一种多组分VOCs气体监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多组分VOCs气体监测系统，包括：云端和多组分VOCs气体监测设备，所述气体监测设备包括主控芯片、多传感器模块、通信模块、显示模块和报警模块。多传感器模块，用于获取监测点的VOCs气体监测信息；通信模块，用于传送监测信息到云端；云端用于对监测信息进行计算获得相应的气体监测数据并传送回相应的气体监测设备；显示模块，用于实时显示气体监测数据以及警告；报警模块，用于对气体监测数据异常情况进行报警。本实用新型专利技术披露了一种能低成本快速实现多组分VOCs气体监测的微型气体监测仪，所述微型气体监测仪在云端服务器执行深度学习算法，用阵列气体传感器做监测单元，从而实现监测仪的低成本小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种多组分VOCs气体监测系统
本技术涉及气体监测领域，特别涉及一种多组分VOCs气体监测系统。
技术介绍
随着国家对环保的重视程度不断增加，对工业VOCs气体排放监测成了环保部门的职责，对排放过量的VOCs企业，执法部门要对其开出相应的罚款。目前针对VOCs的处罚或征收环保税主要还是根据VOCs中的具体特征污染物成分，不同类型工厂排放标准略有不同。另外VOCs当中针对一些特殊的组分有特殊的排放限值。目前小型或者便携式VOCs监测仪虽然能够在现场进行监测，但是无法做到VOCs组分的区分，并且不同气体会相互影响，导致测量数据不准确。大型监测站可以做到TVOC全组分的监测，但是由于设备成本投入巨大，不适合每个工厂都进行安装，而且从采样到样气成分分析需要耗费较多人力和时间，设备响应时间较慢。另外，由于设备较为大型，只能对监测站周围环境进行监测，高精度设备无法监测到相应工厂环境情况。现阶段基于阵列传感器的气体监测设备可以做到迅速出样，快速响应，同时兼顾多组分的气体识别和监测。但是VOCs气体有300多种，要做到真正的区分混合物中的多组分难度还是较大，需要非常强大的算法，所以传统的电子鼻系统无法做到微型气体监测仪级别。中国专利技术专利(CN107132318A)公开了一种固定污染源VOCs在线监测系统，该系统能够应用于各种工业污染源排放有机物的实时监测，并对数据做有限监管。但该系统无法联网，在数据读取时需要连接工控机，并且监测设备需要色谱柱，会影响设备物质种类。一方面提高了设备造价，另一方面无法做到小型化，会使得整个系统变得非常的臃肿。中国专利技术专利(CN103728348A)公开了一种室内空气质量电子鼻，该设备通过DSP芯片计算空气中VOCs数值，但该设备没有数据上传功能，无法将测得的数据保存展示到数据平台中，这样在工厂环境下无法做到预防和排放数量评估。
技术实现思路
为了解决上述背景中的技术问题，本技术中披露了一种能低成本快速实现多组分VOCs气体监测的微型气体监测仪，所述微型气体监测仪在云端服务器执行深度学习算法，用阵列气体传感器做监测单元，从而实现监测仪的低成本小型化。本技术的技术方案是这样实施的：一种多组分VOCs气体监测系统，包括：云端和至少一个多组分VOCs气体监测设备，其中，所述多组分VOCs气体监测设备包括主控芯片、多传感器模块、通信模块、显示模块和报警模块；所述多传感器模块与所述主控芯片相连，用于获取监测点的VOCs气体监测信息；所述通信模块与所述主控芯片相连，用于接收、上传VOCs气体监测信息以及相应的多组分VOCs气体监测设备信息到云端；所述云端用于接收、保存所述通信模块上传的VOCs气体监测信息以及相应的多组分VOCs气体监测设备信息，并对VOCs气体监测信息进行计算获得到的相应的VOCs气体监测数据并传送回所述相应的多组分VOCs气体监测设备；所述显示模块与所述主控芯片相连，用于实时显示所述VOCs气体监测数据以及显示警告；所述报警模块与所述主控芯片相连，用于对所述VOCs气体监测数据异常情况进行报警。优选地，所述多组分VOCs气体监测设备还包括与所述主控芯片相连的电源模块，所述电源模块兼容有线供电和电池供电，用于保证多组分VOCs气体监测设备在没有供电设施的条件下正常运行。优选地，所述多传感器模块为MEMS阵列传感器模块，所述MEMS阵列传感器模块由多种MEMS气体传感器组成，以减少设备体积。优选地，所述多传感器模块为多种微型气体传感器组成的阵列传感器模块。优选地，所述通信模块包括GPRS通信模块、NB-LOT通信模块及Lora通信模块中的一种或多种。优选地，所述多组分VOCs气体监测设备分布式设置于多个厂区内，每个厂区内至少设置一个多组分VOCs气体监测设备，用于获取预设多厂区的VOCs气体监测信息。优选地，所述云端包括计算平台、分布式数据库及数据监控平台；所述计算平台，用于通过卷积神经网络模块完成对所述VOCs气体监测信息的预测和更新过程，获取所述VOCs气体监测数据；所述分布式数据库，用于对所述云端接收到的所述VOCs气体监测信息、相应的多组分VOCs气体监测设备信息以及所述计算平台计算得到的VOCs气体监测数据进行分布式储存以及查询；所述数据监控平台，用于获取所述VOCs气体监测数据以及相应的多组分VOCs气体监测设备信息并显示，对所述VOCs气体监测数据异常情况进行报警。优选地，所述卷积神经网络模块包括训练样本模块、交叉验证数据模块以及测试数据模块；所述训练样本模块，用于将抽取90％的数据作为训练数据；所述交叉验证数据模块，用于抽取5％的数据作为交叉验证数据；所述测试数据模块，用于抽取5％的数据作为测试数据。优选地，所述分布式数据库包括数据来源单位区别模块，用于区分所述数据来自哪个单位；数据来源厂区区别模块，用于区分所述数据来自哪个厂区；数据来源设备区别模块，用于区分所述数据来自哪个设备。优选地，还包括大型监测站，所述大型监测站与所述多组分VOCs气体监测设备设置在同一个监测点，用于更新卷积神经网络模型参数并保存至云端。实施本技术的有益效果主要有：本技术采用微型的MEMS阵列气体传感器(尽可能减少传感器体积)，结合最新的卷积神经网络算法。但考虑运算的复杂性，结合无线上传功能，将数据存储和神经网络训练运算功能放到云端服务器进行，最后将监测的结果下传到设备本地端，在设备上显示。本技术可以实现在微小的设备上做到精准、快速的VOCs多组分监测，同时确保设备的低成本。将小型的监测设备放置于工厂周围，在保证准确性的情况下实时显示VOCs监测，并且云端计算平台定期根据新的数据进行训练学习，更新训练模型。在遇到异常情况时，现场设备和平台都会做出报警，提醒相应人员前去查看现场情况，预防工业事故。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一个实施例中，一种多组分VOCs气体监测设备基本组成模块；图2为一个实施例中，一种多厂区多组分VOCs气体监控平台的整体框架图。其中，1-云端、12-计算平台、13-分布式数据库、14-数据监控平台、2-多组分VOCs气体监测设备、21-通信模块、22-多传感器模块、23-主控芯片、24-显示模块、25-电源模块、26-报警模块。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，一种多组分VOCs气体监测系统，包括：云端1和至少一个多组分VOCs气体监测设备2，其中，所述多组分VOCs气体监测设备2包括主控芯片23、多传感器模块22、通信模块21、显示模块24和报警模块26。主控芯片23主要负责各模块的控制和正常运行，主要算法的运算将交给云端1处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多组分VOCs气体监测系统，其特征在于，包括：云端和至少一个多组分VOCs气体监测设备，其中，所述多组分VOCs气体监测设备包括主控芯片、多传感器模块、通信模块、显示模块和报警模块；所述多传感器模块与所述主控芯片相连，用于获取监测点的VOCs气体监测信息；所述通信模块与所述主控芯片相连，用于接收、上传VOCs气体监测信息以及相应的多组分VOCs气体监测设备信息到云端；所述云端用于接收、保存所述通信模块上传的VOCs气体监测信息以及相应的多组分VOCs气体监测设备信息，并对VOCs气体监测信息进行计算获得到的相应的VOCs气体监测数据并传送回所述相应的多组分VOCs气体监测设备；所述显示模块与所述主控芯片相连，用于实时显示所述VOCs气体监测数据以及显示警告；所述报警模块与所述主控芯片相连，用于对所述VOCs气体监测数据异常情况进行报警。

【技术特征摘要】
1.一种多组分VOCs气体监测系统，其特征在于，包括：云端和至少一个多组分VOCs气体监测设备，其中，所述多组分VOCs气体监测设备包括主控芯片、多传感器模块、通信模块、显示模块和报警模块；所述多传感器模块与所述主控芯片相连，用于获取监测点的VOCs气体监测信息；所述通信模块与所述主控芯片相连，用于接收、上传VOCs气体监测信息以及相应的多组分VOCs气体监测设备信息到云端；所述云端用于接收、保存所述通信模块上传的VOCs气体监测信息以及相应的多组分VOCs气体监测设备信息，并对VOCs气体监测信息进行计算获得到的相应的VOCs气体监测数据并传送回所述相应的多组分VOCs气体监测设备；所述显示模块与所述主控芯片相连，用于实时显示所述VOCs气体监测数据以及显示警告；所述报警模块与所述主控芯片相连，用于对所述VOCs气体监测数据异常情况进行报警。2.根据权利要求1所述的多组分VOCs气体监测系统，其特征在于：所述多组分VOCs气体监测设备还包括与所述主控芯片相连的电源模块，所述电源模块兼容有线供电和电池供电，用于保证多组分VOCs气体监测设备在没有供电设施的条件下正常运行。3.根据权利要求1所述的多组分VOCs气体监测系统，其特征在于：所述多传感器模块为MEMS阵列传感器模块，所述MEMS阵列传感器模块由多种MEMS气体传感器组成。4.根据权利要求1所述的多组分VOCs气体监测系统，其特征在于：所述多传感器模块为多种微型气体传感器组成的阵列传感器模块。5.根据权利要求1所述的多组分VOCs气体监测系统，其特征在于：所述通信模块包括GPRS通信模块、NB-LOT通信模块及Lora通信模块中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的多组分...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪桢，李尤，袁超，
申请(专利权)人：上海因士环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31