameter of at least one additional intrinsic sensor of the respective proprietary device, quasi as boundary conditions, are taken into account, with the raw values for the specific environmental parameter and the at least one additional Environmental parameters, which are determined by the at least one primary own device at the at least one calibration site, are included in the calibration function to be determined. Typically, there is a separate calibration function for each specific environmental parameter. In an embodiment, there are several calibration functions for each secondary own device, with which several environmental parameters can also be determined due to the several own sensors, i.e. for each specific environmental parameter. rameter a calibration function that will be applied depending on the particular environmental parameter to be considered. In one embodiment, it is conceivable that raw values of only the specific environmental parameter or raw values of only the at least one additional environmental parameter, possibly only of a single additional environmental parameter, are recorded and/or measured by an individual device that has only one internal sensor. As a rule, reference values of only one environmental parameter are recorded and/or measured by a respective reference sensor.
In möglicher Ausgestaltung werden zunächst in einem ersten Schritt das mindestens eine primäre Eigengerät und der mindestens eine Referenzsensor an dem mindestens einen Kalibrierungsstandort angeordnet, an dem das mindestens eine primäre Eigengerät und der mindestens eine Referenzsensor denselben Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind, die üblicherweise durch mehrere Umweltparameter beeinflusst werden bzw. sind und an dem mindestens einen Kalibrierungsstandort herrschen. Dabei werden an dem mindestens einen Kalibrierungsstandort von dem mindestens einen primären Eigengerät Rohwerte des bestimmten Umweltparameters und des mindestens einen weiteren Umweltparameters und von dem mindestens einen Referenzsensor Referenzwerte des bestimmten Umweltparameters in der Luft ermittelt. Danach wird in einem zweiten Schritt das zu kalibrierende sekundäre Eigengerät an dem Messstandort angeordnet, wo es denselben oder zumindest ähnlichen Umweltbedingungen wie das mindestens eine primäre Eigengerät und der mindestens eine Referenzsensor an dem mindestens einen Kalibrierungsstandort ausgesetzt ist bzw. wird. In a possible embodiment, in a first step, the at least one primary own device and the at least one reference sensor are arranged at the at least one calibration location at which the at least one primary own device and the at least one reference sensor are exposed to the same environmental or environmental conditions that are usually caused by several environmental parameters are or are influenced and at which at least one calibration site prevails. Raw values of the specific environmental parameter and the at least one additional environmental parameter are determined at the at least one calibration location by the at least one primary own device, and reference values of the specific environmental parameter in the air are determined by the at least one reference sensor. Then, in a second step, the secondary proprietary device to be calibrated is placed at the measurement site where it is exposed to the same or at least similar environmental conditions as the at least one primary proprietary device and the at least one reference sensor at the at least one calibration site.
Im Rahmen einer Vorkalibrierung werden die Eigengeräte, d. h. das mindestens eine primäre Eigengerät mit den primären Eigensensoren und das sekundäre Eigengerät mit den sekundären Eigensensoren, auf eine gemeinsame Basislinie und optional auf ein gemeinsames Gain eingestellt. Eine derartige Vorkalibrierung kann vor Auslieferung der Eigengeräte mit den jeweiligen Eigensensoren mittels jeweiliger Referenzsensoren oder anhand von Herstellerdaten der jeweiligen Eigengeräte durchgeführt werden. Dabei wird ein zunächst ggf. vor- handener Offset der Basislinien ausgeglichen. Eine Korrektur der jeweiligen Basislinien der jeweiligen Eigengeräte ist auch noch nach einer jeweiligen Kalibrierung der jeweiligen Eigengeräte möglich. As part of a pre-calibration, the own devices, ie the at least one primary own device with the primary own sensors and the secondary own device with the secondary own sensors, are set to a common baseline and optionally to a common gain. Such a pre-calibration can be carried out before delivery of the own devices with the respective own sensors by means of respective reference sensors or using manufacturer data of the respective own devices. In this case, an initially possibly pre- existing offset of the baselines compensated. A correction of the respective base lines of the respective own devices is also still possible after a respective calibration of the respective own devices.
Üblicherweise werden in einem Vorkalibrierungsschritt alle Eigengeräte, bspw. in einem Labor vor Auslieferung, mit Hilfe mindestens eines Referenzsensors oder mittels Herstellerdaten vorkalibriert, wobei jeweilige Basislinien der Eigensensoren, also des sekundären Eigensensors und des mindestens einen primären Eigensensors, für den bestimmten Umweltparameter justiert werden, so dass alle Eigensensoren letztlich eine gleiche Basislinie haben. Im Betrieb, d. h. wenn das mindestens eine primäre Eigengerät mit den primären Eigensensoren an einem jeweiligen Kalibrierungsstandort und/oder das sekundäre Eigengerät mit den sekundären Eigensensoren an einem jeweiligen Messstandort im Feld angeordnet sind, können Nachjustierungen erforderlich sein. Dies wird dann zu einem Zeitpunkt und bei definierten Umweltparametern (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) bspw. nachts durchgeführt, wenn angenommen werden kann, dass Rohwerte für jeweilige Umweltparameter relativ konstant sind und demnach für alle Eigengeräte gleich sein müssten. Durch Abgleich der Rohwerte für die jeweiligen Umweltparameter mit der aus einer Gruppe von Referenzsensoren bestimmten Basislinie können Abweichungen, bspw. Ausreißer, identifiziert und eine jeweilige Basislinie nachjustiert werden, wobei die jeweilige Basislinie eines jeweiligen Eigengeräts korrigiert wird. Die jeweiligen Eigengeräte und mindestens ein Referenzsensor sind dabei in der gleichen Region oder zumindest in einer Region mit ähnlichen Umgebungsbedingungen angeordnet. Die Roh- und Referenzwerte aller Eigen- und Referenzsensoren werden an eine Datenbank übermittelt, dort miteinander verglichen, wobei mittels einer Recheneinheit eine eventuell erforderliche Nachjustierung vorgenommen, wird. In a pre-calibration step, all proprietary devices are usually pre-calibrated, e.g. in a laboratory prior to delivery, using at least one reference sensor or using manufacturer data, with the respective baselines of the proprietary sensors, i.e. the secondary proprietary sensor and the at least one primary proprietary sensor, being adjusted for the specific environmental parameter. so that all intrinsic sensors ultimately have the same baseline. In operation, i. H. if the at least one primary own device with the primary own sensors is arranged at a respective calibration location and/or the secondary own device with the secondary own sensors is arranged at a respective measurement location in the field, readjustments may be necessary. This is then carried out at a time and with defined environmental parameters (temperature, humidity), for example at night, when it can be assumed that raw values for the respective environmental parameters are relatively constant and should therefore be the same for all own devices. By comparing the raw values for the respective environmental parameters with the baseline determined from a group of reference sensors, deviations, for example outliers, can be identified and a respective baseline can be readjusted, with the respective baseline of a respective own device being corrected. The respective own devices and at least one reference sensor are arranged in the same region or at least in a region with similar environmental conditions. The raw and reference values of all intrinsic and reference sensors are transmitted to a database, where they are compared with one another, with any necessary readjustment being carried out by means of a computing unit.
Zur Kalibrierung des sekundären Eigengeräts können die Rohwerte von mehreren primären Eigengeräten für den bestimmten Umweltparameter, bspw. eine Konzentration einer ersten Substanz in der Luft, verwendet werden, wobei diese Rohwerte des bestimmten Umweltparameters von verschiedenen weiteren bzw. zweiten Umweltparametern, bspw. Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit oder der Konzentration einer weiteren Substanz abhängig sein können, die dann in der Kalibrierungsfunktion als Nebenbedingungen berücksichtigt werden. The raw values of several primary own devices for the specific environmental parameter, e.g. a concentration of a first substance in the air, can be used to calibrate the secondary own device, these raw values of the specific environmental parameter being dependent on various other or second environmental parameters, e.g. temperature, pressure , humidity or the concentration of another substance, which are then taken into account as secondary conditions in the calibration function.
An dem mindestens einen Kalibrierungsstandort ist eine Referenzmessstation angeordnet, die den mindestens einen Referenzsensor für den bestimmten Umweltparameter aufweist. Demnach ist der mindestens eine Referenzsensor bereits an dem jeweiligen Kalibrierungsstandort, bevor ein primäres Eigengerät zum Durchführen des Verfahrens dort angeordnet wird. Es ist jedoch auch möglich, den mindestens einen Referenzsensor und das mindestens eine primäre Eigengerät an dem jeweiligen Kalibrierungsstandort gleichzeitig anzuordnen, bspw. zu installieren. A reference measuring station, which has the at least one reference sensor for the specific environmental parameter, is arranged at the at least one calibration site. Accordingly, the at least one reference sensor is already at the respective calibration location before a primary own device for carrying out the method is arranged there. However, it is also possible to arrange, for example to install, the at least one reference sensor and the at least one primary own device at the respective calibration site at the same time.
Es ist in Ausgestaltung vorgesehen, dass ein jeweiliger Umweltparameter von einem jeweiligen Eigensensor mit einer Eigenmesstechnik zum Ermitteln der jeweiligen Rohwerte des jeweiligen Umweltparameters und von einem jeweiligen Referenzsensor mit einer Referenzmesstechnik zum Ermitteln der jeweiligen Rohwerte des jeweiligen Umweltparameters bestimmt wird, wobei sich die Eigenmesstechnik und die Referenzmesstechnik für den jeweiligen Umweltparameter voneinander unterscheiden, wobei die Referenzmesstechnik für den jeweiligen Umweltparameter genauer als die Eigenmesstechnik ist. Dabei ist es möglich, dass eine Referenzmesstechnik als genau und/oder gut messend anerkannt, bspw. zertifiziert, ist. It is provided in an embodiment that a respective environmental parameter is determined by a respective inherent sensor with an inherent measurement technique for determining the respective raw values of the respective environmental parameter and by a respective reference sensor with a reference measurement technique for determining the respective raw values of the respective environmental parameter, with the inherent measurement technique and the Distinguish reference measurement technology for the respective environmental parameter from one another, the reference measurement technology for the respective environmental parameter being more precise than the self-measurement technology. It is possible that a reference measurement technique is recognized, for example certified, as accurate and/or measuring well.
Dabei ist es in weiterer Ausgestaltung möglich, dass die Eigenmesstechnik für einen jeweiligen Umweltparameter optisch und/oder elektrochemisch ist bzw. auf einem optischen und/oder elektrochemischen Messverfahren beruht, wohingegen die Referenzmesstechnik für diesen jeweiligen Umweltparameter chemisch und/oder gravimetrisch ist bzw. auf einem optischen und/oder elektronischen Messverfahren beruht. Üblicherweise ist ein jeweiliger Eigensensor kostengünstiger als der jeweilige Referenzsensor für den jeweiligen Umweltparameter. Dabei ist vorgesehen, dass der jeweilige Referenzsensor den jeweiligen Umweltparameter genauer als der jeweilige Eigensensor misst und entsprechend genauere Ergebnisse liefert. Mit dem Verfahren ist es möglich, eine Genauigkeit von Eigensensoren und somit von Eigengeräten zu verbessern. Als Umweltparameter bzw. bestimmter Umweltparameter ist eine Vielzahl von verschiedenen Umweltparametern denkbar. In der Regel wird für jeden der Vielzahl von verschiedenen Umweltparametern zu dessen Messung je eine spezifische Eigenmesstechnik verwendet, und demnach je eine spezifische Art von Eigensensoren, die je auf dieser spezifischen Eigenmesstechnik beruhen. In a further embodiment, it is possible for the self-measurement technology for a respective environmental parameter to be optical and/or electrochemical or based on an optical and/or electrochemical measurement method, whereas the reference measurement technology for this respective environmental parameter is chemical and/or gravimetric or based on a optical and/or electronic measuring methods. A respective intrinsic sensor is usually more cost-effective than the respective reference sensor for the respective environmental parameter. In this case, it is provided that the respective reference sensor measures the respective environmental parameter more precisely than the respective self-sensor and supplies correspondingly more precise results. With the method it is possible to To improve the accuracy of self-sensors and thus of self-devices. A large number of different environmental parameters are conceivable as environmental parameters or specific environmental parameters. As a rule, a specific intrinsic measurement technique is used for each of the large number of different environmental parameters for its measurement, and accordingly a specific type of intrinsic sensors each, which are each based on this specific intrinsic measurement technique.
Ebenso wird für jeden der Vielzahl von verschiedenen Umweltparametern zu dessen Messung je eine spezifische Referenzmesstechnik verwendet, und demnach je eine spezifische Art von Referenzsensoren, die je auf dieser spezifischen Referenzmesstechnik beruhen. Likewise, a specific reference measurement technique is used for each of the large number of different environmental parameters to measure it, and accordingly a specific type of reference sensor each, which is based on this specific reference measurement technique.
In weiterer Ausgestaltung werden bzw. sind das mindestens eine primäre und das sekundäre Eigengerät mit den jeweiligen Eigensensoren baugleich ausgebildet. Dabei kann das sekundäre Eigengerät ortsfest angeordnet sein oder zwischen Messstandorten transportiert werden, entsprechend kann das mindestens eine primäre Eigengerät ortsfest angeordnet sein oder zwischen Kalib- rierungsstandorten transportiert werden. Der mindestens eine Kalibrierungsstandort und der Messstandort, der die Kalibrierungsfunktion von dem mindestens einen Kalibrierungsstandort bezieht, liegen bzw. befinden sich in der gleichen Region oder zumindest in jeweiligen Regionen mit gleichen oder zumindest ähnlichen Umgebungsbedingungen. Es ist möglich, dass mindestens ein jeweiliges Eigengerät als eine bauliche Einheit ausgebildet ist, die sämtliche Eigensensoren aufweist. Dabei ist es weiterhin möglich, dass ein derartiges Eigengerät ein Gehäuse aufweist, in dem und/oder an dem mindestens jeweils mindestens ein Eigensensor angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass Eigensensoren mindestens eines jeweiligen Eigengeräts an dem Kalibrierungsstandort oder Messstandort jeweils räumlich verteilt und voneinander getrennt angeordnet sind. In a further refinement, the at least one primary and the secondary internal device are or are designed to be structurally identical to the respective internal sensors. In this case, the secondary own device can be arranged in a stationary manner or transported between measurement locations, correspondingly the at least one primary own device can be arranged in a stationary manner or transported between calibration locations. The at least one calibration site and the measurement site, which obtains the calibration function from the at least one calibration site, are located in the same region or at least in respective regions with the same or at least similar environmental conditions. It is possible for at least one individual device to be designed as a structural unit that has all of its own sensors. It is also possible for such an internal device to have a housing in and/or on which at least one internal sensor is arranged. As an alternative or in addition, it is possible for the sensors of at least one respective own device to be spatially distributed and arranged separately from one another at the calibration site or measurement site.
In optionaler Ausgestaltung werden das mindestens eine primäre und das sekundäre Eigengerät mit den jeweiligen Eigensensoren vorkalibriert, wobei ein jeweiliger Eigensensor gegen einen Referenzsensor, bspw. an einem Kalibrierungsstandort- und/oder Messstandort im Feld oder in einem Labor, abgegli- chen wird. In der Regel gibt es eine Vielzahl von sekundären Eigengeräten, bspw. im Feld, d. h. in einem geographischen Gebiet mit einer beliebig definierbaren Ausdehnung, die eine Art Netzwerk aufspannen. Jeweils ein sekundäres Eigengerät wird von einem primären Eigengerät oder von mehreren primären Eigengeräten, die in einer Region mit ähnlichen Umweltbedingungen angeordnet sind, kalibriert bzw. bezieht von diesen eine jeweilige Kalibrierfunktion für einen bestimmten von dem sekundären Eigengerät zu messenden Umweltparameter. In an optional embodiment, the at least one primary and the secondary internal device are pre-calibrated with the respective internal sensors, with a respective internal sensor being compared to a reference sensor, e.g. at a calibration site and/or measurement site in the field or in a laboratory. will. As a rule, there is a large number of secondary own devices, for example in the field, ie in a geographical area with an arbitrarily definable extent, which span a type of network. Each secondary own device is calibrated by a primary own device or by several primary own devices, which are arranged in a region with similar environmental conditions, or obtains from them a respective calibration function for a specific environmental parameter to be measured by the secondary own device.
Üblicherweise ist jeweils ein Umweltparameter, in der Regel der bestimmte Umweltparameter, ein Schadstoff, bspw. Kohlenmonoxid CO, ein Stickstoffoxid NOX, bspw. Stickstoffdioxid NO2, Ozon 03 oder Schwefeldioxid SO2 und somit gasförmig oder Feinstaub an einem jeweiligen Standort. Alternativ ist der bestimmte Umweltparameter und/oder weitere Umweltparameter eine physikalische Größe, bspw. ein Luftdruck, eine Luftfeuchtigkeit oder eine Temperatur an einem jeweiligen Standort. Usually, one environmental parameter, usually the specific environmental parameter, is a pollutant, e.g. carbon monoxide CO, a nitrogen oxide NOX, e.g. nitrogen dioxide NO2, ozone 03 or sulfur dioxide SO2 and thus gaseous or fine dust at a respective location. Alternatively, the specific environmental parameter and/or other environmental parameters is a physical variable, for example air pressure, air humidity or temperature at a particular location.
In weiterer Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens werden die von dem jeweiligen Eigensensor mit der Eigenmesstechnik ermittelten Rohwerte des bestimmten Umweltparameters von mindestens einem weiteren Umweltparameter beeinflusst, wobei der bestimmte Umweltparameter und/oder die Eigenmesstechnik von dem mindestens einen weiteren Umweltparameter abhängig ist bzw. sind. Um diese Abhängigkeit zu berücksichtigen, wird die Kalibrierungsfunktion in vorgegebenen zeitlichen Abständen, bspw. periodisch, immer wieder neu berechnet und dem sekundären Eigengerät mit dem sekundären Eigensensor bereitgestellt. Dabei werden die Rohwerte des mindestens einen primären Eigengeräts und die Referenzwerte des mindestens einen Referenzsensors aus kontinuierlichen jeweiligen Messungen jeweils zu einem aktuellen Zeitpunkt zur Neuberechnung und/oder Aktualisierung der Kalibrierungsfunktion entnommen. In a further refinement of the method presented, the raw values of the specific environmental parameter determined by the respective intrinsic sensor using the intrinsic measurement technique are influenced by at least one further environmental parameter, with the particular environmental parameter and/or the intrinsic measurement technique being dependent on the at least one further environmental parameter. In order to take this dependency into account, the calibration function is repeatedly recalculated at predetermined time intervals, for example periodically, and made available to the secondary intrinsic device with the secondary intrinsic sensor. The raw values of the at least one primary own device and the reference values of the at least one reference sensor are taken from continuous respective measurements at a current point in time for recalculating and/or updating the calibration function.
An einem jeweiligen Standort, also Mess- oder Kalibrierungsstandort, werden nur sog. plausible Rohwerte, nur sog. plausible Referenzwerte und/oder nur sog. plausible kalibrierte Messwerte verwendet, die sich jeweils in einem hierfür vorgesehenen Grenzwertebereich, der durch einen Minimalwert und einen Maximalwert beschränkt ist, befinden. Das Verfahren ist für unterschiedliche voranstehend beschriebene bestimmte Umweltparameter durchführbar, wobei für jeweils einen Umweltparameter Eigengeräte mit spezifischen Eigensensoren, also das mindestens eine primäre Eigengerät und das sekundäre Eigengerät, und mindestens ein spezifischer Referenzsensor vorgesehen werden und ein spezifischer Grenzwertebereich definiert wird bzw. ist. Rohwerte und/oder kalibrierte Messwerte, die nicht in dem spezifischen Grenzwertebereich liegen, werden als Ausreißer direkt, d. h. vor einer weiteren Verarbeitung bzw. Nutzung der jeweiligen Rohwerte und/oder kalibrierten Messwerte, aussortiert. Only so-called plausible raw values, only so-called plausible reference values and/or only So-called plausible calibrated measured values are used, which are each in a limit value range provided for this purpose, which is limited by a minimum value and a maximum value. The method can be carried out for different specific environmental parameters described above, wherein for each environmental parameter own devices with specific own sensors, i.e. the at least one primary own device and the secondary own device, and at least one specific reference sensor are provided and a specific limit value range is or is defined. Raw values and/or calibrated measured values that are not in the specific limit value range are sorted out directly as outliers, ie before further processing or use of the respective raw values and/or calibrated measured values.
In weiterer Ausgestaltung werden wiederholend ein Rohwert und/oder Referenzwert in einem jeweiligen vorgegebenen zeitlichen Messabstand ermittelt, wobei aus mehreren Rohwerten und/oder Referenzwerten jeweils über ein Erfassungszeitintervall ein Mittelwert ermittelt wird, wobei das Erfassungszeitintervall, bspw. eine Stunde, länger als der vorgegebene zeitliche Messabstand, bspw. x Minuten = 1/n Stunde, mit n als ganzzahligem Teiler von 60, ist. Alternativ oder ergänzend wird die Kalibrierungsfunktion jeweils nach einem Aktualisierungszeitabstand, bspw. ein Tag, eine Woche oder ein Monat, aktualisiert, wobei der Aktualisierungszeitabstand länger als das Erfassungszeitintervall ist. In a further embodiment, a raw value and/or reference value are determined repeatedly at a respective predetermined measurement interval, with a mean value being determined from a plurality of raw values and/or reference values over a recording time interval, with the recording time interval, e.g. one hour, being longer than the predetermined time interval Measurement interval, e.g. x minutes = 1/n hour, with n as an integer divisor of 60. Alternatively or additionally, the calibration function is updated after an update time interval, for example a day, a week or a month, with the update time interval being longer than the acquisition time interval.
Die Kalibrierungsfunktion, mit der die Rohwerte auf die Referenzwerte abgebildet und/oder transformiert werden, wird durch einen maschinellen Lerner, bspw. durch mindestens ein neuronales Netz bzw. Netzwerk, Support Vector Machines, Random Forest, Generalized Linear Models oder auch Ensembles verschiedener Modelle, und/oder durch andere Methoden der künstlichen Intelligenz, ermittelt, wobei der maschinelle Lerner trainiert wird. Die Kalibrierungsfunktion wird in der Regel durch den trainierten maschinellen Lerner gebildet und kann durch aktualisierte Trainingsdaten immer wieder aktualisiert werden. Die Trainingsdaten sind hierbei durch die Rohwerte des mindestens einen primären Eigengeräts und die Referenzwerte des mindestens einen Referenzsensors gegeben, wobei die Rohwerte als Eingangsdaten und die Referenzwer- te als Ausgangsdaten zum Trainieren des maschinellen Lerners bzw. des maschinellen Lernmodells verwendet werden. Die Rohwerte des bestimmten sekundären Eigensensors des sekundären Eigengeräts werden dann beim eigentlichen Bestimmen der kalibrierten Messwerte in den trainierten maschinellen Lerner als Eingangsdaten eingegeben, so dass die kalibrierten Messwerte als Ausgangsdaten von dem trainierten maschinellen Lerner ausgegeben werden. The calibration function, with which the raw values are mapped and/or transformed to the reference values, is performed by a machine learner, e.g. by at least one neural network or network, support vector machines, random forest, generalized linear models or ensembles of different models. and/or by other methods of artificial intelligence, whereby the machine learner is trained. The calibration function is usually formed by the trained machine learner and can be updated again and again with updated training data. The training data are given here by the raw values of the at least one primary own device and the reference values of the at least one reference sensor, with the raw values as input data and the reference values te can be used as starting data for training the machine learner or the machine learning model. The raw values of the specific secondary intrinsic sensor of the secondary intrinsic device are then input into the trained machine learner as input data during the actual determination of the calibrated measured values, so that the calibrated measured values are output as output data by the trained machine learner.
Wie voranstehend erläutert, werden die primären und die sekundären Eigengeräte mit den Eigensensoren vor und/oder bei bzw. während einer Nutzung, insbesondere bei einer Korrektur im Feld, also an einem jeweiligen Kalibrierungs- und/oder Messstandort, auf eine gemeinsame Basislinie eingestellt und/oder abgeglichen. Alternativ oder ergänzend werden die Eigensensoren der primären und sekundären Eigengeräte bei der Vorkalibrierung im Labor oder im Feld hinsichtlich ihres Gains und/oder ihres Offsets aufeinander abgeglichen bzw. abgestimmt. As explained above, the primary and the secondary own devices with the own sensors are set to a common baseline before and/or during or during use, in particular during a correction in the field, i.e. at a respective calibration and/or measurement location and/or or matched. As an alternative or in addition, the intrinsic sensors of the primary and secondary intrinsic devices are matched or matched to one another in terms of their gain and/or their offset during the pre-calibration in the laboratory or in the field.
Das Verfahren kann zur Kalibrierung für mehrere sekundäre Eigengeräte durchgeführt werden. The method can be used to calibrate multiple secondary proprietary devices.
In optionaler Ausgestaltung ist an einem Messstandort bei einem Test zum Verifizieren der kalibrierten Messwerte auch ein Referenzsensor, üblicherweise ortsfest, angeordnet, mit dem Referenzwerte des bestimmten Umweltparameters ermittelt werden, wobei die kalibrierten Messwerte des bestimmten sekundären Eigensensors des sekundären Eigengeräts mit den Referenzwerten des Referenzsensors miteinander verglichen werden. Auch an dem Messstandort sind das sekundäre Eigengerät und der Referenzsensor denselben dort herrschenden Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen in der Luft ausgesetzt. In an optional embodiment, a reference sensor, usually stationary, is also arranged at a measurement site during a test to verify the calibrated measured values, with which reference values of the specific environmental parameter are determined, with the calibrated measured values of the specific secondary intrinsic sensor of the secondary intrinsic device correlating with the reference values of the reference sensor be compared. At the measuring location, too, the secondary own device and the reference sensor are exposed to the same environmental or ambient conditions in the air that prevail there.
Das erfindungsgemäße System ist zum Kalibrieren von einem sekundären Eigengerät, das eine Anzahl an sekundären Eigensensoren aufweist und zum Ermitteln von einem bestimmten bzw. ersten Umweltparameter ausgebildet ist, ausgebildet. Das System weist mindestens ein primäres Eigengerät mit einer Anzahl an primären Eigensensoren, das zu kalibrierende sekundäre Eigengerät und eine üblicherweise zentrale Recheneinheit auf. Dabei ist an mindestens einem Kalibrierungsstandort das mindestens eine primäre Eigengerät anzuordnen bzw. angeordnet, das dazu ausgebildet ist, Rohwerte für den bestimmten bzw. ersten Umweltparameter und Rohwerte für mindestens einen weiteren bzw. zweiten Umweltparameter zu messen, zu erfassen und/oder zu ermitteln. Weiterhin ist an dem mindestens einen Kalibrierungsstandort mindestens ein bestimmter bzw. erster Referenzsensor anzuordnen bzw. angeordnet, der dazu ausgebildet ist, Referenzwerte des bestimmten Umweltparameters zu messen, zu erfassen und/oder zu ermitteln. Die Recheneinheit ist dazu ausgebildet, für den bestimmten Umweltparameter auf Basis der Rohwerte für den bestimmten Umweltparameter, der Rohwerte für den mindestens einen weiteren Umweltparameter und der Referenzwerte für den bestimmten Umweltparameter eine Kalibrierungsfunktion zu ermitteln. Außerdem ist an einem Messstandort das sekundäre Eigengerät mit den sekundären Eigensensoren anzuordnen bzw. angeordnet, wobei das sekundäre Eigengerät mit den sekundären Eigensensoren dazu ausgebildet ist, Rohwerte für den mindestens einen ersten bzw. bestimmten Umweltparameter zu messen, zu erfassen und/oder zu ermitteln. Das sekundäre Eigengerät und/oder die Recheneinheit ist bzw. sind dazu ausgebildet, diese Rohwerte für den mindestens einen ersten bzw. bestimmten Umweltparameter unter Berücksichtigung der mindestens einen Kalibrierungsfunktion zu verarbeiten und daraus für den mindestens einen bestimmten Umweltparameter kalibrierte Messwerte zu ermitteln und auszugeben. Dabei ergibt sich als Funktionswert der Kalibrierungsfunktion ein jeweiliger kalibrierter Messwert aus dem jeweiligen Rohwert oder aus mehreren Rohwerten, wenn dieser oder diese als Eingangswert oder Eingangswerte in die Kalibrierungsfunktion eingesetzt wird oder werden. The system according to the invention is designed to calibrate a secondary intrinsic device, which has a number of secondary intrinsic sensors and is designed to determine a specific or first environmental parameter. The system has at least one primary intrinsic device with a number of primary intrinsic sensors, the secondary intrinsic device to be calibrated and a usually central processing unit. The at least one primary own device, which is designed to measure, record and/or determine raw values for the specific or first environmental parameter and raw values for at least one further or second environmental parameter, is or is to be arranged at at least one calibration site. Furthermore, at least one specific or first reference sensor is to be arranged or arranged at the at least one calibration location, which is designed to measure, record and/or determine reference values of the specific environmental parameter. The computing unit is designed to determine a calibration function for the specific environmental parameter based on the raw values for the specific environmental parameter, the raw values for the at least one additional environmental parameter and the reference values for the specific environmental parameter. In addition, the secondary own device with the secondary own sensors is or is to be arranged at a measuring location, wherein the secondary own device with the secondary own sensors is designed to measure, record and/or determine raw values for the at least one first or specific environmental parameter. The secondary own device and/or the computing unit is/are designed to process these raw values for the at least one first or specific environmental parameter, taking into account the at least one calibration function, and to use them to determine and output calibrated measured values for the at least one specific environmental parameter. The function value of the calibration function is a respective calibrated measured value from the respective raw value or from a plurality of raw values if this or these is or are used as an input value or input values in the calibration function.
Die Recheneinheit ist dabei über Kommunikationsverbindungen mit den Eigengeräten und den Referenzsensoren bspw. drahtgebunden oder funkgestützt bzw. drahtlos zu verbinden bzw. verbindbar, wobei die Kommunikationsverbindungen dazu ausgebildet sind, die Rohwerte, die Referenzwerte, die kalibrierten Messwerte und/oder die Kalibrierungsfunktion zu übertragen. Das System weist ferner einen Server mit einer Datenbank auf, auf dem bzw. der Rohwerte, Referenzwerte, kalibrierte Messwerte und/oder die Kalibrierungsfunktion abrufbar hinterlegt werden bzw. sind. Dabei ist es möglich, dass der Server auch die Recheneinheit aufweist. Die Datenbank und die Recheneinheit stehen demnach über jeweilige Kommunikationsverbindungen mit den Eigengeräten in jeweiliger kommunikativer Verbindung. Die Kalibrierungsfunktion ist in dem Server abrufbar abgelegt und/oder von dem Server automatisch und/oder auf Anfrage an die Eigengeräte zu übermitteln. The arithmetic unit is or can be connected via communication links to the own devices and the reference sensors, for example wired or radio-supported or wirelessly, with the communication links being designed to transmit the raw values, the reference values, the calibrated measured values and/or the calibration function. The system also has a server with a database on which raw values, reference values, calibrated measured values and/or the calibration function are or are stored so that they can be called up. In this case, it is possible for the server to also have the computing unit. The database and the computing unit are accordingly in a respective communicative connection with the own devices via respective communication connections. The calibration function is stored in the server so that it can be called up and/or is to be transmitted by the server to the own devices automatically and/or on request.
Die Recheneinheit ist auch dazu ausgebildet, die Kalibrierungsfunktion in vorgegebenen zeitlichen Abständen neu zu berechnen und den jeweiligen sekundären Eigengeräten bereitzustellen, insbesondere den jeweiligen sekundären Eigengeräten über eine jeweilige Kommunikationsverbindung zu übermitteln. The arithmetic unit is also designed to recalculate the calibration function at predetermined time intervals and to make it available to the respective secondary own devices, in particular to transmit it to the respective secondary own devices via a respective communication connection.
Das System weist in Ausgestaltung neben den primären Eigengeräten mehrere sekundäre Eigengeräte an mehreren Messstandorten auf, wobei die Eigengeräte zusammen ein Netzwerk bilden und über die Kommunikationsverbindungen mit dem Server und evtl, auch untereinander verbunden sind. Dabei ist es möglich, dass an einem Messstandort mindestens ein sekundäres Eigengerät angeordnet ist. In one embodiment, in addition to the primary own devices, the system has several secondary own devices at several measurement locations, with the own devices forming a network together and being connected to the server and possibly also to one another via the communication links. In this case, it is possible for at least one secondary own device to be arranged at a measuring location.
Es ist möglich, mit einer Ausführungsform des vorgestellten Systems eine Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei wird von jedem Sensor, also von jedem Eigensensor und jedem Referenzsensor, üblicherweise nur ein Umweltparameter, also nur der bestimmte Umweltparameter oder nur der mindestens eine weitere Umweltparameter, ermittelt, erfasst und/oder gemessen. Da ein Eigengerät in Ausgestaltung mehrere Eigensensoren aufweist, werden von diesem Eigengerät mehrere verschiedene Umweltparameter, also der bestimmte Umweltparameter und der mindestens eine weitere Umweltparameter, üblicherweise synchron, ermittelt, erfasst und/oder gemessen. Rohwerte, Referenzwerte und/oder kalibrierte Messwerte werden von den Sensoren zu der Recheneinheit über die jeweiligen Kommunikationsverbindungen übermittelt und von dieser verarbeitet, wobei von der Recheneinheit die Kalibrierungsfunktion, unter Nutzung des maschinellen Lerners, ermittelt wird, wobei die Kalibrierungsfunktion über die Kommunikationsverbindungen zu den jeweiligen sekundären Eigengeräten übermittelt wird. Die Recheneinheit kann für die Ausführung des Verfahrens mit dem maschinellen Lerner Zusammenwirken. Alternativ oder ergänzend kann die Recheneinheit selbst zur Ausführung des Verfahrens den maschinellen Lerner aufweisen. Der maschinelle Lerner kann auch auf einem externen, bspw. weiteren, Server und/oder in einer Cloud lokalisiert sein. It is possible to carry out an embodiment of the method presented with an embodiment of the system presented. In this case, each sensor, ie each inherent sensor and each reference sensor, usually determines, records and/or measures only one environmental parameter, ie only the specific environmental parameter or only the at least one additional environmental parameter. Since a proprietary device has multiple intrinsic sensors in one embodiment, multiple different environmental parameters, ie the specific environmental parameter and the at least one additional environmental parameter, are determined, recorded and/or measured by this proprietary device, usually synchronously. Raw values, reference values and/or calibrated measured values are transmitted from the sensors to the arithmetic unit via the respective communication connections and are processed by the arithmetic unit Calibration function is determined using the machine learner, the calibration function being transmitted over the communication links to the respective secondary proprietary devices. The computing unit can interact with the machine learner to execute the method. Alternatively or additionally, the computing unit itself can have the machine learner for executing the method. The machine learner can also be localized on an external, for example another, server and/or in a cloud.
Weiterhin ist es möglich, dass in einem primären Eigengerät mindestens ein primärer Eigensensor, also nur ein primärer Eigensensor oder mehrere primäre Eigensensoren, angeordnet ist bzw. sind. Entsprechend ist bzw. sind in einem sekundären Eigengerät mindestens ein sekundärer Eigensensor, also nur ein sekundärer Eigensensor oder mehrere sekundäre Eigensensoren, angeordnet. Üblicherweise werden zur Kalibrierung des sekundären Eigengeräts für den bestimmten Umweltparameter mehrere primäre Eigensensoren genutzt. Weiterhin kann bzw. können in einem Referenzmessgerät nur ein Referenzsensor oder mehrere Referenzsensoren angeordnet sein. It is also possible for at least one primary inherent sensor, ie only one primary inherent sensor or a plurality of primary inherent sensors, to be arranged in a primary inherent device. Correspondingly, at least one secondary inherent sensor, ie only one secondary inherent sensor or a plurality of secondary inherent sensors, is or are arranged in a secondary inherent device. Multiple primary intrinsic sensors are typically used to calibrate the secondary intrinsic device for the specific environmental parameter. Furthermore, only one reference sensor or several reference sensors can be arranged in a reference measuring device.
Weiterhin können insgesamt k Umweltparameter berücksichtigt werden, wobei das sekundäre Eigengerät für einen m-ten Umweltparameter unter den k Umweltparametern zu kalibrieren ist bzw. kalibriert wird, der durch bis zu k-1 weitere Umweltparameter beeinflusst wird, wenn er von einem jeweiligen Eigensensor ermittelt wird. Dabei ist jeweils ein m-ter primärer Eigensensor unter k primären Eigensensoren und jeweils ein m-ter Referenzsensor unter k Referenzsensoren zum Ermitteln, bspw. Messen, eines m-ten Umweltparameters unter k Umweltparametern ausgebildet, wobei dieser m-te Umweltparameter als bestimmter Umweltparameter auch von dem zu kalibrierenden sekundären Eigengerät mit den sekundären Eigensensoren gemessen und somit ermittelt wird. An einem jeweiligen Kalibrierungsstandort werden von dem mindestens einen primären Eigengerät bzw. von dessen primären Eigensensoren Rohwerte des bestimmten bzw. m-ten Umweltparameters und dem mindestens einen weiteren Umweltparameter ermittelt. Außerdem werden von dem mindestens einen bestimmten Referenzsensor Referenzwerte des bestimmten bzw. m-ten Umweltparameters unter den insgesamt k Umweltparametern ermittelt. Mit dem sekundären Eigengerät werden an dem Messstandort Rohwerte des m-ten Umweltparameters ermittelt und daraus mit der Kalibrierungsfunktion kalibrierte Messwerte des m-ten Umweltparameters ermittelt. Dabei sind m und k ganze Zahlen, wobei k größer oder gleich 2 und m größer oder gleich 1 und kleiner oder gleich k ist. Das Verfahren wird demnach für den m-ten Umweltparameter unter insgesamt k Umweltparametern durchgeführt. Das Verfahren kann analog für alle k Umweltparameter, bspw. zeitgleich, durchgeführt werden. Furthermore, a total of k environmental parameters can be taken into account, with the secondary internal device being calibrated for an mth environmental parameter among the k environmental parameters, which is influenced by up to k−1 further environmental parameters when it is determined by a respective internal sensor . In this case, an mth primary inherent sensor among k primary inherent sensors and an mth reference sensor among k reference sensors are designed to determine, e.g. measure, an mth environmental parameter among k environmental parameters, with this mth environmental parameter also being a specific environmental parameter is measured and thus determined by the secondary intrinsic device to be calibrated with the secondary intrinsic sensors. At a respective calibration location, raw values of the specific or m-th environmental parameter and the at least one additional environmental parameter are determined by the at least one primary own device or by its primary own sensors. In addition, at least one specific reference sensor determines reference values of the specific or m-th environmental parameter among the total of k environmental parameters. With the secondary own device, raw values of the mth environmental parameter are determined at the measuring location and calibrated measured values of the mth environmental parameter are determined therefrom with the calibration function. where m and k are integers, where k is greater than or equal to 2 and m is greater than or equal to 1 and less than or equal to k. Accordingly, the method is carried out for the mth environmental parameter among a total of k environmental parameters. The method can be carried out analogously for all k environmental parameters, for example simultaneously.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben. The invention is shown schematically on the basis of embodiments in the drawing and is described schematically and in detail with reference to the drawing.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, das zum Durchführen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the system according to the invention, which is designed to carry out an embodiment of the method according to the invention.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausgestaltung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems und des erfindungsgemäßen Verfahrens. FIG. 2 shows a schematic representation of an embodiment of the system according to the invention and the method according to the invention.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Bezugszeichen sind dieselben Komponenten zugeordnet. The figures are described in a coherent and comprehensive manner. The same components are assigned the same reference symbols.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kalibrieren von einem sekundären Eigen- gerät S1 , S2, S3, S4, Sj, das mindestens einen sekundären Eigensensor aufweist, ist anhand von Figur 1 schematisch dargestellt. The embodiment of the system according to the invention for carrying out the method according to the invention for calibrating a secondary property Device S1, S2, S3, S4, Sj, which has at least one secondary inherent sensor, is shown schematically with reference to FIG.
Die anhand von Figur 1 schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfasst einen Server 2 mit einer Recheneinheit 4 und einer Datenbank 6. Weiterhin umfasst dieses System mindestens ein erstes primäres Eigengerät P1 mit einer Anzahl an ersten primären Eigensensoren, das an einem ersten Kalibrierungsstandort K1 angeordnet ist, mindestens ein zweites primäres Eigengerät P2 mit einer Anzahl an zweiten primären Eigensensoren, das an einem zweiten Kalibrierungsstandort K2 angeordnet ist und mindestens ein weiteres, hier i-tes primäres Eigengerät Pi mit einer Anzahl an i- ten primären Eigensensoren, das hier entsprechend an mindestens einem weiteren, hier einem i-ten Kalibrierungsstandort Ki angeordnet ist. Weiterhin weist das System mehrere sekundäre Eigengeräte S1 , S2, S3, S4, Sj mit sekundären Eigensensoren auf, wobei hier ein erstes sekundäres Eigengerät S1 an einem ersten Messstandort M1 , ein zweites sekundäres Eigengerät S2 an einem zweiten Messstandort M2, ein drittes sekundäres Eigengerät S3 an einem dritten Messstandort M3, ein viertes sekundäres Eigengerät S4 an einem vierten Messstandort M4 und mindestens ein weiteres, hier ein j-tes sekundäres Eigengerät Sj an mindestens einem weiteren, hier einem j-ten Messstandort Mj angeordnet ist. Dabei ist hier vorgesehen, dass die Kalibrierungsstandorte K1 , K2, Ki und die Messstandorte M1 , M2, M3, M4, Mj im Feld verteilt sind. Der Server 2 ist bezüglich der Kalibrierungsstandorte K1 , K2, Ki und der Messstandorte M1 , M2, M3, M4, Mj hier zentral angeordnet. Weiterhin zeigt Figur 1 mehrere Referenzsensoren R1 , R2, Ri, die je nach Definition ebenfalls als Komponenten des Systems oder als von dem System unabhängige Komponenten ausgebildet sind. The embodiment of the system according to the invention shown schematically with reference to Figure 1 comprises a server 2 with a computing unit 4 and a database 6. This system also comprises at least one first primary own device P1 with a number of first primary own sensors, which is arranged at a first calibration site K1 , at least one second primary own device P2 with a number of second primary own sensors, which is arranged at a second calibration site K2 and at least one further, i-th primary own device Pi with a number of i-th primary own sensors, which here corresponding to at least another, here an i-th calibration site Ki is arranged. Furthermore, the system has several secondary intrinsic devices S1, S2, S3, S4, Sj with secondary intrinsic sensors, with a first secondary intrinsic device S1 at a first measurement location M1, a second secondary intrinsic device S2 at a second measurement location M2, a third secondary intrinsic device S3 at a third measurement site M3, a fourth secondary internal device S4 at a fourth measurement site M4 and at least one additional, here a jth, secondary internal device Sj at at least one additional, here a jth, measurement site Mj. It is provided here that the calibration locations K1, K2, Ki and the measurement locations M1, M2, M3, M4, Mj are distributed in the field. The server 2 is arranged centrally here with respect to the calibration locations K1, K2, Ki and the measurement locations M1, M2, M3, M4, Mj. Furthermore, FIG. 1 shows a number of reference sensors R1, R2, Ri, which, depending on the definition, are also designed as components of the system or as components that are independent of the system.
Bei der Ausführungsform des Verfahrens sind an einem jeweiligen Kalibrierungsstandort K1 , K2, Ki das mindestens eine primäre Eigengerät P1 , P2, Pi und der mindestens eine Referenzsensor R1 , R2, Ri nebeneinander angeordnet und denselben Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen ausgesetzt, die an einem jeweiligen Kalibrierungsstandort K1 , K2, Ki herrschen. Dabei ist hier vor- gesehen, dass sich die Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen an dem jeweiligen Kalibrierungsstandort K1 , K2, Ki durch mehrere Umweltparameter für Schadstoffe, wie bspw. Ozon 03, Stickstoffoxid NOX, u. a. Stickstoffdioxid NO2, Kohlenmonoxid CO, Schwefeldioxid SO2 oder Feinstaub (PM bzw. particle matter), wobei es möglich ist, eine Partikelgröße zu berücksichtigen, wobei in Ausgestaltung zwischen Feinstaub PM10 und Ultrafeinstaub PM2,5 unterschieden werden kann, und außerdem physikalische und/oder meteorologische Umweltparameter, wie die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und den Luftdruck, ergeben. Weiterhin ist vorgesehen, dass ein jeweiliges sekundäres Eigengerät S1 , S2, S3, S4, Sj an einem jeweiligen Messstandort M1 , M2, M3, M4, Mj weitgehend denselben und/oder gleichen Umwelt- bzw. Umgebungsparametern wie die primären Eigengeräte P1 , P2, Pi und die Referenzsensoren R1 , R2, Ri an den jeweiligen Kalibrierungsstandorten K1 , K2, Ki, von denen das jeweilige sekundäre Eigengerät S1 , S2, S3, S4, Sj die jeweilige Kalibrierungsfunktion bezieht, d. h. denen der jeweilige Messstandort des jeweiligen sekundären Eigengeräts S1 , S2, S3, S4, Sj zugeordnet ist, ausgesetzt ist. Das kann bedeuten, dass zumindest ein jeweiliger physikalischer und/oder meteorologischer Umweltparameter an den Messstandorten M2, M3, M4, Mj während einer Aktualisierung der Kalibrierungsfunktion und/oder eines Kalibrierungsmodells, im Rahmen sämtlicher Referenzwerte und Rohwerte durch die Umweltparameter an den Kalibrierungsstandorten K1 , K2, Ki, abgedeckt ist bzw. wird. In the embodiment of the method, the at least one primary own device P1, P2, Pi and the at least one reference sensor R1, R2, Ri are arranged next to each other at a respective calibration site K1, K2, Ki and are exposed to the same environmental or ambient conditions as at a respective Calibration location K1, K2, Ki prevail. Here is seen that the environmental or ambient conditions at the respective calibration location K1, K2, Ki are affected by several environmental parameters for pollutants such as ozone 03, nitrogen oxide NOX, including nitrogen dioxide NO2, carbon monoxide CO, sulfur dioxide SO2 or particulate matter (PM or particle matter), where it is possible to take a particle size into account, whereby a distinction can be made between fine dust PM10 and ultrafine dust PM2.5, and also result in physical and/or meteorological environmental parameters such as temperature, humidity and air pressure. Furthermore, it is provided that a respective secondary own device S1, S2, S3, S4, Sj at a respective measuring location M1, M2, M3, M4, Mj largely has the same and/or the same environmental or surrounding parameters as the primary own devices P1, P2, Pi and the reference sensors R1, R2, Ri at the respective calibration locations K1, K2, Ki, from which the respective secondary proprietary device S1, S2, S3, S4, Sj obtains the respective calibration function, ie from which the respective measurement location of the respective secondary proprietary device S1, S2, S3, S4, Sj is suspended. This can mean that at least one respective physical and/or meteorological environmental parameter at the measurement locations M2, M3, M4, Mj during an update of the calibration function and/or a calibration model, within the framework of all reference values and raw values by the environmental parameters at the calibration locations K1, K2 , Ki, is or will be covered.
Es ist vorgesehen, dass jeweils ein zu kalibrierendes sekundäres Eigengerät S1 , S2, S3, S4, Sj dazu ausgebildet ist, einen bestimmten bzw. ersten Umweltparameter unter mehreren Umweltparametern zu messen und somit zu ermitteln. Außerdem ist vorgesehen, dass sämtliche Eigengeräte P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj dazu ausgebildet sind, für einen jeweiligen Umweltparameter eine Eigenmesstechnik durchzuführen, wohingegen jeder Referenzsensor R1 , R2, Ri dazu ausgebildet ist, für den jeweiligen Umweltparameter eine Referenzmesstechnik durchzuführen, wobei eine jeweilige Referenzmesstechnik genauer als eine jeweilige Eigenmesstechnik ist. An einem jeweiligen Kalibrierungsstandort K1 , K2, Ki werden von jeweils einem bestimmten primären Eigengerät P1 , P2, Pi zu einem jeweiligen Zeitpunkt Rohwerte des bestimmten Umweltparameters und von mindestens einem weiteren Umweltparameter, der den bestimmten Umweltparameter beeinflusst, ermittelt. Außerdem wird ebenfalls zu dem jeweiligen Zeitpunkt oder in einem kurzen Zeitabstand zu dem jeweiligen Zeitpunkt von einem bestimmten ersten Referenzsensor R1 , R2, Ri zu diesem bestimmten Umweltparameter ein bestimmter Referenzwert ermittelt. Diese zeitgleich oder kurz nacheinander erfassten und/oder ermittelten Rohwerte und Referenzwerte für den bestimmten Umweltparameter und den mindestens einen weiteren Umweltparameter werden an einem jeweiligen Kalibrierungsstandort und/oder für einen jeweiligen Kalibrierungsstandort K1 , K2, Ki als Datensätze D1 , D2, Di gesammelt, wobei dem jeweiligen Zeitpunkt ein Tupel aus Rohwerten für den bestimmten und den mindestens einen weiteren Umweltparameter und einem Referenzwert für den bestimmten Umweltparameter als Daten bzw. Datenpunkte zugeordnet wird, die für diesen Zeitpunkt einen Datensatz D1 , D2, Di bilden. Durch eine Ermittlung und/oder Erfassung von Rohwerten und des Referenzwerts für den bestimmten Umweltparameter und den mindestens einen weiteren Umweltparameter wird bei der hier vorgestellten Ausführungsform des Verfahrens berücksichtigt, dass eine jeweilige von einem primären Eigengerät P1 , P2, Pi durchgeführte Eigenmesstechnik für den bestimmten Umweltparameter durch den mindestens einen weiteren Umweltparameter beeinflusst wird. Dagegen ist die von einem jeweiligen Referenzsensor R1 , R2, Ri durchgeführte Referenzmesstechnik, die im Gegensatz zu einer jeweiligen Eigenmesstechnik genauer ist, von weiteren jeweils herrschenden Umweltparametern nicht beeinflusst. Provision is made for each secondary own device S1, S2, S3, S4, Sj to be calibrated to be designed to measure and thus determine a specific or first environmental parameter among a plurality of environmental parameters. It is also provided that all own devices P1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj are designed to carry out a self-measurement technique for a respective environmental parameter, whereas each reference sensor R1, R2, Ri is designed for the respective environmental parameter to carry out a reference measurement technique, a respective reference measurement technique being more precise than a respective own measurement technique. At a respective calibration location K1, K2, Ki, raw values of the specific environmental parameter and of at least one further environmental parameter that influences the specific environmental parameter are determined by a specific primary own device P1, P2, Pi at a respective point in time. In addition, a specific reference value for this specific environmental parameter is determined by a specific first reference sensor R1, R2, Ri at the respective point in time or in a short time interval from the respective point in time. These raw values and reference values for the specific environmental parameter and the at least one other environmental parameter, recorded and/or determined at the same time or in quick succession, are collected as data sets D1, D2, Di at a respective calibration site and/or for a respective calibration site K1, K2, Ki, where a tuple of raw values for the specific and the at least one further environmental parameter and a reference value for the specific environmental parameter is assigned to the respective point in time as data or data points, which form a data record D1, D2, Di for this point in time. By determining and/or recording raw values and the reference value for the specific environmental parameter and the at least one other environmental parameter, the embodiment of the method presented here takes into account that a respective self-measurement technique carried out by a primary own device P1, P2, Pi for the specific environmental parameter is influenced by the at least one other environmental parameter. In contrast, the reference measurement technique carried out by a respective reference sensor R1, R2, Ri, which is more precise than a respective intrinsic measurement technique, is not influenced by other prevailing environmental parameters.
Die gesammelten Datensätze D1 , D2, Di werden über Kommunikationsverbindungen von den Kalibrierungsstandorten K1 , K2, Ki an den Server 2 übermittelt und in seiner Datenbank 6 gespeichert. Dabei dienen die Rohwerte und der Referenzwert der Datensätze D1 , D2, Di als Trainingsdaten zum Trainieren bzw. Anlernen des maschinellen Lerners, wobei die Rohwerte als Eingangsdaten und der jeweilige Referenzwert als Ausgangsdaten für den maschinellen Lerner bzw. ein entsprechendes maschinell lernendes Modell, bspw. Lernmo- dell, fungieren bzw. genutzt werden. Mit dem dabei trainierten maschinell lernenden Modell wird dann die Kalibrierungsfunktion bereitgestellt. The collected data sets D1 , D2 , Di are transmitted from the calibration locations K1 , K2 , Ki to the server 2 via communication links and stored in its database 6 . The raw values and the reference value of the data sets D1, D2, Di serve as training data for training or teaching the machine learner, with the raw values as input data and the respective reference value as output data for the machine learner or a corresponding machine-learning model, e.g. learning dell, function or be used. The calibration function is then provided with the machine-learning model trained in the process.
Die Kalibrierungsfunktion beschreibt eine Abbildung und/oder Transformation der Rohwerte zu den Referenzwerten. Dabei ist es hier möglich, dass die Kalibrierungsfunktion für den jeweiligen bestimmten Umweltparameter anhand gewichteter Datensätze D1 , D2, Di mit Rohwerten und Referenzwerten, hier durch einen maschinellen Lerner, automatisch trainiert und weiterhin aktualisiert wird. Hierbei ist vorgesehen, dass für jeweils einen bestimmten Umweltparameter anhand des hierfür vorgesehenen Kalibrierungsmodells eine Kalibrierungsfunktion ermittelt wird. The calibration function describes a mapping and/or transformation of the raw values to the reference values. It is possible here for the calibration function for the respective specific environmental parameter to be automatically trained and further updated using weighted data sets D1, D2, Di with raw values and reference values, here by a machine learner. It is provided here that a calibration function is determined for a particular environmental parameter using the calibration model provided for this purpose.
Weiterhin wird jedem sekundären Eigengerät S1 , S2, S3, S4, Sj an einem jeweiligen Messstandort M1 , M2, M3, M4, Mj im Feld die jeweils aktuelle Kalibrierungsfunktion für den von ihm zu messenden bestimmten Umweltparameter bereitgestellt. Dabei wird von jedem sekundären Eigengerät S1 , S2, S3, S4, Sj unter Berücksichtigung der jeweiligen Kalibrierungsfunktion auf Grundlage eines von diesem sekundären Eigengerät S1 , S2, S3, S4, Sj ermittelten Rohwerts für diesen bestimmten Umweltparameter kalibrierte Messwerte ermittelt. Furthermore, each secondary own device S1, S2, S3, S4, Sj at a respective measurement location M1, M2, M3, M4, Mj in the field is provided with the respective current calibration function for the specific environmental parameter to be measured by it. Each secondary device S1, S2, S3, S4, Sj determines calibrated measured values for this specific environmental parameter, taking into account the respective calibration function on the basis of a raw value determined by this secondary device S1, S2, S3, S4, Sj.
Jedes primäre Eigengerät P1 , P2, Pi und jeder Referenzsensor R1 , R2, Ri wird ferner grundlegenden Überprüfungen unterzogen, um sicherzustellen, dass alle primären Eigengeräte P1 , P2, Pi und Referenzsensoren R1 , R2, Ri ordnungsgemäß funktionieren, und dass jedes primäre Eigengerät P1 , P2, Pi und jeder Referenzsensor R1 , R2, Ri in dem regelmäßigen zeitlichen Messabstand während einer Übertragung von jeweiligen Rohwerten und/oder kalibrierten Messwerten diese an die Recheneinheit 4 und/oder die Datenbank 6 verlustfrei sendet. In dieser Situation werden die Roh- und Referenzwerte, die als Datensätze D1 , D2, Di zusammengefasst sind bzw. werden, in der Datenbank 6 gesammelt. Wenn die Anzahl der primären Eigengeräte P1 , P2, Pi und die Anzahl der Referenzsensoren R1 , R2, Ri an einem Kalibrierungsstandort K1 , K2, Ki je bspw. p beträgt, werden während, bspw., einer ganzen Stunde als Erfassungszeitintervall, und für einen Messabstand von bspw. 10 Minuten für den bestimm- ten Umweltparameter p*6 Rohwerte und p*6 Referenzwerte erfasst und gesammelt. Die in der Datenbank 6 gesammelten Roh- und Referenzwerte werden von der Recheneinheit 4 vorverarbeitet. Each primary intrinsic device P1 , P2 , Pi and each reference sensor R1 , R2 , Ri is also subjected to basic checks to ensure that all primary intrinsic devices P1 , P2 , Pi and reference sensors R1 , R2 , Ri are functioning properly, and that each primary intrinsic device P1 , P2, Pi and each reference sensor R1, R2, Ri at the regular time measurement interval during a transmission of respective raw values and/or calibrated measurement values to the computing unit 4 and/or the database 6 without loss. In this situation, the raw and reference values, which are or are combined as data sets D1, D2, Di, are collected in the database 6. If the number of primary own devices P1 , P2 , Pi and the number of reference sensors R1 , R2 , Ri at a calibration site is K1 , K2 , Ki each e.g Measuring interval of e.g. 10 minutes for the th environmental parameters p*6 raw values and p*6 reference values are recorded and collected. The raw and reference values collected in the database 6 are pre-processed by the computing unit 4 .
Bei einer Vorverarbeitung werden unplausible Roh- und Referenzwerte und somit Ausreißer beseitigt. Wenn ein Rohwert eines primären Eigengeräts R1 , P2, Pi und ein Referenzwert eines Referenzsensors R1 , R2, Ri komplett außerhalb eines hierfür jeweils vorgesehenen zulässigen Grenzwertebereichs liegt und physikalisch unmöglich ist, wird dieser entfernt. Für jeweils einen Roh- oder Referenzwert eines jeweiligen Umweltparameters ist ein Grenzwertebereich vorgesehen, der durch einen Minimalwert und einen Maximalwert begrenzt ist. Dabei sind nur Roh- und Referenzwerte innerhalb eines jeweiligen Grenzwertebereichs zulässig, Roh- und Referenzwerte außerhalb des Grenzwertebereichs sind physikalisch sehr unwahrscheinlich und demnach unzulässig bzw. unplausibel und werden verworfen. During pre-processing, implausible raw and reference values and thus outliers are eliminated. If a raw value of a primary own device R1, P2, Pi and a reference value of a reference sensor R1, R2, Ri are completely outside of a permissible limit value range provided for this purpose and is physically impossible, this is removed. A limit value range, which is limited by a minimum value and a maximum value, is provided for each raw or reference value of a respective environmental parameter. Only raw and reference values within a respective limit value range are permissible, raw and reference values outside the limit value range are physically very improbable and are therefore inadmissible or implausible and are discarded.
In regelmäßigen Erfassungszeitintervallen, von hier bspw. einer Stunde, wird ein bspw. stündlicher Mittelwert xstunde aller verbleibenden zulässigen Rohwerte für einen jeweiligen Umweltparameter eines jeweiligen primären Eigengeräts P1 , P2, Pi und eines jeweiligen Referenzsensors R1 , R2, Ri berechnet, wobei einen Rohwert bzw. Referenzwert zu einem in dem Erfassungszeitintervall liegenden Messzeitpunkt i angibt, wobei bei einem zeitlichen Messabstand von zehn Minuten und einem Erfassungszeitintervall von einer Stunde genau sechs Messzeitpunkte i e [1,6] in dem Erfassungszeitintervall liegen, die jeweils mit einer Laufnummer i = 1 , ... , 6 bezeichnet werden. Eine Stunde mit weniger als zwei zulässigen Roh- bzw. Referenzwerten Xi bei insgesamt sechs Roh- bzw. Referenzwerten für ein primäres Eigengerät P1 , P2, Pi und/oder für einen Referenzsensor R1 , R2, Ri wird als fehlend betrachtet und nicht berücksichtigt. Für einen jeweiligen stündlichen Mittelwert xStunde gilt:
Figure imgf000021_0001
Unabhängig von einer Länge eines jeweiligen zeitlichen Erfassungsintervalls und zeitlichen Messabstands, die je nach Bedarf eingestellt und auch geändert werden können, kann in Ausgestaltung gefordert werden, dass von den Roh- und Referenzwerten pro Erfassungszeitintervall bspw. y% plausibel sein sollten. At regular acquisition time intervals, from here e.g Indicates a reference value at a measurement time i in the acquisition time interval, with a measurement interval of ten minutes and an acquisition time interval of one hour, there are exactly six measurement times ie [1,6] in the acquisition time interval, each with a sequence number i = 1, . .. , 6 can be denoted. An hour with fewer than two permissible raw or reference values Xi with a total of six raw or reference values for a primary own device P1, P2, Pi and/or for a reference sensor R1, R2, Ri is regarded as missing and is not taken into account. The following applies to a respective hourly mean value x hour :
Figure imgf000021_0001
Irrespective of the length of a respective temporal acquisition interval and temporal measurement interval, which can be set and also changed as required, it can be required in an embodiment that, for example, y% of the raw and reference values per acquisition time interval should be plausible.
Weiterhin werden die bei einer Kolokalisierung extrahierten Informationen hinsichtlich des Offsets zwischen den Rohwerten der primären Eigensensoren der primären Eigengeräte P1 , P2, Pi im Vergleich zu den Referenzwerten der Referenzsensoren R1 , R2, Ri verwendet. An dem jeweiligen Kalibrierungsstandort K1 , K2, Ki wird zur Kolokalisierung ein jeweiliger primärer Eigensensor eines jeweiligen primären Eigengeräts P1 , P2, Pi direkt neben einem jeweiligen Referenzsensor R1 , R2, Ri angebracht bzw. angeordnet, wobei die Umweltbedingungen bzw. Umgebungsbedingungen für alle Sensoren, also Eigensensoren und Referenzsensoren, nahezu identisch sind, wobei die Sensoren am jeweiligen Kalibrierungsstandort K1 , K2, Ki einen Abstand von wenigen Metern, üblicherweise einer einstelligen Anzahl an Metern, bspw. maximal fünf bis zehn Meter, aufweisen. Bei der Kolokalisierung wird ein Offset a zwischen den Basislinien eines jeweiligen primären Eigensensors eines jeweiligen primären Eigengeräts P1 , P2, Pi und eines jeweiligen Referenzsensors R1 , R2, Ri ermittelt. Furthermore, the information extracted during a co-localization is used with regard to the offset between the raw values of the primary own sensors of the primary own devices P1, P2, Pi compared to the reference values of the reference sensors R1, R2, Ri. At the respective calibration site K1, K2, Ki, a respective primary self-sensor of a respective primary self-device P1, P2, Pi is attached or arranged directly next to a respective reference sensor R1, R2, Ri for co-localization, the environmental conditions or environmental conditions for all sensors i.e. own sensors and reference sensors, are almost identical, with the sensors at the respective calibration location K1, K2, Ki a distance of a few meters, usually a single-digit number of meters, for example a maximum of five to ten meters. During the co-localization, an offset a is determined between the base lines of a respective primary inherent sensor of a respective primary inherent device P1, P2, Pi and a respective reference sensor R1, R2, Ri.
Dabei werden, bspw. bei einer Vorkalibrierung und/oder der eigentlichen Kalibrierung, die Basislinien der primären Eigensensoren der primären Eigengeräte P1 , P2, Pi aber auch der sekundären Eigensensoren der sekundären Eigengeräte S1 , S2, S3, S4, Sj angepasst und der Offset und/oder das Gain wird bzw. werden, wenn die Kalibrierungsfunktion, der nachfolgend der Buchstabe cp zugeordnet ist und die für den jeweiligen bestimmten Umweltparameter erstellt wurde, an einem jeweiligen Messstandort M1 , M2, M3, M4, Mj von dem sekundären Eigengerät S1 , S2, S3, S4, Sj angewendet wird, verwendet. Für eine erfolgreiche Übertragung der Kalibrierungsfunktion wird gewährleistet, dass die Rohwerte der jeweiligen Eigensensoren der Eigengeräte P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj bei gleichwertigen Umweltbedingungen auf nahezu identischen Basislinien liegen, was durch Einbeziehung des Offsets a und/oder Gains zwischen den Basislinien der Eigensensoren der Eigengeräte P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj erreicht wird, wobei dadurch die Rohwerte der Eigensensoren der Eigengeräte R1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj maximal um definierbare Toleranzwerte voneinander abweichen, wobei für jeweils einen Umweltparameter ein Toleranzwert vorgesehen wird. In the process, e.g. in the case of a pre-calibration and/or the actual calibration, the baselines of the primary own sensors of the primary own devices P1, P2, Pi but also of the secondary own sensors of the secondary own devices S1, S2, S3, S4, Sj are adjusted and the offset and /or the gain will be when the calibration function, which is assigned the letter cp below and which was created for the respective specific environmental parameter, at a respective measurement location M1, M2, M3, M4, Mj from the secondary own device S1, S2 , S3, S4, Sj is applied, used. For a successful transfer of the calibration function, it is ensured that the raw values of the respective own sensors of the own devices P1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj are on almost identical baselines under equivalent environmental conditions, which is indicated by the inclusion of the offset a and/or Gains between the baselines of the own sensors of the own devices P1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj is achieved, whereby the raw values of the own sensors of the own devices R1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj deviate from one another by a maximum of definable tolerance values, a tolerance value being provided for each environmental parameter.
Bei der Kalibrierung wird aus den Rohwerten der primären Eigengeräte P1 , P2, Pi und den Referenzwerten der Referenzsensoren R1 , R2, Ri die Kalibrierungsfunktion cp ermittelt, wobei hierbei das maschinelle Lernmodell bzw. ein maschineller Lerner verwendet wird, das bzw. der mit Hilfe der Rohwerte als Eingangsdaten und der Referenzwerte als Ausgangsdaten angelernt bzw. trainiert wird. Der Kalibrierungsfunktion cp wird das maschinelle Lernmodell zugrunde gelegt, wobei durch das trainierte maschinelle Lernmodell die Kalibrierungsfunktion <p bereitgestellt wird. Beim Trainieren des maschinellen Lernmodells werden die vorverarbeiteten Rohwerte der primären Eigengeräte P1 , P2, Pi als Eingangswerte und die Referenzwerte der Referenzsensoren R1 , R2, Ri an und/oder in dem jeweiligen Kalibrierungsstandort K1 , K2, Ki als Ausgangs- bzw. Zielwerte verwendet. Nach erfolgreicher Anpassung der primären Eigengeräte P1 , P2, Pi während der Kolokalisierung und/oder Vorkalibrierung, bei der der Offset a und/oder das Gain ermittelt wird, wird die bei dem Verfahren erzeugte Kalibrierungsfunktion <p für den jeweiligen bestimmten Umwelt- bzw. Umgebungsparameter zur Kalibrierung der Rohwerte der sekundären Eigengeräte S1 , S2, S3, S4, Sj verwendet, wobei für den jeweiligen bestimmten Umweltparameter die kalibrierten Messwerte ermittelt werden. During the calibration, the calibration function cp is determined from the raw values of the primary own devices P1, P2, Pi and the reference values of the reference sensors R1, R2, Ri, with the machine learning model or a machine learner being used here, which uses the Raw values are taught or trained as input data and the reference values as output data. The calibration function cp is based on the machine learning model, with the calibration function <p being provided by the trained machine learning model. When training the machine learning model, the pre-processed raw values of the primary own devices P1, P2, Pi are used as input values and the reference values of the reference sensors R1, R2, Ri at and/or in the respective calibration location K1, K2, Ki are used as starting or target values. After the primary own devices P1, P2, Pi have been successfully adjusted during the co-localization and/or pre-calibration, in which the offset a and/or the gain is determined, the calibration function <p generated in the process is used for the particular environmental or environmental parameter determined used to calibrate the raw values of the secondary own devices S1, S2, S3, S4, Sj, with the calibrated measured values being determined for the respective specific environmental parameter.
Das Verfahren kann mit einer Mehrzahl von verschiedenen primären Eigensensoren, die zusammen in einem primären Eigengerät P1 , P2, Pi am Kalibrierungsstandort K1 , K2, Ki angeordnet sind, durchgeführt werden. Dabei werden für jede Art von Eigensensor für einen jeweiligen Umweltparameter sowohl die Ermittlung eines jeweiligen Offsets als auch die Bestimmung einer jeweiligen Kalibrierungsfunktion eigens durchgeführt. Nachfolgend ist eine Kalibrierungsfunktion <p für einen bestimmten Umweltparameter angegeben, in die bspw. stündlich gemittelte erfasste Rohwerte xSensor_i, stunde, xSensor_2, stunde, ... xsensorj, stunde, ■ ■ ■ xSensor_n, stunde der mehreren verschiedenen primären Eigensensoren Sensor_1 , Sensor_2, Sensor_i,... Sensor_n als Eingabewerte eingehen. Die mehreren verschiedenen primären Eigensensoren messen unterschiedliche Umweltparameter. Daraus werden stündliche kalibrierte Messwerte ystunde für den bestimmten Umweltparameter bereitgestellt.
Figure imgf000024_0001
The method can be carried out with a plurality of different primary intrinsic sensors which are arranged together in a primary intrinsic device P1, P2, Pi at the calibration location K1, K2, Ki. In this case, both the determination of a respective offset and the determination of a respective calibration function are carried out specifically for each type of intrinsic sensor for a respective environmental parameter. A calibration function <p is given below for a specific environmental parameter, into which, for example, hourly averaged recorded raw values x Se nsor_i, hr, x Se nsor_2, hr, ... xsensorj, hour, ■ ■ ■ x Se nsor_n, hour of the several different primary intrinsic sensors Sensor_1 , Sensor_2, Sensor_i,... Sensor_n as input values. The multiple different primary intrinsic sensors measure different environmental parameters. From this, hourly calibrated measured values yhour are provided for the specific environmental parameter.
Figure imgf000024_0001
Es ist zu beachten, dass Kalibrierungen für unterschiedliche bzw. verschiedene Umweltparameter, bspw. Schadstoffe, unterschiedliche Rohwerte als Eingabewerte benötigen. In der Regel werden dabei die Rohwerte für einen bestimmten Umweltparameter von bestimmten primären Eigensensoren, die Gase und/oder den Feinstaub als den bestimmten Umweltparameter messen, mit Rohwerten von weiteren primären Eigensensoren P1 , P2, Pi, die weitere bspw. meteorologische Umweltparameter, wie den Luftdruck, die Luftfeuchtigkeit und/oder die Temperatur, und/oder weitere Schadstoffe messen, kombiniert, da bspw. die weiteren meteorologischen Umweltparameter und/oder die weiteren Schadstoffe Konzentrationen von Schadstoffen eines jeweiligen bestimmten Umweltparameters und somit die hierfür ermittelten Rohwerte und weiterhin die jeweils vorgesehene Eigenmesstechnik beeinflussen. It should be noted that calibrations for different or different environmental parameters, e.g. pollutants, require different raw values as input values. As a rule, the raw values for a specific environmental parameter from specific primary intrinsic sensors, which measure gases and/or particulate matter as the specific environmental parameter, are compared with raw values from other primary intrinsic sensors P1, P2, Pi, which measure other, for example, meteorological environmental parameters such as the air pressure, the air humidity and/or the temperature, and/or other pollutants, since, for example, the other meteorological environmental parameters and/or the other pollutants are concentrations of pollutants of a respective specific environmental parameter and thus the raw values determined for this and also the respectively provided affect self-measuring technology.
Ein mögliches genaues Verhältnis zwischen den Schadstoffen bzw. deren Konzentration und meteorologischen, bspw. thermodynamischen, Umweltparametern wird über das Kalibrierungsmodell und/oder die Kalibrierungsfunktion beschrieben, das bzw. die durch maschinelles Lernen ermittelt wird, um dieses Verhältnis so genau wie möglich anzupassen. Kontinuierliche Messungen ermöglichen es, die Kalibrierungsfunktion cp, üblicherweise eine Kalibrierungsfunktion cp für jeweils einen Umweltparameter, in einem Aktualisierungszeitintervall und/oder Anpassungszeitintervall von bspw. einer Woche anzupassen und/oder zu aktualisieren, mit der eine neue aktuelle Kalibrierungsfunktion ermittelt wird. A possible exact relationship between the pollutants or their concentration and meteorological, e.g. thermodynamic, environmental parameters is described via the calibration model and/or the calibration function, which is determined by machine learning in order to adjust this relationship as precisely as possible. Continuous measurements make it possible to adjust and/or update the calibration function cp, usually a calibration function cp for one environmental parameter each, in an update time interval and/or adjustment time interval of, for example, one week, with which a new current calibration function is determined.
Für Grenzwertebereiche eines jeweiligen Umweltparameters werden Grenzwerte, also jeweilige Minimalwerte ymin und Maximalwerte ymax, verwendet. Bei der Beseitigung von Ausreißern werden nur zulässige bzw. plausible Rohwerte und kalibrierte Messwerte yi innerhalb der Grenzwerte verwendet. yi [ymin' y-m axl Limit values, ie respective minimum values y min and maximum values y max , are used for limit value ranges of a respective environmental parameter. In the To eliminate outliers, only permissible or plausible raw values and calibrated measured values yi within the limit values are used. yi [ymin' ym axl
Falls eine optionale Nachbearbeitung zur Instandhaltung und/oder Wartung (Maintenance) erforderlich wird, wird eine weitere Beseitigung von Rohwerten durchgeführt. Dies ist dann der Fall, wenn vermutet wird, dass es Probleme bei den Rohwerten, der Kolokalisierung, Vorkalibrierung, Korrektur des Offsets und/oder der Kalibrierung gibt bzw. gab, oder wenn ein primäres und/oder sekundäres Eigengerät P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj eine Anomalie aufweist, wobei resultierende bzw. auf Grundlage dessen ermittelte Rohwerte und/oder daraus berechnete kalibrierte Messwerte yi von der Auswertung ausgeschlossen werden. Probleme und Anomalien können einen flachen Verlauf von Rohwerten und/oder kalibrierten Messwerten y; oder Spikes bzw. Spitzen in einem derartigen Verlauf umfassen, so dass ein jeweiliges Eigengerät P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj Zeit benötigt, um sich zu regenerieren. Innerhalb dieser Regenerationsphase ermittelte Rohwerte und/oder kalibrierte Messwerte yi werden verworfen:
Figure imgf000025_0001
If optional post-processing for upkeep and/or maintenance becomes necessary, further raw score elimination is performed. This is the case when it is suspected that there are or were problems with the raw values, co-location, pre-calibration, offset correction and/or calibration, or when a primary and/or secondary intrinsic device P1 , P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj has an anomaly, with the resulting raw values or raw values determined on the basis thereof and/or calibrated measured values yi calculated therefrom being excluded from the evaluation. Problems and anomalies can result in a flat course of raw values and/or calibrated measured values y; or include spikes or peaks in such a course that a respective own device P1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj requires time to regenerate. Raw values and/or calibrated measured values yi determined within this regeneration phase are discarded:
Figure imgf000025_0001
Außerdem wird bei der Nachbearbeitung eine Hintergrundkorrektur durchgeführt. Im Laufe der zeit sind die bzw. alle Eigengeräte P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj Momenten sehr geringer Luftverschmutzung ausgesetzt. In diesen Momenten sinken die Rohwerte und/oder die kalibrierten Messwerte, bspw. für Schadstoffe, bzw. die gemessenen Konzentrationen auf und/oder unter ein Niveau einer jeweils bekannten und/oder definierbaren Hintergrundkonzentration. Aufgrund einer Ausbreitung von Effekten einer Messunsicherheit, die durch Kolokalisierung, Kalibrierung, einer Sensordrift und/oder sehr unterschiedlichen Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen in Kombination mit einer extrapolierenden Kalibrierungsfunktion beeinflusst werden, kann mindestens ein bei dem Verfahren ermittelter Rohwert und/oder kalibrierter Wert im Vergleich zur erwar- teten Hintergrundkonzentration in einem jeweiligen besagten Moment der niedrigen Luftverschmutzung zu hoch oder zu niedrig sein. Wenn dies der Fall ist, wird für die bspw. stündlich gemittelten Rohwerte und/oder kalibrierten Messwerte ystunde ein zusätzlicher Offset ßnintergrund berechnet, mit dem Konzentrationen der Schadstoffe an die erwartete Hintergrundkonzentration angepasst werden. Eine damit verbundene Korrektur der Rohwerte und/oder der kalibrierten Messwerte kann vor der eigentlichen Kalibrierung oder danach, also beim Betrieb der Eigengeräte P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj im Feld durchgeführt werden. ystunde ~ * Vstunde + ßnintergrund In addition, a background correction is carried out during post-processing. Over time, the or all of the own devices P1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj moments are exposed to very little air pollution. At these moments, the raw values and/or the calibrated measured values, for example for pollutants, or the measured concentrations drop to and/or below a level of a respectively known and/or definable background concentration. Due to the propagation of the effects of a measurement uncertainty, which are influenced by co-localization, calibration, sensor drift and/or very different environmental or ambient conditions in combination with an extrapolating calibration function, at least one raw value and/or calibrated value determined in the method can be compared to expect may be too high or too low at any said moment of low air pollution. If this is the case, an additional offset ßnbackground is calculated for the hourly averaged raw values and/or calibrated measured values yhour, with which the concentrations of the pollutants are adjusted to the expected background concentration. An associated correction of the raw values and/or the calibrated measured values can be carried out before the actual calibration or afterwards, ie when operating the own devices P1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj in the field. yhour ~ * Vhour + ßnbackground
Die durch voranstehende Formel beschriebene Anpassung "ß" mit dem zusätzlichen Offset ßnintergrund wird nur während eines Zeitraums berechnet, an dem die bekannte niedrige Hintergrundkonzentration der Luftverschmutzung herrscht, die für einen jeweiligen Schadstoff spezifisch ist, was bspw. auf der Grundlage von Referenzwerten von Referenzsensoren R1 , R2, Ri zum Ermitteln der Hintergrundkonzentration und/oder von Modellen, bspw. Umgebungs- bzw. Umweltmodellen, für Umweltparameter festgestellt wird, wie z. B. ein zu erwartender Abfall einer Konzentration von Ozon 03 auf fast 0 pg/m3 an einem stark bewölkten Wintertag. The adjustment "ß" described by the formula above with the additional offset ßnbackground is calculated only during a period of time when the known low background concentration of air pollution specific to a respective pollutant prevails, which is based, for example, on reference values from reference sensors R1 , R2, Ri for determining the background concentration and/or models, e.g. B. an expected drop in a concentration of ozone 03 to almost 0 pg/m 3 on a heavily overcast winter day.
Weiterhin werden bei der Verarbeitung, bspw. Nachbearbeitung, die zulässigen bzw. plausiblen Rohwerte und/oder kalibrierten Messwerte für Schadstoffe bspw. auf natürliche Zahlen gerundet, wobei eingestellt und/oder definiert werden kann, auf welche Nachkommastelle zu runden ist. Für alle Schadstoffe NO2, 03, PM10 und PM2,5 werden die Rohwerte und/oder kalibrierten Messwerte, aber auch die Referenzwerte, bspw. in pg/m3 angegeben. Furthermore, during processing, e.g. post-processing, the permissible or plausible raw values and/or calibrated measured values for pollutants are rounded, e.g. to natural numbers, it being possible to set and/or define the decimal place to which rounding is to be carried out. For all pollutants NO2, O3, PM10 and PM2.5, the raw values and/or calibrated measured values, but also the reference values, e.g. in pg/m 3 are given.
Mit dem Verfahren ist es u. a. möglich, Eigengeräte P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj mit kostengünstigen Eigensensoren als Schadstoffsensoren zu verwenden, die im Vergleich zu teuren Referenzsensoren R1 , R2, Ri für einen jeweiligen Umweltparameter die jeweilige Eigenmesstechnik statt der jeweiligen Refe- renzmesstechnik verwenden. Die Eigengeräte R1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj verwenden für den jeweiligen Umweltparameter dieselbe Eigenmesstechnik, wobei jeweils ein primäres und sekundäres Eigengerät P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj für den jeweiligen Umweltparameter baugleich bzw. identisch sind. Eine Referenzmesstechnik eines jeweiligen Referenzsensors R1 , R2, Ri beruht zumindest teilweise auf chemischen Reaktionen, bspw. für Gase, und/oder auf Gravimetrie, bspw. für Feinstaub, wobei Einflüsse der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und des Luftdrucks berücksichtigt werden. Mit den Eigengeräten P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj werden Umweltparameter bspw. mit einer optischen und/oder elektrochemischen Messtechnik ermittelt. With the method it is possible, among other things, to use own devices P1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj with inexpensive own sensors as pollutant sensors, which compared to expensive reference sensors R1, R2, Ri for a respective environmental parameter, the respective own measurement technology instead of the respective reference use limit measurement technology. The own devices R1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj use the same own measurement technique for the respective environmental parameter, with a primary and secondary own device P1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj for the respective Environmental parameters are structurally identical or identical. A reference measurement technique of a respective reference sensor R1, R2, Ri is based at least partially on chemical reactions, e.g. for gases, and/or on gravimetry, e.g. for fine dust, with influences of temperature, humidity and air pressure being taken into account. With the own devices P1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj, environmental parameters are determined, for example with an optical and/or electrochemical measuring technique.
Die Eigengeräte P1 , P2, Pi, S1 , S2, S3, S4, Sj sind über ein Netzwerk, d. h. ein Messnetzwerk, das bspw. als ein Internet der Dinge (loT)-Messnetzwerk ausgebildet sein kann, mit der Recheneinheit 4 und somit dem Server 2 und auch ggf. untereinander verbunden. The own devices P1, P2, Pi, S1, S2, S3, S4, Sj are connected via a network, i. H. a measurement network, which can be embodied as an Internet of Things (loT) measurement network, for example, is connected to the processing unit 4 and thus to the server 2 and also to one another, if necessary.
Es ist möglich, die primären Eigengeräte P1 , P2, Pi als Master-Knoten an Kalibrierungsstandorten K1 , K2, Ki und die sekundären Eigengeräte S1 , S2, S3, S4, Sj als Feld-Knoten an Messstandorten M1 , M2, M3, M4, Mj zu bezeichnen. Ferner ermöglicht eine fortdauernde Messung von Rohwerten und Referenzwerten an den Kalibrierungsstandorten K1 , K2, Ki eine kontinuierliche Feinabstimmung der Kalibrierungsfunktion. Es ist möglich, dass alle sekundären Eigengeräte S1 , S2, S3, S4, Sj von dem Server 2 einmal wöchentlich einen neuen aktuellen Kalibrierungsregelsatz, d. h. eine aktualisierte Kalibrierungsfunktion cp, erhalten, die in möglicher Ausgestaltung in der darauffolgenden Woche bei einem Test an einem jeweiligen Messstandort M1 , M2, M3, M4, Mj für das jeweilige sekundäre Eigengerät S1 , S2, S3, S4, Sj erprobt wird. Dazu wird jeweils ein Messstandort M1 , M2, M3, M4, Mj ausgewählt, an dem für den jeweiligen Umweltparameter neben dem mindestens einen sekundären Eigengerät S1 , S2, S3, S4, Sj auch ein Referenzsensor R1 , R2, Ri angeordnet ist. Dabei werden die kalibrierten Messwerte des jeweiligen sekundären Eigengeräts S1 , S2, S3, S4, Sj, die sich aus gemessenen Rohwerten unter Nutzung der Kalibrierungsfunktion ergeben, mit Referenzwerten des daneben angeordneten Referenzsensors R1 , R2, Ri verglichen. Hierdurch wird das Qualitätsniveau des Netzwerks und/oder der Kalibrierungsfunktion kontinuierlich verbessert. It is possible to use the primary own devices P1 , P2 , Pi as master nodes at calibration locations K1 , K2 , Ki and the secondary own devices S1 , S2, S3, S4 , Sj as field nodes at measurement locations M1 , M2, M3, M4, to denote Mj. Furthermore, continuous measurement of raw values and reference values at the calibration locations K1, K2, Ki enables continuous fine-tuning of the calibration function. It is possible that all secondary own devices S1, S2, S3, S4, Sj from the server 2 once a week a new current calibration rule set, ie an updated calibration function cp, received in a possible embodiment in the following week in a test on a respective Measuring location M1, M2, M3, M4, Mj is tested for the respective secondary own device S1, S2, S3, S4, Sj. For this purpose, a measurement location M1, M2, M3, M4, Mj is selected in each case, at which a reference sensor R1, R2, Ri is also arranged for the respective environmental parameter in addition to the at least one secondary own device S1, S2, S3, S4, Sj. The calibrated measured values of the respective secondary internal device S1, S2, S3, S4, Sj, which result from measured raw values using the calibration function, are compared with reference values of the reference sensor R1, R2, Ri compared. This continuously improves the quality level of the network and/or the calibration function.
Das Verfahren kann für unterschiedliche Kalibrierungsstandorte- und/oder Messstandorte K1 , K2, Ki, M1 , M2, M3, M4, Mj in einer Gemeinde, bspw. auf dem Land oder in einer Stadt, oder in unterschiedlichen Gemeinden durchgeführt werden, wobei die Rohwerte, Referenzwerte und/oder kalibrierten Messwerte auch gemeindeübergreifend, aber auch weltweit ausgewertet werden können. Eine weltweite Kalibrierung kombiniert Rohwerte und kalibrierte Messwerte aus vielen Messungen an verschiedenen Standorten, um ein optimales Ergebnis an Standorten mit unterschiedlichen Bedingungen und zu unterschiedlichen Jahreszeiten zu erzielen. The method can be carried out for different calibration locations and/or measurement locations K1, K2, Ki, M1, M2, M3, M4, Mj in a community, e.g. in the country or in a city, or in different communities, with the raw values , reference values and/or calibrated measured values can also be evaluated across communities, but also worldwide. A worldwide calibration combines raw values and calibrated readings from many measurements at different locations to achieve an optimal result at locations with different conditions and at different times of the year.
Ein jeweils vorgesehenes Referenzmessprinzip bzw. Referenzmessverfahren und somit die jeweilige Referenzmesstechnik des jeweiligen Referenzsensors R1 , R2, Ri ist im Vergleich zu einer Eigenmesstechnik für einen jeweiligen Umweltparameter hochgenau und idealerweise nach einer der jeweils nachfolgend genannten EN-Normen definiert, wobei es möglich ist, das Verfahren an eine jeweilige Norm anzupassen, falls diese behördlicherseits aktualisiert wird bzw. werden sollte: A reference measurement principle or reference measurement method provided in each case and thus the respective reference measurement technology of the respective reference sensor R1, R2, Ri is highly precise in comparison to an in-house measurement technology for a respective environmental parameter and ideally defined according to one of the EN standards mentioned below, whereby it is possible that Adapt procedures to a respective standard if this is or should be updated by the authorities:
Umweltparameter: SO2, Norm: EN 14212:2012 Environmental parameters: SO2, standard: EN 14212:2012
Umweltparameter: NO2 und NOX, Norm: EN 14211 :2012 Umweltparameter: PM2,5/10, Norm: EN 12341 :2014 Umweltparameter: CO, Norm: EN 14626:2012 Environmental parameters: NO2 and NOX, standard: EN 14211:2012 Environmental parameters: PM2.5/10, standard: EN 12341:2014 Environmental parameters: CO, standard: EN 14626:2012
Alternativ oder ergänzend wird bei einem gleichwertigen Genauigkeitsgrad eine Referenzmesstechnik und/oder ein Referenzmessverfahren verwendet, das in "Guidance for the Demonstration of Equivalence of Ambient Air Monitoring Methods" (Richtlinie zur Darlegung der Gleichwertigkeit der Verfahren zum Überwachen der Umgebungsluft) beschrieben ist. Typische Messverfahren bzw. Messprinzipien, die auf einem gleichwertigen Genauigkeitsgrad beruhen und entsprechend messen, sind: Für Feinstaub (PM) ein Beta Attenuation Monitor, kurz BAM, oder ein TEOM- Verfahren (Tapered Element Oscillating Microbalance) sowie weiterhin sog. fortgeschrittene Referenzmessverfahren, die auf Lichtstreuung basieren. Alternatively or in addition, where there is an equivalent level of accuracy, a reference measurement technique and/or method described in "Guidance for the Demonstration of Equivalence of Ambient Air Monitoring Methods" is used. Typical measuring methods or measuring principles that are based on an equivalent degree of accuracy and measure accordingly are: For particulate matter (PM) a Beta Attenuation Monitor, BAM for short, or a TEOM method (Tapered Element Oscillating Microbalance) as well as so-called advanced reference measurement methods based on light scattering.
Für Gase eine differenzielle optische Absorptionsspektroskopie DOAS, CAPS oder Ultraviolett- bzw. UV-photolytische Umwandlungsverfahren für NO2, DOAS oder UV photometrische Verfahren für 03, UV Fluoreszenz- oder Para- rosanilin-Verfahren für Schwefeldioxid SO2 als Umweltparameter, UV photometrische oder nicht-dispersive infrarot photometrische Referenzmessverfahren für Kohlenmonoxid CO als Umweltparameter. Hierbei steht CAPS für Cavity Attenuated Phase Shift und somit für eine Direktmessung von NO2 anhand des Absorptionsspektrums. Weiterhin gibt es auch hochgenaue Referenzmessverfahren, die zwar nicht zertifiziert aber ausreichend genau sind. For gases, differential optical absorption spectroscopy DOAS, CAPS or ultraviolet or UV photolytic conversion methods for NO2, DOAS or UV photometric methods for O3, UV fluorescence or pararosaniline methods for sulfur dioxide SO2 as environmental parameters, UV photometric or non-dispersive infrared photometric reference measurement method for carbon monoxide CO as an environmental parameter. CAPS stands for Cavity Attenuated Phase Shift and thus for a direct measurement of NO2 using the absorption spectrum. There are also highly accurate reference measurement methods that are not certified but sufficiently accurate.
Die Korrektur des Offsets bzw. eine Offset-Korrektur wird für die im Feld an den Messstandorten M1 , M2, M3, M4, Mj angeordneten sekundären Eigengeräten S1 , S2, S3, S4, Sj in regelmäßigen zeitlichen Korrekturabständen durchgeführt. Dabei ist es möglich, einen hierfür vorgesehenen zeitlichen Korrekturabstand je nach Bedarf einzustellen, wobei der zeitliche Korrekturabstand bzw. ein Aktualisierungszeitintervall und/oder Anpassungszeitintervall, mehrere Tage, bspw. eine Woche, insbesondere zwei Wochen, umfasst. Dabei werden für den zurückliegenden zeitlichen Korrekturabstand als Zeitabschnitt alle Datensätze D1 , D2, Di mit Daten bzw. Datenpunkten, die zu Zeitpunkten gesammelt und seit einer letzten Korrektur des Offsets genutzt wurden bzw. worden sind, unter Berücksichtigung nachfolgender Kriterien überprüft, wobei berücksichtigt wird, ob alle diese Kriterien gleichzeitig zutreffen: The correction of the offset or an offset correction is carried out at regular time correction intervals for the secondary own devices S1, S2, S3, S4, Sj arranged in the field at the measurement locations M1, M2, M3, M4, Mj. It is possible to set a correction interval provided for this purpose as required, with the correction interval or an update time interval and/or adjustment time interval comprising several days, for example a week, in particular two weeks. All data sets D1, D2, Di with data or data points that have been collected at points in time and have been or have been used since the last correction of the offset are checked taking into account the following criteria, taking into account the following criteria: whether all these criteria apply at the same time:
- Mindestens q Referenzsensoren R1 , R2, Ri, ... Rq im Umkreis von x km vom zu korrigierenden sekundären Eigengerät S1 , S2, S3, S4, Sj weisen einen nahezu gleichen Referenzwert auf, wobei Referenzwerte zwischen den Referenzsensoren maximal um einen hierfür vorgesehenen erlaubten Toleranzwert voneinander, in der Regel absolut, abweichen. - Die Referenzwerte und/oder Rohwerte wurden zu einer hierfür vorgesehenen Tageszeit, zwischen einem ersten Zeitpunkt bzw. einer ersten Uhrzeit t1 und einem zweiten Zeitpunkt bzw. einer zweiten Uhrzeit t2 gemessen, z. B. nachts zwischen t1 = 1 Uhr und t2 = 3 Uhr. - At least q reference sensors R1, R2, Ri, allowed tolerance value from each other, usually absolute. - The reference values and/or raw values were measured at a time of day intended for this purpose, between a first point in time or a first time t1 and a second point in time or a second time t2, e.g. B. at night between t1 = 1 a.m. and t2 = 3 a.m.
- Zu einem jeweiligen Zeitpunkt liegen bzw. lagen die, üblicherweise meteorologischen, Umweltparameter Temperatur und Luftfeuchtigkeit, ggf. Luftdruck, an den Kalibrierungsstandorten gemäß erfasster Referenzwerte sowie am Messstandort in hierfür vordefinierten Grenzbereichen [MinTemp, MaxTemp] für die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit [MinHum, MaxHum] und ggf. auch den Luftdruck [MinDruck, MaxDruck], - At a given point in time, the usually meteorological environmental parameters of temperature and humidity, if necessary air pressure, are or were at the calibration locations according to recorded reference values and at the measurement location in the predefined limit ranges [MinTemp, MaxTemp] for the temperature, the humidity [MinHum, MaxHum] and possibly also the air pressure [MinPressure, MaxPressure],
Ein jeweiliger Datensatz D1 , D2, Di umfasst Referenzwerte der Referenzsensoren R1 , R2, Ri,... Rq und Rohwerte der Eigengeräte P1 , P2, Pi. Für die Offset- Korrektur mindestens eines Datensatzes D1 , D2, Di aus Rohwerten mindestens eines primären Eigengeräts P1 , P2, Pi gilt unter Berücksichtigung eines Mittelwerts, der aus Referenzwerten der Referenzsensoren R1 , R2, Ri,... Rq gebildet wird: A respective data set D1, D2, Di includes reference values of the reference sensors R1, R2, Ri, . . . Rq and raw values of the own devices P1, P2, Pi own device P1, P2, Pi, taking into account an average value formed from the reference values of the reference sensors R1, R2, Ri,... Rq:
Offset-Korrektur(D1 , D2, Di) = Mittelwert(R1 , R2, Ri, ... Rq) - Rohwert(P1 , P2, Pi) Offset Correction(D1 , D2, Di) = Mean(R1 , R2, Ri, ... Rq) - Raw Value(P1 , P2, Pi)
Bei mehreren geeigneten Datenpunkten bzw. Daten aus Datensätzen D1 , D2, Di wird die mittlere Offset-Korrektur der verschiedenen Datenpunkte aus den Datensätzen D1 , D2, Di genutzt, wobei diese mittlere Offset-Korrektur im Feld durchgeführt wird. If there are several suitable data points or data from data sets D1, D2, Di, the mean offset correction of the various data points from data sets D1, D2, Di is used, with this mean offset correction being carried out in the field.
Weiterhin wird auf Figur 2 verwiesen, die Kalibrierungsstandorte Kx, Ky, Kz zeigt, wobei an jeweils einem Kalibrierungsstandort Kx, Ky, Kz mindestens ein Referenzsensor Rx, Ry, Rz in einer jeweiligen Referenzmessstation und mindestens ein primäres Eigengerät Px, Py, Pz als Master-Eigengerät angeordnet ist, die zur Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Kalibrierung bzw. zum Kalibrieren 22 von sekundären Eigengeräten Sx als Feld-Eigengeräte verwendet werden, die an Messstandorten Mx im Feld angeordnet sind. Weiterhin zeigt Figur 2 zusätzliche Referenzsensoren Ra, Rb an weiteren Referenzstandorten. Dabei ist an einem jeweiligen Kalibrierungsstandort Kx, Ky, Kz jeweils ein primäres Eigengerät Px, Py, Pz neben einem Referenzsensor Rx, Ry, Rz angeordnet, die zum Ermitteln desselben Umweltparameters ausgebildet sind und jeweils ein Paar bilden. Dabei ist jeder Referenzsensor Rx, Ry, Rz und jedes primäre Eigengerät Px, Py, Pz zum Ermitteln eines bestimmten Umweltparameters ausgebildet. Außerdem ist jedes primäre Eigengerät Px, Py, Pz zusätzlich zum Ermitteln von mindestens einem weiteren Umweltparameter ausgebildet. Diese liefern bei einer Kalibrierung 22 unter Berücksichtigung eines Kalibrierungsmodells eine Kalibrierungsfunktion für sekundäre Eigengeräte Sx zum Ermitteln des ersten bestimmten Umweltparameters. Sämtliche Kalibrierungsstandorte Kx, Ky, Kz befinden sich in derselben Region bzw. demselben Gebiet. Weiterhin befinden sich die Referenzsensoren Ra, Rb in derselben Region bzw. demselben Gebiet. Mit den Referenzsensoren Ra, Rb, Rx werden u. a. auch jeweilige Basislinien für Rohwerte für jeweilige Umweltparameter der regionalen primären Eigengeräte Px, Py, Pz und der regionalen sekundären Eigengeräte Sx für jeweilige Umweltparameter angepasst. Je mehr derartige Referenzsensoren Ra, Rb, Rx verwendet werden, desto genauer ist eine jeweilige Basislinie. Reference is also made to Figure 2, which shows the calibration locations Kx, Ky, Kz, with at least one reference sensor Rx, Ry, Rz in a respective reference measuring station and at least one primary own device Px, Py, Pz as the master at each calibration location Kx, Ky, Kz own device is arranged, which are used to carry out the embodiment of the system according to the invention for calibrating or for calibrating 22 secondary own devices Sx as field own devices, which are arranged at measuring locations Mx in the field. Furthermore, FIG. 2 shows additional reference sensors Ra, Rb at other reference locations. A primary own device Px, Py, Pz is arranged at a respective calibration location Kx, Ky, Kz next to a reference sensor Rx, Ry, Rz, which are designed to determine the same environmental parameter and each form a pair. In this case, each reference sensor Rx, Ry, Rz and each primary own device Px, Py, Pz is designed to determine a specific environmental parameter. In addition, each primary own device Px, Py, Pz is designed to determine at least one further environmental parameter. In a calibration 22, taking into account a calibration model, these provide a calibration function for secondary own devices Sx for determining the first determined environmental parameter. All calibration sites Kx, Ky, Kz are in the same region or area. Furthermore, the reference sensors Ra, Rb are located in the same region or area. With the reference sensors Ra, Rb, Rx, among other things, respective base lines for raw values for respective environmental parameters of the regional primary own devices Px, Py, Pz and the regional secondary own devices Sx are adapted for respective environmental parameters. The more such reference sensors Ra, Rb, Rx are used, the more accurate is a respective base line.
Mit Hilfe der von den primären Eigengeräten Px, Py, Pz gemessenen Rohwerten des bestimmten Umweltparameters und des mindestens einen weiteren Umweltparameters und den von den Referenzsensoren Rx, Ry, Rz gemessenen Referenzwerten für den bestimmten Umweltparameter wird, wie voranstehend beschrieben, die Kalibrierungsfunktion ermittelt. Die Kalibrierungsfunktion kann dabei auf Basis eines maschinellen Lerners, bspw. eines neuronalen Netzes, Support Vector Machines, Random Forest, Generalized Linear Models o- der auch Ensembles verschiedener Modelle ermittelt werden. Der maschinelle Lerner wird dafür trainiert, wobei die Rohwerte und die Referenzwerte als Trainingsdaten verwendet werden, wobei die gemessenen Rohwerte als Eingangsdaten und die Referenzwerte als Ausgangsdaten verwendet werden. The calibration function is determined, as described above, using the raw values of the specific environmental parameter measured by the primary own devices Px, Py, Pz and the at least one additional environmental parameter and the reference values for the specific environmental parameter measured by the reference sensors Rx, Ry, Rz. The calibration function can be determined on the basis of a machine learner, for example a neural network, support vector machines, random forest, generalized linear models or ensembles of different models. The machine learner is trained for this, using the raw values and the reference values as training data, using the measured raw values as input data and the reference values as output data.
An dem jeweiligen Messstandort Mx befindet sich mindestens ein sekundäres Eigengerät Sx, aber kein Referenzsensor Rx, Ry, Rz. Die an den jeweiligen Kalibrierungsstandorten und Messstandorten Kx, Ky, Kz, Mx angeordneten primären und sekundären Eigengeräte Px, Py, Pz, Sx verwenden Messtechniken und somit Messprinzipien für Schadstoffe in der Luft, welche durch Temperaturund Luftfeuchtigkeitsveränderungen und somit durch meteorologische Umweltparameter beeinflusst werden, gegenüber anderen Umweltparametern Querempfindlichkeiten aufweisen und über einen längeren Zeitraum anfällig für Sensordrift sind. Ein mögliches Eigengerät Px, Py, Pz, Sx ist ein elektrochemisches Eigengerät für ein Gas oder ein Eigengerät Px, Py, Pz, Sx, das auf Grundlage des Streulichtprinzips für Feinstaub (PM) arbeitet. At the respective measurement location Mx there is at least one secondary own device Sx, but no reference sensor Rx, Ry, Rz. The to the respective Calibration locations and measurement locations Kx, Ky, Kz, Mx arranged primary and secondary own devices Px, Py, Pz, Sx use measurement techniques and thus measurement principles for pollutants in the air, which are influenced by temperature and humidity changes and thus by meteorological environmental parameters, have cross-sensitivities to other environmental parameters and are susceptible to sensor drift over an extended period of time. A possible Px, Py, Pz, Sx proprietary device is an electrochemical proprietary device for a gas or a proprietary Px, Py, Pz, Sx device that operates on the basis of the scattered light principle for particulate matter (PM).
Ein jeweiliges primäres Eigengerät Px, Py, Pz ist dazu ausgelegt, Rohwerte des bestimmten und des mindestens einen weiteren Umweltparameters zu ermitteln, die mit Referenzwerten des jeweiligen Referenzsensors Rx, Ry, Rz für den bestimmten Umweltparameter an den Server 2 übermittelt werden, der dazu ausgebildet ist, auf Grundlage der Roh- und Referenzwerte ein jeweiliges an die jeweiligen am dem jeweiligen Kalibrierungsstandort Kx, Ky, Kz herrschenden Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen angepasstes Kalibrierungsmodell zu bestimmen und an diejenigen sekundären Eigengeräte Sx weiterzuleiten bzw. denjenigen sekundären Eigengeräten Sx bereitzustellen, die in der gleichen Region wie das jeweilige primäre Eigengerät Px, Py, Pz oder in Regionen mit gleichen oder zumindest ähnlichen Umgebungsbedingungen lokalisiert sind. Dabei besteht auch die Möglichkeit, durch eine gewichtete Mischung der Rohwerte des bestimmten und des mindestens einen weiteren Umweltparameters verschiedener primärer Eigengeräte Px, Py, Pz eine möglichst allgemeingültige Kalibrierungsfunktion auf Grundlage eines allgemeingültigen Kalibriermodells bzw. maschinellen Lernmodells zu erstellen. A respective primary own device Px, Py, Pz is designed to determine raw values of the specific and the at least one other environmental parameter, which are transmitted to the server 2 with reference values of the respective reference sensor Rx, Ry, Rz for the specific environmental parameter, which is designed for this purpose is to determine a calibration model based on the raw and reference values that is adapted to the respective environmental or environmental conditions prevailing at the respective calibration location Kx, Ky, Kz and to forward it to those secondary own devices Sx or to make it available to those secondary own devices Sx that are in located in the same region as the respective primary own device Px, Py, Pz or in regions with the same or at least similar environmental conditions. There is also the possibility of creating a calibration function that is as universally valid as possible on the basis of a universally valid calibration model or machine learning model by a weighted mixture of the raw values of the specific and at least one other environmental parameter of different primary own devices Px, Py, Pz.
Die mit Hilfe der an den Kalibrierungsstandorten Kx, Ky, Kz angeordneten primären Eigengeräte Px, Py, Pz und Referenzsensoren Rx, Ry, Rz jeweils erstellten Kalibrierungsfunktionen können dann zu Messstandorten Mx im Feld übermittelt werden, an denen jeweils nur mindestens ein sekundäres Eigengerät Sx, aber in der Regel kein Referenzsensor angeordnet ist. Die jeweiligen dort angeordneten sekundären Eigengeräte Sx messen denselben bestimmten Um- weltparameter, dieselben weiteren Umweltparameter wie die primären Eigengeräte Px, Py, Pz und sind in Ausgestaltung vom gleichen Typ und/oder baugleich wie das jeweilige mindestens eine primäre Eigengerät Px, Py, Pz, von dem die jeweilige Kalibrierungsfunktion bereitgestellt wird. The calibration functions created with the help of the primary own devices Px, Py, Pz and reference sensors Rx, Ry, Rz arranged at the calibration locations Kx, Ky, Kz can then be transmitted to measurement locations Mx in the field, at which only at least one secondary own device Sx, but usually no reference sensor is arranged. The respective secondary intrinsic devices Sx arranged there measure the same specific world parameters, the same additional environmental parameters as the primary own devices Px, Py, Pz and are in the embodiment of the same type and/or structurally identical as the respective at least one primary own device Px, Py, Pz, from which the respective calibration function is provided.
Vor einem Einsatz eines jeweiligen primären und sekundären Eigengeräts Px, Py, Pz, Sx im Feld wird, bspw. im Labor, eine Messung von seinen Platinen- und/oder Sensoreigenschaften durchgeführt. Dies ist auch unter Nutzung eines stark vereinfachten Sensormodells eines jeweiligen Eigengeräts Px, Py, Pz, Sx möglich. Before a respective primary and secondary own device Px, Py, Pz, Sx is used in the field, a measurement of its circuit board and/or sensor properties is carried out, for example in the laboratory. This is also possible using a greatly simplified sensor model of a respective proprietary device Px, Py, Pz, Sx.
Eine Vorkalibrierung von Rohwerten eines jeweiligen Eigengeräts Px, Py, Pz, Sx wird ebenfalls mit einem Referenzsensor Ra, Rb, Rx, Ry, Rz unter Nutzung von mindestens einem Basismodell durchgeführt, wobei damit eine einfache Basislinien- und Verstärkungskorrektur bei definierten Temperatur- und Luftfeuchtebedingungen festgelegt wird. Es ist möglich, die Vorkalibrierung von Eigengeräten Px, Py, Pz, Sx im Labor oder im Feld durchzuführen. Bei Messungen, die im Rahmen der Vorkalibrierung, bspw. im Labor, durchgeführt werden, werden elektronische Parameter von Leiterplatten (printed circuit board, PCB) und evtl, langfristig Sensitivitätswerte eines jeweiligen Eigengeräts Px, Py, Pz, Sx berücksichtigt, wobei auch Informationen von Rohwerten eines Herstellers des Eigengeräts Px, Py, Pz, Sx verwendet werden können. Anhand dabei ermittelter vorkalibrierter Rohwerte kann bereits eine erste Umrechnung in tatsächliche Rohwerte für einen jeweiligen Umweltparameter durchgeführt werden. Die Vorkalibrierung von Rohwerten kann für ein primäres und für ein sekundäres Eigengerät Px, Py, Pz, Sx unter Berücksichtigung von Referenzwerten eines Referenzsensors Ra, Rb, Rx, Ry, Rz für den jeweiligen Umweltparameter durchgeführt werden. Falls die Vorkalibrierung im Feld und nicht im Labor durchgeführt wird, ist sie entsprechend einer Kolokalisierung an einem Kalibrierungsstandort Kx, Ky, Kz durchführbar, wobei jedes primäre und sekundäre Eigengerät Px, Py, Pz, Sx mit einem Referenzsensor Ra, Rb, Rx, Ry, Rz für den Umweltparameter abgeglichen wird, so dass auf einen Abgleich zwischen Eigengeräten Px, Py, Pz, Sx verzichtet werden kann. Während des Einsatzes im Feld wird eine Plausibilitätsprüfung von vorkalibrierten Rohwerten von Eigengeräten Px, Py, Pz, Sx durchgeführt, wobei unplausible vorkalibrierte Rohwerte entfernt werden. Plausible vorkalibrierte Rohwerte werden auf das, bspw. einstündige, Erfassungszeitintervall aggregiert. Außerdem werden zu Aktualisierungszeitintervallen, bspw. wöchentlich, regelmäßige Updates bzw. Aktualisierungen der Kalibrierungsfunktion, die von mindestens einem primären Eigengerät Px, Py, Pz, also einem primären Eigengerät Px, Py, Pz oder mehreren primären Eigengeräten Px, Py, Pz übertragen wird, auf Basis von neu erhobenen Rohwerten und neu erhobenen Referenzwerten Rx, Ry, Rz durchgeführt. Ferner wird eine regelmäßige Anpassung des einen Basismodells im Feld zur Anpassung einer Sensordrift eines jeweiligen Eigengeräts Px, Py, Pz, Sx durchgeführt. Nach Übermittlung einer jeweiligen Kalibrierungsfunktion werden Prüfungen und Anpassungen durchgeführt. A pre-calibration of raw values of a respective in-house device Px, Py, Pz, Sx is also carried out with a reference sensor Ra, Rb, Rx, Ry, Rz using at least one basic model, with a simple baseline and gain correction under defined temperature and humidity conditions is determined. It is possible to carry out the pre-calibration of own devices Px, Py, Pz, Sx in the laboratory or in the field. For measurements carried out as part of the pre-calibration, e.g. in the laboratory, electronic parameters of circuit boards (printed circuit board, PCB) and possibly long-term sensitivity values of a respective proprietary device Px, Py, Pz, Sx are taken into account, with information from Raw values of a manufacturer of the own device Px, Py, Pz, Sx can be used. A first conversion into actual raw values for a respective environmental parameter can already be carried out on the basis of pre-calibrated raw values determined in the process. The pre-calibration of raw values can be carried out for a primary and for a secondary own device Px, Py, Pz, Sx, taking into account reference values of a reference sensor Ra, Rb, Rx, Ry, Rz for the respective environmental parameter. If the pre-calibration is carried out in the field and not in the laboratory, it can be carried out according to a co-localization at a calibration site Kx, Ky, Kz, where each primary and secondary own device Px, Py, Pz, Sx is equipped with a reference sensor Ra, Rb, Rx, Ry , Rz is adjusted for the environmental parameter, so that an adjustment between own devices Px, Py, Pz, Sx can be dispensed with. During use in the field, a plausibility check is carried out on pre-calibrated raw values from proprietary devices Px, Py, Pz, Sx, with implausible pre-calibrated raw values being removed. Plausible, pre-calibrated raw values are aggregated to the acquisition time interval, e.g. one hour. In addition, at update time intervals, e.g. weekly, regular updates or updates of the calibration function, which is transmitted by at least one primary own device Px, Py, Pz, i.e. a primary own device Px, Py, Pz or several primary own devices Px, Py, Pz, carried out on the basis of newly collected raw values and newly collected reference values Rx, Ry, Rz. Furthermore, a regular adjustment of the one base model is carried out in the field to adjust a sensor drift of a respective own device Px, Py, Pz, Sx. After transmission of a respective calibration function, checks and adjustments are carried out.
Alternativ oder ergänzend wird die Vorkalibrierung jedes Eigensensors von jedem Eigengerät Px, Sx mit zusätzlichen Referenzsensoren Ra, Rb durchgeführt. Dabei werden Basismodelle verwendet, die eine einfache Basislinien- und Verstärkungskorrektur bei definierten Temperatur- und Luftfeuchtebedingungen festlegen. Im Feld wird eine Plausibilitätsprüfung von vorkalibrierten Rohwerten 14 durchgeführt. As an alternative or in addition, the pre-calibration of each internal sensor is carried out by each internal device Px, Sx with additional reference sensors Ra, Rb. Basic models are used that specify a simple baseline and gain correction under defined temperature and humidity conditions. A plausibility check of pre-calibrated raw values 14 is carried out in the field.
Bei der Ausreißerbeseitigung werden unplausible Rohwerte 14 gelöscht bzw. entfernt. Danach wird bei der Aggregation der üblicherweise stündliche Mittelwert für plausible Rohwerte 14 ermittelt. When eliminating outliers, implausible raw values 14 are deleted or removed. After that, the usual hourly mean value for plausible raw values 14 is determined during the aggregation.
Die besten Kalibrierungsmodelle für einen jeweiligen Umweltparameter, bspw. einen Schadstoff, werden durch regelmäßiges Prüfen verschiedener Modellarchitekturen des maschinellen Lernens anhand von historischen Werten ermittelt, die für verschiedene primäre Eigengeräte Px, Py, Pz gesammelt wurden, wobei jedes primäre Eigengerät Px, Py, Pz gegen einen Referenzsensor Rx, Ry, Rz kalibriert wird. Es ist möglich, verschiedenen Kalibrierungsstandorten und Messstandorten Kx, Ky, Kz, Mx im Feld unterschiedliche Kalibrierungsmo- delle mit unterschiedlichen Kalibrierungsfunktionen zuzuordnen. Dabei wird berücksichtigt, dass ein sekundäres Eigengerät Sx, das an einem Messstandort Mx mitten in einer Stadt installiert ist, ein anderes Kalibrierungsmodell für einen jeweiligen Umweltparameter benötigt, als ein sekundäres Eigengerät Sx, das an einem Messstandort Mx auf dem Land eingesetzt wird. Ein optimales Setup für eine Stadt umfasst in der Regel immer mindestens ein primäres Eigengerät Px an einem Kalibrierungsstandort Kx innerhalb derselben Stadt. The best calibration models for a given environmental parameter, e.g. a pollutant, are determined by periodically testing different machine learning model architectures against historical values collected for different primary home devices Px, Py, Pz, where each primary home device Px, Py, Pz is calibrated against a reference sensor Rx, Ry, Rz. It is possible to assign different calibration methods to different calibration locations and measurement locations Kx, Ky, Kz, Mx in the field. to assign dents with different calibration functions. It is taken into account that a secondary own device Sx, which is installed at a measurement site Mx in the middle of a city, requires a different calibration model for a respective environmental parameter than a secondary own device Sx, which is used at a measurement site Mx in the countryside. An optimal setup for a city typically always includes at least one primary home device Px at a calibration site Kx within the same city.
Als Kalibrierungsfunktion können in Abhängigkeit der zu messenden Umweltparameter und/oder in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen des Kalibrierungsstandorts und/oder Messstandorts Kx, Ky, Kz, Mx, an dem der Umweltparameter zu messen ist, verschiedene Kalibrierungsmodelle verwendet werden. Wie bereits voranstehend erläutert, sollte für ein sekundäres Eigengerät Sx ein Kalibrierungsmodell genutzt werden, das ihm unter Berücksichtigung von Rohwerten von mindestens einem primären Eigengerät Px, Py, Pz und Referenzwerten mindestens eines Referenzsensors Rx, Ry, Rz bereitgestellt wurde, die in derselben Region oder zumindest in einer Region mit gleichen oder zumindest ähnlichen Umgebungsbedingungen wie das sekundäre Eigengerät Sx lokalisiert bzw. angeordnet sind. Various calibration models can be used as a calibration function depending on the environmental parameters to be measured and/or depending on the environmental conditions of the calibration site and/or measuring site Kx, Ky, Kz, Mx at which the environmental parameter is to be measured. As already explained above, a secondary own device Sx should use a calibration model that has been provided to it taking into account raw values from at least one primary own device Px, Py, Pz and reference values from at least one reference sensor Rx, Ry, Rz that are in the same region or are located or arranged at least in a region with the same or at least similar environmental conditions as the secondary own device Sx.
Kalibrierungsmodelle für verschiedene Umweltparameter können bspw. auf Basis folgender Angaben erstellt werden: Calibration models for various environmental parameters can be created based on the following information, for example:
- Für Stickstoffdioxid NO2 als Substanz bzw. als bestimmtem Umweltparameter werden als Modelleingangsdaten Rohdaten für NO2 als bestimmtem Umweltparameter und für 03, CO, für die Temperatur und/oder die relative Luftfeuchtigkeit als weitere Umweltparameter verwendet. Dabei wird ein jeweiliges Kalibrierungsmodell auf den Referenzwert des bestimmten Umweltparameters trainiert, d. h. hier NO2. Inputs für weitere Umweltparameter, die den bestimmten Umweltparameter beeinflussen, werden von weiteren primären Eigensensoren für 03, CO, die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit bereitgestellt. - For nitrogen dioxide NO2 as a substance or as a specific environmental parameter, raw data for NO2 as a specific environmental parameter and for O3, CO, for the temperature and/or the relative humidity as additional environmental parameters are used as model input data. A respective calibration model is trained on the reference value of the specific environmental parameter, i. H. here NO2. Inputs for other environmental parameters influencing the determined environmental parameter are provided by other primary intrinsic sensors for O 3 , CO, temperature and humidity.
- Für Feinstaub PM2,5/10 als bestimmten Umweltparameter bzw. Substanz werden als Modelleingangsdaten Rohwerte für Feinstaub (PM10, PM2,5) als bestimmtem Umweltparameter und für die Temperatur und/oder die relative Luftfeuchtigkeit als weitere Umweltparameter verwendet. - For particulate matter PM2.5/10 as a specific environmental parameter or substance, raw values for particulate matter (PM10, PM2.5) used as a specific environmental parameter and for the temperature and / or relative humidity as additional environmental parameters.
- Für Ozon 03 als Substanz bzw. bestimmtem Umweltparameter werden als Modelleingangsdaten Rohwerte für N02, CO, für die Temperatur und/oder die relative Luftfeuchtigkeit als weitere Umweltparameter verwendet. - For ozone 03 as a substance or specific environmental parameter, raw values for NO 2 , CO, for the temperature and/or the relative humidity as additional environmental parameters are used as model input data.
Als Architektur bzw. Modellarchitektur eines Kalibrierungsmodells für einen jeweiligen Umweltparameter können verschiedene Machine Learning Verfahren, wie z. B. Neuronale Netze, Support Vector Machines, Random Forest, Generalized Linear Models oder auch Ensembles verschiedener Modelle in Frage kommen. Various machine learning methods, such as e.g. B. neural networks, support vector machines, random forest, generalized linear models or ensembles of different models come into question.
Figur 2 zeigt weiterhin eine nach einem jeweiligen zeitlichen Korrekturintervall durchführbare Korrektur 36 von Basiskennlinien für Eigengeräte Px, Py, Pz, Sx, die bei Kolokalisierungen ermittelt werden, wobei das zeitliche Korrekturintervall bspw. einen Tag, eine Woche oder einen Monat umfassen kann. Dabei ist diese Korrektur 36 auf vorkalibrierte Rohwerte 14 und/oder auf kalibrierte Messwerte 16 anzuwenden, wobei hier jeweils nur plausible Rohwerte 14 und/oder kalibrierte Messwerte 16 verwendet werden. Ferner wird ein bspw. wöchentliches Update bzw. eine Aktualisierung 38 der Kalibrierungsfunktion von einem jeweiligen primären Eigengerät Px, Py, Pz für ein jeweiliges sekundäres Eigengerät Sx bereitgestellt. FIG. 2 also shows a correction 36 of basic characteristics for own devices Px, Py, Pz, Sx, which can be carried out after a respective time correction interval, which are determined during co-localizations, with the time correction interval being able to include, for example, one day, one week or one month. In this case, this correction 36 is to be applied to pre-calibrated raw values 14 and/or to calibrated measured values 16, with only plausible raw values 14 and/or calibrated measured values 16 being used here in each case. Furthermore, a weekly update or update 38 of the calibration function is provided by a respective primary own device Px, Py, Pz for a respective secondary own device Sx.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, unter Berücksichtigung der Rohwerte 14, der kalibrierten Messwerte 16 der Eigengeräte Px, Py, Pz, Sx und/oder Referenzwerte der Referenzsensoren Ra, Rb, Rx, Ry, Rz, eine räumliche bzw. örtliche und somit geographische Heatmap der Umweltparameter und somit für eine Qualität für Luft in einer Region zu erzeugen und zur Ansicht darzustellen. Weiterhin werden regelmäßige Anpassungen des Basismodells zur Anpassung der Sensordrift durchgeführt. Dazu werden geeignete Zeitpunkte tBaSiSiinie für Basislinienanpassungen im Feld durch Festlegung eines Zeitraums, einer Anzahl der zu verwendenden Referenzsensoren Ra, Rb, Rx und von Temperatur- und/oder Luftfeuchtigkeitsbedingungen definiert. Dabei wird eine Zeit bzw. ein Zeitintervall zwischen Zeitpunkten ti und t2 vorgesehen. Hierbei wird berücksichtigt, dass mindestens n regionale Referenzsensoren Ra, Rb, Rx ähnliche NO2-Konzentrationen aufweisen. Außerdem wird berücksichtigt, dass sich die Temperatur als Umweltparameter in einem hierfür vorgesehenen Grenzwertebereich befindet, der durch einen Minimalwert und einen Maximalwert [Tempi , Temp2] für den Referenzwert definiert wird, und dass sich die Luftfeuchtigkeit als Umweltparameter in einem hierfür vorgesehenen Grenzwertebereich [h1 , h2] für den Referenzwert befindet, der durch einen Minimalwert und einen Maximalwert begrenzt wird. In a further embodiment of the method, it is possible, taking into account the raw values 14, the calibrated measured values 16 of the own devices Px, Py, Pz, Sx and/or reference values of the reference sensors Ra, Rb, Rx, Ry, Rz, a spatial or local and thus to generate a geographical heat map of the environmental parameters and thus for a quality of air in a region and to display it for viewing. Furthermore, the basic model is regularly adjusted to adjust the sensor drift. For this purpose, suitable points in time t BaSiS iinie for baseline adjustments in the field are defined by specifying a period of time, a number of reference sensors Ra, Rb, Rx to be used and temperature and/or air humidity conditions. A time or a time interval is provided between points in time t 1 and t 2 . It is taken into account here that at least n regional reference sensors Ra, Rb, Rx have similar NO2 concentrations. It is also taken into account that the temperature, as an environmental parameter, is in a limit value range provided for this purpose, which is defined by a minimum value and a maximum value [Tempi , Temp2] for the reference value, and that the air humidity, as an environmental parameter, is in a limit value range [h1 , h2] for the reference value bounded by a minimum and a maximum value.
Alle Zeitpunkte innerhalb der letzten m Tage (z. B. m = 14), die die oben genannten Bedingungen erfüllen, werden zur zusätzlichen Anpassung des Offsets mindestens eines, in der Regel jedes primären und/oder sekundären Eigengeräts Px, Sx verwendet. Dabei gilt u. a. für die Aktualisierung des Offsets: All points in time within the last m days (e.g. m=14) that meet the above conditions are used for additional adjustment of the offset of at least one, usually each primary and/or secondary own device Px, Sx. Among other things, for updating the offset:
- für eine Basislin ieRef, die für Referenzwerte zu einem Zeitpunkt tBaSisiinie vorgesehen ist: BasislinieRef = Mittelwert (mittlere Referenzmessungen der n Referenzsensoren Ra, Rb, Rx bei tBaSisiinie) - for a baseline Ref that is provided for reference values at a point in time t BaS isiinie: baseline Re f = mean value (mean reference measurements of the n reference sensors Ra, Rb, Rx at t BaS isiinie)
- für eine BasislinieKnoten, die für Rohwerte zum Zeitpunkt tBasiSiinie vorgesehen ist: BasislinieKnoten = Mittelwert (Rohwerte des primären Eigengeräts Px oder sekundären Eigengeräts Sx zum Zeitpunkt tBaSiSiinie plus alter Offset)- for a baseline knot intended for raw values at time t baseline knots = mean (raw values of the primary own device Px or secondary own device Sx at time t BaSiS iinie plus old offset)
Neuer Offset = BasislinieKnoten - BasislinieRef BEZUGSZEICHEN: New Offset = BaselineNode - Baseline Ref f REFERENCE NUMBERS:
2 Server 4 Recheneinheit 6 Datenbank D1 , D2, Di Datensatz K1 , K2, Ki, Kalibrierungsstandort Kx, Ky, Kz M1 , M2, M3, Messstandort M4, Mj, Mx P1 , P2, Pi, primärer Eigensensor Px, Py, Pz R1 , R2, Ra, Referenzsensor Rb, Ri, Rx, Ry, Rz S1 , S2, S3, sekundärer Eigensensor S4, Sj, Sx 14 Rohwert 16 kalibrierter Messwert 22 Kalibrierung 36 Korrektur 38 Aktualisierung 2 server 4 computing unit 6 database D1, D2, Di data set K1, K2, Ki, calibration location Kx, Ky, Kz M1, M2, M3, measurement location M4, Mj, Mx P1, P2, Pi, primary intrinsic sensor Px, Py, Pz R1 , R2, Ra, reference sensor Rb, Ri, Rx, Ry, Rz S1 , S2, S3, secondary inherent sensor S4, Sj, Sx 14 raw value 16 calibrated measured value 22 calibration 36 correction 38 update

Claims

37 Ansprüche 37 claims
1. Verfahren zum Kalibrieren von einem sekundären Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) für einen mit dem sekundären Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) zu ermittelnden bestimmten Umweltparameter, wobei das sekundäre Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) eine Anzahl an sekundären Eigensensoren aufweist, bei dem 1. A method for calibrating a secondary proprietary device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx) for a secondary proprietary device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx) to be determined specific environmental parameters, wherein the secondary proprietary device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx) has a number of secondary intrinsic sensors, in which
- an mindestens einem Kalibrierungsstandort (K1 , K2, Ki, Kx, Ky, Kz) von mindestens einem bestimmten primären Eigensensor mindestens eines primären Eigengeräts (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz), das eine Anzahl an primären Eigensensoren aufweist, Rohwerte für den bestimmten Umweltparameter, von mindestens einem weiteren primären Eigensensor des mindestens einen primären Eigengeräts (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz) Rohwerte für mindestens einen weiteren Umweltparameter und von mindestens einem bestimmten Referenzsensor (R1 , R2, Ri, Rx, Ry, Rz) Referenzwerte für den bestimmten Umweltparameter ermittelt werden, wobei für den bestimmten Umweltparameter auf Basis der Rohwerte für den bestimmten Umweltparameter, der Rohwerte für den mindestens einen weiteren Umweltparameter und der Referenzwerte für den bestimmten Umweltparameter eine Kalibrierungsfunktion ermittelt wird, - at least one calibration site (K1 , K2, Ki, Kx, Ky, Kz) of at least one specific primary intrinsic sensor at least one primary intrinsic device (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz) that has a number of primary intrinsic sensors, Raw values for the specific environmental parameter, from at least one other primary own sensor of the at least one primary own device (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz) Raw values for at least one other environmental parameter and from at least one specific reference sensor (R1 , R2, Ri, Rx , Ry, Rz) reference values for the specific environmental parameter are determined, with a calibration function being determined for the specific environmental parameter on the basis of the raw values for the specific environmental parameter, the raw values for the at least one further environmental parameter and the reference values for the specific environmental parameter,
- an einem Messstandort (M1 , M2, M3, M4, Mj, Mx) Rohwerte, die von dem sekundären Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) für den bestimmten Umweltparameter ermittelt werden, unter Berücksichtigung der Kalibrierungsfunktion verarbeitet und daraus für den bestimmten Umweltparameter kalibrierte Messwerte ermittelt werden. - at a measurement location (M1 , M2, M3, M4, Mj, Mx) raw values determined by the secondary own device (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) for the specific environmental parameter, processed taking into account the calibration function and From this, calibrated measured values are determined for the specific environmental parameter.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Kalibrierungsfunktion mit einem maschinellen Lerner ermittelt wird, wobei der maschinelle Lerner trainiert wird. 38 2. The method as claimed in claim 1, in which the calibration function is determined using a machine learner, the machine learner being trained. 38
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kalibrierungsfunktion die Rohwerte des mindestens einen bestimmten primären Eigensensors, insbesondere unter Berücksichtigung der Rohwerte des mindestens einen weiteren primären Eigensensors, auf die Referenzwerte des mindestens einen bestimmten Referenzsensors (R1 , R2, Ri, Rx, Ry, Rz) abbildet. 3. The method according to claim 1 or 2, in which the calibration function compares the raw values of the at least one specific primary inherent sensor, in particular taking into account the raw values of the at least one other primary inherent sensor, to the reference values of the at least one specific reference sensor (R1, R2, Ri, Rx , Ry, Rz).
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein jeweiliger Umweltparameter von einem jeweiligen Eigensensor mit einer Eigenmesstechnik und von einem jeweiligen Referenzsensor (R1 , R2, Ri, Rx, Ry, Rz) mit einer Referenzmesstechnik gemessen wird, wobei die Referenzmesstechnik genauer als die Eigenmesstechnik ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, in which a respective environmental parameter is measured by a respective inherent sensor using an inherent measurement technique and by a respective reference sensor (R1, R2, Ri, Rx, Ry, Rz) using a reference measurement technique, the reference measurement technique being more precise than the self-measuring technique is.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Eigenmesstechnik optisch und/oder elektrochemisch ist, und bei dem die Referenzmesstechnik chemisch und/oder gravimetrisch ist. 5. The method according to claim 4, in which the intrinsic measurement technique is optical and/or electrochemical, and in which the reference measurement technique is chemical and/or gravimetric.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das mindestens eine primäre Eigengerät (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz) und das sekundäre Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) baugleich ausgebildet sind. 6. The method as claimed in one of the preceding claims, in which the at least one primary own device (P1, P2, Pi, Px, Py, Pz) and the secondary own device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx) are of identical design.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Kalibrierungsstandort (K1 , K2, Ki, Kx, Ky, Kz) und der Messstandort (M1 , M2, M3, M4, Mj, Mx) in der gleichen Region oder zumindest in jeweiligen Regionen mit gleichen oder zumindest ähnlichen Umgebungsbedingungen liegen. 7. The method according to any one of the preceding claims, in which the at least one calibration site (K1, K2, Ki, Kx, Ky, Kz) and the measurement site (M1, M2, M3, M4, Mj, Mx) in the same region or at least are in respective regions with the same or at least similar environmental conditions.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Kalibrierungsfunktion in vorgegebenen zeitlichen Abständen jeweils neu berechnet und dem sekundären Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) bereitgestellt wird. 8. The method as claimed in one of the preceding claims, in which the calibration function is recalculated at predetermined time intervals and made available to the secondary internal device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx).
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der bestimmte Umweltparameter und/oder der mindestens eine weitere Umweltparameter ein Schadstoff, insbesondere Kohlenmonoxid CO, ein Stickstoffoxid NOX, Ozon 03, Schwefeldioxid SO2, oder Feinstaub, oder eine physikalische Größe, insbesondere ein Luftdruck, eine Luftfeuchtigkeit oder eine Temperatur ist. 9. The method as claimed in one of the preceding claims, in which the specific environmental parameter and/or the at least one further environmental parameter is a pollutant, in particular carbon monoxide CO, a nitrogen oxide NOX, ozone 03, sulfur dioxide SO2, or particulate matter, or a physical variable, in particular air pressure, humidity or temperature.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die primären Eigengeräte (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz) und das sekundäre Eigengerät(S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) vor und/oder während einer Nutzung, insbesondere bei einer Korrektur im Feld, auf eine gemeinsame Basislinie eingestellt werden und/oder bei dem die Eigensensoren der primären Eigengeräte (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz) und des sekundären Eigengeräts (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) in einem Labor oder im Feld hinsichtlich ihres Gains und/oder ihres Offsets aufeinander abgeglichen werden. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the primary own devices (P1, P2, Pi, Px, Py, Pz) and the secondary own device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx) before and / or during a Usage, especially when correcting in the field, are set to a common baseline and/or where the intrinsic sensors of the primary intrinsic devices (P1, P2, Pi, Px, Py, Pz) and the secondary intrinsic device (S1, S2, S3, S4 , Sj, Sx) in a laboratory or in the field with regard to their gain and/or their offset.
11 . Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das für mehrere sekundäre Eigengeräte (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) durchgeführt wird. 11 . Method according to one of the preceding claims, which is carried out for a plurality of secondary own devices (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx).
12. System zum Kalibrieren von einem sekundären Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) für einen mit dem sekundären Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) zu ermittelnden bestimmten Umweltparameter, wobei das sekundäre Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) eine Anzahl an sekundären Eigensensoren aufweist, wobei das System mindestens ein primäres Eigengerät (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz), das eine Anzahl an primären Eigensensoren aufweist, das zu kalibrierende sekundäre Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) und eine Recheneinheit (4) aufweist, 12. System for calibrating a secondary proprietary device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx) for a secondary proprietary device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx) to be determined specific environmental parameters, wherein the secondary proprietary device (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) comprises a number of secondary intrinsic sensors, wherein the system comprises at least one primary intrinsic device (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz) comprising a number of primary intrinsic sensors that to be calibrated secondary own device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx) and a computing unit (4),
- wobei an mindestens einem Kalibrierungsstandort (K1 , K2, Ki, Kx, Ky, Kz) mindestens ein bestimmter primärer Eigensensor des mindestens einen primären Eigengeräts (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz) dazu ausgebildet ist, Rohwerte für den bestimmten Umweltparameter zu ermitteln, wobei an dem mindestens einen Kalibrierungsstandort (K1 , K2, Ki, Kx, Ky, Kz) mindestens ein weiterer primärer Eigensensor des mindestens einen primären Eigengeräts (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz) dazu ausgebildet ist, Rohwerte für mindestens einen weiteren Umweltparameter zu ermitteln, wobei an dem mindestens einen Kalibrierungsstandort (K1 , K2, Ki, Kx, Ky, Kz) mindestens ein bestimmter Referenzsensor (R1 , R2, Ri, Rx, Ry, Rz) dazu ausgebildet ist, Referenzwerte für den bestimmten Umweltparameter zu ermitteln, wobei die Recheneinheit (4) dazu ausgebildet ist, für den bestimmten Umweltparameter auf Basis der Rohwerte für den bestimmten Umweltparameter, der Rohwerte für den mindestens einen weiteren Umweltparameter und der Referenzwerte für den bestimmten Umweltparameter eine Kalibrierungsfunktion zu ermitteln, - wherein at least one calibration site (K1, K2, Ki, Kx, Ky, Kz) at least one specific primary intrinsic sensor of the at least one primary intrinsic device (P1, P2, Pi, Px, Py, Pz) is designed to raw values for the specific To determine environmental parameters, with at least one additional primary intrinsic sensor of the at least one primary intrinsic device (P1, P2, Pi, Px, Py, Pz) being configured at the at least one calibration location (K1, K2, Ki, Kx, Ky, Kz), To determine raw values for at least one further environmental parameter, with at least one specific reference sensor (R1, R2, Ri, Rx, Ry, Rz) is designed to determine reference values for the specific environmental parameter, with the computing unit (4) being designed to calculate for the specific environmental parameter on the basis of the raw values for the specific environmental parameter, the raw values for the at least one additional environmental parameter and to determine a calibration function from the reference values for the specific environmental parameter,
- wobei an einem Messstandort (M1 , M2, M3, M4, Mj, Mx) das sekundäre Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) dazu ausgebildet ist, Rohwerte für den bestimmten Umweltparameter zu ermitteln, unter Berücksichtigung der Kalibrierungsfunktion zu verarbeiten und daraus für den bestimmten Umweltparameter kalibrierte Messwerte auszugeben. - wherein at a measuring location (M1, M2, M3, M4, Mj, Mx), the secondary own device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx) is designed to determine raw values for the specific environmental parameter, taking into account the calibration function to process and therefrom output calibrated measured values for the specific environmental parameter.
13. System nach Anspruch 12, das einen Server (2) und Kommunikationsverbindungen aufweist, wobei der Server (2) die Recheneinheit (4) umfasst und über die Kommunikationsverbindungen mit den Eigengeräten (P1 , P2, Pi, Px, Py, Pz, S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) zu verbinden bzw. verbindbar ist, wobei die Kalibrierungsfunktion in dem Server (2) abrufbar abgelegt ist und/oder von dem Server (2) automatisch und/oder auf Anfrage an das sekundäre Eigengerät (S1 ,13. System according to claim 12, which has a server (2) and communication connections, wherein the server (2) comprises the computing unit (4) and via the communication connections with the own devices (P1, P2, Pi, Px, Py, Pz, S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) to be connected or can be connected, the calibration function being stored in the server (2) so that it can be called up and/or by the server (2) automatically and/or on request to the secondary own device ( S1 ,
52, S3, S4, Sj, Sx) zu übermitteln ist. 52, S3, S4, Sj, Sx) is to be transmitted.
14. System nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem die Recheneinheit (4) dazu ausgebildet ist, die Kalibrierungsfunktion in vorgegebenen zeitlichen Abständen neu zu berechnen und dem sekundären Eigengerät (S1 , S2,14. System according to one of claims 12 or 13, in which the computing unit (4) is designed to recalculate the calibration function at predetermined time intervals and the secondary own device (S1, S2,
53, S4, Sj, Sx) bereitzustellen, insbesondere an das sekundäre Eigengerät (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) zu übermitteln. 53, S4, Sj, Sx), in particular to transmit it to the secondary own device (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx).
15. System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das mehrere sekundäre Eigengeräte (S1 , S2, S3, S4, Sj, Sx) aufweist, die an mehreren Messstandorten (M1 , M2, M3, M4, Mj, Mx) angeordnet sind und zusammen ein Netzwerk bilden. 15. System according to any one of claims 12 to 14, which has a plurality of secondary own devices (S1, S2, S3, S4, Sj, Sx) which are arranged at a plurality of measurement locations (M1, M2, M3, M4, Mj, Mx) and together form a network.
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