用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统技术方案

本申请涉及智能预警领域，其具体地公开了一种用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统，其通过采用基于深度学习的神经网络模型挖掘出硝酸制备过程中气体检测结果数据的时序变化与温度和湿度的时序协同关联变化之间的关联性特征分布信息，以基于温度和湿度的时序变化情况与气体检测结果的情况来综合进行有害气体的泄漏预警，以保证硝酸制备过程的安全性。安全性。安全性。

【技术实现步骤摘要】
用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统


[0001]本申请涉及智能预警领域，且更为具体地，涉及一种用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统。

技术介绍

[0002]硝酸是一种重要的基础化工原料，广泛应用于化工行业、医药行业、染料工业、塑料工业、国防工业、冶金工业等诸多领域。硝酸生产原理是将氨在以铂为主体的网状铂合金催化剂下与空气接触氧化生成一氧化氮，然后将一氧化氮进一步氧化成二氧化氮，最后用水吸收二氧化氮制成硝酸。
[0003]在硝酸制备过程中会产生有害气体，例如，氧化氮气体或者二氧化氮气体。因此，在硝酸制备过程中，需要对有毒有害气体进行检测。目前常通过气体传感器来进行气体探测，但是，气体探测器需要有足够的灵敏度才能检测到低浓度的有害气体。然而，过于灵敏的探测器可能会受到环境因素的干扰（如温度、湿度等）而产生误报警情况。
[0004]因此，期待一种优化的用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警方案。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统，其通过采用基于深度学习的神经网络模型挖掘出硝酸制备过程中气体检测结果数据的时序变化与温度和湿度的时序协同关联变化之间的关联性特征分布信息，以基于温度和湿度的时序变化情况与气体检测结果的情况来综合进行有害气体的泄漏预警，以保证硝酸制备过程的安全性。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统，其包括：数据采集模块，用于获取预定时间段内多个预定时间点的湿度值和温度值，以及，所述多个预定时间点的气体检测结果数据；关联编码模块，用于将所述多个预定时间点的湿度值和温度值分别按照时间维度排列为温度输入向量和湿度输入向量后，对所述温度输入向量和所述湿度输入向量进行关联编码以得到温湿度关联矩阵；温湿度关联特征提取模块，用于将所述温湿度关联矩阵通过相邻层使用互为转置的卷积核的卷积神经网络模型以得到温湿度关联特征矩阵；气体检测时序特征提取模块，用于将所述多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列为输入向量后通过多尺度邻域特征提取模块以得到气体检测时序特征向量；特征融合模块，用于融合所述温湿度关联特征矩阵和所述气体检测时序特征向量以得到分类特征向量；以及预警模块，用于将所述分类特征向量通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示是否产生报警提示。
[0007]在上述用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统中，所述关联编码模块，用于：以如下关联编码公式对所述温度输入向量和所述湿度输入向量进行关联编码以得到温湿度关联矩阵；其中，所述公式为：，其中 表示所述温度输入向量，表示所述温度输入向量的转置向量，表示所述湿度输入向量，表示所述温湿度关联矩
阵，表示向量相乘。
[0008]在上述用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统中，所述温湿度关联特征提取模块，用于：使用所述卷积神经网络模型的第一层对输入数据进行基于第一卷积核的卷积处理、池化处理和非线性激活处理以得到第一激活特征图；以及，使用所述卷积神经网络模型的第二层对所述第一激活特征图进行基于第二卷积核的卷积处理、池化处理和非线性激活处理以得到第二激活特征图，其中，所述第一卷积核与所述第二卷积核互为转置。
[0009]在上述用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统中，所述多尺度邻域特征提取模块，包括：第一卷积层、与所述第一卷积层并行的第二卷积层，以及，与所述第一卷积层和所述第二卷积层连接的多尺度特征融合层，其中，所述第一卷积层使用具有第一长度的一维卷积核，所述第二卷积层使用具有第二长度的一维卷积核。
[0010]在上述用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统中，所述气体检测时序特征提取模块，包括：第一邻域尺度特征提取单元，用于将所述多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列为输入向量后输入所述多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以得到第一邻域尺度气体检测时序特征向量，其中，所述第一卷积层具有第一长度的第一一维卷积核；第二邻域尺度特征提取单元，用于将所述多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列为输入向量后输入所述多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以得到第二邻域尺度气体检测时序特征向量，其中，所述第二卷积层具有第二长度的第二一维卷积核，所述第一长度不同于所述第二长度；以及，多尺度级联单元，用于将所述第一邻域尺度气体检测时序特征向量和所述第二邻域尺度气体检测时序特征向量进行级联以得到所述气体检测时序特征向量。其中，所述第一邻域尺度特征提取单元，用于：使用所述多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以如下一维卷积公式对所述由多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列的输入向量进行一维卷积编码以得到第一邻域尺度气体检测时序特征向量；其中，所述公式为：其中，为第一卷积核在方向上的宽度、为第一卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，为第一卷积核的尺寸， 表示所述由多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列的输入向量，表示对所述由多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列的输入向量进行一维卷积编码；以及，所述第二邻域尺度特征提取单元，用于：使用所述多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以如下一维卷积公式对所述由多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列的输入向量进行一维卷积编码以得到所述第二邻域尺度气体检测时序特征向量；其中，所述公式为：其中，为第二卷积核在方向上的宽度、为第二卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，为第二卷积核的尺寸，表示所述由多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列的输入向量，表示对所述由多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列的输入向量进行一维卷
积编码。
[0011]在上述用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统中，所述特征融合模块，包括：初始特征融合单元，用于将所述温湿度关联特征矩阵和所述气体检测时序特征向量与进行矩阵相乘得到初始分类特征向量；转移响应关联单元，用于计算所述初始分类特征向量相对于所述气体检测时序特征向量的转移矩阵以得到转移响应特征矩阵；特征优化单元，用于基于所述转移响应特征矩阵对于所述温湿度关联特征矩阵进行卷积式字典对照响应学习以得到优化温湿度关联特征矩阵；以及，优化融合单元，用于融合所述优化温湿度关联特征矩阵和所述气体检测时序特征向量以得到所述分类特征向量。
[0012]在上述用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统中，所述转移响应关联单元，用于：以如下公式计算所述初始分类特征向量相对于所述气体检测时序特征向量的转移矩阵以得到转移响应特征矩阵；其中，所述公式为：其中表示所述初始分类特征向量，表示所述气体检测时序特征向量，表示所述转移响应特征矩阵。
[0013]在上述用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统中，所述特征优化单元，用于：基于所述转移响应特征矩阵以如下优化公式对于所述温湿度关联特征矩阵进行卷积式字典对照响应学习以得到所述优化温湿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统，其特征在于，包括：数据采集模块，用于获取预定时间段内多个预定时间点的湿度值和温度值，以及，所述多个预定时间点的气体检测结果数据；关联编码模块，用于将所述多个预定时间点的湿度值和温度值分别按照时间维度排列为温度输入向量和湿度输入向量后，对所述温度输入向量和所述湿度输入向量进行关联编码以得到温湿度关联矩阵；温湿度关联特征提取模块，用于将所述温湿度关联矩阵通过相邻层使用互为转置的卷积核的卷积神经网络模型以得到温湿度关联特征矩阵；气体检测时序特征提取模块，用于将所述多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列为输入向量后通过多尺度邻域特征提取模块以得到气体检测时序特征向量；特征融合模块，用于融合所述温湿度关联特征矩阵和所述气体检测时序特征向量以得到分类特征向量；以及预警模块，用于将所述分类特征向量通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示是否产生报警提示。2.根据权利要求1所述的用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统，其特征在于，所述关联编码模块，用于：以如下关联编码公式对所述温度输入向量和所述湿度输入向量进行关联编码以得到温湿度关联矩阵；其中，所述公式为：，其中 表示所述温度输入向量，表示所述温度输入向量的转置向量，表示所述湿度输入向量，表示所述温湿度关联矩阵，表示向量相乘。3.根据权利要求2所述的用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统，其特征在于，所述温湿度关联特征提取模块，用于：使用所述卷积神经网络模型的第一层对输入数据进行基于第一卷积核的卷积处理、池化处理和非线性激活处理以得到第一激活特征图；以及使用所述卷积神经网络模型的第二层对所述第一激活特征图进行基于第二卷积核的卷积处理、池化处理和非线性激活处理以得到第二激活特征图，其中，所述第一卷积核与所述第二卷积核互为转置。4.根据权利要求3所述的用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统，其特征在于，所述多尺度邻域特征提取模块，包括：第一卷积层、与所述第一卷积层并行的第二卷积层，以及，与所述第一卷积层和所述第二卷积层连接的多尺度特征融合层，其中，所述第一卷积层使用具有第一长度的一维卷积核，所述第二卷积层使用具有第二长度的一维卷积核。5.根据权利要求4所述的用于硝酸的制备的智能化有毒有害气体报警系统，其特征在于，所述气体检测时序特征提取模块，包括：第一邻域尺度特征提取单元，用于将所述多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列为输入向量后输入所述多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以得到第一邻域尺度气体检测时序特征向量，其中，所述第一卷积层具有第一长度的第一一维卷积核；第二邻域尺度特征提取单元，用于将所述多个预定时间点的气体检测结果数据按照时间维度排列为输入向量后输入所述多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以得到第二邻域尺度气体检测时序特征向量，其中，所述第二卷积层具有第二长度的第二一维卷积核，所述第一长度不同于所述第二长度；以及多尺度级联单元，用于将所述第一邻域尺度气体检测时序特征向量和所述第二邻域尺度气体检测时序特征向量进行级联以得到所述气体检测时序特征向量；其中，所述第一邻域尺度特征提取单元，用于：使用所述多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以如下一维卷积公式对所述由
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【专利技术属性】
技术研发人员：李文斌，郑琦，林大渌，
申请(专利权)人：福建天甫电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：