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原文传递一种大数据空气质量指标信息处理系统

专利名称：	一种大数据空气质量指标信息处理系统
摘要：	本发明属于空气质量检测技术领域，公开了一种大数据空气质量指标信息处理系统，所述大数据空气质量指标信息处理系统包括：温湿度检测模块、烟尘检测模块、气体成分检测模块、单片机控制模块、数据存储模块、云服务模块、报警模块、显示模块。本发明通过云服务模块可以大大提高数据分析计算速度，提高检测效率；同时本发明通过烟尘检测模块首先将空白滤膜传送至采样处；对烟尘颗粒物进行采样，使采样烟尘颗粒物沉积在所述空白滤膜上，形成样品滤膜；将所述样品滤膜传送至重金属浓度检测器处；最后，计算得出烟尘颗粒物中重金属种类和浓度；本发明实现批量进行检测，提高检测数据量，可以获得更加准确的数据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆第二师范学院
发明人：	韦鹏程;贺方成;段昂
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810350208.4
公开号：	CN108562698A
代理机构：	重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙) 50230
代理人：	包晓静
分类号：	G01N33/00(2006.01)I;G01N15/00(2006.01)I;G01N15/06(2006.01)I;G01D21/02(2006.01)I;G;G01;G01N;G01D;G01N33;G01N15;G01D21;G01N33/00;G01N15/00;G01N15/06;G01D21/02
申请人地址：	400065 重庆市南岸区学府大道9号
主权项：	1.一种大数据空气质量指标信息处理系统，其特征在于，所述大数据空气质量指标信息处理系统包括：温湿度检测模块、烟尘检测模块、气体成分检测模块、单片机控制模块、数据存储模块、云服务模块、报警模块、显示模块；温湿度检测模块，与单片机控制模块连接，用于通过温湿度传感器实时检测空气的温度、湿度数据信息；所述温湿度传感器空间配准的方法包括时间对准过程和传感器系统误差估计过程，且伪量测方程的建立过程仅与目标的位置相关，时间对准过程完成传感器数据之间在时间上的对准，湿度传感器A、温度传感器B在本地直角坐标系下的量测数据分别为YA(ti)和YB(ti)，且湿度传感器A的采样频率大于温度传感器B的采样频率，则由湿度传感器A向温度传感器B的采样时刻进行配准，具体为：采用内插外推的时间配准算法将湿度传感器A的采样数据向温度传感器B的数据进行配准，使得两个传感器在空间配准时刻对同一个目标有同步的量测数据，内插外推时间配准算法如下：在同一时间片内将各传感器观测数据按测量精度进行增量排序，然后将湿度传感器A的观测数据分别向温度传感器B的时间点内插、外推，以形成一系列等间隔的目标观测数据，采用常用的三点抛物线插值法的进行内插外推时间配准算法得湿度传感器A在t_Bk时刻在本地直角坐标系下的量测值为：其中，tBk为配准时刻，tk‑1,tk,tk+1为湿度传感器A距离配准时刻最近的三个采样时刻，YA(tk‑1)，YA(tk)，YA(tk+1)分别为其对应的对目标的探测数据；完成时间配准后，根据湿度传感器A的配准数据与温度传感器B的采样数据，采用基于地心地固(Earth Center Earth Fixed，ECEF)坐标系下的伪量测法实现湿度传感器A和温度传感器B的系统误差的估计；基于ECEF的系统误差估计算法具体为：假设k时刻目标在本地直角坐标系下真实位置为X'₁(k)＝[x'₁(k),y'₁(k),z'₁(k)]^T，极坐标系下对应的量测值为分别为距离、方位角、俯仰角；转换至本地直角坐标系下为X₁(k)＝[x₁(k),y₁(k),z₁(k)]^T；传感器系统偏差为分别为距离、方位角和俯仰角的系统误差；于是有其中表示观测噪声，均值为零、方差为式(1)可以用一阶近似展开并写成矩阵形式为：X'1(k)＝X1(k)+C(k)[ξ(k)+n(k)]\MERGEFORMAT(3)其中，设两部湿度传感器A和B，则对于同一个公共目标(设地心地固坐标系下为X'e＝[x'e,y'e,z'e]T)，可得X'e＝XAs+BAX'A1(k)＝XBs+BBX'B1(k)\MERGEFORMAT(4)BA，BB分别为目标在湿度传感器A与温度传感器B本地坐标下的位置转换到ECEF坐标系下的位置时的转换矩阵；定义伪量测为：Z(k)＝XAe(k)‑XBe(k)\MERGEFORMAT(5)其中，XAe(k)＝XAs+BAXA1(k)；XBe(k)＝XBs+BBXB1(k)将式(2)、式(3)代入式(4)可以得到关于传感器偏差的伪测量方程Z(k)＝H(k)β(k)+W(k)\MERGEFORMAT(6)其中，Z(k)为伪测量向量；H(k)为测量矩阵；β为传感器偏差向量；W(k)为测量噪声向量；由于n_A(k)，n_B(k)为零均值、相互独立的高斯型随机变量，因此W(k)同样是零均值高斯型随机变量，其协方差矩阵为R(k)；烟尘检测模块，与单片机控制模块连接，用于检测空气的烟尘颗粒污染信息；气体成分检测模块，与单片机控制模块连接，用于检测空气二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳等气体成分含量；单片机控制模块，与温湿度检测模块、烟尘检测模块、气体成分检测模块、数据存储模块、云服务模块、报警模块、显示模块连接，用于控制调度各个工作模块；数据存储模块，与单片机控制模块连接，用于存储检测数据信息；云服务模块，与单片机控制模块连接，用于通过云服务器集中大数据计算资源对检测数据进行处理；所述云服务模块的网络模型，无线传感器网络部署在一个正方形区域内，区域最左端最底部的顶点坐标为(o_x,o_y)，此外还需要：sink节点和所有节点都是时间同步和固定的，sink节点位于(sink_x,sink_y)，并且是在部署区域之外的；节点间的交流时双向的并且每个节点根据到接收点的距离来调整它的传输功率；sink节点和部署区域内的所有节点都是位置感知的；所述云服务模块的能量消耗模型，传感器节点能耗分为发射数据能耗、接收数据能耗和聚合数据能耗，节点到接收点的距离小于阈值d0，则采用自由空间模型，否则，采用多路径衰减模型，从而发射比特数据到距离为d0的接收点的能量消耗如下：其中Eelec为发射电路能量消耗，εfs为自由空间模型下功率放大电路所需能量，εmp为多路径衰减模型下功率放大电路所需能量，接收比特数据能耗：ERx(l)＝l×Eelec；聚合比特数据的能量消耗：EA＝l×EDA；其中EDA表示聚合1比特数据的能量消耗；报警模块，与单片机控制模块连接，用于通过报警器及时检测的异常数据进行报警；显示模块，与单片机控制模块连接，用于通过智能显示屏显示检测信息。
所属类别：	发明专利