[发明专利]一种大气颗粒物低成本监测系统及监测数据滤波方法

说明书

技术领域

本发明属于监测网络与检测技术领域，具体涉及一种大气颗粒物低成本监测系统及监测数据滤波方法。

背景技术

随着城市建设规模的不断扩大、城市功能区和产业结构布局的不断优化、调整，许多城市在城市环境、城市建设规模和人口数量、分布等方面都有了很大变化，原有的城市环境大气颗粒物监测设备都呈现出数量上的不足或者空间分布上的不科学，不能继续满足城市环境空气监测的技术要求，从而需要增设或调整。

采用城市公交车为载体，车载大气颗粒物浓度测量传感器以及定位设备，结合无线传输技术，就能够实现大规模近地监测空气污染。由于低成本的大气颗粒传感器测量精度和准确度方面存在很多固有缺陷，本发明提出一种滤波方法以滤除数据中大量随机噪声。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大气颗粒物低成本大规模监测系统及监测数据滤波方法，通过新的滤波方法提高低成本监测的数据可靠性与稳定性。

本发明公开了一种大气颗粒物低成本监测系统，包括：设置于汽车上的颗粒物监测装置、为颗粒物监测装置供电的车载供电装置以及与颗粒物监测装置无线传输并能连接互联网的服务器，颗粒物监测装置包括：颗粒物传感器、控制器、存储器、定位模块和无线传输模块；颗粒物传感器、定位模块、存储器及无线传输模块分别与控制器电性连接，传感器能够连续获取颗粒物数据并传输给控制器，定位模块能够实时获取位置数据并传输给控制器，控制器将数据存储在存储器中并进行滤波处理，然后时通过无线传输模块发送到服务器中。

进一步地，服务器包括数据服务中心、数据库和网页服务器；数据服务中心用于数据处理并将处理后的数据存入数据库中以及通过网页服务器显示。

进一步地，车载供电装置包括太阳能电池板和存储太阳能电池板所发电量的电池。

进一步地，太阳能电池板通过磁铁贴合到车辆顶部的前部。

进一步地，存储器为具有掉电保护功能的存储器。

进一步地，公共交通系统的车辆为公交车、出租车和公共自行车。

本发明还公开了一种应用于上述监测系统的监测数据滤波方法，包括如下步骤：

步骤一：建立浓度与时间关系的回归方程y＝k*x+b；其中y为颗粒物浓度，x为时间；

步骤二：将传感器获取的浓度值作为数据样本，以各样本点到回归方程距离之和最小时作为评价标准求解k和b，其中距离之和公式为

步骤三：将k、b和某时刻x的值代入回归方程y＝k*x+b得到该时刻下浓度y的值。

进一步地，步骤二中，k和b的值的求解方法为：令|(k*x_j+b)-y_j|＝u_j+v_j，(k*x_j+b)-y_j＝u_j-v_j，u_j≥0，v_j≥0；将距离之和公式为转化为：

然后利用线性规划库PuLP解得D取最小值时的k和b的值。

本发明具有的有益效果：

通过数据滤波算法，提高低成本监测装置的所采集数据的可靠性与准确，以便借助城市公交车、公共自行车、出租车等移动平台构成的移动网络，构建大规模城市大气颗粒物监测系统，可以弥补城市环境监测传统方法上节点不足与分布不均的问题。

附图说明

图1是本发明一个优选实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例中颗粒物监测装置和车载供电装置的安装位置示意图；

图3是图1所示实施例中颗粒物监测装置和车载供电装置的连接示意图；

图4是图1所示实施例中传感器监测数据输出图像。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。