一种便携式环境空气质量检测设备的制作方法

本发明属于空气质量检测，尤其涉及一种便携式环境空气质量检测设备。

背景技术：

1、空气质量监测，就是通过专业设备、技术手段，实时定期检测空气中各类污染物的浓度，判断空气好坏、是否达标，并发布数据与预警的全过程。

2、中国专利（cn106483253b）公开了一种空气质量检测装置，包括中央处理器、a/d转换模块、检测模块以及电源模块，电源模块包括市电电网、太阳能组件、储能模块以及选择开关，储能模块、选择开关均与中央处理器连接；检测模块包括气体检测单元、环境检测单元、时钟单元以及开关芯片，气体检测单元与a/d转换模块连接，并通过开关芯片与储能模块连接，环境检测单元和时钟单元均与开关芯片连接，环境检测单元和时钟单元的输出信号用于控制开关芯片的接通或断开。该装置能够提高气体检测单元的有效检测率，有效减少运算负荷，提高数据存储模块的利用率；而且，节能环保，即使在偏远未通电的地方也可以顺利开展空气质量检测工作，上述检测设备虽然能够完成空气质量检测，但仅能采集、展示某一区域内的污染物浓度数据，无法结合气象、地形、排放时序数据进行关联分析，难以精准定位隐性污染源、跨界污染源头，无法区分持续性污染与突发短时污染，溯源效率低、误差大，传统设备预测模型多采用单一数值模拟算法，数据维度单一，未融合多源监测数据与环境动态参数，对短时突发污染、昼夜污染波动、气象诱导污染的预测准确率低，预警阈值固化，无法适配不同区域、不同季节的污染特征，实际应用效果不佳，因此提出一种便携式环境空气质量检测设备。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述的问题，而提出的一种便携式环境空气质量检测设备。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种便携式环境空气质量检测设备，包括数据采集模块、数据预处理模块、时空数据融合分析模块、智能污染溯源模块、动态监测模块、云端交互模块与外壳，所述数据采集模块用于环境空气数据的采集，数据采集模块包括硬件采集终端，所述硬件采集终端包括气流稳压采集模块与外壳，所述气流稳压采集模块的内部设置有多模态纳米传感阵列与温湿度气压检测模块，所述外壳的内部设置有定位模块与无线通信模块；气流稳压采集模块用于环境空气自适应采集、稳压除尘、污染物富集；多模态纳米传感与富集后的空气样本充分接触，用于多污染物同步检测。

3、通过采用上述技术方案，摒弃传统人工定期校准、单一基准校准模式，融合温湿度、气压、粉尘干扰系数构建多维校准模型，结合历史数据漂移规律与实时环境参数，实现传感器零点、灵敏度的毫秒级动态自校准，无需人工干预，彻底解决长期户外运行的数据失真问题，也提高了获取数据的精准度。

4、作为上述技术方案的进一步描述：

5、所述数据预处理模块用于解决传感器数据失真问题，具体包括干扰降噪单元、漂移检测单元、多维动态校准单元，其中，干扰降噪单元采用小波阈值自适应降噪算法，消除采样过程中的瞬时脉冲干扰、粉尘杂质干扰数据；漂移检测单元用于实时采集传感器历史监测数据，拟合数据漂移曲线，识别零点偏移、灵敏度衰减异常状态；多维动态校准单元预存多环境参数干扰系数矩阵，结合实时温湿度、气压数据修正传感器原始监测值。

6、作为上述技术方案的进一步描述：

7、所述时空数据融合分析模块用于整合区域内多台终端多源异构数据，构建标准化时空数据集，首先对不同采样频率、不同精度的监测数据进行时序对齐、空间网格映射；再通过加权融合算法，根据终端精度等级、环境干扰程度赋予不同数据权重，消除多终端数据冲突，生成每个网格单元的实时空气质量综合数据，形成全域连续的空气质量时空分布云图。

8、作为上述技术方案的进一步描述：

9、所述智能污染溯源模块，通过时空关联梯度溯源算法实现污染源精准定位，模块实时计算各网格污染物浓度时空梯度变化，结合气象风向风速时序数据判断污染物扩散方向与传输速率，叠加地形阻隔、区域排放历史数据，构建三维污染扩散溯源模型；通过模型比对浓度异常区域的污染传输特征，区分本地原生污染、周边跨界传输污染及短时突发污染，精准锁定污染源位置、污染排放强度及污染持续时长，生成溯源分析报告。

10、作为上述技术方案的进一步描述：

11、所述动态监测模块内置混合预测模型与动态预警阈值体系，混合预测模型融合wrf数值模拟算法与轻量化lstm机器学习算法，以历史空气质量数据、实时气象数据、季节污染特征、人类活动数据为输入参数，实现污染预测；动态阈值体系根据不同区域功能、不同季节、不同气象条件自动调整污染预警阈值，规避固定阈值导致的误报、漏报问题，针对轻度、中度、重度污染分级推送预警信息，同时生成污染管控优化建议。

12、作为上述技术方案的进一步描述：

13、所述云端交互模块用于实现数据存储、远程管控、信息交互与数据共享，云端存储所有监测数据、校准日志、溯源记录、预测结果，支持历史数据回溯分析。

14、作为上述技术方案的进一步描述：

15、在所述云端交互模块中，管理人员可通过电脑端、移动端远程查看全域空气质量分布、设备运行状态，远程下发巡检、校准指令；同步推送监测数据、预警信息、溯源报告，同时向公众开放轻量化查询端口，实现环境监测数据公开透明。

16、作为上述技术方案的进一步描述：

17、所述外壳的顶端设置有提环，所述外壳的外表面上设置有触控屏，所述外壳的一侧外壁上设置有气流稳压采集模块，所述外壳的背面设置有排气管。

18、作为上述技术方案的进一步描述：

19、所述气流稳压采集模块的外表面上设置有多个进气孔，所述气流稳压采集模块的内部设置有用于进气孔清洁的旋转清洁组件。

20、作为上述技术方案的进一步描述：

21、所述旋转清洁组件包括：

22、驱动马达，固定安装在气流稳压采集模块的内部，所述驱动马达的输出端上固定安装有安装轴，所述安装轴的一端固定安装有清洁盘，所述清洁盘的外表面上设置有多个清洁垫，所述清洁垫的外表面与气流稳压采集模块的外表面紧密接触。

23、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

24、本发明中，摒弃传统人工定期校准、单一基准校准模式，融合温湿度、气压、粉尘干扰系数构建多维校准模型，结合历史数据漂移规律与实时环境参数，实现传感器零点、灵敏度的毫秒级动态自校准，无需人工干预，彻底解决长期户外运行的数据失真问题，也提高了获取数据的精准度。

25、2、本发明中，打破了传统单一浓度溯源模式，融合污染物浓度梯度、气象风向风速时序数据、地形阻隔参数、历史排放清单，能够有效构建时空三维溯源模型，精准定位隐性污染源、跨界污染源头，区分原生污染与传输型污染，提高溯源精度；且还能够结合区域季节污染特征、气象演化趋势、人口密度参数动态调整预警阈值，融合数值模拟与轻量化机器学习算法，实现短时突发污染预警与中长期污染趋势预测的双向覆盖，适配复杂大气污染场景，提高整体设备的适用范围。

26、3、本发明中，通过配套设置有旋转清洁组件，在设备使用一段时间后，可直接开启驱动马达，通过安装轴带动清洁盘转动，清洁盘转动时，多个清洁垫能够实现对于多个进气孔的清洁，保证多个进气孔的清洁度，且在不使用该设备时，可使得清洁盘转动至将多个进气孔遮蔽的位置，有效避免杂质进入进气孔内，保证整体设备的使用效果。