[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

本發明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。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。本發明用以解決單個傳感器因空氣濕度、氣壓、風速等因素導致測量不準的問題。

技術領域

本發明屬于空氣污染監測領域；具體涉及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。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，人民生活水平得到很大的提高，但是也帶來了空氣污染等問題，工廠廢氣、汽車尾氣和燃煤取暖導致了越來越多的空氣污染，大氣污染不僅影響著人們的生產生活，同時也對人們的身體健康造成了很大的影響。近年來中國的空氣質量遠低于世界衛生組織(WHO)的建議標準，細顆粒物污染已成為對人體健康、國民經濟產生重要影響的極端環境和社會問題。面對嚴峻的細顆粒物污染問題，政府也在積極采取各種綜合治理措施，在治理空氣污染的過程中，對于空氣空氣污染濃度的監測至關重要。監測空氣中的細顆粒污染物極易受氣壓、氣流、光照、溫濕度和環境特征等因素的影響，使得傳感器測出來的數據不準確。如何準確監測空氣污染物濃度是一個很有意義的課題。

目前的研究大多數是直接使用單個傳感器所測的空氣污染濃度作為監測結果，這樣得到的結果不夠精確；也有經過簡單的處理來提高空氣污染物濃度的測量精度，例如采用粒子濾波、卡爾曼濾波、KZ濾波、沖擊響應濾波等方法進行過濾，但是當風速、氣壓等因素短時間劇烈變化時會導致傳感器所測量的污染物濃度存在較大的誤差。

發明內容

本發明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，用以解決單個傳感器因空氣濕度、氣壓、風速等因素導致測量不準的問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種基于聯合濾波的空氣污染物濃度監測裝置，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。

一種基于聯合濾波的空氣污染物濃度監測系統，所述系統包括傳感器組、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。

一種基于分布式卡爾曼濾波的空氣污染物濃度監測系統的監測方法，所述監測方法具體包括以下步驟：

步驟1：利用空氣污染物濃度監測系統得到多個時隙之間的時序濾波；

步驟2：利用空氣污染物濃度監測系統得到單個時隙上的由多個傳感器執行的空間濾波；

步驟3：利用步驟1多個時隙之間的時序濾波和步驟2的單個時隙上的空間濾波，根據濾波結果更新時序濾波參數。

進一步的，所述步驟1中得到多個時隙之間的時序濾波具體包括以下步驟：