[發明專利]一種基于聯合濾波的空氣污染物濃度監測裝置、監測系統及其監測方法

有效

• 申請號: 202110692941.6
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113342794B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 楊傲杰;高睿
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: G06F16/215
• 分類號: G06F16/215;G06F16/23;G06F16/2458;G01N33/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種基于聯合濾波的空氣污染物濃度監測裝置，其特征在于，所述裝置包括多個節點裝置，所述節點裝置包括傳感器組、數據清理模塊、DHPFF濾波模塊、卡爾曼濾波模塊、參數庫、認知管理模塊和收發模塊；

所述傳感器組與數據清理模塊相連接，所述數據清理模塊分別與DHPFF濾波模塊和卡爾曼濾波模塊相連接，所述DHPFF濾波模塊分別與卡爾曼濾波模塊和參數庫相連接，所述卡爾曼濾波模塊分別與認知管理模塊和參數庫相連接，所述認知管理模塊與收發模塊相連接；

DHPFF濾波模塊根據當前時刻之前的歷史記錄和輸入的當前時刻的空氣質量監測數據執行現有方法的DHPFF濾波，以避免空氣質量在不同時隙劇烈波動；如果當前節點是簇頭，則DHPFF濾波模塊的輸出結果將發送給卡爾曼濾波模塊，同時在存儲模塊中進行記錄；若否將DHPFF濾波模塊的輸出結果D_i發送給認知管理模塊，同時在存儲模塊中進行記錄；

認知管理模塊負責接收卡爾曼濾波模塊的濾波結果、DHPFF濾波模塊的結果，進行認知學習，最后輸出認知指令；首先，當前節點為簇頭節點時，直接接收到卡爾曼濾波模塊的濾波結果K；否則認知管理將把濾波結果K通過收發模塊轉發給所有其他節點；其次，認知管理模塊收到濾波結果K和本節點的DHPFF濾波模塊的結果，此時將進行認知學習，輸出結果為0或1；當結果為1時，向參數庫發送指令將該節點在下一個時隙屏蔽一個時隙，即在下一個時隙設置為非活躍態；此外，每個時隙初始時刻，根據存儲模塊中記錄的空氣質量結果歷史記錄，輸出認知指令更新參數庫中DHPFF濾波的參數。

2.一種基于聯合濾波的空氣污染物濃度監測系統，其特征在于，所述監測系統由一組節點組成，記為NODE＝{Node₁,Node₂,…,Node_n}，一組節點中包含1個簇頭節點，其余為普通節點；一組節點按照設定的時隙(t₀,t₁,…,t_m)監控空氣質量包括傳感器組、數據清理模塊、DHPFF濾波模塊、卡爾曼濾波模塊、參數庫、認知管理模塊和收發模塊；

所述傳感器組將信號傳輸至數據清理模塊，所述數據清理模塊分別將信號傳輸至DHPFF濾波模塊和卡爾曼濾波模塊，所述卡爾曼濾波模塊與DHPFF濾波模塊均將信號傳輸至認知管理模塊，所述認知管理模塊分別將信號傳輸至收發模塊和參數庫，所述參數庫分別將信號傳輸至DHPFF濾波模塊和卡爾曼濾波模塊；

DHPFF濾波模塊根據當前時刻之前的歷史記錄和輸入的當前時刻的空氣質量監測數據執行現有方法的DHPFF濾波，以避免空氣質量在不同時隙劇烈波動；如果當前節點是簇頭，則DHPFF濾波模塊的輸出結果將發送給卡爾曼濾波模塊，同時在存儲模塊中進行記錄；若否將DHPFF濾波模塊的輸出結果D_i發送給認知管理模塊，同時在存儲模塊中進行記錄；

認知管理模塊負責接收卡爾曼濾波模塊的濾波結果、DHPFF濾波模塊的結果，進行認知學習，最后輸出認知指令；首先，當前節點為簇頭節點時，直接接收到卡爾曼濾波模塊的濾波結果K；否則認知管理將把濾波結果K通過收發模塊轉發給所有其他節點；其次，認知管理模塊收到濾波結果K和本節點的DHPFF濾波模塊的結果，此時將進行認知學習，輸出結果為0或1；當結果為1時，向參數庫發送指令將該節點在下一個時隙屏蔽一個時隙，即在下一個時隙設置為非活躍態；此外，每個時隙初始時刻，根據存儲模塊中記錄的空氣質量結果歷史記錄，輸出認知指令更新參數庫中DHPFF濾波的參數。