NL9202116A - Stelsel voor het beoordelen van luchtkwaliteit. - Google Patents

Description

Stelsel voor het beoordelen van luchtkwaliteit.

De uitvinding heeft betrekking op een stelsel voor het beoordelen van luchtkwaliteit en heeft verder betrekking op een werkwijze voor het calibreren van een dergelijk stelsel en op de toepassing van een dergelijk stelsel in een inrichting voor het regelen van de werking van een ventilatiesysteem.

Er is op dit moment een methode beschikbaar waarmee men in staat is de luchtkwaliteit, zoals ervaren door de mens, op een wetenschappelijk verantwoorde en reproduceerbare wijze te kwantificeren. Volgens deze methode wordt een groep personen getraind om met gebruikmaking van de menselijke neus direct metingen van de luchtkwaliteit in een eenheidsstaat, de decipol, uit te voeren. Eén decipol is daarbij gedefinieerd als de waargenomen luchtkwaliteit in een niet-verontreinigde ruimte waarin een standaard persoon zit, die voor deze ruimte een belasting van één olf vormt, welke ruimte met 10 1/s niet-verontreinigende lucht wordt geventileerd. Eén olf is gedefinieerd als de effluenten van één standaard persoon. Voor meer informatie omtrent deze methode wordt verwezen naar artikelen in het tijdschrift Klimaatbeheersing, volume 20, nr, 5, mei 1991, blz. 153-158 en volume 20, nummer 12, december 1991, blz. 365-370.

Deze methode, waarbij dus gebruik wordt gemaakt van een groep van getrainde personen, kan bijvoorbeeld worden toegepast voor het beoordelen van de binnenlucht-kwaliteit van gebouwen. In het bijzonder wanneer sprake is van een zogenaamd "sick building syndrome", d.w.z. dat de gebruikers van een bepaald gebouw veel klachten uiten met betrekking tot de luchtkwaliteit binnen het gebouw, blijkt deze methode zeer nuttige informatie op te leveren. Het komt regelmatig voor dat op basis van chemische en fysische metingen de oorzaken van de klachten als gevolg van een slechte binnenlucht-kwaliteit niet worden geïdentificeerd. De menselijke zintuigen zijn echter in veel gevallen beter in het beoordelen van de lucht dan chemische analyses. In het bijzonder de waargenomen luchtkwaliteit kan met de menselijke zintuigen beter en sneller worden vastgesteld dan met een chemische analyse mogelijk is. De waarnemingen, uitgevoerd door een groep van getrainde personen hebben dan ook al geleid tot opvallende resultaten.

Het inzetten van een groep van getrainde personen heeft echter een aantal nadelen. Om te beginnen moet de groep grondig worden getraind tot een zodanig niveau dat de groep als geheel in staat is om op reproduceer- bare wijze de waargenomen luchtkwaliteit te kunnen beoordelen. De hoeveelheid tijd en geld die met een dergelijke training samenhangt is niet onaanzienlijk. Verder is het uitvoeren van waarnemingen door een dergelijke groep getrainde personen in een gebouw relatief tijdrovend en arbeidsintensief, en derhalve kostbaar.

Er bestaat dan ook behoefte aan een stelsel waarmee de luchtkwaliteit kan worden beoordeeld zonder dat daarvoor telkens de hulp moet worden ingeroepen van een groep van getrainde personen.

Aan deze behoefte komt de uitvinding nu tegemoet door het verschaffen van een stelsel voor het beoordelen van de luchtkwaliteit dat gekenmerkt wordt door: een aantal verschillende sensoren die elk gevoelig zijn voor een of meer verschillende gassen en/of fysische componenten die elk met de concentratie van de betreffende gassen respectievelijk fysische variërende signalen kunnen afgeven, een neuraal netwerk waarop de sensoren zijn aangesloten, welk netwerk zodanig is ingesteld en geprogrammeerd dat de van de diverse sensoren afkomstige signalen worden gecombineerd tot een enkel uitgangssignaal dat een maat vormt voor de totale waargenomen luchtkwaliteit zoals deze door een mens zou worden ervaren.

Op zichzelf zijn diverse sensoren bekend voor het waarnemen van verschillende gassen of combinaties van gassen, alsmede sensoren voor het detecteren van fysische componenten zoals stofdeeltjes, rook en dergelijke. Deze sensoren genereren signalen die variëren afhankelijk van de concentratie van de gassen of fysische componenten, waarvoor de betreffende sensor gevoelig is. Ook als een combinatie van dergelijke sensoren wordt gebruikt, elk gevoelig voor een ander gas of een andere combinatie van gassen danwel gevoelig voor physische componenten, dan nog wordt uiteindelijk alleen een reeks van meetwaarden verkregen die echter nog geen informatie verschaft omtrent de luchtkwaliteit, zoals deze door de menselijke zintuigen zou worden waargenomen. Door nu echter volgens de uitvinding gebruik te maken van een neuraal netwerk, waarmee de signalen van de diverse sensoren worden geïnterpreteerd en worden gecombineerd tot één enkel uitgangssignaal dat representatief is voor de waargenomen luchtkwaliteit, zoals die door de mens zou worden ervaren, wordt het mogelijk om eenduidige en reproduceerbare metingen uit te voeren zonder dat daarvoor de hulp van een getrainde groep van mensen moet worden ingeroepen.

De hulp van een getrainde groep van mensen is wel nog nodig bij het calibreren van het stelsel volgens de uitvinding. Binnen het kader van de uitvinding valt namelijk ook een werkwijze voor het calibreren van een stelsel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het resultaat van de waarneming van het stelsel uitgevoerd in een bepaalde ruimte wordt vergeleken met het resultaat van de waarneming in dezelfde ruimte door een groep van getrainde personen waarna bij een optredend verschil de parameters van het neurale netwerk worden veranderd, welke procedure wordt herhaald, net zolang totdat het optredende verschil ligt binnen een voorafbepaalde marge.

Nadat gedurende de "leer-fase" de parameters van het neurale netwerk zodanig zijn ingesteld dat de door het stelsel gemeten decipol-waarde voor de waargenomen luchtkwaliteit binnen voorafbepaalde grenzen correspondeert met de decipol-waarde, die door de getrainde groep van personen wordt vastgesteld, kan het stelsel verder onafhankelijk van de groep van getrainde personen worden gebruikt.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het regelen van de werking van een ventilatiesysteem, waarbij gebruik gemaakt wordt van een stelsel volgens de uitvinding voor het vaststellen van de waargenomen luchtkwaliteit in de ruimte of ruimten die door het ventilatiesysteem worden beïnvloed. Stijgt de decipol-waarde van de waargenomen luchtkwaliteit in een ruimte boven een voorafbepaalde grenswaarde, dan wordt bijvoorbeeld tijdelijk de verversingscapaciteit van het ventilatiesysteem zodanig verhoogd dat, binnen een voorafbepaalde periode, de decipol-waarde van de waargenomen luchtkwaliteit weer is gedaald onder de grenswaarde.

Op zichzelf is het reeds bekend om een afzonderlijke sensor, gevoelig voor één of meer bepaalde gassen, en/of fysische componenten zoals bijvoorbeeld stofdeeltjes of rook toe te passen in een ventilatiesysteem.

Het toepassen van een afzonderlijke sensor in een inrichting voor het regelen van de werking van een ventilatiesysteem heeft echter het nadeel dat slechts een relatief beperkt aantal gassen en/of fysische componenten zal worden waargenomen, welke gassen en/of fysische componenten niet allemaal even sterk bijdragen aan de totale luchtkwaliteit zoals die wordt waargenomen door de mens in een ruimte waarbinnen het ventilatiesysteem werkzaam moet zijn. Door nu een aantal verschillende sensoren toe te passen, die elk gevoelig zijn voor één of meer verschillende gassen en/of fysische componenten in combinatie met een zelf lerend neuraal netwerk waarmee de signalen, afkomstig van de diverse sensoren, worden gecombineerd tot één enkel uitgangssignaal dat een maat vormt voor de waargenomen luchtkwaliteit zoals deze door een mens zou worden ervaren, wordt bereikt dat op reproduceerbare wijze een maat voor de totale geur belasting wordt verkregen, zonder dat daarvoor de hulp van een getrainde groep van personen moet worden ingeroepen.

De uitvinding zal in het volgende nader worden verklaard aan de hand van de bijgaande figuren.

Figuur 1 toont in de vorm van een blokschema een eenvoudig uitvoe-ringsvoorbeeld van een stelsel volgens de uitvinding.

Figuur 2 illustreert in de vorm van een stroomdiagram de werkwijze voor het calibreren van het in figuur 1 getoonde stelsel.

Figuur 3 toont, eveneens in de vorm van een blokschema, de toepassing van een stelsel volgens de uitvinding voor het regelen van een ventilatiesysteem .

Het in figuur 1 in de vorm van een blokschema geïllustreerde stelsel volgens de uitvinding omvat een aantal sensoren 10A, 10B, 10C, 10N. Elk van deze sensoren is gevoelig voor de aanwezigheid van één of meer gassen en/of fysische componenten zoals stofdeeltjes, rook en dergelijke en geeft, bij het aanwezig zijn van de betreffende gassen en/of fysische componenten, een signaal af dat varieert met de concentratie daarvan. Elk van de sensoren 10A......10N is gevoelig voor een ander gas of combinatie van gassen, respectievelijk een andere fysische component zodanig, dat alle sensoren tezamen in staat zijn om een breed scala aan gassen en/of fysische componenten waar te nemen. De sensoren 10A......10N zijn aange sloten op een neuraal netwerk dat schematisch is geïllustreerd met het blok 12. De opbouw van een dergelijk neuraal netwerk wordt voor de deskundige bekend verondersteld en zal derhalve niet in detail worden besproken. Het neurale netwerk 12 is zodanig opgebouwd en geprogrammeerd dat de signalen, die worden ontvangen van de diverse sensoren 10A......10N worden verwerkt en worden gecombineerd tot één enkel uit gangssignaal dat via een indicatie-eenheid 14 voor de mens waarneembaar wordt gemaakt. De indicatie-eenheid 14 kan bestaan uit een beeldscherm of een eenvoudige display waarop de gekwantificeerde waarde van de waargenomen luchtkwaliteit uitgedrukt in decipol, zichtbaar wordt gemaakt.

Het zal duidelijk zijn dat het aantal sensoren 10A....10N niet beperkt is tot vier zoals in figuur 1, maar dat elk willekeurig aantal kan worden toegepast.

Om het neurale netwerk 12 naar behoren te laten functioneren is het nodig om dit netwerk te calibreren. Daarbij is nog wel de hulp nodig van een getrainde groep van personen die tijdens de calibratie-fase moeten zorgen voor referentiewaarden. De werkwijze voor het calibreren van een stelsel volgens de uitvinding is schematisch geïllustreerd in figuur 2. Tijdens de calibratie-fase of leer-fase worden metingen uitgevoerd zowel door het stelsel volgens de uitvinding alsook door het panel van getrainde personen. Het uitvoeren van de metingen door het stelsel is schematisch geïllustreerd door middel van blok 20, terwijl het uitvoeren van de meting door het panel van getrainde personen is geïllustreerd met behulp van blok 22. De meetresultaten uit de blokken 20 en 22 worden in blok 24 met elkaar vergeleken en in dit blok worden waarden gegenereerd die representatief zijn voor de verschillen tussen de beide metingen. In blok 26 wordt bepaald of de verschilwaarden groter of kleiner zijn dan een voorafbepaalde limietwaarde. Wordt de limietwaarde overschreden dan gaat het calibratieproces verder met blok 28, waarin volgens een voorafbepaald algoritme de parameters van het neurale netwerk worden bijgesteld. Zijn de parameters bijgesteld dan keert het proces terug naar blok 20, waarin opnieuw een meting door het stelsel wordt uitgevoerd. Zolang er in de ruimte, waarin de meting wordt uitgevoerd, niets is veranderd is het niet nodig om de meting door het menselijke panel in blok 22 te herhalen. De nieuwe meetwaarden, resulterend uit blok 20 worden dus telkens vergeleken met de eenmaal vastgestelde meetwaarden in blok 22 en het bijstellen van de parameters van het neurale netwerk in blok 28 gaat net zolang door totdat de in blok 24 gegenereerde verschilwaarden onder de vastgestelde limietwaarden liggen. Als dat zo is dan wordt de vraag in blok 26 met "ja" beantwoord en is de calibratie-fase althans voorlopig beëindigd (blok 30).

Dit calibratieproces zal een groot aantal malen telkens onder andere omstandigheden moeten worden herhaald, net zolang totdat het stelsel onder onbekende omstandigheden direct een decipol-waarde voor de waargenomen luchtkwaliteit vaststelt die binnen de voorafbepaalde grenzen overeenstemt met de decipol-waarde die door het menselijk panel wordt vastgesteld. Op dat moment is de calibratie-fase of leer-fase beëindigd en kan het stelsel als volwaardig meetinstrument worden gebruikt, zonder dat daarbij nog hulp van de getrainde groep van personen nodig is.

Het stelsel volgens de uitvinding kan in het bijzonder met voordeel worden gebruikt voor het beïnvloeden van de werking van een ventilatiesysteem. Figuur 3 toont schematisch de toepassing van een stelsel volgens de uitvinding. Het eigenlijke ventilatiesysteem is in figuur 3 schematisch getoond met het blok 34. Omdat de details van een dergelijk systeem voor de deskundige bekend verondersteld worden, zal dit systeem niet nader worden omschreven. Aan de linkerzijde van figuur 3 is weer het neurale netwerk 12 geïllustreerd met de daarop aangesloten sensoren 10A----10N. Het uitgangssignaal van het neurale netwerk 12 wordt aangebo den aan de ene ingang van een comparator 32 die op zijn andere ingang een referentiewaarde ontvangt afkomstig van een instelpunt 36. Het uitgangssignaal van de comparator 32 wordt toegevoerd aan het ventilatiesysteem en daar gebruikt om de instelling van het systeem op adequate wijze te veranderen afhankelijk van de momentane waargenomen luchtkwaliteit. Zolang de decipol-waarde van de luchtkwaliteit aan de uitgang van het neurale netwerk ligt onder de referentiewaarde, ingesteld op het instelpunt 36, zal de comparator 32 een daarmee corresponderend uitgangssignaal leveren aan het ventilatiesysteem 34 dat in responsie daarop ofwel niet zal reageren, ofwel eventueel over kan schakelen op een lagere verver-singscapaciteit. Zodra echter de decipol-waarde aan de uitgang van het neurale netwerk 12 de grenswaarde, ingesteld op het punt 36, overschrijdt, wordt in responsie op het desbetreffende uitgangssignaal van de comparator 32 de verversingscapaciteit van het systeem 34 zodanig aangepast dat binnen een voorafbepaalde periode de decipol-waarde aan de uitgang van het neurale netwerk 12 weer gedaald is onder de grenswaarde. Het zal duidelijk zijn dat de configuratie van figuur 3 kan worden beschouwd als een terug gekoppeld stelsel waarmee de waargenomen luchtkwaliteit in de ruimte, die door het ventilatiesysteem wordt beïnvloed, onder of op een voorafbepaalde decipol-grenswaarde kan worden gehandhaafd. Het voordeel van een dergelijke configuratie is in het bijzonder gelegen in het feit dat enerzijds geen energie verloren gaat door een bovenmatig functionerend ventilatiesysteem terwijl anderzijds de decipol-waarde van de waargenomen luchtkwaliteit te allen tijde onder een voorafbepaalde grenswaarde gehandhaafd blijft.

Claims (3)

1. Stelsel voor het beoordelen van luchtkwaliteit gekenmerkt door: een aantal verschillende sensoren die elk gevoelig zijn voor een of meer verschillende gassen en/of fysische componenten die elk met de concentratie van de betreffende gassen respectievelijk fysische variërende signalen kunnen afgeven, een neuraal netwerk waarop de sensoren zijn aangesloten, welk netwerk zodanig is ingesteld en geprogrammeerd dat de van de diverse sensoren afkomstige signalen worden gecombineerd tot een enkel uitgangssignaal dat een maat vormt voor de totale waargenomen luchtkwaliteit zoals deze door een mens zou worden ervaren.

2. Werkwijze voor het calibreren van een stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het resultaat van de waarneming van het stelsel uitgevoerd in een bepaalde ruimte wordt vergeleken met het resultaat van de waarneming in dezelfde ruimte door een groep van getrainde personen waarna bij een optredend verschil de parameters van het neurale netwerk worden veranderd, welke procedure wordt herhaald net zolang totdat het optredende verschil ligt binnen een voorafbepaalde marge.

3. Inrichting voor het regelen van de werking van een ventilatiesysteem, voorzien middelen voor het variëren van een of meer parameters van het ventilatiesysteem afhankelijk van de waargenomen concentratie van een of meer gassen en/of fysische componenten in de ruimte waarin het ventilatiesysteem werkzaam moet zijn, met het kenmerk, dat de inrichting is gekoppeld met een stelsel volgens conclusie 1 welk stelsel signalen, die afhankelijk zijn van de waargenomen luchtkwaliteit levert aan de inrichting welke inrichting in respons daarop de parameters van het ventilatiesysteem zodanig varieert dat de waargenomen luchtkwaliteit wordt verbeterd.