一种城市环境空气质量预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种城市环境空气质量预警系统，涉及环境检测技术领域，包括数据处理模块，数据处理模块包括数据处理单元和光污染滤除单元，数据处理单元用于对光谱采集模块得到的数据进行毛刺去除，得到关于采样周期和中间处理值相关的曲线；光污染滤除单元采用多次检测，得到去除光污染影响后的检测正确值，在本申请中通过数据处理单元能够对光谱中较为明显的毛刺进行直接的去除，得到常规的数值，保证监测的精度，而且本通过采用在对城市空气质量进行检测时，得到的所有的白天正确值和晚间正确值，对其进行处理后，判断预警信号的具体发送方式，从而实现空气质量的检测和预警。从而实现空气质量的检测和预警。从而实现空气质量的检测和预警。

【技术实现步骤摘要】
一种城市环境空气质量预警系统


[0001]本专利技术涉及环境检测
，具体为一种城市环境空气质量预警系统。

技术介绍

[0002]机动车尾气中主要的污染物包括氮氧化合物、碳氢化合物和可吸入悬浮颗粒等，这些气体成分排放到大气中，不仅会对人类生命健康构成严重威胁，还会对生态环境和生活环境等造成极大的伤害，国家应该严格控制机动车尾气排放指标，在城市中，汽车的密度更高，汽车的使用率也更高，所以汽车对城市环境造成了极大的伤害，所以需要通过汽车的气体排放控制城市环境的空气质量。
[0003]在申请号为201810118107.4的中国专利文件中，公开了一种城市空气质量实时监测系统和预警方法，并具体公开了综合考虑全城区的各监测点位的差异性，在某个或者某几个点位污染程度高于城区普遍水平时才会发生预警，但是上述申请并没有具体公开如何对空气进行具体精准的检测。
[0004]在对城市空气中杂质进行检测时，常见的检测方法是采用傅里叶变换红外光谱、可调谐二极管激光吸收光谱、差分光学吸收光谱等方式，在上述方式进行检测时，尤其时差分光学吸收光谱在使用时，可以作用于紫外可见波段，用于监测臭氧、氮氧化物、二氧化硫和部分芳香族有机物的检测，但是差分光学吸收光谱的检测方式，采用光谱仪进行处理过程中，光谱仪直接获取光谱中存在较为明显的毛刺，这是由于暗电流、电子偏置进和城市光污染电流引起的，这种电噪声会影响光谱结构，进而影响气体反演的精度，影响城市空气质量检测的准确程度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了一种城市环境空气质量预警系统。
[0006]本专利技术所解决的技术问题为：解决在对空气杂质进行检测时，光谱仪直接获取光谱中存在较为明显的毛刺，这是由于暗电流、电子偏置进和城市光污染电流引起的，这种电噪声会影响光谱结构，进而影响气体反演的精度，影响城市空气质量检测的准确程度的问题。
[0007]本专利技术可以通过以下技术方案实现：一种城市环境空气质量预警系统，包括差分光谱系统，差分光谱系统包括光源收发模块、光谱采集模块和数据处理模块，光源收发模块用于将光源进行发射后穿过空气后进行反射接收，光谱采集模块用于对光源收发模块中接收的光进行处理，数据处理模块用于对经过光谱采集模块得到的数据进行分析处理；
[0008]数据处理模块包括数据处理单元和光污染滤除单元，数据处理单元用于对光谱采集模块得到的数据进行毛刺去除，得到关于采样周期和中间处理值相关的曲线；
[0009]光污染滤除单元采用多次检测，且将检测的时间分布在白天检测和夜晚检测中，分别对白天检测和夜晚检测检测曲线进行处理，得到去除光污染影响后的检测正确值，对检测正确值进行处理后，得到关于气体含量的估计值。
[0010]本专利技术的进一步技术改进在于：光源收发模块包括光源发射单元和光源接收单元，光源发射单元和光源接收单元包括紫外氘灯、角反射镜、电源、光纤和会聚光筒。
[0011]本专利技术的进一步技术改进在于：光谱采集模块包括CCD光谱仪，用于实现光谱的采集，将采集的光谱进行预处理后发送到数据处理模块中进行处理。
[0012]本专利技术的进一步技术改进在于：数据处理单元的处理步骤包括：
[0013]步骤一、获取光谱采集模块中获得的光谱初始数据，按照时间的分布得到光谱曲线；
[0014]步骤二、设置一个采样周期，将光谱曲线按照采样周期得到若干个分组；
[0015]步骤三、对每个采样周期内得到的光谱曲线进行取样，获取当前采样周期内的各个峰值，将峰值离散为若干个峰值点，去掉若干个最大峰值点和最小峰值点，将剩余的峰值点进行取平均值操作，得到中间处理值NE；
[0016]步骤四、将所得到的所有中间值NE和取样周期制作一个相关曲线。
[0017]本专利技术的进一步技术改进在于：光污染滤除单元的处理步骤包括：
[0018]步骤五、将检测时间分为白天检测WR次和夜晚检测WE次，将得到的所有相关曲线进行再次处理；
[0019]步骤六、对白天检测时，对每一次检测的相关曲线进行定义，分别为第一曲线、第二曲线...第WR曲线，将相邻相关曲线做差值处理，得到(WR
‑
1)条做差曲线，将相邻相关曲线对应的第一峰值作为起始点，计算在每一个采样周期时间内的做差曲线对应值，若峰值差大于预设值，则峰值对应时间段的数据抛弃，作为光污染严重的数据；
[0020]步骤七、对夜晚检测时，对每一次检测的相关曲线进行定义，分别为第一曲线、第二曲线...第WE曲线，将相邻相关曲线做差值处理，得到(WE
‑
1)条做差曲线，将相邻相关曲线对应的第一峰值作为起始点，计算在每一个采样周期时间内的做差曲线对应值，若峰值差大于预设值，则峰值对应时间段的数据抛弃，作为光污染严重的数据。
[0021]本专利技术的进一步技术改进在于：还包括预警模块，用于在气体的有害浓度达到一定数值后，发出预警信号，将预警信号发送到上位机进行响应。
[0022]本专利技术的进一步技术改进在于：预警信号发送到上位机进行响应的步骤包括：将白天检测和夜晚检测在数据抛弃后剩余的值进行处理，得到白天正确值和晚间正确值，将其按照检测时间进行平均值处理，得到若干个平均值，记录为浓度参数，若浓度参数超过危险阈值时，发送预警信号到达上位机。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：
[0024]1、本申请首先采用光源发射模块实现光线的发射，利用光源接收模块实现光线的接收，利用光源发射和光源接收的光学密度，计算得到相应的气体浓度，从而能够判断空气中的各个气体的含量，实现快速对空气中的气体浓度进行检测，且本申请中利用主控板和上位机，能够实现对气体浓度的充分分析，并且利用主控板和上位机实现对空气质量中有害气体的监控和预警，保证人类的生存环境。
[0025]2、在本申请中，由于在得到的光学密度曲线中存在较为明显的毛刺，会影响到监测的精度，所以本申请中通过数据处理单元能够对光谱中较为明显的毛刺进行直接的去除，得到常规的数值，保证监测的精度，而且由于城市生活中存在着非常明显的光污染，所以在本申请中，通过采用在对城市空气质量进行检测时，应该匹配多次的检测时间，例如在
白天检测WR次数，在夜晚检测WR次数，利用多次检测，尽量规避城市的光污染，具体地，本申请得到的所有的白天正确值和晚间正确值，根据采样时间段取平均值，即每次采样都会得到一个平均值，这个数值记录为浓度参数，对其进行处理后，判断预警信号的具体发送方式，从而实现空气质量的检测和预警。
附图说明
[0026]为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0027]图1为本专利技术的外部结构示意图。
具体实施方式
[0028]为更进一步阐述本专利技术为实现预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
[0029]请参阅图1所示，一种城市环境空气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市环境空气质量预警系统，其特征在于：包括差分光谱系统，所述差分光谱系统包括光源收发模块、光谱采集模块和数据处理模块，所述光源收发模块用于将光源进行发射后穿过空气后进行反射接收，所述光谱采集模块用于对光源收发模块中接收的光进行处理，所述数据处理模块用于对经过光谱采集模块得到的数据进行分析处理；所述数据处理模块包括数据处理单元和光污染滤除单元，所述数据处理单元用于对光谱采集模块得到的数据进行毛刺去除，得到关于采样周期和中间处理值相关的曲线；所述光污染滤除单元采用多次检测，且将检测的时间分布在白天检测和夜晚检测中，分别对白天检测和夜晚检测检测曲线进行处理，得到去除光污染影响后的检测正确值，对检测正确值进行处理后，得到关于气体含量的估计值。2.根据权利要求1所述的一种城市环境空气质量预警系统，其特征在于，所述光源收发模块包括光源发射单元和光源接收单元，所述光源发射单元和光源接收单元包括紫外氘灯、角反射镜、电源、光纤和会聚光筒。3.根据权利要求1所述的一种城市环境空气质量预警系统，其特征在于，所述光谱采集模块包括CCD光谱仪，用于实现光谱的采集，将采集的光谱进行预处理后发送到数据处理模块中进行处理。4.根据权利要求1所述的一种城市环境空气质量预警系统，其特征在于，所述数据处理单元的处理步骤包括：步骤一、获取光谱采集模块中获得的光谱初始数据，按照时间的分布得到光谱曲线；步骤二、设置一个采样周期，将光谱曲线按照采样周期得到若干个分组；步骤三、对每个采样周期内得到的光谱曲线进行取样，获取当前采样周期内的各个峰值，将峰值离散为若干个峰值点，去掉若干个最大峰值点和最小峰值点，将剩余的峰值点进行取平均值操作，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：左昌余，张莉，陈庆华，
申请(专利权)人：安徽庆宇光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：