[发明专利]一种环境监测粉尘颗粒系统

摘要

本发明属于粉尘监测技术领域，公开了一种环境监测粉尘颗粒系统，粉尘测量模块、温湿度检测模块、风速风向检测模块分别通过电路线连接监测数据采集模块；监测数据采集模块通过电路线连接监测数据处理模块；监测数据处理模块通过电路线分别连接无线通信模块和预警模块。本发明通过温湿度检测模块对粉尘的湿度和温度进行检测，由于湿度和温度可以影响粉尘流动速度，可以作为判断流动的速度参考数据；通过风速风向检测模块可以基本确定粉尘的动向，为实施防护措施提供依据；同时通过预警模块可以进行提前预测粉尘的危害程度进行报警，从而降低粉尘危害程度，提升防护措施实施速度，减少损失。

主权项

一种环境监测粉尘颗粒系统，其特征在于，所述环境监测粉尘颗粒系统包括：粉尘测量模块，与监测数据采集模块连接，用于通过部署的粉尘测量探头进行环境周边粉尘浓度的测量；温湿度检测模块，与监测数据采集模块连接，用于通过安装的湿度检测仪和温度检测仪获取空气粉尘湿度和温度数据；风速风向检测模块，与监测数据采集模块连接，用于通过安装的风速风向仪检测空气的风速及风向数据信息；监测数据采集模块，与粉尘测量模块、温湿度检测模块、风速风向检测模块、监测数据处理模块连接，用于将粉尘测量模块、温湿度检测模块和风速风向检测模块获取的模拟量电信号转换为数字量信号，并发送给监测数据处理模块；所述检测数据采集模块的信号处理方法包括：步骤一，根据公式将训练序列与自身的循环移位结果按符号位进行共轭相关运算，得到相关函数M(m)，其中c(k)是对本地序列按符号位映射出的复数结果，c((k+m))N在k＝1,2,...N时表示对c(k)进行循环移位的结果；搜索出相关函数主峰值与副峰值比值最大情况下对应的频域序列，然后确定该频域序列对应的训练序列；步骤二，由接收信号数据R(x)，根据公式r(x)＝sign(Re(R(x)))+j*sign(Im(R(x)))得到对接收信号实虚部按符号位映射出的结果r(x)，再由本地训练序列数据C(k)，利用公式c(k)＝sign(Re(C(k)))+j*sign(Im(C(k)))得到对训练序列数据实虚部按符号位映射出的结果c(k)，根据得到的r(x)和c(k)利用公式生成定时偏移估计函数，式中N＝2*(NFFT+CP)代表相关窗和本地序列的长度，x代表滑动相关窗的起始位置；步骤三，由步骤二得到的定时偏移估计函数F(x)，根据公式得到动态门限，其中G(m)表示m时刻动态门限的值，表示从m时刻开始计数的M个定时偏移估计函数值的平均值，mul表示一个常数；监测数据处理模块，与监测数据采集模块、无线通信模块、预警模块连接，用于将监测数据采集模块采集的粉尘浓度、温度、湿度和风速风向数据通过无线通信模块无线方式发送给监控中心；所述无线通信模块的链路稳定性和能量混合模型：物联网拓扑结构看做一个无向图的网络模型G＝(V,E)，其中V表示一组节点，E表示一组连接节点的边集，P(u,v)＝{P0,P1,P2,L,Pn}是节点u和节点v之间所有可能路径的集合，Pi是节点u和v的可能路径，选择出节点u到节点v的最优路径，链路稳定性和节点剩余能量的公式如下：F1=Πe∈PiLS(e)---(1)]]>F2=Πe∈PiCe(t)---(2)]]>Ce(t)=EisEi0,Eis>Eth---(3)]]>其中，Eis和Ei0为节点i的剩余能量和总能量，Eth为节点的能量阈值；链路稳定性公式和节点剩余能量公式转化成一个总体的优化公式，该公式提供两个重要参数(w1和w2)，其表达式如式(4)所示：RFact(Pi)=w1F1+w2F2=w1Πe∈PiLS(e)+w2Πe∈PiCe(t)---(4)]]>其中w1和w2为节点能量和链路稳定值之间的设定的系数，w1+w2＝1；取该目标总和的最大值，用下面公式(5)表示：MRFact(Pi)＝max{RFact(P1),RFact(P2),L RFact(Pn)}  (5)节点在接收数据分组信息时，根据公式(1)和公式(2)分别计算出链路的稳定值和节点的剩余能量，然后利用公式(5)选取最优路径，来完成路由的选定；所述无线通信模块的路由预判具体方法包括：步骤一，首先判断接收RREQ的节点中是否存在到达目的节点的有效路由，若存在建立链路；步骤二，根据公式(1)和公式(2)分别计算出接收RREQ节点的剩余能量和接收RREQ节点和发送RREQ节点间的链路稳定值；步骤三，判断接收节点的剩余能量和接收RREQ节点和发送RREQ节点间的链路稳定值是否大于阈值，若小于阈值，则放弃该节点；步骤四，若大于阈值，在发送RREQ节点中记录满足条件的节点及路径信息，并根据公式(4)选择最优节点转发RREQ包；步骤五，返回到步骤一，继续执行，直到建立路由。