CN110426495A - 一种基于大数据的环境监测校验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种基于大数据的环境监测校验方法，通过多次采样所述环境监测装置在不同温度、湿度和气压的读数，并基于多次采样的气体浓度值与标准气体浓度值依序得到所述环境监测装置在不同温度、湿度和气压的修正因子，从而得到所述环境监测装置的修正因子K，可以有效避免环境因素干扰而导致环境监测有误差的问题，提高了环境监测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，尤其是涉及一种基于大数据的环境监测校验方法。
背景技术
当前对环境进行监测的方法通常是将环境监测装置放置于待测环境中，然后根据环境监测装置的示数确定待测环境的情况，并未考虑测试装置由于测量环境中环境参数的变化而会导致测量误差，尤其是在使用气体传感器测量环境中的气体浓度时，当待测环境中的温度、湿度、气压等环境参数发生改变，则在一定程度上会影响气体传感器的测量结果。然而，现有技术中通常只是在实际测试前，仅对环境监测装置进行简单的读数清零以完成环境监测装置的校准，并未对环境监测装置进行基于环境参数变化的校准，也不会对环境监测装置进行读数的修正，因此现有技术中的环境测量装置的测量结果的准确性还不够精确，这种看似影响不大的测量误差在某些情况下可能会导致难以弥补的后果。特别是对于毒性较强的气体测量时，1%的测量误差有可能就导致中毒事故的发生。因此，如何提高环境监测装置的测量准确性，确保环境监测装置的测量结果不会受到测量环境的变化而变化，则是当前亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据的环境监测校验方法，可以有效解决现有技术中的环境监测装置存在测量误差的问题；本发明基于数据分析的方法，递进式地得到环境监测装置在不同温度、湿度和气压下的修正因子，可以有效避免环境因素干扰而导致环境监测有误差的问题，提高了环境监测的准确性。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种基于大数据的环境监测校验方法，包括如下步骤：
S1、对环境监测装置进行清零操作，使得环境监测装置的初始读数为0；
S2、将环境监测装置置于校验环境中，然后注入浓度为C0的标准气体，静置一段时间，确保标准气体均匀分布在校验环境中后，分别测量校验环境在不同温度T下的气体浓度CT，并由此得到所述环境监测装置在不同温度下的修正因子KT= C0/CT；
S3、对校验环境进行充分通风1小时；
S4、再次注入浓度为C0的标准气体，静置一段时间，确保标准气体均匀分布在校验环境中后，分别测量校验环境在不同湿度W下的气体浓度CW，并由此得到所述环境监测装置在不同湿度W下的修正因子KW=C0/KTCW；
S5、对校验环境进行充分通风1小时；
S6、再次注入浓度为C0的标准气体，静置一段时间，确保标准气体均匀分布在校验环境中后，分别测量校验环境在不同气压P下的气体浓度CP，并由此得到所述环境监测装置在不同湿度P下的修正因子Kp=C0/KTKWCp=CW/Cp；
S7、基于步骤S2-S6分别得到的所述环境监测装置对于不同温度T、湿度W、气压P的修正因子得到所述环境监测装置的修正因子K为：
K=Kp=CW/Cp。
进一步的，所述环境监测装置为二氧化碳、二氧化硫、一氧化氮等气体传感器。
进一步的，所述校验环境为试验箱、实验室等可以有效开展环境监测装置校验的空间。
进一步的，还包括步骤S8、利用所述环境监测装置对待测环境中的气体浓度进行测量，并得到的气体浓度读数为C读数，则所述环境监测装置校验后的读数为C校验=KC读数=C读数CW/Cp。
本发明的有益效果：本发明基于大数据分析的方法，通过多次采样所述环境环境监测装置在不同温度、湿度和气压，并基于多次采样获得的气体浓度值与标准气体浓度值依序、递进式地得到所述环境监测装置在不同温度、湿度和气压下的修正因子，从而得到所述环境监测装置的修正因子K，由此可以通过修正因子K对所述环境监测装置的在不同温度、湿度和气压下的实际测量值进行修正，确保了环境监测的准确性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
本实施例中的一种基于大数据的环境监测校验方法，包括如下步骤：
1.温度因素修正过程
对环境监测装置进行清零操作，使得环境监测装置的初始读数为0；
将浓度为500ppm的二氧化碳气体注入到面积为10平方米的实验室中，静置一段时间，确保标准气体均匀分布在校验环境中，并确保室内湿度恒定为46%，气压恒定为101.3kPa；
以0.5℃为调节间隔，改变实验室内环境温度，分别测量温度为16-20.5℃下的室内二氧化碳的浓度值CT，具体测试结果如下：
然后，根据上述测试结果，基于数值拟合的方法得到不同温度T下的气体浓度测量值CT与温度T的映射关系曲线，并由此得到所述环境监测装置在不同温度下的修正因子KT=C0/CT。例如，当实际测试时环境温度为20℃，此时修正因子KT=500/500=1；当实际测试时环境温度为17℃，此时修正因子KT= 500/499.4=1.0012。
2.湿度因素修正过程
在上述对温度因素修正的基础上，继续在上述实验室内进行试验，具体如下：
对上述实验室进行充分通风1小时；
再次注入浓度为500ppm的二氧化碳气体，静置一段时间，确保标准气体均匀分布在实验室中，并确保室内温度恒定为20℃，气压恒定为101.3kPa；
以1%的湿度间隔，改变实验室内环境湿度，分别测量湿度为46%-50%下的室内二氧化碳的浓度值CT，以及测试时的室内环境温度T，具体测试结果如下：
然后，根据上述测试结果，基于数值拟合的方法得到不同湿度下的气体浓度测量值CW与湿度W的映射关系曲线，并由此得到所述环境监测装置在不同湿度W下的气体浓度CW，然后，根据前述步骤S2中得到了所述环境监测装置在不同温度下的修正因子KT，以及测试时的环境温度，可以得到的不同湿度W下的气体浓度下的修正值为KTCW；最后，根据标准气体浓度为C0和修正值为KTCW可以得到所述环境监测装置在不同湿度W下的修正因子KW=C0/KTCW。例如，当实际测试环境湿度为48%，环境温度为20℃，气压为101.3kPa时，此时修正因子KW=C0/KTCW=500/(1×500.3)=0.999。
3. 气压因素修正过程
在上述温度和湿度因素修正的基础上，进一步对气压因素进行修正，具体如下：
对上述实验室进行充分通风1小时；
再次注入浓度为500ppm的二氧化碳气体，静置一段时间，确保标准气体均匀分布在实验室中，并确保室内温度恒定为20℃，湿度恒定为46%；
以0.1kPa的间隔，改变实验室内环境气压，分别测量湿度为101.0kPa-101.5kPa下的室内二氧化碳的浓度值CT，以及测试时的室内环境温度T和湿度W，具体测试结果如下：
根据上述测试结果，基于数值拟合的方法得到不同气压下的气体浓度测量值CP与气压P的映射关系曲线，并由此可以得到所述环境监测装置在不同湿度P下的气体浓度Cp；然后，根据前述步骤得到了所述环境监测装置在不同温度、湿度下的修正因子KT、KW，以及测试时的环境温度、湿度，可以得到的不同湿度W下的气体浓度下的修正值为KTKWCp；最后，根据标准气体浓度为C0和修正值为KTKWCp可以得到所述环境监测装置在不同气压P下的修正因子Kp=C0/KTKWCp。例如，当实际测试气压为101.1时，测试的环境湿度为46%，测试环境温度为20℃，此时修正因子Kp=C0/KTKWCp=500/(1×1×499.5)=1.001。
可见，上述过程中，分别依序对所述环境监测装置在不同温度T、湿度W、气压P环境中的读数进行了修正，且每次修正中都考虑最新修正值，进一步确保了对所述环境监测装置校验的准确性。
综上所得，基于分别得到的所述环境监测装置对于不同温度T、湿度W、气压P的修正因子可以得到所述环境监测装置的修正因子K为：
K=Kp=C0/KTKWCp=C0CW/CTCp。
实施例二：
进一步，针对上述获取不同温度T、湿度W、气压P下对应气体浓度测量值的映射关系的方法分别包括如下步骤：
1、对于不同温度下的气体浓度测量值CT与温度T的映射关系曲线获取方法，包括如下步骤：
S21、通过所述环境监测装置测量得到m组不同温度T1、T2、……Tm下对应的气体浓度测量值CT1、CT2、……CTm ；其中，m为大于等于1的正整数；
S22、基于数值拟合的方法得到不同温度下的气体浓度测量值CT与温度T的映射关系；
S23、基于标准气体的浓度值C0与不同温度下的测量值CT可以得到不同温度的修正因子KT= C0/CT。
2、对于不同湿度下的气体浓度测量值CW与湿度W的映射关系曲线获取方法，包括如下步骤：
S41、通过所述环境监测装置测量得到m组不同湿度W1、W2、……Wm下对应的气体浓度测量值CW1、CW2、……CWm ；
S42、基于数值拟合的方法得到不同湿度下的气体浓度测量值CW与湿度W的映射关系；
S43、基于前述步骤中获得的温度修正因子KT，可以得到不同湿度W下对实际测量值CW校验后的取值为KTCW；
S44、基于标准气体的浓度值C0与不同湿度下经校验后的实际取值KTCW，可以得到不同湿度下的修正因子KW=C0/KTCW。
3、对于不同气压下的气体浓度测量值Cp与气压P的映射关系曲线获取方法，包括如下步骤：
S61、通过所述环境监测装置测量得到m组不同气压P1、P2、……Pm下对应的气体浓度测量值CP1、CP2、……CPm ；
S62、基于数值拟合的方法得到不同气压下的气体浓度测量值CP与气压P的映射关系；
S63、基于前所步骤中获得的温度修正因子KT、湿度修正因子Kp，可以得到不同气压P下对实际测量值CP校验后的取值为KWKTCP；
S64、基于标准气体的浓度值C0与不同气压下经校验后的实际取值KWKTCP，可以得到不同气压下的修正因子Kp=C0/KWKTCP。
至此，基于上述步骤分别完成了对所述环境监测装置在不同温度T、不同湿度W和不同气压P下的读数校验。由此，将所述环境监测装置置于温度为T、湿度为W、气压为P的环境中时，所述环境监测装置测量得到的气体浓度实际读数为气体浓度读数为C读数，则经过校验后的校验值为：
C校验=KpC读数=C读数C0/KTKWCp=C读数CW/Cp。
实施例三：
进一步的，根据实际情况，所述环境监测装置可以为二氧化碳、二氧化硫或一氧化氮等气体传感器。
进一步的，前述实施例中的实验室也可以根据实际需要替换为试验箱等可以有效开展环境监测装置校验的空间。
进一步的，前述步骤中提及的静置一段时间具体为2小时。
进一步的，所述数值拟合具体可以为直线拟合、多项式拟合等数值拟合方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种基于大数据的环境监测校验方法，包括如下步骤：
S1、对环境监测装置进行清零操作，使得环境监测装置的初始读数为0；
S2、将环境监测装置置于校验环境中，然后注入浓度为C0的标准气体，静置一段时间，确保标准气体均匀分布在校验环境中后，分别测量校验环境在不同温度T下的气体浓度CT，并由此得到所述环境监测装置在不同温度下的修正因子KT= C0/CT；
S3、对校验环境进行充分通风1小时；
S4、再次注入浓度为C0的标准气体，静置一段时间，确保标准气体均匀分布在校验环境中后，分别测量校验环境在不同湿度W下的气体浓度CW，并由此得到所述环境监测装置在不同湿度W下的修正因子KW=C0/KTCW；
S5、对校验环境进行充分通风1小时；
S6、再次注入浓度为C0的标准气体，静置一段时间，确保标准气体均匀分布在校验环境中后，分别测量校验环境在不同气压P下的气体浓度CP，并由此得到所述环境监测装置在不同湿度P下的修正因子Kp=C0/KTKWCp=CW/Cp；
S7、基于步骤S2-S6分别得到的所述环境监测装置对于不同温度T、湿度W、气压P的修正因子得到所述环境监测装置的修正因子K为：
K=Kp=CW/Cp。
2.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于：所述环境监测装置为二氧化碳、二氧化硫或一氧化氮气体传感器。
3.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于：所述校验环境为试验箱或实验室。
4.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于：若所述环境监测装置在环境温度为T、湿度为W、气压为P的实际环境监测中得到的气体浓度读数为C读数，则所述环境监测装置校验后的读数为C校验=KC读数=C读数CW/Cp。
5.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于：所述步骤S2、S4、S6中的静置一段时间具体为2小时。
6.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于：所述步骤S2进一步包括如下步骤：
S21、通过所述环境监测装置测量得到m组不同温度T1、T2、……Tm下对应的气体浓度测量值CT1、CT2、……CTm ；
S22、基于数值拟合的方法得到不同温度下的气体浓度测量值CT与温度T的映射关系；
S23、基于标准气体的浓度值C0与不同温度下的测量值CT可以得到不同温度的修正因子KT= C0/CT。
7.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于：所述步骤S4进一步包括如下步骤：
S41、通过所述环境监测装置测量得到m组不同湿度W1、W2、……Wm下对应的气体浓度测量值CW1、CW2、……CWm ；
S42、基于数值拟合的方法得到不同湿度下的气体浓度测量值CW与湿度W的映射关系；
S43、基于步骤S2中获得的温度修正因子KT，可以得到不同湿度W下对实际测量值CW校验后的取值为KTCW；
S44、基于标准气体的浓度值C0与不同湿度下经校验后的实际取值KTCW，可以得到不同湿度下的修正因子KW=C0/KTCW。
8.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于：所述步骤S6进一步包括如下步骤：
S61、通过所述环境监测装置测量得到m组不同气压P1、P2、……Pm下对应的气体浓度测量值CP1、CP2、……CPm ；
S62、基于数值拟合的方法得到不同气压下的气体浓度测量值CP与气压P的映射关系；
S63、基于步骤S2、S4中获得的温度修正因子KT、湿度修正因子Kp，可以得到不同气压P下对实际测量值CP校验后的取值为KWKTCP；
S64、基于标准气体的浓度值C0与不同气压下经校验后的实际取值KWKTCP，可以得到不同气压下的修正因子Kp=C0/KWKTCP。
9.根据权利要求6-8任一项所述的校验方法，其特征在于：所述数值拟合为直线拟合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191108 |