一种激光分析仪可靠性判断方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种激光分析仪可靠性判断方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.可调谐半导体激光吸收光谱(tdlas)技术是光谱吸收技术的一种，该技术是通过气体分子“选频”吸收特定波长激光的原理来测量气体浓度的一种方法。具体来说，半导体激光器发射出的特定波长的激光束穿过被测气体时，被测气体对激光束进行吸收，导致激光强度产生衰减，激光强度的衰减与被测气体含量成正比。因此，通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。可调谐半导体激光吸收光谱技术具有高灵敏度、实时、动态、多组分同时测量等独特优势，因此，在工业生产中将其应用于衡量气体成分的检测，可以为研究大气中污染气体形成的机理和条件，以及研究大气中污染气体对生态环境的危害提供独特的技术手段和新型的研究平台。
3.但是现有的激光分析仪在服役过程中，会出现测量波形偏移的现象，无法判断测量数据的可靠性。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种激光分析仪可靠性判断方法、系统、设备及存储介质，无法判断长期使用后的激光分析仪的测量数据的可靠性的技术问题。
5.一种激光分析仪可靠性判断方法，所述方法包括：
6.获取标准波形的中心峰位置、激光分析仪测量当前气体时产生的当前测量波形的中心峰位置，所述标准波形为激光分析仪测量处于预定条件下的气体时获得的波形；所述标准波形和所述当前测量波形均位于预设坐标系中；所述中心峰位置为波峰位置或者波谷位置；
7.以所述标准波形的中心峰位置为标准值划定可靠区间，所述可靠区间的上限与所述标准值之间的距离为第一预设值，所述可靠区间的下限与所述标准值之间的距离为第二预设值；
8.将所述当前测量波形的中心峰位置与所述可靠区间进行对比，并在所述当前测量波形的中心峰位置位于所述可靠区间时，判定当前测量波形可靠。
9.在本发明一实施例中，获取标准波形的中心峰位置之后，还包括：
10.以所述可靠区间划定第一报警区间和第二报警区间；所述第一报警区间的上限为所述可靠区间下限，所述第一报警区间的下限与所述第一报警区间的上限之间的距离为第三预设值所述第二报警区间的下限为所述可靠区间的上限，所述第二报警区间的下限与所述第二报警区间的上限之间的距离为第四预设值；
11.将所述当前测量波形的中心峰位置与所述报警区间进行对比，并在所述当前测量波形的中心峰位置位于所述第一报警区间或者所述第二报警区间时，生成报警信号进行报
警。
12.在本发明一实施例中，生成报警信号进行报警之后，还包括：
13.调整所述当前气体的温度，以使得所述当前测量波形的中心峰位置移动至所述可靠区间内。
14.在本发明一实施例中，生成报警信号进行报警之后，还包括：
15.获取历史测量波形的中心峰位置；
16.以所述历史测量波形的中心峰位置构建训练数据集；
17.根据所述训练数据集对人工神经网络进行训练，得到自回归模型；
18.基于所述自回归模型对未来预设时间段内的测量波形的中心峰位置进行预测，得到多个预测坐标。
19.在本发明一实施例中，得到预测坐标之后，还包括：
20.将多个所述预测坐标与所述不可靠区间进行对比，并在所述预测坐标位于所述不可靠区间时，将所述预测坐标作为预测偏移坐标；
21.在所述预测偏移坐标的数量与所述预测坐标的数量之比大于预设比值时，获取所述预测偏移坐标的偏移量；
22.根据所述偏移量、偏移温度映射表获得调节温度值，所述偏移温度映射表中包括偏移量与调节温度值的映射关系；
23.将所述预测偏移坐标的偏移量、所述调节温度值发送至预设对象。
24.本发明还提供一种激光分析仪可靠性判断系统，所述系统包括：
25.采集模块，用于获取标准波形的中心峰位置、激光分析仪测量当前气体时产生的当前测量波形的中心峰位置，所述标准波形为激光分析仪测量处于预定条件下的气体时获得的波形所述标准波形和所述当前测量波形均位于预设坐标系中；所述中心峰位置为波峰位置或者波谷位置；
26.区间划定模块，用于以所述标准波形的中心峰位置为标准值划定可靠区间，所述可靠区间的上限与所述标准值之间的距离为第一预设值，所述可靠区间的下限与所述标准值之间的距离为第二预设值；
27.可靠性判断模块，用于将所述当前测量波形的中心峰位置与所述可靠区间进行对比，并在所述当前测量波形的中心峰位置位于所述可靠区间时，判定当前测量波形可靠。
28.本发明还提供一种电子设备，包括：
29.一个或多个处理器；
30.存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如上所述的一种激光分析仪可靠性判断方法。
31.本发明还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行如上所述的一种激光分析仪可靠性判断方法。
32.本发明提供一种激光分析仪可靠性判断方法、系统、设备及存储介质，具有以下有益效果：通过获取标准波形的中心峰位置、激光分析仪测量当前气体时产生的当前测量波形的中心峰位置，标准波形为激光分析仪测量处于预定条件下的气体时获得的波形；以标准波形的中心峰位置为标准值划定可靠区间，可靠区间的上限与标准值之间的距离为第一
预设值，可靠区间的下限与标准值之间的距离为第二预设值；将当前测量波形的中心峰位置与可靠区间进行对比，并在当前测量波形的中心峰位置位于可靠区间时，判定当前测量波形可靠。本发明通过对处于预定条件下的气体进行测量，获得标准波形，并将标准波形的中心峰位置作为标准值，以标准值划定可靠区间，通过可靠区间对当前测量波形的中心峰位置进行判断，从而判断当前测量波形是否可靠。
附图说明
33.图1是本技术的一示例性实施例示出的一种激光分析仪可靠性判断方法的应用场景图；
34.图2是本技术的一示例性实施例示出的一种激光分析仪可靠性判断方法的流程图；
35.图3是本技术的一示例性实施例示出的激光分析仪的二次谐波的示意图；
36.图4是图2在步骤s210之后的步骤在一示例性实施例示出方法流程图；
37.图5是本技术的一示例性实施例示出的一种激光分析仪可靠性判断系统的结构图；
38.图6示出了适于用来实现本技术实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
39.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
41.在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的。
42.图1是本技术的一示例性实施例示出的一种激光分析仪可靠性判断方法的应用场景图，如图1所示，激光分析仪用于对气体进行检测，激光分析仪将每次的检测结果(检测结果一般为检测波形)记录到边缘设备中，利用边缘设备对检测结果的可靠性进行判断。其中，边缘设备在对检测结果进行判断时，需要将标准数据(即标准波形)进行参考。标准数据是通过激光分析仪对处于预定条件(预定的温度和气压)下的气体进行检测时获得的。边缘设备还将检测结果发送至服务器，服务器利用历史检测结果建立自回归模型，利用自回归模型对未来的特定时间段(如一周或者一个月)内的检测结果进行预测。
43.其中，图1所示的边缘设备110为pc主机、智能终端、可穿戴设备等任意支持边缘运算的设备，图1所示的服务器120是数据服务器，例如可以是独立的物理服务器，也可以是多
个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、cdn(content delivery network，内容分发网络)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器，在此也不进行限制。边缘设备110可以通过3g(第三代的移动信息技术)、4g(第四代的移动信息技术)、5g(第五代的移动信息技术)等无线网络与服务器120进行通信，本处也不对此进行限制。
44.如图2所示，本发明中的提供的一种激光分析仪可靠性判断方法，包括步骤s210至步骤s230，详细介绍如下：
45.s210.获取标准波形的中心峰位置、激光分析仪测量当前气体时产生的当前测量波形的中心峰位置，标准波形为激光分析仪测量处于预定条件下的气体时获得的波形；标准波形和当前测量波形均位于预设坐标系中；中心峰位置为波峰位置或者波谷位置；
46.在本实施例中，激光分析仪产生的波形(标准波形或者测量波形)均为二次谐波，如图3所示，二次谐波中的波谷对应的坐标度刻度为中心峰位置，激光分析仪中二次谐波的中心峰位置一般会位于一个刻度范围内；如果激光分析仪中二次谐波的中心峰位置偏离此刻度范围，会导致波峰与波谷之间的峰峰值产生误差，而峰峰值与最后得到的气体浓度值有关，因此需要通过根据标准波形的中心峰位置对当前测量波形的中心峰位置进行参考，以判断数据是否可靠。本实施例中的预定条件包括预设的标准气压和标准温度。
47.s220.以标准波形的中心峰位置为标准值划定可靠区间，可靠区间的上限与标准值之间的距离为第一预设值，可靠区间的下限与标准值之间的距离为第二预设值；
48.在步骤s220中，可靠区间为正常情况下激光分析仪中二次谐波的中心峰位置所在的刻度范围；在本实施例中，通过可靠区间来对计算出的浓度值的可靠性进行判断；第一预设值和第二预设值均为自定义的值；
49.s230.将当前测量波形的中心峰位置与可靠区间进行对比，并在当前测量波形的中心峰位置位于可靠区间时，判定当前测量波形可靠；
50.在步骤s220中，由于通过可靠区间来对数据的可靠性进行判断，因此在当前测量波形的中心峰位置位于可靠区间时，判定当前测量波形可靠；在当前测量波形的中心峰位置不位于可靠区间时，判定当前测量波形不可靠。
51.如图4所示，在本发明一实施例中，获取标准波形的中心峰位置之后的过程还可以包括步骤s410至步骤s420，详细介绍如下：
52.s410.以可靠区间划定第一报警区间和第二报警区间；第一报警区间的上限为可靠区间的下限，第一报警区间的下限与第一报警区间的上限之间的距离为第三预设值；第二报警区间的下限为可靠区间的上限，第二报警区间的下限与第二报警区间的上限之间的距离为第四预设值；
53.在步骤s410中，报警区间也是不可靠区间，报警区间为超出可靠区间一定值的区间，本实施例通过报警区间来划定当前测量波形的偏移程度，当当前测量波形的波谷位于报警区间时，表明中心峰位置产生偏移，一般情况下，第一报警区间、第二报警区间对称，第三预设值与第四预设值相等，同时，第三预设值与第四预设值为自定义的值；
54.s420.将当前测量波形的中心峰位置与报警区间进行对比，并在当前测量波形的中心峰位置位于第一报警区间或者第二报警区间时，生成报警信号进行报警。
55.在步骤s420中，当前测量波形的中心峰位置位于报警区间时，则判定当前测量波形不可靠，且偏移程度较大，峰峰值失真严重，通过峰峰值计算的气体浓度严重不可信；因此通过第二报警信息进行报警。
56.在本发明一实施例中，生成报警信号进行报警之后的过程还可以包括步骤s510，详细介绍如下：
57.s510.调整当前气体的温度，以使得当前测量波形的中心峰位置移动至可靠区间内。
58.在本实施例中，激光分析仪对当前气体进行检验得到的波形的波谷如果位于不可靠区间则说明当前气体所处条件不符合标准，可以对当前气体的所处条件进行调节，本实施例中，通过调节气体的所处温度，使当波形的波谷左右移动；具体地，坐标系中横坐标的刻度与温度存在一定的正相关关系，因此可以通过调节温度使得波形的波谷移动至可靠区域中，再读取对应的峰峰值，进而得到可靠的气体浓度数据。
59.在本发明一实施例中，生成第二报警信号进行报警之后的过程还可以包括步骤s610至步骤s640，详细介绍如下：
60.s610.获取历史测量波形的中心峰位置；
61.s620.以历史测量波形的中心峰位置构建训练数据集；
62.s630.根据训练数据集对人工神经网络进行训练，得到自回归模型；
63.s640.基于自回归模型对未来预设时间段内的测量波形的中心峰位置进行预测，得到多个预测坐标。
64.在步骤s640中，未来预设时间段为自定义的未来时间段，如未来一个星期或者一个月；
65.在本实施例中，以历史数据构建训练数据集，然后通过训练数据集训练人工神经网络，得到自回归模型，对未来一个星期或者一个月的测量波形的中心峰位置进行预测。
66.在本发明一实施例中，得到预测坐标之后的过程还可以包括步骤s710至步骤s720，详细介绍如下：
67.s710.将多个预测坐标与不可靠区间进行对比，并在预测坐标位于不可靠区间时，将预测坐标作为预测偏移坐标；
68.s720.在预测偏移坐标的数量与预测坐标的数量之比大于预设比值时，获取预测偏移坐标的偏移量；
69.在步骤s720中，预设比值为自定义值，如90％；预设值关联或者发送对象为相关的仪器维护人员；
70.s730.根据偏移量、偏移温度映射表获得调节温度值，偏移温度映射表中包括偏移量与调节温度值的映射关系；
71.在步骤s720中，中心峰位置与温度存在相关性，因此预先建立偏移温度映射表，通过偏移温度映射表反应中心峰位置的偏移量为温度之间的关系，从而可以得到调节温度值。
72.s740.将预测偏移坐标的偏移量、调节温度值发送至预设对象。
73.在步骤s740中，预设对象可以通过调节温度值对当前气体的温度进行调节，使得中心峰位置回到可靠区间中，进而使得测量得到的峰峰值可靠。
74.在本实施例中，当预测偏移坐标的数量与预测坐标的数量之比超过90％时，激光分析仪计量不可靠，此时将偏移信息上传，以供仪器维护人员使用。
75.本发明提供一种激光分析仪可靠性判断方法，通过获取标准波形的中心峰位置、激光分析仪测量当前气体时产生的当前测量波形的中心峰位置，标准波形为激光分析仪测量处于预定条件下的气体时获得的波形；以标准波形的中心峰位置为标准值划定可靠区间，可靠区间的上限与标准值之间的距离为第一预设值，可靠区间的下限与标准值之间的距离为第二预设值；将当前测量波形的中心峰位置与可靠区间进行对比，并在当前测量波形的中心峰位置位于可靠区间时，判定当前测量波形可靠。本发明通过对处于预定条件下的气体进行测量，获得标准波形，并将标准波形的中心峰位置作为标准值，以标准值划定可靠区间，通过可靠区间对当前测量波形的中心峰位置进行判断，从而判断当前测量波形是否可靠。
76.如图5所示，本发明还提供一种激光分析仪可靠性判断系统，系统包括：
77.采集模块，用于获取标准波形的中心峰位置、激光分析仪测量当前气体时产生的当前测量波形的中心峰位置，所述标准波形为激光分析仪测量处于预定条件下的气体时获得的波形所述标准波形和所述当前测量波形均位于预设坐标系中；所述中心峰位置为波峰位置或者波谷位置；
78.区间划定模块，用于以标准波形的中心峰位置为标准值划定可靠区间，可靠区间的上限与标准值之间的距离为第一预设值，可靠区间的下限与标准值之间的距离为第二预设值；
79.可靠性判断模块，用于在当前测量波形的中心峰位置位于可靠区间时，判定当前测量波形可靠。
80.本发明提供一种激光分析仪可靠性判断系统，通过获取标准波形的中心峰位置、激光分析仪测量当前气体时产生的当前测量波形的中心峰位置，标准波形为激光分析仪测量处于预定条件下的气体时获得的波形；以标准波形的中心峰位置为标准值划定可靠区间，可靠区间的上限与标准值之间的距离为第一预设值，可靠区间的下限与标准值之间的距离为第二预设值；将当前测量波形的中心峰位置与可靠区间进行对比，并在当前测量波形的中心峰位置位于可靠区间时，判定当前测量波形可靠。本发明通过对处于预定条件下的气体进行测量，获得标准波形，并将标准波形的中心峰位置作为标准值，以标准值划定可靠区间，通过可靠区间对当前测量波形的中心峰位置进行判断，从而判断当前测量波形是否可靠。
81.需要说明的是，上述实施例所提供的一种激光分析仪可靠性判断系统与上述实施例所提供的一种激光分析仪可靠性判断方法属于同一构思，其中各个模块和单元执行操作的具体方式已经在方法实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。上述实施例所提供的一种激光分析仪可靠性判断系统在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，本处也不对此进行限制。
82.本技术的实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得电子设备实现上述各个实施例中提供的一种激光分析仪可靠性判断方法。
83.图6示出了适于用来实现本技术实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。需要说明的是，图6示出的电子设备的计算机系统600仅是一个示例，不应对本技术实施例的功能和使用范围带来任何限制。
84.如图6所示，计算机系统600包括中央处理单元(central processing unit，cpu)601，其可以根据存储在只读存储器(read-only memory，rom)602中的程序或者从储存部分608加载到随机访问存储器(random access memory，ram)603中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述实施例中的方法。在ram 603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。cpu 601、rom 602以及ram 603通过总线604彼此相连。输入/输出(input/output，i/o)接口605也连接至总线604。
85.以下部件连接至i/o接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(cathode ray tube，crt)、液晶显示器(liquid crystal display，lcd)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的储存部分608；以及包括诸如lan(local area network，局域网)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至i/o接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入储存部分608。
86.特别地，根据本技术的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本技术的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(cpu)601执行时，执行本技术的系统中限定的各种功能。
87.需要说明的是，本技术实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(erasable programmable read only memory，eprom)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(compact disc read-only memory，cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本技术中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
88.附图中的流程图和框图，图示了按照本技术各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于
实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
89.描述于本技术实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
90.本技术的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如前所述的一种激光分析仪可靠性判断方法。该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的，也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
91.本技术的另一方面还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各个实施例中提供的一种激光分析仪可靠性判断方法。
92.上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。