一种档案存储设备内部空气质量感知方法及系统与流程

本发明涉及空气质量检测，具体涉及一种档案存储设备内部空气质量感知方法及系统。

背景技术：

1、档案存储设备通常用于长期保存纸质档案、照片档案、胶片和图纸等对保存环境极其敏感的载体。由于纸张纤维、胶黏剂以及装订材料在长期存放过程中容易受到温湿度异常、酸性气体和挥发性有机物（voc）等因素的影响而加速老化或霉变，因此，对档案存储设备内部的空气质量进行精确感知至关重要。

2、目前的档案存储设备环境监测方法通常是在柜体固定位置、进出风口或回风通道处设置空气质量传感器，通过实时采集气体浓度等数据，并比对预设阈值来判断设备内部空气质量是否达标。然而，在多层档案盒密集存放的封闭设备内，档案盒背侧、层板夹角以及相邻档案之间极易形成弱通风滞留区。固定采样点由于位置局限，其采集到的空气样本实质上是柜内混合气流，难以识别当前异常检测信号是否来源于真正接触档案材料的局部弱通风区域，极易造成误判，无法及时发现档案所处区域的环境隐患，加速档案老化、酸化或霉变。

技术实现思路

1、为了解决固定采样点由于位置局限，其采集到的空气样本实质上是柜内混合气流，难以识别当前异常检测信号是否来源于真正接触档案材料的局部弱通风区域，极易造成误判，无法及时发现档案所处区域的环境隐患，加速档案老化、酸化或霉变的技术问题，本发明的目的在于提供一种档案存储设备内部空气质量感知方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、一种档案存储设备内部空气质量感知方法，所述方法包括：

3、获取档案存储设备内部的固定采样点和近表层的参考采样点下每种空气指标的时间序列以及档案存储设备的设备运行扰动时间序列；

4、基于各固定采样点下各空气指标的数据值相对于预设稳定基准的偏离幅度与持续时间，确定在每个采样时刻下各固定采样点下各空气指标的异常保持指标，并用于在时序上确定异常分析窗口；

5、基于各固定采样点下各空气指标的数据值特征确定每个异常分析窗口的异常上升段；分析异常上升段与设备运行扰动时间序列之间的时序关系，并结合各固定采样点下各空气指标的时间序列的数值变化特征以及异常保持指标，得到各固定采样点下各空气指标的每个异常分析窗口的扰动异常留存度；

6、在各固定采样点下各空气指标的异常分析窗口中，分析固定采样点与参考采样点之间的空气指标的变化同步性和差异性，计算固定采样点与参考采样点在各空气指标下的吻合程度值；

7、在每个异常分析窗口下，将吻合程度值与扰动异常留存度进行融合，并结合档案存储设备的结构特征，用于进行设备气流扰动异常分析。

8、进一步地，所述异常保持指标的获取方法包括：

9、在每个固定采样点下的每种空气指标的时间序列中，计算每个采样时刻下的空气指标的数据值与对应的预设稳定基准之间的差值，作为偏差因子；

10、将每种空气指标对应的保存允许上限与对应的预设稳定基准之间的差值作为基准允许极差，将所述偏差因子作为分子，将所述基准允许极差作为分母，所得比值作为偏离幅度；

11、以每个采样时刻为截止点，统计每种空气指标在时序上的数据值连续大于对应的预设稳定基准的持续时间；

12、计算所述持续时间与预设短时扰动标定时间之间的差值，将所得差值除以所述持续时间与预设短时扰动标定时间之和后，与所述偏离幅度相乘，得到每个采样时刻下每个固定采样点下每种空气指标的异常保持指标；

13、其中，当空气指标的数据值小于或等于对应的预设稳定基准，或者，所述持续时间小于或等于预设短时扰动标定时间时，异常保持指标取值为0。

14、进一步地，所述异常分析窗口的获取方法包括：

15、在每个固定采样点下每种空气指标的时间序列中，将数据值大于预设稳定基准的采样时刻作为目标时刻；

16、将时序上连续的目标时刻组成的时段作为每个固定采样点下每种空气指标的异常分析窗口。

17、进一步地，所述异常上升段的获取方法包括：

18、在各固定采样点下各空气指标对应的异常分析窗口中，将第一个采样时刻作为异常上升起点；

19、计算所述异常分析窗口内空气指标的数据值随时间变化的一阶差分序列，将从所述异常上升起点开始，沿时序至所述一阶差分序列的数值首次小于或等于零时所对应的采样时刻，作为上升结束时刻；

20、将所述异常上升起点至所述上升结束时刻之间的连续数据段，确定为该异常分析窗口对应的异常上升段。

21、进一步地，所述扰动异常留存度的获取方法包括：

22、在每个固定采样点的各空气指标下，确定每个异常上升段时序之前的预设扰动追溯时间窗；

23、在所述预设扰动追溯时间窗内，分析异常上升段与设备运行扰动时间序列之间的时序关系，确定设备扰动贴合度；

24、在所述异常上升段所属的异常分析窗口中，在所有采样时刻中，获取空气指标的数据值与预设稳定基准的差值的均值作为均值特征值，获取空气指标的数据值与预设稳定基准的差值的最大值作为极值特征值，将所述均值特征值作为分子，将所述极值特征值作为分母，所得比值作为保留比例；

25、将异常分析窗口中所有采样时刻对应的异常保持指标的均值与所述保留比例相乘，得到异常保留分量，将所述设备扰动贴合度与第一数值相乘得到扰动扣减分量，所述第一数值为1与所述保留比例的差值；

26、计算所述异常保留分量与所述扰动扣减分量的差值，将所得差值进行非负截断，从而得到每个固定采样点下每种空气指标的每个异常分析窗口的扰动异常留存度。

27、进一步地，所述设备扰动贴合度的获取方法包括：

28、在所述预设扰动追溯时间窗内，获取设备运行扰动时间序列中数据值发生变化的相邻时刻中的后一个时刻作为跳变时刻；

29、计算每个跳变时刻与异常上升段的第一个时刻之间的时间间隔，将最小时间间隔与预设时间基准值相除后进行负相关映射后的值作为设备扰动贴合度。

30、进一步地，所述吻合程度值的获取方法包括：

31、在每个固定采样点下每种空气指标的每个所述异常分析窗口对应的时段内，分别计算固定采样点和每个参考采样点下空气指标的数据值随时间变化的一阶差分序列，作为第一序列和第二序列；

32、在所述异常分析窗口内，统计参考采样点下空气指标的数据值大于对应的预设稳定基准，且第一序列的数值符号与第二序列的数值符号相同的采样时刻的数量，作为数量因子；

33、将所述数量因子作为分子，将异常分析窗口内的采样时刻的总数作为分母，所得比值作为变化同步性占比；

34、在所述异常分析窗口内，依次计算固定采样点和参考采样点下空气指标的数据值与对应的预设稳定基准之间的最大差值，分别作为第一偏离极值和第二偏离极值；

35、计算所述第一偏离极值和所述第二偏离极值的差值绝对值并作为分子，将所述第一偏离极值和所述第二偏离极值中的最大值作为分母，所得比值作为幅度差异比例；

36、计算所述变化同步性占比与所述幅度差异比例的差值，并将所得差值进行非负截断，从而得到每个固定采样点与每个参考采样点在每种空气指标的每个异常分析窗口内的吻合程度值。

37、进一步地，所述在每个异常分析窗口下，将吻合程度值与扰动异常留存度进行融合，并结合档案存储设备的结构特征，用于进行设备气流扰动异常分析，包括：

38、分析档案存储设备的结构特征，确定每个参考采样点至每个固定采样点的气流路径偏离比例；

39、在每个异常分析窗口下，计算每种空气指标下每个固定采样点与每个参考采样点之间的所述吻合程度值与每个固定采样点的所述扰动异常留存度乘积的平方根，并将所得平方根与第二数值相乘，得到每个固定采样点与每个参考采样点之间的采样代表性系数，其中，所述第二数值为数值1与所述气流路径偏离比例的差值；

40、获取预先在设备标定阶段生成的近表层示踪样本的第一中心值，以及设备气流扰动样本的第二中心值；

41、计算所述采样代表性系数与所述第一中心值的差值绝对值作为第一绝对差值，计算所述采样代表性系数与所述第二中心值的差值绝对值作为第二绝对差值；

42、若所述第一绝对差值小于所述第二绝对差值，则判定固定采样点下的空气指标异常真实代表参考采样点所在区域的滞留空气质量恶化，并将对应的参考采样点作为每种空气指标下固定采样点的污染源；若所述第一绝对差值大于等于所述第二绝对差值，则判定固定采样点下的空气指标异常为非代表性扰动异常。

43、进一步地，所述气流路径偏离比例的获取方法包括：

44、获取每个参考采样点至每个固定采样点沿档案存储设备内风道结构的几何布线长度，并计算所述几何布线长度与最大参考气流路径长度的比值，得到气流路径偏离比例。

45、一种档案存储设备内部空气质量感知系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种档案存储设备内部空气质量感知方法的步骤。

46、本发明具有如下有益效果：

47、首先获取固定采样点和近表层的参考采样点的空气指标时间序列以及设备运行扰动时间序列，为后续区分局部真实污染和全局气流扰动提供了数据支撑。由于真实形成的异常通常表现为持续偏离稳定基准的特征，故分析固定采样点下的空气指标的数据值的偏离幅度与持续偏离的时间，确定异常保持指标，从而精准划分异常分析窗口，得到具有真实物理形成基础的异常数据段。由于设备的运行状态改变空气流动状态，进而产生扰动，所以通过获取异常上升段并分析异常上升段与设备运行扰动之间的时序关系，并计算扰动异常留存度，能够评估扰动结束后真正留存的异常成分。进一步地，分析固定采样点与参考采样点之间空气指标的变化同步性和差异性来计算吻合程度值，能够客观评估全局混合气流异常与局部弱通风区域空气变化的动态关联关系，从而验证异常信号是否真实发源于档案材料近表层，保证了污染源判定的物理合理性。最后将吻合程度值与扰动异常留存度进行深度融合，并引入档案存储设备的空间结构特征进行气流扰动异常分析，有效甄别了真实局部空气恶化与非代表性气流扰动，显著提升了档案存储环境感知的准确度与可信度。