[發明專利]一種大氣顆粒物低成本監測系統及監測數據濾波方法

在審

• 申請號: 201710447742.2
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107084912A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 劉小峰;向超勝;蔣愛民;劉演華
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G08C17/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明屬于監測網絡與檢測技術領域，具體涉及一種大氣顆粒物低成本監測系統及監測數據濾波方法。

背景技術

隨著城市建設規模的不斷擴大、城市功能區和產業結構布局的不斷優化、調整，許多城市在城市環境、城市建設規模和人口數量、分布等方面都有了很大變化，原有的城市環境大氣顆粒物監測設備都呈現出數量上的不足或者空間分布上的不科學，不能繼續滿足城市環境空氣監測的技術要求，從而需要增設或調整。

采用城市公交車為載體，車載大氣顆粒物濃度測量傳感器以及定位設備，結合無線傳輸技術，就能夠實現大規模近地監測空氣污染。由于低成本的大氣顆粒傳感器測量精度和準確度方面存在很多固有缺陷，本發明提出一種濾波方法以濾除數據中大量隨機噪聲。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大氣顆粒物低成本大規模監測系統及監測數據濾波方法，通過新的濾波方法提高低成本監測的數據可靠性與穩定性。

本發明公開了一種大氣顆粒物低成本監測系統，包括：設置于汽車上的顆粒物監測裝置、為顆粒物監測裝置供電的車載供電裝置以及與顆粒物監測裝置無線傳輸并能連接互聯網的服務器，顆粒物監測裝置包括：顆粒物傳感器、控制器、存儲器、定位模塊和無線傳輸模塊；顆粒物傳感器、定位模塊、存儲器及無線傳輸模塊分別與控制器電性連接，傳感器能夠連續獲取顆粒物數據并傳輸給控制器，定位模塊能夠實時獲取位置數據并傳輸給控制器，控制器將數據存儲在存儲器中并進行濾波處理，然后時通過無線傳輸模塊發送到服務器中。

進一步地，服務器包括數據服務中心、數據庫和網頁服務器；數據服務中心用于數據處理并將處理后的數據存入數據庫中以及通過網頁服務器顯示。

進一步地，車載供電裝置包括太陽能電池板和存儲太陽能電池板所發電量的電池。

進一步地，太陽能電池板通過磁鐵貼合到車輛頂部的前部。

進一步地，存儲器為具有掉電保護功能的存儲器。

進一步地，公共交通系統的車輛為公交車、出租車和公共自行車。

本發明還公開了一種應用于上述監測系統的監測數據濾波方法，包括如下步驟：

步驟一：建立濃度與時間關系的回歸方程y＝k*x+b；其中y為顆粒物濃度，x為時間；

步驟二：將傳感器獲取的濃度值作為數據樣本，以各樣本點到回歸方程距離之和最小時作為評價標準求解k和b，其中距離之和公式為

步驟三：將k、b和某時刻x的值代入回歸方程y＝k*x+b得到該時刻下濃度y的值。

進一步地，步驟二中，k和b的值的求解方法為：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；將距離之和公式為轉化為：

然后利用線性規劃庫PuLP解得D取最小值時的k和b的值。

本發明具有的有益效果：

通過數據濾波算法，提高低成本監測裝置的所采集數據的可靠性與準確，以便借助城市公交車、公共自行車、出租車等移動平臺構成的移動網絡，構建大規模城市大氣顆粒物監測系統，可以彌補城市環境監測傳統方法上節點不足與分布不均的問題。

附圖說明

圖1是本發明一個優選實施例的結構示意圖；

圖2是圖1所示實施例中顆粒物監測裝置和車載供電裝置的安裝位置示意圖；

圖3是圖1所示實施例中顆粒物監測裝置和車載供電裝置的連接示意圖；

圖4是圖1所示實施例中傳感器監測數據輸出圖像。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。