[發明專利]一種監測化工園區有毒有害氣體的方法

有效

• 申請號: 202011058873.X
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112229952B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 楊波;余博文;張家旗;郭帥龍
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G06F17/18
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 王玉芝

1.一種監測化工園區有毒有害氣體的方法,包括以下步驟，

S1：在監測點現場執行標氣通氣測試，將零級空氣先通入硬件監測單元中，待傳感器數據標0時通入標準氣體做測試，記錄通氣起始時間數據，執行10組標氣測試，并將測試數據上傳至服務器；

S2:將服務器后臺采集的m*n維傳感器報警數據作為原始訓練集，其中m為樣本數量，n為數據個數，m*n維數據對m組數據通過人工經驗對數據集D_i編標簽{0，1，2，3，4，5，6，7，8，9}，數據特征為未標定標簽的樣本集D_u不編碼；

所述步驟S2包括，

S21：極大似然估計高斯混合模型三參數(α_i，μ_i，∑_i)，D_i∪D_u的對數似然為：

其中D_i為有標簽數據集，D_u為無標簽的數據集，α_i為混合系數，μ_i和μ_j為樣本的均值，∑_i為協方差矩陣，i表示第i個樣本，j表示數據集D_i標簽0到9中第j個類別，x為樣本集，y為標簽集，p(θ＝i|x)為樣本x由第i個高斯混合成分的后驗概率，θ表示樣本x隸屬的高斯混合成分，p(y＝j|θ＝i，x)為x由第i個高斯混合成分生成其類別為j的概率，N為數據個數；

S22：根據當前模型參數計算數據特征明顯樣本x_j屬于各高斯混合成分概率：

基于Y_ji更新參數，其中l_i為第i類的有標記樣本數目：

S23：通過高斯混合模型預測出特征明顯的樣本標簽；

S24：利用無監督數據增強方法對無標簽數據集進行特征增強，通過高斯混合聚類有標簽數據集得到p_θ(y|x)，將無標簽數據集D_u輸入p_θ(y|x)得到模型將無監督數據增強得到的數據通過p_θ(y|x)得到其中沒有梯度傳遞，利用D_u低特征數據集和增強過后的D_u通過無監督一致性損失進行訓練，最終的損失函數為KL散度表示，

即

其中，-logp_θ(y^*|x)表示有標簽數據集的交叉熵損失，表示無標簽數據與無標簽數據增強后的隨機分布度量距離，L為有標簽數據集，U為無標簽數據集，為最終損失，λ為微調系數根據實際情況設定，為數據增強變換，E為期望。

2.根據權利要求1所述的一種監測化工園區有毒有害氣體的方法，其特征在于，有毒有害氣體濃度報警分為四個報警等級，其中四級報警影響度最小，一級報警影響度最大；

待分類的氣體種類為氯氣、氨氣、硫化氫、三氯甲烷、甲醛、甲醇、氯化氫。

3.根據權利要求1所述的一種監測化工園區有毒有害氣體的方法，其特征在于，所述步驟S2包括，特征信息明顯的報警樣本全部通過人工經驗先標定標簽，特征信息不明顯的報警樣本則不標定。

4.根據權利要求1所述的一種監測化工園區有毒有害氣體的方法，其特征在于，硬件監測單元采用的傳感器為工業電化學傳感器；

硬件監測單元包括氣體預處理模塊、檢測模塊、UPS電源、通訊模塊、顯示模塊和箱體，各模塊運行由主控程序統一控制，各傳感器所檢測信號統一進行處理，運行的參數和測量數據參數在本地和遠程數據中心查看；

硬件監測單元在監測點開機過后，每隔預設時間發送一組樣本給后臺服務器，服務器保存數據，在網絡客戶端導出。

5.根據權利要求2所述的一種監測化工園區有毒有害氣體的方法，其特征在于，四個報警等級的閾值判斷依據為時間加權容許濃度、短時間接觸容許濃度、立即威脅生命和健康濃度、最高容許濃度。