一种智能粉尘检测系统及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种智能粉尘检测系统及检测方法，属于智能检测技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着科技的进步发展和人类环保意识的逐渐增强，人们对粉尘危害性的认识逐步 提高。我国于1996年颁布了《车间空气中呼吸性砂粉尘卫生标准KGB 16225-1996)、《车间 空气中呼吸性水泥粉尘卫生标准》(GB 16238-1996)和《作业场所空气中呼吸性煤尘卫生标 准KGB 16248-1996)，实施对作业场所呼吸性粉尘浓度的检测[9]。同时各国也在积极采取 措施，对粉尘浓度的检测方法方面进行积极的探索和研究，相继出现多种粉尘采样方法和 不同种类的粉尘采样检测仪器。基于累吸式粉尘检测仪，是利用微称重法计算粉尘浓度;现 有技术中，累吸式粉尘采样系统具有吸气流量小（最大才能到20L/min);吸气不恒流(控制 恒流很难），抽气有波动，采样误差高（在5%左右）等缺点。同时也存在不满足国标采样要 求;采样数据不能实时上传，不能与互联网连接;没有室内定位功能(部分只有利用GI^得到 室外定位功能，当GI^无信号时，设备无法定位)等问题。
【发明内容】
[0003] 本发明为解决上述现有技术中存在的问题，提出了一种智能粉尘检测系统及检测 方法，所采取的技术方案如下：
[0004] -种智能粉尘检测系统，所述检测系统包括核屯、处理器1、采样系统模块2、气体流 量传感器3、GI^定位模块4、GPS辅助定位模块5、无线数据传输模块6和电源模块7;所述采样 系统模块2、气体流量传感器3、GI^定位模块4、GPS辅助定位模块5和无线数据传输模块6均 通过各自的信号输/入输出端与核屯、处理器1相应的信号输入输出端相连；电源模块7为整 个智能粉尘检测系统提供电力，所述核屯、处理器1采用单片机。
[0005] 优选地，所述采样系统模块2与气体流量传感器3连接，气体流量传感器3的流量信 号输出端与核屯、处理器1的传感器信号输入端相连。
[0006] 优选地，所述系统还包括存储模块8、显示模块9、输入模块10和时钟模块11;所述 存储模块9和时钟模块11的信号交互端分别与核屯、处理器1的存储和时钟信号交互端相连； 所述显示模块9的信号输入端与核屯、处理器1的显示信号输出端相连;所述输入模块10的信 号输出端与核屯、处理器1的信号输入端相连。
[0007] 优选地，所述GPS辅助定位模块5包括MEMS惯性传感器装置;所述MEMS惯性传感器 装置的水平距离信息输出端与核屯、处理器1的信号输入端相连。
[000引优选地，所述MEMS惯性传感器装置上设有压力传感器和溫度传感器;所述压力传 感器的海拔信息输出端与核屯、处理器1的海拔信息输入端相连;所述溫度传感器的溫度信 息输出端与核屯、处理器1的溫度信息输入端相连。
[0009] 优选地，无线数据传输模块6WGPRS传输方式实现数据的无线传输。
[0010] 优选地，所述系统还包括计算机软件智能粉尘检测管理系统11;该管理系统具有 地理位置信息显示、设备管理、测量数据存储及显示和历史记录询等功能，所述计算机软件 智能粉尘检测管理系统W无线通讯形式与无线数据传输模块6相连。
[0011] -种利用智能粉尘检测系统检测粉尘的方法，步骤如下：
[0012] 步骤一、设置采集信息，启动采样系统2,开始采集；
[0013] 步骤二、气体流量传感器3获取采样流量信息，并将流量信息反馈给核屯、处理器1;
[0014] 步骤=、将步骤二中所述采样流量信息与粉尘检测系统设定的流量预设值进行比 较，若两者存在偏差，所述核屯、处理器1利用模糊神经网络PID控制算法调节采样系统2的采 样流量；
[0015] 步骤四、智能粉尘检测系统根据采样设置时间计时，计时时间结束，自动结束采 样；
[0016] 步骤五、GPS定位模块4采集位置信息，核屯、处理器1利用GPS定位算法进行定位； [0017]步骤六、当GPS定位模块4失效时，所述GPS辅助定位模块5采集位置信息，粉。处理 器1利用辅助定位算法进行辅助定位；
[0018] 步骤屯、无线数据传输模块6将采集信息传输至计算机；
[0019] 步骤八、智能粉尘检测系统对采集信息进行本地保存。
[0020] 优选地，步骤六中所述辅助定位算法步骤为：
[0021] 第一步、调出步骤五所述GPS定位模块4采集的最后一次有效地理位置A点的定位 信息，并将所述定位信息作为所述辅助定位算法的定位初始点；
[0022] 第二步、启动GPS辅助定位模块5,所述GPS辅助定位模块5采集所述智能粉尘检测 系统被移动的距离和移动的地磁方向；同时，GPS辅助定位模块5上的压强传感器采集大气 压强数据；
[0023] 第=步、统计步骤五中所述距离和地磁方向，获得移动距离S和方位角a;同时根据 大气压强数据获得高度值H;
[0024] 第四步、根据第=步所述的距离S和方向角a,利用"惯步移动定位算法"计算所述 智能粉尘检测系统当前所在地理位置B点的定位信息；
[00巧]第五步、重复第=步至第四步过程。
[0026] 其中，第一步所述A点的定位信息为A点的经度值^和缔度值Bi;第四步所述B点的 定位信息为B点的经度值L2和缔度值化。
[0027] 优选地，第四步所述惯步移动定位算法步骤如下：
[002引步骤1、在微分状态下，A点到B点的距离S、A点到B点的经线面弧长h和A点到B点的 缔线面弧长t构成的=角弧面近似为平面直角=角形;根据第四步所述A点到B点的距离S和 方位角a计算h和t;其中，h = cos(a) XS，t = sin(a) XS;
[0029] 步骤2、WB点所在的经线圆面为演算基准面，计算A点到B点的缔度变化量b，其中， b = h/R，R为地球半径；
[0030] 步骤3、计算B点的缔度值B2，其中，B2 = b+Bi;同时，利用B2计算出B点所在缔线圆面 的缔面半径r，其中，r = cos(B2) XR;
[0031] 步骤4、WB点所在缔线圆面为演算基准面，计算A点到B点的经度变化量1，其中，1 = t/r；
[00扣]步骤5、计算B点的经度值L2，其中，L2 = 1 +b。
[0033] 本发明的有益效果：
[0034] (1)高集成，体积小，重量轻，便于携带；
[00；35] (2)吸气流量高达30L/min;
[0036] (3)稳定恒流误差<3%;
[0037] (4)系统能够实现无死区S维定位，经验证定位精度为3~10米；
[0038] (5)采样信息数据实时上传并进行本地存储。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明所述智能粉尘检测系统的结构示意图；
[0040] (1，核屯、处理器;2，采样系统模块;3，气体流量传感器;4，GPS定位模块;5，GPS辅助 定位模块;6，无线数据传输模块;7，电源模块;8，存储模块;9，显示模块；10，输入模块；11， 时钟模块)。
[0041 ]图2为本发明所述惯步移动定位算法的地球平面模型示意图；
[0042] 图3为本发明所述惯步移动定位算法的平面直角=角形模型示意图；
[0043] 图4为本发明所述惯步移动定位算法的经线圆面模型示意图；
[0044] 图5为本发明所述惯步移动定位算法的缔线圆面模型示意图；
[0045] 图6为本发明所述系统抽气流量为10升/分时系统粉尘采样测试图；
[0046] 图7为本发明所述系统抽气流量为15升/分时系统粉尘采样测试图；
[0047] 图8为本发明所述系统抽气流量为20升/分时系统粉尘采样测试图；
[0048] 图9为独立GPS定位装置标准定位数据轨迹图；
[0049] 图10为本发明所述惯步移动定位算法实施定位的数据轨迹图；
【具体实施方式】
[0050] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
[0051] 图1为本发明所述智能粉尘检测系统的结构示意图，结合图1该智能粉尘检测系统 包括核屯、处理器1、采样系统模块2、气体流量传感器3、GPS定位模块4、GI^辅助定位模块5、 无线数据传输模块6和电源模块7;所述采样系统模块2、气体流量传感器3、GPS定位模块4、 GPS辅助定位模块5和无线数据传输模块6均通过各自的信号输/入输出端与核屯、处理器1相 应的信号输入输出端相连；电源模块7为整个智能粉尘检测系统提供电力。采样系统模块2 与气体流量传感器3连接，气体流量传感器3的流量信号输出端与核屯、处理器1的传感器信 号输入端相连。其中，采样系统模块2还包括气体抽气累。GPS定位模块4的定位信号交互端 与核屯、处理器1的定位信号交互端相连;GPS辅助定位模块5的辅助定位信号交互端与核屯、 处理器1的辅助定位信号交互端相连;无线数据传输模块6的数据信号交互端与核屯、处理器 1的数据信号交互端相连。
[0052] 该系统还包括存储模块8、显示模块9、输入模块10和时钟模块11;存储模块9和时 钟模块11的信号交互端分别与核屯、处理器1的存储和时钟信号交互端相连;显示模块9的信 号输入端与核屯、处理器1的显示信号输出端相连;输入模块10的信号输出端与核屯、处理器1 的信号输入端相连，用于向智能粉尘检测系统中输入操控信息。其中，显示模块9采用液晶 显示屏作为人机交互界面;输入模块10采