一种基于物联网的室内空气数据分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的室内空气数据分析方法及系统，包括以下步骤：步骤S1、系统在预设时间内对室内表征空气质量的空气数据进行采集，并在采集空气数据的过程中将空气数据采样时间点设为动态调节模式；步骤S2、系统基于一组空气数据序列构建空气样本数据集，以及基于空气样本数据集利用多目标优化策略构建空气质量评价模型；步骤S3、系统实时采集当前时刻的空气数据，并同步传输至空气质量评价模型处得到当前时刻的室内空气质量。本发明专利技术动态调节采样时间点实现对采集间隔进行动态调整使得一致性高的空气数据的采集数量降低，减少数据冗余、提高样本的多样性，而且建立空气质量评价模型提高了监测空气质量的实时性。气质量评价模型提高了监测空气质量的实时性。气质量评价模型提高了监测空气质量的实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的室内空气数据分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及空气质量评价
，具体涉及一种基于物联网的室内空气数据分析方法及系统。

技术介绍

[0002]大气灰霾污染导致可吸入颗粒物和所带来的危害，已经被证实。按照民用建筑设计规范要求，室内空气每小时平均应当与室外空气交换一次。模拟测试表明，在关闭门窗的条件下，民用建筑的室内可吸入颗粒物的浓度约为室外的0.6
‑
08倍，例如：当室外的可吸入颗粒物浓度为300ug/m3时，室内约为200ug/m3，远超出了规定的日均值35ug/m3的基本标准。此外，挥发性有机化合物，如有苯乙烯、丙二醇、甘烷、酚、甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛等，对人体健康有巨大影响。当居室中的挥发性有机化合物达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重时会出现抽搐、昏迷，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。
[0003]现有技术CN201710214075.3公开了一种评价室内空气质量的方法和空气质量评价系统，包括：获取待评价空间的传感器监测到的空气质量参数；根据各所述空气评价参数，分别在数据库中确定与所述空气评价参数相对应的空气质量等级的评价系数和所述空气质量等级的评价区间的上限；根据所述空气评价参数、所述评价系数和所述空气质量等级的评价区间的上限，计算空气质量系数；根据所述空气质量系数和预设的评价策略，确定与所述空气质量系数相对应的目标空气质量等级；生成含有所述目标空气质量等级的空气质量评价报告。
[0004]上述现有技术虽然能够使评价结果更贴合实际空气质量状况、更准确，但仍然在一定的缺陷，比如：对空气数据采用定间隔采集方式收集空气数据，而室内环境中会出现长时间的稳定状态，此时空气数据也会呈现高度一致性，此时还进行定间隔采集会导致空气数据的冗余性高，导致样本多样性低，也会给网络带宽造成巨大的传输压力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的室内空气数据分析方法及系统，以解决现有技术中定间隔采集会导致空气数据的冗余性高，导致样本多样性低，也会给网络带宽造成巨大的传输压力的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0007]一种基于物联网的室内空气数据分析方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S1、系统在预设时间内对室内表征空气质量的空气数据进行采集，并在采集空气数据的过程中将空气数据采样时间点设为动态调节模式以降低表征同种空气质量的空气数据的冗余性，再在每个所述采样时间点处进行空气数据采集构成一组具有时序属性的空气数据序列；
[0009]步骤S2、系统基于一组空气数据序列构建空气样本数据集，以及基于空气样本数
据集利用多目标优化策略构建空气质量评价模型，所述空气质量评价模型用于根据室内空气实时监测的空气数据快速得出室内空气的质量等级以实现室内空气质量进行综合评价；
[0010]步骤S3、系统实时采集当前时刻的空气数据，并同步传输至空气质量评价模型处得到当前时刻的室内空气质量，以保障室内空气质量监测的实时性。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述并在采集空气数据的过程中将空气数据采样时间点设为动态调节模式，包括：
[0012]设定初始采样间隔Δt0，将预设时间的初始时刻t
start
和末端时刻t
end
分别作为采样起点和采样终点；
[0013]将采样起点和采样终点之间的采样时间点设定为：
[0014]t
i
＝t
i
‑1+Δt
i
‑1；
[0015]式中，t
i
∈[t
start
,t
end
]，t
i
表征为第i个采样时间点，Δt
i
‑1表征为第i个采样时间点与第i
‑
1个采样时间点之间的采样间隔，i为计量常数，无实质含义。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，所述第i个采样时间点与第i
‑
1个采样时间点之间的采样间隔Δt
i
‑1的计算方法包括：
[0017]为每个采样时间点设定表征动态调节概率的动态概率，所述动态概率利用余弦相似度进行衡量，所述动态概率的计算公式为：
[0018][0019]式中，p
i
‑1表征为第i
‑
1个采样时间点的动态概率，S
i
、S
i
‑1分别表征为在第i个采样时间点与第i
‑
1个采样时间点采集到的空气数据；
[0020]设定概率阈值，并将第i
‑
1个采样时间点的动态概率p
i
‑1与概率阈值比较，其中，
[0021]当动态概率p
i
‑1大于或等于概率阈值，则将采样间隔Δt
i
‑1更新为更新为
[0022]当动态概率p
i
‑1小于概率阈值，则将采样间隔Δt
i
‑1更新为更新为
[0023]式中，f(p
i
‑1)表征为值域为(1,+∞)的递增函数，g(p
i
‑1)表征为值域为 (0,1)的递减函数。
[0024]作为本专利技术的一种优选方案，所述基于一组空气数据序列构建空气样本数据集，包括：
[0025]依次在一组空气数据序列中为每个空气数据标定出质量等级，并将同一采样时间点处的空气数据和质量等级绑定为单条空气样本数据；
[0026]将所有空气样本数据进行混合得到空气样本数据集。
[0027]作为本专利技术的一种优选方案，所述为每个空气数据标定出质量等级，包括：
[0028]获取各个质量等级对应的空气标准数据，并将空气标准数据作为分类中心；
[0029]依次计算每个空气数据与所有空气标准数据的偏离度，并将空气数据标定为最小偏离度对应的空气标准数据所表征的质量等级，其中，
[0030]所述偏离度的计算公式为：
[0031][0032]式中，z
i,y
表征为空气数据S
i
与空气标准数据S
y
的偏离度，S
y
表征为第y 个质量等级的空气标准数据，A
j
表征为S
i
/S
y
的第j个数据分量，n表征为数据分量总数目，y、j为计量常数，无实质含义。
[0033]作为本专利技术的一种优选方案，所述基于空气样本数据集利用多目标优化策略构建空气质量评价模型，包括：
[0034]为空气数据S
i
的所有数据分量{A
j
|j∈[1,n]}设置评价权重{x
j
|j∈[1,n]}，以及将空气数据S
i
的质量等级量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的室内空气数据分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、系统在预设时间内对室内表征空气质量的空气数据进行采集，并在采集空气数据的过程中将空气数据采样时间点设为动态调节模式以降低表征同种空气质量的空气数据的冗余性，再在每个所述采样时间点处进行空气数据采集构成一组具有时序属性的空气数据序列；步骤S2、系统基于一组空气数据序列构建空气样本数据集，以及基于空气样本数据集利用多目标优化策略构建空气质量评价模型，所述空气质量评价模型用于根据室内空气实时监测的空气数据快速得出室内空气的质量等级以实现室内空气质量进行综合评价；步骤S3、系统实时采集当前时刻的空气数据，并同步传输至空气质量评价模型处得到当前时刻的室内空气质量，以保障室内空气质量监测的实时性。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的室内空气数据分析方法，其特征在于：所述在采集空气数据的过程中将空气数据采样时间点设为动态调节模式，包括：设定初始采样间隔Δt0，将预设时间的初始时刻t
start
和末端时刻t
end
分别作为采样起点和采样终点；将采样起点和采样终点之间的采样时间点设定为：t
i
＝t
i
‑1+Δt
i
‑1；式中，t
i
∈[t
start
,t
end
]，t
i
表征为第i个采样时间点，Δt
i
‑1表征为第i个采样时间点与第i
‑
1个采样时间点之间的采样间隔，i为计量常数，无实质含义。3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的室内空气数据分析方法，其特征在于：所述第i个采样时间点与第i
‑
1个采样时间点之间的采样间隔Δt
i
‑1的计算方法包括：为每个采样时间点设定表征动态调节概率的动态概率，所述动态概率利用余弦相似度进行衡量，所述动态概率的计算公式为：式中，p
i
‑1表征为第i
‑
1个采样时间点的动态概率，S
i
、S
i
‑1分别表征为在第i个采样时间点与第i
‑
1个采样时间点采集到的空气数据；设定概率阈值，并将第i
‑
1个采样时间点的动态概率p
i
‑1与概率阈值比较，其中，当动态概率p
i
‑1大于或等于概率阈值，则将采样间隔Δt
i
‑1更新为更新为当动态概率p
i
‑1小于概率阈值，则将采样间隔Δt
i
‑1更新为更新为式中，f(p
i
‑1)表征为值域为(1,+∞)的递增函数，g(p
i
‑1)表征为值域为(0,1)的递减函数。4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的室内空气数据分析方法，其特征在于：所述基于一组空气数据序列构建空气样本数据集，包括：
依次在一组空气数据序列中为每个空气数据标定出质量等级，并将同一采样时间点处的空气数据和质量等级绑...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤慧敏，冯腾飞，
申请(专利权)人：安徽新识智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：