基于多传感器协同的有害气体检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及环境检测技术领域，具体涉及基于多传感器协同的有害气体检测系统及方法，所述系统包括：传感器组，所述传感器组包括多个传感器，配置用于对目标区域内的有害气体进行感知，实时获取有害气体感知数据；所述传感器组内的传感器随机分布于目标区域内，且须满足：在目标区域内的任意位置，以该位置为圆心，按照设定的阈值为半径，划定的圆形区域内，传感器的数量超过设定的阈值。其通过传感器组整体获取目标区域的各个位置的有害气体数据，通过绘制有害气体数据在目标区域的有害气体地形图来进行整体的图像分析，以判断是否需要进行预警，同时使用分写纵截面来找到有害气体的源头，具有效率高和准确率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于多传感器协同的有害气体检测系统及方法
本专利技术属于环境检测
，具体涉及基于多传感器协同的有害气体检测系统及方法，尤其适用于化工行业有害气体的检测。
技术介绍
有害气体是指对人或动物的健康产生不利影响，或者说对人和动物的健康虽无影响，但使人或动物感到不舒服，影响人或动物舒适度的气体。如NH3、H2S和CO等。在日常生活中，人们通过一些可以吸收空气中有害气体的植物，不仅美化居室，也可净化空气。如：菊花、茶花、仙客来、紫罗兰、晚香玉、牵牛花、石竹、唐菖蒲等植物。气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理仪表显示部分。有害气体检测是气体传感器的一大作用，有害气体的检测有两个目的，第一是测爆，第二是测毒。所谓测爆是检测危险场所可燃气含量，超标报警，以避免爆炸事故的发生；测毒是检测危险场所有毒气体含量，超标报警，以避免工作人员中毒。在日常生产中，化工行业比较容易产生有害气体，对于生产场所有害气体的检测，保证安全生产，是该领域十分重要的问题。专利号为CN201310692344.9A的专利公开了一种基于无线传感器的矿井环境有害气体检测系统，所述系统由多个检测单元和检测中心计算机组成实现对矿井环境有害气体的实现多点同时检测与状况判别，检测单元实现对检测点有害气体的特征参数进行检测，各检测单元通过无线通信模块与检测中心计算机实现信息交互，检测中心计算机用于对被检测矿井环境有害气体数据进行处理与管理，并通过多组小波神经网络辨识器实现对检测点、检测面和整个检测环境有害气体的状况进行等级判别。本专利技术通过研究现有煤矿有害气体检测技术准确性低和实时性差的难题，设计检测系统，可以根据煤矿检测点的实际状况把进气口均匀分布在被检测煤矿的不同部位实现多点同时检测煤矿有害气体浓度的实际状况。其通过广布的气体传感器进行有害气体检测，再通过数据处理，以及多组小波神经网络辨识器实现对检测点、检测面和整个检测环境有害气体的状况进行等级判别，虽然能够对区域内多点有害气体进行检测，并进行预警，但无法基于检测结果精准定位有害气体产生的源头，同时因为其需要针对每个点分别进行浓度检测和判别，而不是从区域整体进行分析判断，导致检测效率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供基于多传感器协同的有害气体检测系统及方法，其通过传感器组整体获取目标区域的各个位置的有害气体数据，通过绘制有害气体数据在目标区域的有害气体地形图来进行整体的图像分析，以判断是否需要进行预警，同时使用分写纵截面来找到有害气体的源头，具有效率高和准确率高的优点。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：基于多传感器协同的有害气体检测系统，其特征在于，所述系统包括：传感器组，所述传感器组包括多个传感器，配置用于对目标区域内的有害气体进行感知，实时获取有害气体感知数据；所述传感器组内的传感器随机分布于目标区域内，且须满足：在目标区域内的任意位置，以该位置为圆心，按照设定的阈值为半径，划定的圆形区域内，传感器的数量超过设定的阈值；目标区域地图绘制单元，配置用于建立目标区域的平面坐标图，同时基于每个传感器在目标区域中的位置，在平面坐标图中绘制对应的传感器的坐标点，绘制出目标区域传感器坐标图；数据记录单元，配置用于将传感器组在同一时刻获取的有害气体感知数据，基于目标区域传感器坐标图，记录到每个传感器对应的坐标下；有害气体地形图绘制单元，配置用于基于目标区域传感器坐标图和每个传感器坐标中记录的有害气体感知数据，按照绘制等高线的方式，绘制出有害气体地形图；图像分析单元，配置用于基于有害气体地形图，使用预设的预警分析模型，进行图像分析，以判断是否需要进行预警，同时，使用预设的定位分析模型，以识别出有害气体产生的源头。进一步的，所述目标区域地图绘制单元绘制出目标区域传感器坐标图的方法包括：生成一个二维直角坐标系，将目标区域等比例缩小或放大，置于二维直角坐标系中；然后基于目标区域内的传感器在目标区域内的位置，标注在目标区域的二维直角坐标系中的对应位置，绘制出目标区域传感器坐标图。进一步的，所述有害气体地形图绘制单元，绘制出有害气体地形图的方法包括：在目标区域传感器坐标图的二维直角坐标系的基础上，添加一个维度，生成三维坐标系下的目标区域传感器坐标图，基于目标区域传感器坐标图和每个传感器坐标中记录的有害气体感知数据，在添加的维度下，按照绘制等高线的方式，绘制出有害气体地形图。进一步的，所述图像分析单元包括：预警分析单元和定位分析单元；所述预警分析单元，配置用于基于有害气体地形图，使用预设的预警分析模型，进行图像分析，以判断是否需要进行预警；所述定位分析单元，使用预设的定位分析模型，以识别出有害气体产生的源头；所述预警分析单元，进行图像分析的方法包括：对有害气体地形图进行扫描，获取地形图扫描图像，并为所述地形图扫描图像对应的不同高度的等高线分配不同的颜色信息，所述颜色信息用于表示所述不同高度的等高线的类型，所述等高线类型包括危险类型或安全类型；根据所述颜色信息从所述扫描图像中确定目标候选区域，并在所述目标候选区域内进行特征提取，获得提取的图像特征；利用提取的所述图像特征、基于目标检测模型进行目标检测，获得候选目标；利用提取的所述图像特征、基于目标分类模型对所述候选目标进行识别，获得图像识别结果。进一步的，当为所述地形图扫描图像对应的不同高度的等高线分配不同的颜色信息时，使用如下公式计算等高线的分类值：其中，x为等高线的值，C(x)为计算出的等高线的分类值；若C(x)在0.5以上，则判定该等高线为危险类型；若C(x)低于0.5，则判定该等高线为安全类型。进一步的，所述定位分析单元识别出有害气体产生的源头的方法包括：基于有害气体地形图进行，使用预设的模型进行图像纵截面扫描分析，具体包括：找到有害气体地形图中的最高点，以在改点位置，获取有害气体地形图的纵截面，对该纵截面的边缘轮廓曲线使用预设的模型进行图像分析；所述图像分析的过程包括：使用预设的模型计算纵截面的边缘轮廓曲线中的每个位置的不规则度，若计算出的边缘轮廓曲线中的某个位置的不规则度超过设定的阈值，则将该位置作为有害气体产生的源头。进一步的，所述预设的模型使用如下公式表示：其中，x为某个位置的等高线的值，L为边缘轮廓曲线中某个位置的斜率值，M调整系数，取值范围为：1～1.5。一种基于多传感器协同的有害气体检测方法，所述方法执行以下步骤：步骤1：多个传感器:对目标区域内的有害气体进行感知，实时获取有害气体感知数据；所述传感器组内的传感器随机分布于目标区域内，且须满足：在目标区域内的任意位置，以该位置为圆心，按照设定的阈值为半径，划定的圆形区域内，传感器的数量超过设定的阈值；步骤2：建立目标区域的平面坐标图，同时基于每个传感器在目标区域中的位置，在平面坐标图中绘制对应的传感器的坐标点，绘制出目标区域传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多传感器协同的有害气体检测系统，其特征在于，所述系统包括：/n传感器组，所述传感器组包括多个传感器，配置用于对目标区域内的有害气体进行感知，实时获取有害气体感知数据；所述传感器组内的传感器随机分布于目标区域内，且须满足：在目标区域内的任意位置，以该位置为圆心，按照设定的阈值为半径，划定的圆形区域内，传感器的数量超过设定的阈值；/n目标区域地图绘制单元，配置用于建立目标区域的平面坐标图，同时基于每个传感器在目标区域中的位置，在平面坐标图中绘制对应的传感器的坐标点，绘制出目标区域传感器坐标图；/n数据记录单元，配置用于将传感器组在同一时刻获取的有害气体感知数据，基于目标区域传感器坐标图，记录到每个传感器对应的坐标下；/n有害气体地形图绘制单元，配置用于基于目标区域传感器坐标图和每个传感器坐标中记录的有害气体感知数据，按照绘制等高线的方式，绘制出有害气体地形图；/n图像分析单元，配置用于基于有害气体地形图，使用预设的预警分析模型，进行图像分析，以判断是否需要进行预警，同时，使用预设的定位分析模型，以识别出有害气体产生的源头。/n

【技术特征摘要】
1.基于多传感器协同的有害气体检测系统，其特征在于，所述系统包括：
传感器组，所述传感器组包括多个传感器，配置用于对目标区域内的有害气体进行感知，实时获取有害气体感知数据；所述传感器组内的传感器随机分布于目标区域内，且须满足：在目标区域内的任意位置，以该位置为圆心，按照设定的阈值为半径，划定的圆形区域内，传感器的数量超过设定的阈值；
目标区域地图绘制单元，配置用于建立目标区域的平面坐标图，同时基于每个传感器在目标区域中的位置，在平面坐标图中绘制对应的传感器的坐标点，绘制出目标区域传感器坐标图；
数据记录单元，配置用于将传感器组在同一时刻获取的有害气体感知数据，基于目标区域传感器坐标图，记录到每个传感器对应的坐标下；
有害气体地形图绘制单元，配置用于基于目标区域传感器坐标图和每个传感器坐标中记录的有害气体感知数据，按照绘制等高线的方式，绘制出有害气体地形图；
图像分析单元，配置用于基于有害气体地形图，使用预设的预警分析模型，进行图像分析，以判断是否需要进行预警，同时，使用预设的定位分析模型，以识别出有害气体产生的源头。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目标区域地图绘制单元绘制出目标区域传感器坐标图的方法包括：生成一个二维直角坐标系，将目标区域等比例缩小或放大，置于二维直角坐标系中；然后基于目标区域内的传感器在目标区域内的位置，标注在目标区域的二维直角坐标系中的对应位置，绘制出目标区域传感器坐标图。


3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述有害气体地形图绘制单元，绘制出有害气体地形图的方法包括：在目标区域传感器坐标图的二维直角坐标系的基础上，添加一个维度，生成三维坐标系下的目标区域传感器坐标图，基于目标区域传感器坐标图和每个传感器坐标中记录的有害气体感知数据，在添加的维度下，按照绘制等高线的方式，绘制出有害气体地形图。


4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像分析单元包括：预警分析单元和定位分析单元；所述预警分析单元，配置用于基于有害气体地形图，使用预设的预警分析模型，进行图像分析，以判断是否需要进行预警；所述定位分析单元，使用预设的定位分析模型，以识别出有害气体产生的源头；所述预警分析单元，进行图像分析的方法包括：对有害气体地形图进行扫描，获取地形图扫描图像，并为所述地形图扫描图像对应的不同高度的等高线分配不同的颜色信息，所述颜色信息用于表示所述不同高度的等高线的类型，所述等高线类型包括危险类型或安全类型；根据所述颜色信息从所述扫描图像中确定目标候选区域，并在所述目标候选区域内进行特征提取，获得提取的图像特征；利用提取的所述图像特征、基于目标检测模型进行目标检测，获得候选目标；利用提取的所述图像特征、基于目标分类模型对所述候选目标进行识别，获得图像识别结果。


5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，当为所述地形...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文，王卫国，
申请(专利权)人：北京思路智园科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11