本發(fā)明涉及用于物理化學分析的空氣取樣領域，具體涉及一種基于走航方法的vocs總量檢測與評估系統。

背景技術：

1、工業(yè)源（例如化工廠、煉油廠、涂料廠等）所產生的vocs（揮發(fā)性有機化合物）一般包括苯、甲苯、甲醛等多種物質，為了檢測工業(yè)源的vocs排放總量，需要在工業(yè)源周邊的不同位置對空氣進行取樣和vocs含量檢測；現有取樣設備一般是在無人機或者智能小車上搭載傳感器，傳感器與空氣接觸并在每個位置直接進行取樣檢測。

2、其中，vocs含量檢測所使用的傳感器能夠根據vocs的物理化學性質來確定vocs物質的濃度，例如光離子化檢測器利用紫外光照射vocs，激發(fā)其電子從而產生離子，測量離子的數量以確定vocs濃度；再例如電化學傳感器利用vocs在電極表面發(fā)生氧化還原反應，產生電流或電位變化以檢測濃度。上述的取樣設備中的傳感器在測量vocs時，容易受到環(huán)境的影響（例如受到溫度和濕度的影響），導致工業(yè)源周邊的每個位置獲得的vocs含量具有較大誤差。另外取樣設備的取樣頻率如果選擇不合適，會使得不同位置vocs含量檢測結果不具有參考價值。因此現有的取樣設備在對工業(yè)源周邊的不同位置的空氣進行取樣和vocs含量檢測時，可能存在檢測結果不具有參考價值和存在較大誤差的情況，導致無法對工業(yè)源的vocs排放總量進行準確估計。

技術實現思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于走航方法的vocs總量檢測與評估系統。

2、本發(fā)明的一種基于走航方法的vocs總量檢測與評估系統采用如下技術方案：

3、本發(fā)明一個實施例提供了一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，該系統包括：檢測設備以及采樣控制器；所述檢測設備包括檢測車和vocs取樣裝置，vocs取樣裝置安裝在檢測車上，用于從不同位置吸取空氣樣本；vocs取樣裝置的工作過程包括：當檢測車運動到每個位置后，采樣控制器通過控制氣泵，將空氣從氣體取樣口吸入氣體預處理室，氣體預處理室對每個位置的空氣濕度和溫度進行調節(jié)，使得所述濕度和溫度分別達到預設濕度值和預設溫度值，調節(jié)后的空氣進入vocs測定室，vocs測定室中的vocs傳感器測得每個位置的vocs含量a1；

4、其中氣泵安裝在氣體取樣口與氣體預處理室連接處，以及氣體預處理室與vocs測定室連接處；

5、根據所有位置的vocs含量獲取下一個位置的vocs預測含量b1，根據b1與a1的差異獲取vocs取樣裝置的取樣頻率，所述取樣頻率與所述b1與a1的差異呈正相關；采樣控制器根據取樣頻率改變對下一個位置處的空氣濕度和溫度進行調節(jié)時的調節(jié)過程，調節(jié)后的空氣中的濕度、溫度分別與預設濕度值、預設溫度值的差異記為測量干擾誤差，根據b1以及測量干擾誤差得到下一個位置的vocs含量。

6、優(yōu)選的，所述獲取下一個位置的vocs預測含量b1，包括的具體步驟如下：

7、將所有位置獲得的vocs含量構成的序列，輸入卡爾曼濾波算法中，獲得下一個位置的vocs預測含量b1。

8、優(yōu)選的，所述根據b1與a1的差異獲取vocs取樣裝置的取樣頻率，包括的具體步驟如下：

9、取樣頻率f=(1+w)×f0，f0表示預設的初始采樣頻率，w和所述b1與a1的差異呈正相關。

10、優(yōu)選的，w的計算公式如下：

11、

12、其中，為(0，1)區(qū)間的預設數值。

13、優(yōu)選的，所述初始采樣頻率的獲取方法包括：

14、將l米與檢測車運動速度的比值記為t0，初始采樣頻率f0=1/t0，其中l(wèi)為預設距離。

15、優(yōu)選的，所述氣體預處理室對每個位置的空氣濕度和溫度進行調節(jié)，使得所述濕度和溫度分別達到預設濕度值和預設溫度值，包括的具體步驟如下：

16、預設濕度值和預設溫度值分別記為h0和t0；

17、采樣控制器利用pid算法將空氣的溫度調節(jié)成t0，利用pid算法將空氣的濕度調節(jié)成h0。

18、優(yōu)選的，所述采樣控制器根據取樣頻率改變對下一個位置處的空氣濕度和溫度進行調節(jié)時的調節(jié)過程，包括的具體步驟如下：

19、當f大于f0時，令w1=f/f0，當f小于等于f0時令w1=0；檢測車從當前位置開始運動t時間之后，到達當前位置的下一個位置，所述下一個位置記為np；

20、所述pid算法包括kp參數，將pid算法中的kp參數增大w1-1倍，對于np處所吸取到氣體預處理室內的空氣，使用pid算法將空氣的濕度和溫度調節(jié)至t0和h0；

21、其中f0表示預設的初始采樣頻率，f表示vocs取樣裝置的取樣頻率。

22、優(yōu)選的，所述測量干擾誤差的具體獲取步驟如下：

23、調節(jié)后的空氣的濕度和溫度記為h和t；預設濕度值和預設溫度值分別記為h0和t0；

24、令，；測量干擾誤差b=(at+ah)/2。

25、優(yōu)選的，所述根據b1以及測量干擾誤差得到下一個位置的vocs含量，包括的具體公式如下：

26、下一個位置的vocs含量a2=b×b1+(1-b)×c1；

27、其中b表示測量干擾誤差；

28、c1表示：檢測車在運動到下一個位置時，吸取到氣體預處理室內的空氣經過調節(jié)后，進入vocs測定室，vocs測定室中的vocs傳感器所讀取到的vocs觀測量。

29、本發(fā)明的一個實施例還提供一種基于走航方法的vocs總量評估系統，包括上述的一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，所述vocs總量評估系統還包括評估模塊，所述評估模塊將所有位置的vocs含量以及所有位置的氣象數據輸入神經網絡中，所述神經網絡輸出每個vocs排放源的污染等級；所述vocs排放源的污染等級作為評估結果；

30、所述氣象數據包括每個位置的空氣溫度、空氣濕度、風速和風向。

31、本發(fā)明的技術方案的有益效果是：

32、本發(fā)明的vocs取樣裝置對每個位置吸取到的空氣進行濕度和溫度調節(jié)，將溫度和濕度調節(jié)成預設的溫度值和濕度值，避免由于（在不同時間下）不同位置的溫度和濕度不同，導致不同位置的vocs含量存在不同誤差的問題；

33、進一步的，本發(fā)明通過b1與a1的差異獲取vocs取樣裝置的取樣頻率，使得在下一個位置以及之后的位置進行空氣取樣時，能夠根據vocs含量自適應的改變取樣時間間隔，進而獲得更加有參考價值的vocs含量信息。

34、進一步的，本發(fā)明中采樣控制器根據取樣頻率改變對下一個位置處的空氣濕度和溫度進行調節(jié)時的調節(jié)過程，調節(jié)后的空氣中的濕度、溫度分別與預設濕度值、預設溫度值的差異記為測量干擾誤差，根據b1以及測量干擾誤差得到下一個位置的vocs含量。使得在按照取樣頻率進行空氣取樣時（也即在獲得更加有參考價值的vocs含量信息的同時），對空氣的溫度和濕度調節(jié)過程進行調整與改變，增加了vocs含量信息的準確性。

技術特征：

1.一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，該系統包括：檢測設備以及采樣控制器；所述檢測設備包括檢測車（1）和vocs取樣裝置（2），vocs取樣裝置（2）安裝在檢測車（1）上，用于從不同位置吸取空氣樣本；其特征在于，vocs取樣裝置（2）的工作過程包括：當檢測車（1）運動到每個位置后，采樣控制器通過控制氣泵（7），將空氣從氣體取樣口（3）吸入氣體預處理室（4），氣體預處理室（4）對每個位置的空氣濕度和溫度進行調節(jié)，使得所述濕度和溫度分別達到預設濕度值和預設溫度值，調節(jié)后的空氣進入vocs測定室（5），vocs測定室（5）中的vocs傳感器測得每個位置的vocs含量a1；

2.根據權利要求1所述一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，其特征在于，所述獲取下一個位置的vocs預測含量b1，包括的具體步驟如下：

3.根據權利要求1所述一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，其特征在于，所述根據b1與a1的差異獲取vocs取樣裝置（2）的取樣頻率，包括的具體步驟如下：

4.根據權利要求3所述一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，其特征在于，w的計算公式如下：

5.根據權利要求3所述一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，其特征在于，所述初始采樣頻率的獲取方法包括：

6.根據權利要求1所述一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，其特征在于，所述氣體預處理室（4）對每個位置的空氣濕度和溫度進行調節(jié)，使得所述濕度和溫度分別達到預設濕度值和預設溫度值，包括的具體步驟如下：

7.根據權利要求6所述一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，其特征在于，所述采樣控制器根據取樣頻率改變對下一個位置處的空氣濕度和溫度進行調節(jié)時的調節(jié)過程，包括的具體步驟如下：

8.根據權利要求1所述一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，其特征在于，所述測量干擾誤差的具體獲取步驟如下：

9.根據權利要求1所述一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，其特征在于，所述根據b1以及測量干擾誤差得到下一個位置的vocs含量，包括的具體公式如下：

10.一種基于走航方法的vocs總量評估系統，包括權利要求1-9中任意一項所述一種基于走航方法的vocs總量檢測系統，其特征在于，所述vocs總量評估系統還包括評估模塊，所述評估模塊將所有位置的vocs含量以及所有位置的氣象數據輸入神經網絡中，所述神經網絡輸出每個vocs排放源的污染等級；所述vocs排放源的污染等級作為評估結果；

技術總結
本發(fā)明涉及用于物理化學分析的空氣取樣領域，具體涉及一種基于走航方法的VOCs總量檢測與評估系統，該系統中的VOCs取樣裝置將每個位置吸取的空氣進行溫度和濕度調節(jié)，并獲取調節(jié)后的空氣中的VOCs含量；根據下一個位置的VOCs含量預測B1得到取樣頻率，根據取樣頻率改變溫度和濕度調節(jié)的調節(jié)過程，根據調節(jié)后的空氣中的濕度、溫度分別與預設濕度值、預設溫度值的差異以及B1得到下一個位置的VOCs含量。本發(fā)明自適應的動態(tài)改變空氣取樣時的取樣頻率，同時提高VOCs含量的獲取準確性。

技術研發(fā)人員：杜天君,張鋼鋒,卜夢雅,呼佳寧
受保護的技術使用者：上海市環(huán)境科學研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17