[发明专利]一种基于信息融合技术的空气质量检测方法

摘要

本发明公开了一种基于信息融合技术的空气质量检测方法，其采用的空气质量检测系统包括微控制器、传感器组、存储器、蓝牙通信模块、A/D转换模块、键盘电路和报警电路，传感器组包括温湿度传感器、一氧化碳传感器、硫化物传感器和粉尘传感器；其方法包括步骤：一、确定环境中空气质量参数的决策值；二、确定环境中空气质量参数的加权值；三、所述微控制器根据公式计算空气质量报警值T_max；四、空气质量信息融合计算。本发明设计合理，采用多个传感器采集空气质量参数，利用微控制器对多个空气质量参数融合处理，实现整体环境的空气质量检测，适用范围广，实用性强，便于推广使用。

主权项

1.一种基于信息融合技术的空气质量检测方法，其采用的空气质量检测系统包括微控制器(1)和用于检测空气质量参数的传感器组，以及与微控制器(1)相接的存储器(10)和蓝牙通信模块(8)，所述微控制器(1)的输入端接有A/D转换模块(7)和用于设定空气质量参数报警阈值的键盘电路(2)，所述微控制器(1)的输出端接有报警电路(9)，所述传感器组包括温湿度传感器(3)、一氧化碳传感器(4)、硫化物传感器(5)和粉尘传感器(6)，所述温湿度传感器(3)的输出端与微控制器(1)的输入端相接，所述一氧化碳传感器(4)的输出端、硫化物传感器(5)的输出端和粉尘传感器(6)的输出端均与A/D转换模块(7)的输入端相接；其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、确定环境中空气质量参数的决策值，其具体过程为：步骤101、确定环境中温度参数的决策值：首先，所述微控制器(1)对温湿度传感器(3)检测到的环境中的温度信号进行周期性采样，得到环境中温度的n个观测值X₁₁、X₁₂、…、X_1n，并查询预先存储在存储器(10)中的温度观测值与舒适度值的对应关系表，找出与n个观测值X₁₁、X₁₂、…、X_1n依次对应的n个舒适度值a₁、a₂、…、a_n；然后，所述微控制器(1)根据公式计算得到环境中温度参数的决策值其中，预先存储在存储器(10)中的温度观测值与舒适度值的对应关系表采用概率统计的方法获得，获得的具体过程为：由N个人组成统计调查组，列出环境中可能出现的温度观测值，并由每个人在环境中可能出现的温度观测值中选择一个最舒适的温度观测值，计算出各个温度观测值的选择概率，即为温度观测值对应的舒适度值，n的取值为5～100的整数，N的取值为50～500的整数；步骤102、确定环境中湿度参数的决策值：首先，所述微控制器(1)对温湿度传感器(3)检测到的环境中的湿度信号进行周期性采样，得到环境中湿度的n个观测值X₂₁、X₂₂、…、X_2n，并查询预先存储在存储器(10)中的湿度观测值与舒适度值的对应关系表，找出与n个观测值X₂₁、X₂₂、…、X_2n依次对应的n个舒适度值b₁，b₂，…，b_n；然后，所述微控制器(1)根据公式计算得到环境中湿度参数的决策值其中，预先存储在存储器(10)中的湿度观测值与舒适度值的对应关系表采用概率统计的方法获得，获得的具体过程为：由N个人组成统计调查组，列出环境中可能出现的湿度观测值，并由每个人在环境中可能出现的湿度观测值中选择一个最舒适的湿度观测值，计算出各个湿度观测值的选择概率，即为湿度观测值对应的舒适度值，n的取值为5～100的整数，N的取值为50～500的整数；步骤103、确定环境中一氧化碳浓度参数的决策值：首先，所述微控制器(1)通过A/D转换模块(7)对一氧化碳传感器(4)检测到的环境中的一氧化碳浓度信号进行周期性采样，得到环境中一氧化碳浓度的n个观测值X₃₁、X₃₂、…、X_3n，并查询预先存储在存储器(10)中的一氧化碳浓度观测值与舒适度值的对应关系表，找出与n个观测值X₃₁、X₃₂、…、X_3n依次对应的n个舒适度值c₁、c₂、…、c_n；然后，所述微控制器(1)根据公式计算得到环境中一氧化碳浓度参数的决策值其中，预先存储在存储器(10)中的一氧化碳浓度观测值与舒适度值的对应关系表采用概率统计的方法获得，获得的具体过程为：由N个人组成统计调查组，列出环境中可能出现的一氧化碳浓度观测值，并由每个人在环境中可能出现的一氧化碳浓度观测值中选择一个最舒适的一氧化碳浓度观测值，计算出各个一氧化碳浓度观测值的选择概率，即为一氧化碳浓度观测值对应的舒适度值，n的取值为5～100的整数，N的取值为50～500的整数；步骤104、确定环境中硫化物浓度参数的决策值：首先，所述微控制器(1)通过A/D转换模块(7)对硫化物传感器(5)检测到的环境中的硫化物浓度信号进行周期性采样，得到环境中硫化物浓度的n个观测值X₄₁、X₄₂、…、X_4n，并查询预先存储在存储器(10)中的硫化物浓度观测值与舒适度值的对应关系表，找出与n个观测值X₄₁、X₄₂、…、X_4n依次对应的n个舒适度值d₁、d₂、…、d_n；然后，所述微控制器(1)根据公式计算得到环境中硫化物浓度参数的决策值其中，预先存储在存储器(10)中的硫化物浓度观测值与舒适度值的对应关系表采用概率统计的方法获得，获得的具体过程为：由N个人组成统计调查组，列出环境中可能出现的硫化物浓度观测值，并由每个人在环境中可能出现的硫化物浓度观测值中选择一个最舒适的硫化物浓度观测值，计算出各个硫化物浓度观测值的选择概率，即为硫化物浓度观测值对应的舒适度值，n的取值为5～100的整数，N的取值为50～500的整数；步骤105、确定环境中粉尘浓度参数的决策值：首先，所述微控制器(1)通过A/D转换模块(7)对粉尘传感器(6)检测到的环境中的粉尘浓度信号进行周期性采样，得到环境中粉尘浓度的n个观测值X₅₁、X₅₂、…、X_5n，并查询预先存储在存储器(10)中的粉尘浓度观测值与舒适度值的对应关系表，找出与n个观测值X₅₁、X₅₂、…、X_5n依次对应的n个舒适度值e₁、e₂、…、e_n；然后，所述微控制器(1)根据公式计算得到环境中粉尘浓度参数的决策值其中，预先存储在存储器(10)中的粉尘浓度观测值与舒适度值的对应关系表采用概率统计的方法获得，获得的具体过程为：由N个人组成统计调查组，列出环境中可能出现的粉尘浓度观测值，并由每个人在环境中可能出现的粉尘浓度观测值中选择一个最舒适的粉尘浓度观测值，计算出各个粉尘浓度观测值的选择概率，即为粉尘浓度观测值对应的舒适度值，n的取值为5～100的整数，N的取值为50～500的整数；步骤101、步骤102、步骤103、步骤104和步骤105中所述统计调查组为同一个统计调查组；步骤101、步骤102、步骤103、步骤104和步骤105中所述的n为同一数值；步骤二、确定环境中空气质量参数的加权值：所述微控制器(1)将环境中温度参数的加权值、湿度参数的加权值、一氧化碳浓度参数的加权值、硫化物浓度参数的加权值和粉尘浓度参数的加权值分别设定为ω₁、ω₂、ω₃、ω₄和ω₅，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄和ω₅满足关系式步骤三、所述微控制器(1)根据公式计算空气质量报警值T_max；步骤四、空气质量信息融合计算，其具体过程为：步骤401、任一时刻，所述微控制器(1)采集到的温湿度传感器(3)检测到的环境中的温度信号，并记为X1；所述微控制器(1)采集到的温湿度传感器(3)检测到的环境中的湿度信号，并记为X2；所述微控制器(1)通过A/D转换模块(7)采集到的一氧化碳传感器(4)检测到的环境中的一氧化碳浓度信号，并记为X3；所述微控制器(1)通过A/D转换模块(7)采集到的硫化物传感器(5)检测到的环境中的硫化物浓度信号，并记为X4；所述微控制器(1)通过A/D转换模块(7)采集到的粉尘传感器(6)检测到的环境中的粉尘浓度信号，并记为X5；步骤402、所述微控制器(1)根据公式计算得到空气质量估计值T；步骤403、所述微控制器(1)将空气质量估计值T与空气质量报警值Tmax相比对，当T>Tmax时，所述微控制器(1)发送控制信号给报警电路(9)，报警电路(9)报警，提醒工作人员采取措施；否则，返回步骤401，继续采集所述传感器中各个传感器检测到的信号；所述A/D转换模块(7)包括芯片ADC0809，所述芯片ADC0809的START引脚、EOC引脚、OUTPUT引脚、CLOCK引脚、ALE引脚、2‑1引脚、2‑2引脚、2‑3引脚、2‑3引脚、2‑5引脚、2‑6引脚、2‑7引脚、2‑8引脚、ADDA引脚、ADDB引脚和ADDC引脚均与微控制器(1)相接；所述硫化物传感器(5)包括芯片MQ135，所述芯片MQ135的AO引脚与芯片ADC0809的IN1引脚相接，所述芯片MQ135的VCC引脚与+5V电源端相接，所述芯片MQ135的GND引脚接地。