室内有害气体电子鼻无线检测系统研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tsyhome
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
空气质量与人类生产生活息息相关,随着现代化生活水平的提高和室外空气污染的加剧,人们对于室内空气质量的要求越来越高。室内主要的有害气相污染源来自于厨房不完全燃烧产生的一氧化碳、长期密闭空调环境聚集的二氧化碳以及装潢材料散发出来的甲醛等。实时检测室内空气中的有害气体对于保护身体健康、改善生活质量、保障家居安全、降低净化设备功耗等具有重大意义。本文在国内外研究现状的基础上研发了一种室内有害气体电子鼻无线检测系统,将单片机、无线通信、多传感器信息融合技术相结合应用于室内有害气体检测,以满足人们对于空气质量在线、便携、可靠和多目标的检测要求。  以CO、CO2、HCHO为主敏感气体对MOS气体传感器进行合理选型和相关性分析,构建由7个气体传感器和1个温湿度传感器组成的传感器阵列,可同时对多种气体产生敏感响应,设计传感器阵列的信号调理电路,并集成于一块70×60mm小型化PCB板上。以CC2430无线单片机为核心控制器,通过CC2430无线模块与传感器阵列PCB相连构成有害气体无线传感器检测节点,负责数据采集、AD转换和信号传输,有效解决了样本训练过程中气室反应装置的气密性问题,增强了系统的安全性和便携性。通过CC2430无线模块与SPCE061A单片机相连构成管理器节点,进行信号传输、数据处理和功能控制,并设计了基于SPCE061A的LCD显示、按键、语音报警等人机接口。  合理配制气体训练样本使电子鼻更适用于普通室内低浓度有害气体的测量,搭建气体反应气室系统为建立最优的模式识别算法提供实验平台。基于MATLAB对训练样本的原始传感器阵列响应信号进行归一化、平滑去噪、基线校正、特征选择等数据预处理,采用PCA进行特征提取和降维。  电子鼻软件由基于MATLAB的最优模式识别算法程序和基于SPCE061A IDE的脱机模式气体检测程序两个部分组成。(1)对气体训练样本数据进行神经网络处理,试验结果表明:BP-ANN模型对于单一气体、混合气体的识别准确率分别达100%、87.5%;采用RBF-ANN对混合气体进行定量分析,结果表明散布常数为0.2时误差最小;运用提前终止法改进BP-ANN以避免网络的“过适配”问题,结果表明三种混合气体绝对值相对误差为1.77%,均方误差为2.9344ppm,均值绝对误差为1.3932ppm,效果优于RBF-ANN和改进前的BP-ANN;考虑到环境因素对于电子鼻识别结果的影响,采用神经网络的温度补偿方法进一步提高系统的精度,结果表明温度补偿后CO、CO2、HCHO的网络输出值与真实值的相关系数R2分别提高到0.9975、0.9971、0.9979。(2)采用MATCOM完成c文件与matlab*.m文件的编程接口,在SPCE061A单片机内完成最优双BP-ANN模型的软件编程,实现了脱机模式下实时定性定量检测室内有害气体。实验验证了所设计的室内有害气体电子鼻无线检测系统的可靠性,结果证明基于双BP-ANN的气体识别模型能够准确的测定单一或混合气体的成分和浓度。
其他文献
光开关是光网络中的重要器件,特别是在全光网络中,全光开光作为全光信号路由、交换和处理的基础,是实现全光网络的关键。但是全光开关的高驱动功率极大地限制了全光网络的发
  本论文介绍了国内外高能加速器和先进光源对高品质电子源的需求,对各种阴极电子枪的原理、优缺点和最新的研究进展作了简单的介绍。阐明了一种新型电子注入器——二次发射
在当今精密位移测量领域各类栅式位移测量技术被广泛应用,其中技术性最强、发展最快的是光栅位移测量技术。随着光栅刻划工艺和电子细分技术的不断发展,光栅位移测量仪器的分辨率大大提高。目前已能达到纳米级。近年来,智能仪器在测量过程自动化、测量功能多样化、测量数据处理以及人机交互方面,都取得了巨大发展。本学位论文的任务是对原有的小位移测量实验装置进行智能化改造和多功能扩展,最终使其满足商品化要求。该小位移测
喉是人体最为复杂和重要的器官之一,它和人的正常呼吸、吞咽、发声等生理功能息息相关。人的喉部位于呼吸道的最前端﹐与外部环境直接接触,因此,喉会受各种内外环境的影响而遭到破
磁共振医学成像技术是一项多核素、多对比度机制和无创伤的医学成像方法,在医学基础研究、临床诊断和介入治疗等领域发挥着越来越大的作用,使得神经学、生理学、心理学的研究手
兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)属于国家"九·五"重大科学工程,全长约500m,超高真空系统贯穿整个装置.CSR真空排气系统是超高真空系统的重要组成部分.本论文从CSR真
本文比较系统地介绍了扇聚焦等时性回旋加速器内部的束流动力学理论,并对其中心区设计的方法加以阐明.给出了作者所做的两个具体的设计.第一章系统地介绍了扇聚焦等时性回旋
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
本文介绍了中科院离子束生物工程学重点实验室CASLIBB微束单离子精确定量定位细胞照射装置的高品质微束获取和单离子定量照射系统的研制工作,包括:1)准直微束的获取、测量
随着国民经济的快速发展,摩托车逐渐成为最重要的交通工具之一,同时,人们对整车的操纵稳定性、行驶安全性和乘坐舒适性等性能也提出越来越高的要求。座垫底板作为摩托车的一个重