[發(fā)明專利]基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的云端數(shù)據(jù)聯(lián)調(diào)校準(zhǔn)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810162107.4
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108469273A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳援非;周丹丹;孟筠旺;孫亞洲;楊培帥
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)寧中科云天環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G01D21/02;G06N99/00
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 盧登濤

本發(fā)明公開一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的云端數(shù)據(jù)聯(lián)調(diào)校準(zhǔn)方法，屬于空氣監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，包括網(wǎng)格化空氣監(jiān)測平臺、云端服務(wù)器和設(shè)備管理系統(tǒng)，網(wǎng)格化空氣監(jiān)測平臺提供網(wǎng)格內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測微站和國家標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站采集的空氣污染物和氣象數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)傳送至云端服務(wù)器中的Hbase數(shù)據(jù)庫；云端服務(wù)器讀取云端服務(wù)器中的Hbase數(shù)據(jù)庫中的空氣質(zhì)量監(jiān)測微站和國家標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)一致性對比，判斷空氣質(zhì)量監(jiān)測微站數(shù)據(jù)是否偏離，若數(shù)據(jù)偏離，使用數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，輸出校準(zhǔn)參數(shù)；云端服務(wù)器通過通訊單元把校準(zhǔn)參數(shù)傳遞給設(shè)備管理系統(tǒng)，能夠有效解決空氣質(zhì)量監(jiān)測微站數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)偏移問題，云端自動校準(zhǔn)，從而保證監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的可用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的云端數(shù)據(jù)聯(lián)調(diào)校準(zhǔn)方法，屬于空氣監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，空氣污染日益嚴(yán)重，尤其是空氣中的PM2.5/PM10，空氣中的SO2/CO/NO2/O3的濃度增高，嚴(yán)重威脅人們的健康和日常生活，鑒于環(huán)保局空氣質(zhì)量傳感器監(jiān)測技術(shù)固有的監(jiān)測特性，如隨著時間的增長，其傳感特性發(fā)生嚴(yán)重漂移，導(dǎo)致前期校準(zhǔn)的監(jiān)測數(shù)值出現(xiàn)較大波動，而人為的發(fā)現(xiàn)、再次校準(zhǔn)等工作無疑工作量巨大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的云端數(shù)據(jù)聯(lián)調(diào)校準(zhǔn)方法，能夠有效解決空氣質(zhì)量監(jiān)測微站數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)偏移問題，云端自動校準(zhǔn)，從而保證監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的可用性。

本發(fā)明所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的云端數(shù)據(jù)聯(lián)調(diào)校準(zhǔn)方法，包括網(wǎng)格化空氣監(jiān)測平臺、云端服務(wù)器和設(shè)備管理系統(tǒng)，網(wǎng)格化空氣監(jiān)測平臺分別與云端服務(wù)器和設(shè)備管理系統(tǒng)連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，方法包括以下步驟：

S1：網(wǎng)格化空氣監(jiān)測平臺提供網(wǎng)格內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測微站和國家標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站采集的空氣污染物和氣象數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)傳送至云端服務(wù)器中的Hbase數(shù)據(jù)庫；

S2：云端服務(wù)器讀取云端服務(wù)器中的Hbase數(shù)據(jù)庫中的空氣質(zhì)量監(jiān)測微站和國家標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)一致性對比，判斷空氣質(zhì)量監(jiān)測微站數(shù)據(jù)是否偏離，若數(shù)據(jù)偏離，使用數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，輸出校準(zhǔn)參數(shù)；

S3：云端服務(wù)器通過通訊單元把校準(zhǔn)參數(shù)傳遞給設(shè)備管理系統(tǒng)，設(shè)備管理系統(tǒng)把校準(zhǔn)指令分發(fā)給網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)每一臺空氣質(zhì)量監(jiān)測微站設(shè)備，空氣質(zhì)量監(jiān)測微站根據(jù)校準(zhǔn)參數(shù)執(zhí)行操作，并把校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)格化空氣監(jiān)測平臺。

獲取網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測微站和國家標(biāo)準(zhǔn)站的PM2.5、SO2等空氣污染物和風(fēng)向/溫濕度等氣象要素，通過建立回歸模型提取氣體傳感器和顆粒物傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)考核站之間的規(guī)律性，云服務(wù)器端在線訓(xùn)練回歸模型、解析傳感特性的變化規(guī)律，通過數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模型計算出校準(zhǔn)參數(shù)，傳遞給設(shè)備管理系統(tǒng)，設(shè)備管理系統(tǒng)向設(shè)備發(fā)出指令執(zhí)行校準(zhǔn)操作。從而保證監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的可用性，具有云端自動線校準(zhǔn)功能，自動修正傳感器漂移及環(huán)境干擾，無需現(xiàn)場人工校準(zhǔn)。

所述的步驟S2中數(shù)據(jù)一致性對比是通過計算空氣質(zhì)量監(jiān)測微站和國家標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站一定時間段內(nèi)數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)和偏離度來判斷數(shù)據(jù)是否偏離，判定條件包括相關(guān)系數(shù)判定條件和偏離度判定條件，其中相關(guān)系數(shù)判定條件如下：

其中，判定條件(1)中：S1＝(x1,x2,...,xn)，表示空氣質(zhì)量監(jiān)測微站一定時間段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)集合；S2＝(y1,y2,...,yn)，表示國家標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站一定時間段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)集合；Corr表示多個變量間的簡單相關(guān)系數(shù)的計算；m為相關(guān)系數(shù)，取值為0.8。

所述的偏離度判定條件如下：

其中，判定條件(2)中：avgIx＝(x1+x2+...+xn)/n，表示空氣質(zhì)量監(jiān)測微站和國家標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站一定時間段內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值；

avgIY＝(y1+y2+...+yn)/n，表示國家標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站一定時間段內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值；