气体浊度自动分类方法、装置及服务器与流程

本发明涉及环保领域，尤其涉及气体浊度自动分类方法、装置及服务器。

背景技术：

在环境研究中，烟尘污染是重要的一环，而烟尘污染中又以亚微米颗粒污染对于人体伤害最明显，因此，有必要对于亚微米颗粒污染进行监控分析。然而现有技术中缺乏对于亚微米颗粒污染的自动监控以及自动分析的相关方案。对于亚微米颗粒的污染程度进行分类有利于根据分类结果进行后续的污染治理，而现有技术中也没有提供自动分类的方案。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供气体浊度自动分类方法、装置及服务器。

本发明是以如下技术方案实现的：

气体浊度分类方法，所述方法包括：

获取n个气体浊度监测点pi传输的气体浊度样本向量xi构成样本集合；

获取自动分类参数和目标函数；

获取分类数c；

根据所述分类数、自动分类参数和目标函数得到分类结果。

进一步地，所述分类数c为3。

进一步地，所述目标函数包括二个子函数，

第一子函数：其中，aj为所分的类，mij为样本xi对类aj的隶属度；dij表示样本向量xi和类原型vj之间的距离；δ是第一可调参数；α是第二可调参数，β是第三可调参数；

第二子函数，其中，vk是代表分类的类原型，v′k表示新的分类的类原型，ωk表示类aj中的类别。

进一步地，类中可以有多个类别，一个类别对应一个类原型，类原型表征了分类结果。

进一步地，所述根据所述分类数、自动分类参数和目标函数得到分类结果具体为：

从样本集合随机选择c个样本点作为初始类原型；

根据第一子函数计算隶属度矩阵；

根据第二子函数计算类原型；

迭代执行步骤：根据第一子函数计算隶属度矩阵，和步骤：根据第二子函数计算类原型直至类原型不再发生变化。

一种气体浊度自动分类装置，包括：

样本集合获取模块，用于获取n个气体浊度监测点pi传输的气体浊度样本向量xi构成样本集合；

第一参量获取模块，用于获取自动分类参数和目标函数；

第二参量获取模块，用于获取分类数c；

分类模块，用于根据所述分类数、自动分类参数和目标函数得到分类结果。

一种服务器，包括上述的一种气体浊度自动分类装置。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

本发明的有益效果是：

本发明中提供了分布式气体浊度监测点及服务器构成的气体浊度自动分类系统，本发明中所监控的气体浊度主要指亚微米颗粒的浓度。所述系统能够实现亚微米颗粒浓度的自动控制采集、气体浊度监测点的自动监控报警以及气体浊度数据的自动分类，显然气体浊度的自动分类为后续气体浊度的污染治理提供了一种可靠的指标。

附图说明

图1是本实施例提供的体浊度监测点框图；

图2是本实施例提供的气体浊度计算模块框图；

图3是本实施例提供的气体浊度自动分类流程图；

图4是本实施例提供的气体浊度自动分类装置框图；

图5是本实施例提供的服务器结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。

本发明实施例提供一浊度自动分类系统，所述浊度自动分类系统由气体浊度监测点和服务器构成，所述分布式气体浊度监测点与所述服务器通信。各个气体浊度监测点响应于所述服务器的指令获取气体浊度并将气体浊度传输至服务器，所述服务器用于根据得到的气体浊度为气体浊度监测点分类。

具体地，所述气体浊度监测点如图1所示，包括气体浊度检测模块、气体浊度计算模块、存储器和比较器。

所述气体浊度检测模块由第一气体浊度检测仪、第二气体浊度检测仪和第三气体浊度检测仪串联构成，所述第一气体浊度检测仪、第二气体浊度检测仪和第三气体浊度检测仪均通过感知光在仪器内部传输过程中的变化来检测气体浊度。若气体浊度增加，则光源发出的光被气体中的亚微米颗粒的吸收和折射就会增加，仪器内部的光检测器感测的光通量减少。

具体地，所述第一气体浊度检测仪、第二气体浊度检测仪和第三气体浊度检测仪具备相同的结构。其内部包括光源，在光源出射光传播方向上还设置有光电传感器。所述光电传感器的输出端与高增益运放连接，所述高增益运放与用于将电信号转换为气体浊度的转换器连接，所述转换器与所述气体浊度计算模块连接。所述第一气体浊度检测仪、第二气体浊度检测仪和第三气体浊度检测仪中的光源波长不同，在一个可行的实施例中，分别为450nm，500nm，550nm，光电传感器对光谱的响应范围均是400-600nm。本发明实施例中对于光源波长的选用原则在于：在探知气体中亚微米颗粒浓度的同事尽量避免水蒸气和二氧化碳对于光源衰减的影响。

所述气体浊度计算模块如图2所示，包括：

气体浊度获取单元，用于获取第一气体浊度检测仪测得的第一浓度ρ1，第二气体浊度检测仪测得的第一浓度ρ2，第三气体浊度检测仪测得的第一浓度ρ3。

聚类中心计算单元，用于计算第一浓度ρ1、第二浓度ρ2和第三浓度ρ3的聚类中心ρ0。聚类中心的计算方法可以参考现有技术。

权重计算单元，用于计算第一浓度ρ1对应的权重值σ1，第二浓度ρ2对应的权重值σ2和第三浓度ρ3对应的权重值σ3。权值的获取函数为其中|ρ0-ρi|标识浓度与聚类中心的欧氏距离。

计算结果输出单元，用于输出气体浓度计算结果。所述计算结果使用加权平均法得到若|ρ0-ρi|，则直接将其对应的ρi作为气体浊度计算单元的计算结果。

具体地，所述存储器用于存储历次的气体浊度计算结果，所述比较器用于比较最近计算得到的两次气体浊度之间的气体浊度差。若所述气体浊度差的绝对值大于预设的第一阈值，则向服务器发布分类驱动请求，若所述气体浊度差的绝对值大于预设的第二阈值，则向服务器发布报警指令。

具体地，所述第一阈值小于所述第二阈值，若所述气体浊度差的绝对值大于预设的第一阈值，则引发服务器对于各个气体浊度监测点处气体浊度的重新采集以及重新分类；若所述气体浊度差的绝对值大于预设的第二阈值则提示所述气体浊度监测点附近发生异常，向服务器发布报警指令。

在与服务器进行交互的过程中，所述气体浊度监测点响应于服务器发布的气体浊度采集指令，开始进行气体浊度的采集。

具体地，所述气体浊度采集指令包括气体浊度采集次数和气体浊度采集时间间隔。响应于所述气体浊度采集指令，所述气体浊度监测点生成一个计数器、一个定时器，所述计数器用于记录采集气体浊度的次数，定时器驱动所述气体浊度监测点采集气体浊度。在每一次得到气体浊度后，将气体浊度值压入气体浊度队列，待气体浊度采集完成后，根据所述气体浊度队列中的气体浊度数据生成所述气体浊度监测点对应的气体浊度样本向量，并将所述气体浊度样本向量传输至服务器。

所述服务器进行气体浊度自动分类，如图3所示，包括：

s201.获取n个气体浊度监测点pi传输的气体浊度样本向量xi构成样本集合。

s202.获取自动分类参数和目标函数。

s203.获取分类数c。

在本发明实施例中，所述分类数c为3。

s204.根据所述分类数、自动分类参数和目标函数得到分类结果。

具体地，所述目标函数包括二个子函数，

第一子函数：其中，aj为所分的类，mij为样本xi对类aj的隶属度；dij表示样本向量xi和类原型vj之间的距离；δ是第一可调参数；α是第二可调参数，β是第三可调参数。

第二子函数，其中，vk是代表分类的类原型，v′k表示新的分类的类原型，ωk表示类aj中的类别；即第二子函数表示一种迭代过程。

本发明实施例中对于类，类别和类原型做出如下定义：

类中可以有多个类别，一个类别对应一个类原型，类原型表征了分类结果。

具体地，可以根据分类结果对δ、α和β的值进行优化调整，但是在自动分类的迭代过程中，δ、α和β均属于固定参数。

所述根据所述分类数、自动分类参数和目标函数得到分类结果具体为：

s2041.从样本集合随机选择c个样本点作为初始类原型；

s2042.根据第一子函数计算隶属度矩阵；

s2043.根据第二子函数计算类原型；

s2044.迭代执行步骤s2042和s2043直至类原型不再发生变化。

则所述类原型即为分类结果。

本发明实施例还公开了一种气体浊度自动分类装置，如图4所示，包括：

样本集合获取模块，用于获取n个气体浊度监测点pi传输的气体浊度样本向量xi构成样本集合。

第一参量获取模块，用于获取自动分类参数和目标函数。

第二参量获取模块，用于获取分类数c。

分类模块，用于根据所述分类数、自动分类参数和目标函数得到分类结果。

本发明的装置实施例中与方法实施例基于同样地发明构思。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质可用于保存用于实现实施例中需要用到的的程序代码。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络设备中的至少一个网络设备。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

具体地，图5是本发明实施例提供的一种服务器结构示意图，所述服务器结构可以用于运行气体浊度自动分类装置。该服务器800可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上中央处理器(centralprocessingunits，cpu)822(例如，一个或一个以上处理器)和存储器832，一个或一个以上存储应用程序842或数据844的存储介质830(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器832和存储介质830可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质830的程序可以包括一个或一个以上模块(图示未示出)，每个模块可以包括对服务器中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器822可以设置为与存储介质830通信，在服务器800上执行存储介质830中的一系列指令操作。服务器800还可以包括一个或一个以上电源826，一个或一个以上有线或无线网络接口850，一个或一个以上输入输出接口858，和/或，一个或一个以上操作系统841，例如windowsservertm，macosxtm，unixtm，linuxtm，freebsdtm等等。上述方法实施例所执行的步骤可以基于该图5示的服务器结构。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

需要说明的是：上述本发明实施例的先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。