一種智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，屬于智能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進(jìn)步發(fā)展和人類環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，人們對(duì)粉塵危害性的認(rèn)識(shí)逐步 提高。我國(guó)于1996年頒布了《車間空氣中呼吸性砂粉塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)KGB 16225-1996)、《車間 空氣中呼吸性水泥粉塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16238-1996)和《作業(yè)場(chǎng)所空氣中呼吸性煤塵衛(wèi)生標(biāo) 準(zhǔn)KGB 16248-1996)，實(shí)施對(duì)作業(yè)場(chǎng)所呼吸性粉塵濃度的檢測(cè)[9]。同時(shí)各國(guó)也在積極采取 措施，對(duì)粉塵濃度的檢測(cè)方法方面進(jìn)行積極的探索和研究，相繼出現(xiàn)多種粉塵采樣方法和 不同種類的粉塵采樣檢測(cè)儀器?；诶畚椒蹓m檢測(cè)儀，是利用微稱重法計(jì)算粉塵濃度;現(xiàn) 有技術(shù)中，累吸式粉塵采樣系統(tǒng)具有吸氣流量?。ㄗ畲蟛拍艿?0L/min);吸氣不恒流(控制 恒流很難），抽氣有波動(dòng)，采樣誤差高（在5%左右）等缺點(diǎn)。同時(shí)也存在不滿足國(guó)標(biāo)采樣要 求;采樣數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)上傳，不能與互聯(lián)網(wǎng)連接;沒有室內(nèi)定位功能(部分只有利用GI^得到 室外定位功能，當(dāng)GI^無(wú)信號(hào)時(shí)，設(shè)備無(wú)法定位)等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了一種智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè) 方法，所采取的技術(shù)方案如下：
[0004] -種智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括核屯、處理器1、采樣系統(tǒng)模塊2、氣體流 量傳感器3、GI^定位模塊4、GPS輔助定位模塊5、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊6和電源模塊7;所述采樣 系統(tǒng)模塊2、氣體流量傳感器3、GI^定位模塊4、GPS輔助定位模塊5和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊6均 通過各自的信號(hào)輸/入輸出端與核屯、處理器1相應(yīng)的信號(hào)輸入輸出端相連；電源模塊7為整 個(gè)智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)提供電力，所述核屯、處理器1采用單片機(jī)。
[0005] 優(yōu)選地，所述采樣系統(tǒng)模塊2與氣體流量傳感器3連接，氣體流量傳感器3的流量信 號(hào)輸出端與核屯、處理器1的傳感器信號(hào)輸入端相連。
[0006] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)模塊8、顯示模塊9、輸入模塊10和時(shí)鐘模塊11;所述 存儲(chǔ)模塊9和時(shí)鐘模塊11的信號(hào)交互端分別與核屯、處理器1的存儲(chǔ)和時(shí)鐘信號(hào)交互端相連； 所述顯示模塊9的信號(hào)輸入端與核屯、處理器1的顯示信號(hào)輸出端相連;所述輸入模塊10的信 號(hào)輸出端與核屯、處理器1的信號(hào)輸入端相連。
[0007] 優(yōu)選地，所述GPS輔助定位模塊5包括MEMS慣性傳感器裝置;所述MEMS慣性傳感器 裝置的水平距離信息輸出端與核屯、處理器1的信號(hào)輸入端相連。
[000引優(yōu)選地，所述MEMS慣性傳感器裝置上設(shè)有壓力傳感器和溫度傳感器;所述壓力傳 感器的海拔信息輸出端與核屯、處理器1的海拔信息輸入端相連;所述溫度傳感器的溫度信 息輸出端與核屯、處理器1的溫度信息輸入端相連。
[0009] 優(yōu)選地，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊6WGPRS傳輸方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。
[0010] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)軟件智能粉塵檢測(cè)管理系統(tǒng)11;該管理系統(tǒng)具有 地理位置信息顯示、設(shè)備管理、測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及顯示和歷史記錄詢等功能，所述計(jì)算機(jī)軟件 智能粉塵檢測(cè)管理系統(tǒng)W無(wú)線通訊形式與無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊6相連。
[0011] -種利用智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)粉塵的方法，步驟如下：
[0012] 步驟一、設(shè)置采集信息，啟動(dòng)采樣系統(tǒng)2,開始采集；
[0013] 步驟二、氣體流量傳感器3獲取采樣流量信息，并將流量信息反饋給核屯、處理器1;
[0014] 步驟=、將步驟二中所述采樣流量信息與粉塵檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)定的流量預(yù)設(shè)值進(jìn)行比 較，若兩者存在偏差，所述核屯、處理器1利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法調(diào)節(jié)采樣系統(tǒng)2的采 樣流量；
[0015] 步驟四、智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)采樣設(shè)置時(shí)間計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間結(jié)束，自動(dòng)結(jié)束采 樣；
[0016] 步驟五、GPS定位模塊4采集位置信息，核屯、處理器1利用GPS定位算法進(jìn)行定位； [0017]步驟六、當(dāng)GPS定位模塊4失效時(shí)，所述GPS輔助定位模塊5采集位置信息，粉。處理 器1利用輔助定位算法進(jìn)行輔助定位；
[0018] 步驟屯、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊6將采集信息傳輸至計(jì)算機(jī)；
[0019] 步驟八、智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)采集信息進(jìn)行本地保存。
[0020] 優(yōu)選地，步驟六中所述輔助定位算法步驟為：
[0021] 第一步、調(diào)出步驟五所述GPS定位模塊4采集的最后一次有效地理位置A點(diǎn)的定位 信息，并將所述定位信息作為所述輔助定位算法的定位初始點(diǎn)；
[0022] 第二步、啟動(dòng)GPS輔助定位模塊5,所述GPS輔助定位模塊5采集所述智能粉塵檢測(cè) 系統(tǒng)被移動(dòng)的距離和移動(dòng)的地磁方向；同時(shí)，GPS輔助定位模塊5上的壓強(qiáng)傳感器采集大氣 壓強(qiáng)數(shù)據(jù)；
[0023] 第=步、統(tǒng)計(jì)步驟五中所述距離和地磁方向，獲得移動(dòng)距離S和方位角a;同時(shí)根據(jù) 大氣壓強(qiáng)數(shù)據(jù)獲得高度值H;
[0024] 第四步、根據(jù)第=步所述的距離S和方向角a,利用"慣步移動(dòng)定位算法"計(jì)算所述 智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)前所在地理位置B點(diǎn)的定位信息；
[00巧]第五步、重復(fù)第=步至第四步過程。
[0026] 其中，第一步所述A點(diǎn)的定位信息為A點(diǎn)的經(jīng)度值^和締度值Bi;第四步所述B點(diǎn)的 定位信息為B點(diǎn)的經(jīng)度值L2和締度值化。
[0027] 優(yōu)選地，第四步所述慣步移動(dòng)定位算法步驟如下：
[002引步驟1、在微分狀態(tài)下，A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離S、A點(diǎn)到B點(diǎn)的經(jīng)線面弧長(zhǎng)h和A點(diǎn)到B點(diǎn)的 締線面弧長(zhǎng)t構(gòu)成的=角弧面近似為平面直角=角形;根據(jù)第四步所述A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離S和 方位角a計(jì)算h和t;其中，h = cos(a) XS，t = sin(a) XS;
[0029] 步驟2、WB點(diǎn)所在的經(jīng)線圓面為演算基準(zhǔn)面，計(jì)算A點(diǎn)到B點(diǎn)的締度變化量b，其中， b = h/R，R為地球半徑；
[0030] 步驟3、計(jì)算B點(diǎn)的締度值B2，其中，B2 = b+Bi;同時(shí)，利用B2計(jì)算出B點(diǎn)所在締線圓面 的締面半徑r，其中，r = cos(B2) XR;
[0031] 步驟4、WB點(diǎn)所在締線圓面為演算基準(zhǔn)面，計(jì)算A點(diǎn)到B點(diǎn)的經(jīng)度變化量1，其中，1 = t/r；
[00扣]步驟5、計(jì)算B點(diǎn)的經(jīng)度值L2，其中，L2 = 1 +b。
[0033] 本發(fā)明的有益效果：
[0034] (1)高集成，體積小，重量輕，便于攜帶；
[00；35] (2)吸氣流量高達(dá)30L/min;
[0036] (3)穩(wěn)定恒流誤差<3%;
[0037] (4)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)死區(qū)S維定位，經(jīng)驗(yàn)證定位精度為3~10米；
[0038] (5)采樣信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳并進(jìn)行本地存儲(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為本發(fā)明所述智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] (1，核屯、處理器;2，采樣系統(tǒng)模塊;3，氣體流量傳感器;4，GPS定位模塊;5，GPS輔助 定位模塊;6，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊;7，電源模塊;8，存儲(chǔ)模塊;9，顯示模塊；10，輸入模塊；11， 時(shí)鐘模塊)。
[0041 ]圖2為本發(fā)明所述慣步移動(dòng)定位算法的地球平面模型示意圖；
[0042] 圖3為本發(fā)明所述慣步移動(dòng)定位算法的平面直角=角形模型示意圖；
[0043] 圖4為本發(fā)明所述慣步移動(dòng)定位算法的經(jīng)線圓面模型示意圖；
[0044] 圖5為本發(fā)明所述慣步移動(dòng)定位算法的締線圓面模型示意圖；
[0045] 圖6為本發(fā)明所述系統(tǒng)抽氣流量為10升/分時(shí)系統(tǒng)粉塵采樣測(cè)試圖；
[0046] 圖7為本發(fā)明所述系統(tǒng)抽氣流量為15升/分時(shí)系統(tǒng)粉塵采樣測(cè)試圖；
[0047] 圖8為本發(fā)明所述系統(tǒng)抽氣流量為20升/分時(shí)系統(tǒng)粉塵采樣測(cè)試圖；
[0048] 圖9為獨(dú)立GPS定位裝置標(biāo)準(zhǔn)定位數(shù)據(jù)軌跡圖；
[0049] 圖10為本發(fā)明所述慣步移動(dòng)定位算法實(shí)施定位的數(shù)據(jù)軌跡圖；
【具體實(shí)施方式】
[0050] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不受實(shí)施例的限制。
[0051] 圖1為本發(fā)明所述智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖1該智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng) 包括核屯、處理器1、采樣系統(tǒng)模塊2、氣體流量傳感器3、GPS定位模塊4、GI^輔助定位模塊5、 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊6和電源模塊7;所述采樣系統(tǒng)模塊2、氣體流量傳感器3、GPS定位模塊4、 GPS輔助定位模塊5和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊6均通過各自的信號(hào)輸/入輸出端與核屯、處理器1相 應(yīng)的信號(hào)輸入輸出端相連；電源模塊7為整個(gè)智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)提供電力。采樣系統(tǒng)模塊2 與氣體流量傳感器3連接，氣體流量傳感器3的流量信號(hào)輸出端與核屯、處理器1的傳感器信 號(hào)輸入端相連。其中，采樣系統(tǒng)模塊2還包括氣體抽氣累。GPS定位模塊4的定位信號(hào)交互端 與核屯、處理器1的定位信號(hào)交互端相連;GPS輔助定位模塊5的輔助定位信號(hào)交互端與核屯、 處理器1的輔助定位信號(hào)交互端相連;無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊6的數(shù)據(jù)信號(hào)交互端與核屯、處理器 1的數(shù)據(jù)信號(hào)交互端相連。
[0052] 該系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)模塊8、顯示模塊9、輸入模塊10和時(shí)鐘模塊11;存儲(chǔ)模塊9和時(shí) 鐘模塊11的信號(hào)交互端分別與核屯、處理器1的存儲(chǔ)和時(shí)鐘信號(hào)交互端相連;顯示模塊9的信 號(hào)輸入端與核屯、處理器1的顯示信號(hào)輸出端相連;輸入模塊10的信號(hào)輸出端與核屯、處理器1 的信號(hào)輸入端相連，用于向智能粉塵檢測(cè)系統(tǒng)中輸入操控信息。其中，顯示模塊9采用液晶 顯示屏作為人機(jī)交互界面;輸入模塊10采