【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体检测识别以及定位技术装置。具体涉及基于气体检测技术的异味寻源装置及方法。
技术介绍
1、室内环境的质量是影响人体健康的关键因素之一，因为人们超过80％的时间是在室内环境中度过的。在室内环境中，异味的存在常常会使人感到不适，甚至可能出现呼吸道疾病、癌症等严重的健康问题。通过检测室内环境分辨异味源的种类，并进一步寻找异味的来源。这对于人员及时采取措施去除异味源，保障良好的室内环境十分重要。
2、电子鼻通过模拟人体嗅觉器官的工作原理实现对气体的识别能力。电子鼻由获取气体信息的气体传感器阵列模块、处理气体信息的信号处理模块以及识别气体信息的模式识别模块组成。需要识别的某种气体与传感器上的材料发生反应，传感器将感受到的化学信号转化为可检测的电信号，传入预处理和识别模块。由于一种气体可能会引起多个传感器产生响应，不同的气体在不同的浓度条件下也可能会使得同一个传感器产生相同的响应信号，所以会使用多种传感器组成的阵列进行对实验对象检测，得到传感器阵列对该气体的响应谱。电子鼻中气体传感器阵列对不同气体的响应不同，使用数理方法对得到的信息进行处理分析，就能够实现对气体的定性或定量分析。
3、电子鼻的工作流程大致如下：电子鼻的气体传感器阵列获取环境中气体或气味的信息响应信号，预处理模块将从传感器阵列得到的信号响应曲线进行基线校准、归一化处理、特征提取等一系列方式进行预处理，最后将预处理过的结果在识别模块进行识别分析，即可获得气体或者气味的种类、浓度等信息。
技术实现思路p>
1、本专利技术的目的是提供一种能够识别室内异味的种类，并指引人员寻找异味源的装置及方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术的实施例提供一种基于电子鼻和六边形算法结合的异味寻源装置及方法，包括：采样模块、反应模块、数据处理模块、输出单元；所述的采样模块，根据用户使用控制面板控制气泵的开启与关闭进行环境的采样；所述的反应模块，主要由一个气腔结构和内置的传感器阵列组成，当采样气体通过传感器表面时，传感器与采样气体发生物理化学反应而产生电阻或电压变化的信号，并传递给数据处理模块；所述的数据处理模块，接收传感器阵列的数据，并进行异味种类的识别和分析，数据处理单元采用六边形算法对不同传感器之间的数据进行综合处理，以确定异味的来源方向；所述的输出单元，根据数据处理模块的结果，输出异味源的种类以及浓度，并显示寻源的方向指引。
4、作为本专利技术实施例的进一步改进，所述的采样模块，主要由气泵构成，其运行状况由使用者控制，使用者设置时间来控制气腔中传感器阵列对异味源空气的反应时长，该气泵加快气腔内流体的速度，使气腔结构中的气流分布更均匀，同时使异味源气体与传感器阵列充分的反应。
5、作为本专利技术实施例的进一步改进，所述的气腔结构，气腔的材料选择为不与异味气体发生反应的长方体塑料腔体，该腔体按照流体力学的原理进行设计，可以通过气泵来控制流经腔体的风速，以保证气体能够较为均匀的浓度经过传感器表面，在腔体的背面能够紧密的嵌入采集电路板，并采用密封条的方式保证腔体的气密性。
6、作为本专利技术实施例的进一步改进，所述的传感器阵列由多个金属氧化物半导体传感器组成，涉及对空气质量、湿度和温度传感器，以及用于检测氨气、硫化氢、甲醛、一氧化碳、甲烷等室内常见的异味源的传感器。
7、作为本专利技术实施例的进一步改进，所述的数据处理模块，采用adc(模数转换器)将从传感器阵列获得的模拟信号转换为数字信号，并通过接口(如spi、i2c)将数据发送给arm处理器，arm处理器接收来自adc的数字信号数据，并进行进一步对采集到的信号进行滤波、降噪、特征提取等处理步骤，以提取有用的信息和特征；所述arm处理器，与其连接的设备包括外设接口、闪存存储器，并可通过串口与计算机进行数据交换，同时提供内置的开发工具和编辑器；所述信号特征提取，对处理得到的传感器阵列数据进行归一化操作，将传感器的响应数据映射到同一测量区间，然后进行传感器阵列数据的特征提取，在样本数据中找到能够代表对应传感器对于检测气体响应的特征值。
8、作为本专利技术实施例的进一步改进，所述的六边形算法，是一种典型的浓度趋向型算法，该算法根据数据处理模块输出的异味源种类以及浓度指导使用者进行寻源移动。
9、本专利技术的有益技术效果如下：
10、装置设计简洁紧凑，采用气泵进行采样，使用者可以通过控制面板对采样时长和风速进行调整。这使得装置易于操作和移动，适用于室内异味的快速检测和寻源工作。将不同种类的气体传感器组成的阵列，利用传感器阵列的交叉敏感性，这样有利于检测更多种类的异味源时，避免由于单一的传感器与异味源没有反应，导致无法进行气体识别工作，大大增强系统的识别能力和容错率。该装置将电子鼻技术和六边形算法相结合，实现了异味种类识别和异味源定位的综合功能。通过将传感器阵列的数据进行六边形算法处理，可以更准确地确定异味源的方向，为人员提供寻找异味源的指引。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.基于气体检测技术的异味寻源装置及方法，其特征在于，包括：采样模块、反应模块、数据处理模块、输出单元；所述的采样模块，根据用户使用控制面板控制气泵的开启与关闭进行环境的采样；所述的反应模块，主要由一个气腔结构和内置的传感器阵列组成，当采样气体通过传感器表面时，传感器与采样气体发生反应而产生电阻或电压变化的信号，并传递给数据处理模块；所述的数据处理模块，接收传感器阵列的数据，并进行异味种类的识别和分析，数据处理单元采用六边形算法对不同传感器之间的数据进行综合处理，以确定异味的来源方向；所述的输出单元，根据数据处理模块的结果，输出异味源的种类以及浓度，并显示寻源的方向指引。
2.根据权利要求1所述的异味寻源装置，其特征在于，所述的采样模块，主要是气泵构成，其运行状况由使用者控制，使用者控制气腔中传感器阵列对异味源空气的反应时长，该气泵加快气腔内流体的速度，使气室结构中的气流分布更均匀，同时使异味源气体与传感器阵列充分的反应。
3.根据权利要求2所述的异味寻源装置，其特征在于，所述的气室结构，气室的材料选择为不与异味气体发生反应的长方体塑料腔体，该气室按照流体
4.根据权利要求2所述的异味寻源装置，其特征在于，所述的传感器阵列由多个金属氧化物半导体传感器组成，涉及对空气质量、湿度和温度传感器，以及用于检测氨气、硫化氢、甲醛、一氧化碳、甲烷等室内常见的异味源的传感器。
5.根据权利要求1所述的异味寻源装置，其特征在于，所述的数据处理模块，采用ADC(模数转换器)将从传感器阵列获得的模拟信号转换为数字信号，并通过接口(如SPI、I2C)将数据发送给ARM处理器，ARM处理器接收来自ADC的数字信号数据，并进行进一步对采集到的信号进行滤波、降噪、特征提取等处理步骤，以提取有用的信息和特征；所述ARM处理器，与其连接的设备包括外设接口、闪存存储器，并可通过USB接口与计算机进行数据交换，同时提供内置的开发工具和编辑器；所述信号特征提取，对处理得到的传感器阵列数据进行归一化操作，将传感器的响应数据映射到同一测量区间，然后进行传感器阵列数据的特征提取，在样本数据中找到能够代表对应传感器对于检测气体响应的特征值。
6.根据权利要求1所述的异味寻源方法，其特征在于，所述的六边形算法，是一种典型的浓度趋向型算法，该算法根据数据处理模块输出的异味源种类以及浓度指导使用者进行寻源移动。
...【技术特征摘要】
1.基于气体检测技术的异味寻源装置及方法，其特征在于，包括：采样模块、反应模块、数据处理模块、输出单元；所述的采样模块，根据用户使用控制面板控制气泵的开启与关闭进行环境的采样；所述的反应模块，主要由一个气腔结构和内置的传感器阵列组成，当采样气体通过传感器表面时，传感器与采样气体发生反应而产生电阻或电压变化的信号，并传递给数据处理模块；所述的数据处理模块，接收传感器阵列的数据，并进行异味种类的识别和分析，数据处理单元采用六边形算法对不同传感器之间的数据进行综合处理，以确定异味的来源方向；所述的输出单元，根据数据处理模块的结果，输出异味源的种类以及浓度，并显示寻源的方向指引。
2.根据权利要求1所述的异味寻源装置，其特征在于，所述的采样模块，主要是气泵构成，其运行状况由使用者控制，使用者控制气腔中传感器阵列对异味源空气的反应时长，该气泵加快气腔内流体的速度，使气室结构中的气流分布更均匀，同时使异味源气体与传感器阵列充分的反应。
3.根据权利要求2所述的异味寻源装置，其特征在于，所述的气室结构，气室的材料选择为不与异味气体发生反应的长方体塑料腔体，该气室按照流体力学的原理进行设计，可以通过气泵来控制流经气室的风速，以保证气体能够较为均匀的浓度经过传感器表面，在气室的背面能够紧密的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，李斐，冯李航，唐世波，曹晓东，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。