连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法及应用
连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种环境空气质量在线连续自动监测用恶臭等级指标数字化拟合赋值方法，更进一步涉及在恶臭事件发生时原位实时自动采样、利用现场嗅辨仪嗅辨赋值恶臭等级关联电子鼻读数、直接从电子鼻获得恶臭等级量化数值的方法。
【背景技术】
[0002]在环境空气恶臭评价和预警中，通常需要采取环境空气，按国家标准让嗅辩员进行嗅辨，得出环境恶臭的恶臭等级量化数值(恶臭单位值，0U值)，利用安装的感知恶臭的仪器测定的数据与嗅辨的恶臭量化数值进行关联拟合出仪器测定数据与恶臭等级量化数值之间的相关曲线，这样就可以用仪器测定的数据通过相关曲线得到恶臭量化数值(0U值)。通常使用的测定仪器有——特定气体传感器例如硫化氢，氯化氢，氨气，TV0C，以及电子鼻。
[0003]在采样测定嗅辨拟合时，如果当采样集中在低浓度，例如仅仅采集了如图1中小于10的范围内的样品，进行拟合回归的话，得出的回归线A，由于低浓度范围的测试值的小的误差，会引起对高浓度范围的测定值估算的真实值产生较大的偏差;如果能采集到高浓度的样品，例如图1中的从10到80全浓度范围的样品，其回归线B就比较准确，可以得到从测定值计算的估算值与真实值比较吻合的结果。因此，在做电子鼻恶臭等级赋值拟合时，需要采集到高浓度的样品。
[0004]在采取环境空气样品时，由于发生高浓度恶臭事件通常时间比较短，难以获得高浓度事件发生时的样品，因此获得的相关曲线中由于缺少高浓度嗅辨数据，其回归的曲线误差比较大，通常要经过长时间的采样嗅辨赋值回归，才有可能获得准确度较高的回归响应曲线。
[0005]嗅辨员在嗅辨时，按照国家标准(《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》(GB/T14675— 93)，现场采样后取回在实验室，利用洁净空气逐步稀释嗅辨，获得从嗅辨出有恶臭到嗅辨至无臭时的稀释倍率来确定恶臭等级。这过程中会产生从高浓度到底浓度嗅辨产生嗅觉钝化使得嗅辨等级偏低；由于非现场嗅辨，样品气体在运输过程中会发生变化，使得嗅辨等级发生偏差较大。
[0006]本发明人，经过锐意长期应用研究开发，构建了由电子鼻读数超出设定值时触发自动采样的自动采样器，安装在恶臭发生源或附近，当自动采样事件发生后，发出嗅辨指令进行嗅辨等级赋值，嗅辨时采用现场动态嗅辨仪嗅辨，即利用嗅辨仪向自带洁净空气中逐步加入环境采样空气，当嗅辨出有恶臭时，记录加入的环境采样空气量，根据洁净空气量与加入的环境空气量计算嗅辨恶臭等级。克服了现有技术中难以获得高浓度恶臭空气样品而相关曲线准确性差的缺陷，使得拟合过程快速，结果准确。
【发明内容】
[0007]本发明的方法旨在解决在电子鼻与恶臭指标关联赋值时，难以采集到现场的高浓度恶臭发生时的空气样品，以及非现场嗅辨，给嗅辨赋值带来的恶臭拟合标准线的准确度不高，嗅辨值受主观影响大的技术问题。
[0008]本发明提供一种在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统，进一步提供一种根据实时监测数据进行自动采样、对样品气体进行现场动态嗅辨、给监测用电子鼻响应赋值、直接获得恶臭等级数值(0U值)的方法。
[0009]本发明首先提供在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统(图2)，包括以下模块:
自动采样模块1，被设置为根据数据传输模块指令进行采样动作；
数据传输模块2，被设置为连接电子鼻、接受电子鼻信号、上传数据给数据处理中心和接受数据处理中心指令、传达给自动采样模块，
电子鼻模块3，该模块包含有对空气异味成分有响应的电子鼻，被设置为与数据传输模块2连接，数据传输模块2读取电子鼻模块3数据。
[0010]毫无疑问，整个装置中需要电力的部件都需要配置电力，电力供应系统可以根据现有技术进行配置，可以是市电，也可以是电池，特别是结合了太阳能、风能，及电能储存功能的自给电源系统为好，也可以将配备市电与自给系统的结合供电。在本发明人的在先申请(CN204667597U)中有详细的说明。
[0011]所述的对空气异味成分有响应的电子鼻模块3，通常有对气体有响应的传感器阵列组成，可以选择由气敏电化学传感器、氧化物气敏传感器组成的等能敏感空气异味、特定恶臭气体例如硫化氢、硫化氢等、总挥发性有机物(TV0C)等污染空气的物质一种或数种传感器组合而成，可以依据排放气体的实际情况，选择敏感的传感器为好。该电子鼻模块通常提供了信号调理，模拟预处理和模式识别三部分组成，设置有方便与其他设备进行数据交换，被其他设备读取数据的接口。该电子鼻通过对一种或多种气味物质的监测来模拟人类的嗅觉系统。通过嗅辩员及嗅辩仪进行拟合驯化，可以直接输出空气异味等级读数。
[0012]所述的自动采样模块1，主要由采样容器、气栗、电动阀、气压传感器和控制系统组成，其中的采样容器一般有气囊和气瓶。在采用气囊时，可以采用气栗与气囊连接，采样时直接栗入空气样品。为了避免气囊中残存的气体的影响，采用被动采样为好，即设置气囊在一个容器(气囊容置腔)内，气囊与气囊容置腔之间设置成当气囊抽真空后，气囊与气囊容置腔之间产生负压状态，这样，事前将气囊抽成真空待用。或者直接采用气体采样瓶，例如杜瓦瓶，与控制阀和气栗配合抽真空待用。当接到采样指令时，控制系统打开采样阀，使得空气由于采样容器的负压而自动进入采样容器。
[0013]自动采样器的样品存储装置可以配置1或者1个以上，配置一个以上为好，可以当采样时间间隔短时，可以连续不间断采样。
[0014]具体地，自动采样模块1构成为:
置于容置腔室11内的采样容器12，容置腔室11通过第一控制阀13与抽气栗14管线连接，容置腔室11管线连接有压力传感器15，采样容器12通过第二控制阀16管线与环境空气连接;压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气栗14。(图3)
常态处于待机时，第一控制阀13与第二控制阀16处于关闭状态。
[0015]运行时，可以按两种方式进行，第一种为将容置腔室11预抽真空，SP: 当压力传感器15感知容置腔室11真空度下降时，控制器17开启气栗14和开通第一控制阀13进行抽真空，保持容置腔室11的真空度；当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据传输模块2。
[0016]或者，按第二种方式，即容置腔室11不预抽真空，接到采样指令时抽真空，即: 当接收到采样指令时，控制器(17)开启气栗(14)和第一控制阀(13)进行抽真空容置腔室(11)，打开第二控制阀(16)、环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)、气栗(14)和第一控制阀(13)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2)。
[0017]另外，也可以采用采样苏玛罐2进行采样，采样苏玛罐2，通常是预先抽真空状态的，这样可以节约抽真空时间，这时，自动采样模块1为:
预抽真空的采样苏玛罐12，通过管路经过第一控制阀13与气栗14连接，经过控制阀15与压力传感器连接，经过控制阀16与环境空气连接;压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气栗14(图4);
具体运行方式为:当压力传感器15感知采样苏玛罐12真空度下降时，控制器17开启气栗14和第一控制阀13进行抽真空，保持采样苏玛罐12的真空度;当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样苏玛罐12;当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据传输模块2。
[0018]为了方便，采样袋与气路的连接采用可拆卸连接。一般能保持不泄漏的连接件即可。
[0019]根据需要，采样单元可以设置1个或者1个以上，一般设置1-4个为好，实用的为1-3个即重复设置并联的采样单元于自动采样模块1中(图5-7)。具体地、可以有两种方式进行并联设置:第一种，所述的自动采样模块1为2至4个，通过控制器17并联连接数据传输模块2(图5 );第二种，所述的自动采样模块1为2至4个，并联设置共用自动采样模块1中的气栗14与控制器17，控制器17信号连接气栗14、及各自动采样模块1中的第一控制阀13、第二控制阀16、压力传感器15，气栗14与自动采样模块中的第一控制阀13相连(图6、7 )
通常采集的气体样品其成分容易变化，给准确监测带来困难。因此，其采集气体样品的容器需要采用避免气体样品成分的吸附、变化的容器例如杜瓦瓶苏玛罐，阿默斯提供的内部特别处理的气囊；另一方面，样品需要即时分析，避免长时间保存，这就需要立即进行嗅辨给予恶臭等级赋值。
[0020]本发明进一步提供从电子鼻获得空气恶臭等级量化数值方 法，利用上述自动采样系统，当恶臭发生时，采集恶臭空气样品；对采集的样品经过嗅辩员嗅辨恶臭等级、赋值给电子鼻赋值模型；统计回归出电子鼻中传感器读数与人工嗅辨恶臭等级之间关系模型的参数;将参数应用至电子鼻模型，监测空气时直接从电子鼻读出恶臭等级数值。
[0021]为了实现按要求有计划在较短的时间内采集到全浓度范围内的恶臭空气样品，SP恶臭等级高低范围样品分布合理均匀，特别是采集到高浓度的空气样品，所述的数据传输模块2按照以下三种情况，向自动采样模块1发出自动采样指令，并将该事件上传给数据处理中心:
当电子鼻读数到达设定值时；
或者当电子鼻读数超出仪器质量控制值(SQC)时； 或者当接收到数据处理中心发出的采样指令时。
[0022]所述的当电子鼻读数到达设定值时，其中的设定值，可以设置为1个值，也可分段设置多个设定值，用于监控电子鼻读数。这样就可以根据需要设置设定值，保证采集到高浓度的样品，用于嗅辨赋值。
[0023]当电子鼻读数超出仪器质量控制值(SQC)时，即电子鼻质量控制临界值数据(SQC)，记录了仪器正常运行时的波动范围，当读数超出正常的波动范围时，表示有异常，如果读数表示空气异味浓度超出上限，可能是空气异味发生;如果读数异常低了，可能是仪器设备出了故障，触发检查事件。
[0024]所述分段设置，例如当超出SQC上限时触发第一采样事件，在更高的设定值时触发第二采样事件，以及第三事件。即可预先根据需要和采样袋数量设置几个设定值。既可以预设，也可以根据数据处理中心指令设定。这样可以采集到需要浓度的空气样品，特别是高浓度(尚恶臭)的空气样品。
[0025]当接收到数据处理中心发出的采样指令时，即数据处理中心可以根据需要发出采样指令，进行嗅辨。例如可以安排恶臭多发的时间段或季节段，或根据现场可能发生恶臭事件的情况进行布置。
[0026]数据传输模块2与数据处理中心4的连接(图8)，可以是有线和无线的网络连接，可以采用GPRS方式，3G、4G方式连接，与数据处理中心交换数据、发送和接受指令。
[0027]当样品自动采样事件发生，数据传输模块传输给数据处理中心后，数据处理中心发出人工现场嗅辨指令，嗅辨指令进行嗅辨等级赋值。
[0028]所述数据传输模块传输给数据处理中心后，数据处理中心发出人工现场嗅辨指令，只要能实现通知嗅辩员到现场进行嗅辨即可，可以是数据传输模块通过3G、短信等方式通知嗅辩员，或者通过服务器等发布消息通知嗅辨员即可。
[0029]嗅辨时采用现场嗅辨仪进行嗅辨，利用嗅辨仪向自带洁净空气中逐步加入环境采样空气，嗅辨出有恶臭时，记录加入的环境采样空气量，根据洁净空气量与加入的环境空气量计算嗅辨恶臭等级。
[°03°] 所说的现场嗅辨仪，市场上已经成品，例如有现场恶臭嗅辨仪Scentroid SM100。通常具有自带的洁净空气或者现场经过滤等处理获得洁净空气的装置，使用时，取规定量的洁净空气，逐步加入采集的环境空气样品，当嗅辨出嗅味时，记录加入的采样空气量与原洁净空气量的比值，得出稀释率，给出嗅辨恶臭等级。
[0031]将采样事件发生时的样品的恶臭等级，赋值给电子鼻的赋值软件，形成电子鼻内传感器读数与人嗅辨值之间的数据库，进一步对数据进行统计处理，获得传感器读数与人感知恶臭之间的回归工作曲线，即电子鼻给出电子鼻数据与恶臭等级数值之间的模型。
[0032]所述对数据进行统计处理，就是把传感器(电子鼻)数据与恶臭等级进行关联，电子鼻数据作为自变量，等级作为应变量，获得二维响应图谱，累积谱图数据，对累积图谱数据进行PLS(最小二乘法回归统计分析)统计分析，获得回归线，作为工作曲线。将该工作曲线应用至原模型，这样电子鼻就直接给出恶臭等级数值。所述的回归，实际上是对电子鼻中的联系电子鼻中传感器输出与恶臭等级值关系模型中的参数进行回归。该输出的恶臭等级数值与人工嗅辨的相关系数，在本发明的一个典型实施例中R=0.98767。
[0033]所述的电子鼻赋值软件，在本发明的典型实施例中，电子鼻使用法国阿默斯RQB0X时，该电子鼻自带的赋值软件为(RQ NET,alpha mos)，所述的赋值过程是在该软件中进行的。
[0034]通常获得良好精度的模型参数，需要6个样品以上为好，并且浓度从低到高尽量分散分布为好。
[0035]这样进过人工嗅辨驯化赋值的电子鼻，在实测时，电子鼻吸入空气样品，根据电子鼻中各传感器的响应和拟合的模型，直接计算给出恶臭等级数值。
[0036]以上给电子鼻进行人工嗅辨恶臭等级赋值步骤可以简述如下:
第一步:自动采样系统在满足自动采样条件时，自动采取现场空气样品；
第二步:对第一步采集的空气样品，用电子鼻测定记录，嗅辩员现场嗅辨给出恶臭等级值，给出电子鼻测定记录与对应的嗅辩员给出的恶臭等级数值组；
第三步:将第二步获得数值组赋值给电子鼻拟合软件，获得电子鼻响应模型的回归参数；
第四步:将回归参数应用至电子鼻响应模型，测定时电子鼻直接输出恶臭等级数值。
[0037]进一步，这样赋值拟合后的电子鼻，直接输出与人感知恶臭的相同的恶臭等级值。
[0038]经过这样赋值后的电子鼻可以直接给出恶臭等级值，可以应用于连续环境空气质量监测中，实时记录空气的恶臭等级值。
[0039]这样的技术方案的有益效果是明显的，可以实时采集到发生恶臭时环境恶臭气体，特别能在较短的时间内按要求采集到高浓度(高恶臭)的空气样品，使用现场动态嗅辨仪嗅辨，使得恶臭等级赋值准确，保证电子鼻的输出恶臭等级数值与人的感觉一致。
【附图说明】
[0040]图1电子鼻恶臭等级赋值示意图:拟合赋值时，采集样品浓度集中在低浓度区会产生较大误差，需要采集全浓度范围的样品进行拟合赋值。
[0041 ]图2在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，由自动采样模块1、数据传输模块2和传感器模块3组成。
[0042]图3在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，其中的自动采样模块的构成，留样容器为采样袋。
[0043]图4在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，其中的自动采样模块的构成，留样容器为苏玛罐。
[0044]图5在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，具有多个自动采样模块构成。
[0045]图6在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，具有多个留样单元的的自动采样模块的构成，留样容器为采样袋。
[0046]图7在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，具有多个留样单元的的自动采样模块的构成，留样容器为苏玛罐。
[0047]图8能与远程在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图。
[0048]图9RQ BOX电子鼻中的一次监测的某一传感器响应原始数据示意图。
[0049]图10将嗅辨数据与传感器响应数据对应导入添加，建立数据库(library)示意图。
[0050]图11在软件中添加预计参数示意图。
[0051 ]图12运行回归分析PLS示意图。
[0052]图13得到训练参数之间关系的回归工作线示意图。
【具体实施方式】
[0053]自动采样系统由自动采样模块、数据传输模块与电子鼻模块3(图2)构成。
[0054]【自动采样模块1】构成为:
置于容置腔室11内的采样容器12，容置腔室11通过第一控制阀13与抽气栗14管线连接，容置腔室11管线连接有压力传感器15，采样容器12通过第二控制阀16管线连接环境空气;压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气栗14;
按以下下方式运行:当压力传感器15感知容置腔室11真空度下降时，控制器17开启气栗14和开通第一控制阀13进行抽真空，保持预抽真空气室的真空度；当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据传输模块2
当接收到采样指令时，控制器17开启气栗14和第一控制阀13进行抽真空容置腔室11，打开第二控制阀16、环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16、气栗14和第一控制阀13，设置采样完毕状态给数据传输模块2
常态处于待机时，第一控制阀13与第二控制阀16处于关闭状态。
[0055]为了方便，采样袋与气路的连接采用可拆卸连接。
[0056]【自动采样模块1】之二(图4)
自动采样模块1构成为:
预抽真空的采样苏玛罐12，通过管路经过第一控制阀13与气栗14连接，经过控制阀 15与压力传感器连接，经过控制阀16与环境空气连接;压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气栗14;当压力传感器15感知苏玛罐12真空度下降时，控制器17开启气栗14和开通第一控制阀13进行抽真空，保持采样苏玛罐12的真空度；当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样苏玛罐12;当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据传输模块2。
[0057]常态处于待机时，第一控制阀13与第二控制阀16处于关闭状态。
[0058]根据需要，采样单元12可以设置1个或者1个以上，一般设置1-4个为好，实用的为1-3个即重复设置并联的采样单元于自动采样模块1中。(图5-7)
配置:
采样袋12:箔复合膜气体采样袋，E-swi t ch牌，2L;
苏玛罐12:苏玛罐用Entech硅涂层采样罐苏玛罐
真空容置腔室为自制，依据采样袋规格能够放置采样袋的可开合抽真空的腔室，设置有供采样袋与管线连接的接口以及与栗和压力传感器连接的管线。
[0059 ] 控制阀13，控制阀16: SMC型真空电磁阀VT307，24VDC，亚德客压力传感器15:微型电子式真空压力开关，台湾KITA，KP102-R6 控制器17:西门子PLC，S7-200 【自动采样系统】(图2)
在上述自动采样模块的数据传输模块2上连接有电子鼻3(阿默斯RQBOX)。
[0060]【自动采样系统与数据处理中心连接】(图8)
自动采样系统通过数据传输模块2与数据处理中心4连接，交换数据与指令。
[0061 ]电子鼻3将监测数据经RS485传输至数据传输模块2，数据传输模块2打包上传至数据处理中心4。
[0062]【自动采样触发】
数据传输模块2根据三种模式控制自动采样模块1进行采样。
[0063]1.预先设置阈值，当RQB0X的读数超出阈值；
2.将当RQB0X的读数经由SQC统计质量分析，如果数据不在正常范围内，则发送采样信号；
3.接受收到数据处理中心4所发出的采样信号后，向自动采样模块1发送采样信号。
[0064]【嗅辨赋值拟合】
一旦自动采样发生后，就经过嗅辩员用现场恶臭嗅辨仪Scentroid SM100现场嗅辨采集的气体样品，得出恶臭等级数值；之后，至少有6个点以上时，对电子鼻的赋值软件(RQNET，alpha mos)进行赋值拟合操作:
1、将现场数据导入拟合软件，建立数据库；(图9)即将电子鼻测试点和对应样品人工嗅辨给出的恶臭等级值赋予拟合软件，这样成为数据库，该数据库可以累积。(图10)
2、然后在library中增加预测参数，根据现场嗅辨的等级填写预计参数(图11)。由于回归是多因素回归，所以从计算的角度，需要给一组预计参数，为下一步的回归计算提供初始值。
[0065]3、通过回归分析(偏最小二乘回归(partial least-squares regress1n，PLS)得出训练参数(图12)，此处的训练即赋值拟合操作，得出了回归模型参数。
[0066]4、然后将训练参数应用至电子鼻模型中，完成拟合。(图13)
【主权项】
1.一种连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其特征为，包括如下步骤: 第一步:自动采样系统在满足自动采样条件时，自动采取现场空气样品； 第二步:对第一步采集的空气样品，用电子鼻测定记录，嗅辩员现场嗅辨给出恶臭等级值，给出电子鼻测定记录与对应的嗅辩员给出的恶臭等级数值组； 第三步:将第二步获得数值组赋值给电子鼻拟合软件，获得电子鼻响应模型的回归参数； 第四步:将回归参数应用至电子鼻响应模型，测定时电子鼻直接输出恶臭等级数值。2.—种根据权利要求1的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中所述自动采样系统包括以下模块: 自动采样模块(1 )，被设置为根据数据传输模块(2)指令进行采样动作； 数据传输模块(2)，连接电子鼻模块(3)、接受电子鼻模块(3)信号、通过网络连接数据处理中心、监控电子鼻模块数据，依据预设条件向自动采样模块(1)发出采样指令； 电子鼻模块(3)，该模块包含有对空气异味成分有响应的电子鼻，被设置为与数据传输模块(2)连接，数据传输模块(2)读取电子鼻模块(3)数据。3.—种根据权利要求1或2的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中所述电子鼻模块(3)为RQ BOX ο4.一种根据权利要求1至3的任一连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中所述自动采样条件为:监测空气质量的电子鼻读数超出了阈值;或者当电子鼻读数超出仪器质量控制值(SQC);或者当接收到数据处理中心发出的采样指令。5.—种根据权利要求1至3的任一连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，所述嗅辩员现场嗅辨给出的恶臭等级为嗅辩员在采样现场对所采取的现场空气样品使用现场嗅辨仪进行嗅辨给出恶臭等级值。6.—种根据权利要求1至3的任一连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中第三步使用至少6个空气样品的数值组。7.一种根据权利要求2的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中自动采样模块(1)为: 置于容置腔室(11)内的采样容器(12)，容置腔室(11)通过第一控制阀(13)与抽气栗(14)管线连接，容置腔室(11)管线连接有压力传感器(15)，采样容器(12)通过第二控制阀(16)管线连接环境空气;压力传感器(15)信号连接至控制器(17)，控制器(17)连接第一控制阀(13)、第二控制阀(16)、抽气栗(14)； 按如下方式运行: 当压力传感器(15)感知容置腔室(11)的真空度下降时，控制器(17)开启气栗(14)和开通第一控制阀(13)进行抽真空，保持容置腔室(11)的真空度；当接收到采样指令时，控制器(17)打开第二控制阀(16)，环境空气进入采样袋;当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2); 或者按如下方式运行: 当接收到采样指令时，控制器(17)开启气栗(14)和第一控制阀(13)进行抽真空容置腔室(11)，打开第二控制阀(16)、环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)、气栗(14)和第一控制阀(13)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2); 或者，其中自动采样模块(1)为: 预抽真空的采样苏玛罐(12)，通过管路经过第一控制阀(13)与气栗(14)连接，经过控制阀(15)与压力传感器连接，经过控制阀(16)与环境空气连接;压力传感器(15)信号连接至控制器(17)，控制器(17)连接第一控制阀(13)、第二控制阀(16)、抽气栗(14); 按如下方式运行: 当压力传感器(15)感知苏玛罐(12)真空度下降时，控制器(17)开启气栗(14)和开通第一控制阀(13)进行抽真空，保持采样苏玛罐(12)的真空度；当接收到采样指令时，控制器(17)打开第二控制阀(16)，环境空气进入采样苏玛罐(12);当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2)。8.—种根据权利要求2的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，所述的自动采样模块(1)为2至4个，通过控制器17并联连接数据传输模块(2);或者，所述的自动采样模块(1)为2至4个，并联设置共用自动采样模块(1)中的气栗(14)与控制器(17)，控制器(17)信号连接气栗(14)、及各自动采样模块(1)中的第一控制阀(13)、第二控制阀(16)、压力传感器(15)，气栗(14)与自动采样模块中的第一控制阀(13)相连。9.一种根据权利要求1的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中所述的回归参数是电子鼻内部传感器响应值与输出值对应关系的模型的参数，所述的回归为偏最小二乘回归。10.—种权利要求1的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法所赋值的电子鼻在连续环境空气质量监测中的应用。
【专利摘要】本发明披露一种在线连续环境空气质量自动监测用电子鼻恶臭等级值赋值方法，采用自动采样系统采集要求浓度的恶臭空气样品，嗅辩员现场动态嗅辨给出恶臭等级值，赋值给给监测用电子鼻响应赋值、分析回归出电子鼻相应模型参数，测定时电子鼻直接输出恶臭等级数值（OU值）。该方法可以按要求在较短的时间内采集到全浓度范围的样品，赋值快速且精度高。
【IPC分类】G01N33/00
【公开号】CN105486812
【申请号】CN201510995363
【发明人】周俊杰
【申请人】周俊杰
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月28日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种环境空气质量在线连续自动监测用恶臭等级指标数字化拟合赋值方法，更进一步涉及在恶臭事件发生时原位实时自动采样、利用现场嗅辨仪嗅辨赋值恶臭等级关联电子鼻读数、直接从电子鼻获得恶臭等级量化数值的方法。
【背景技术】
[0002]在环境空气恶臭评价和预警中，通常需要采取环境空气，按国家标准让嗅辩员进行嗅辨，得出环境恶臭的恶臭等级量化数值(恶臭单位值，0U值)，利用安装的感知恶臭的仪器测定的数据与嗅辨的恶臭量化数值进行关联拟合出仪器测定数据与恶臭等级量化数值之间的相关曲线，这样就可以用仪器测定的数据通过相关曲线得到恶臭量化数值(0U值)。通常使用的测定仪器有——特定气体传感器例如硫化氢，氯化氢，氨气，TV0C，以及电子鼻。
[0003]在采样测定嗅辨拟合时，如果当采样集中在低浓度，例如仅仅采集了如图1中小于10的范围内的样品，进行拟合回归的话，得出的回归线A，由于低浓度范围的测试值的小的误差，会引起对高浓度范围的测定值估算的真实值产生较大的偏差;如果能采集到高浓度的样品，例如图1中的从10到80全浓度范围的样品，其回归线B就比较准确，可以得到从测定值计算的估算值与真实值比较吻合的结果。因此，在做电子鼻恶臭等级赋值拟合时，需要采集到高浓度的样品。
[0004]在采取环境空气样品时，由于发生高浓度恶臭事件通常时间比较短，难以获得高浓度事件发生时的样品，因此获得的相关曲线中由于缺少高浓度嗅辨数据，其回归的曲线误差比较大，通常要经过长时间的采样嗅辨赋值回归，才有可能获得准确度较高的回归响应曲线。
[0005]嗅辨员在嗅辨时，按照国家标准(《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》(GB/T14675— 93)，现场采样后取回在实验室，利用洁净空气逐步稀释嗅辨，获得从嗅辨出有恶臭到嗅辨至无臭时的稀释倍率来确定恶臭等级。这过程中会产生从高浓度到底浓度嗅辨产生嗅觉钝化使得嗅辨等级偏低；由于非现场嗅辨，样品气体在运输过程中会发生变化，使得嗅辨等级发生偏差较大。
[0006]本发明人，经过锐意长期应用研究开发，构建了由电子鼻读数超出设定值时触发自动采样的自动采样器，安装在恶臭发生源或附近，当自动采样事件发生后，发出嗅辨指令进行嗅辨等级赋值，嗅辨时采用现场动态嗅辨仪嗅辨，即利用嗅辨仪向自带洁净空气中逐步加入环境采样空气，当嗅辨出有恶臭时，记录加入的环境采样空气量，根据洁净空气量与加入的环境空气量计算嗅辨恶臭等级。克服了现有技术中难以获得高浓度恶臭空气样品而相关曲线准确性差的缺陷，使得拟合过程快速，结果准确。
【发明内容】
[0007]本发明的方法旨在解决在电子鼻与恶臭指标关联赋值时，难以采集到现场的高浓度恶臭发生时的空气样品，以及非现场嗅辨，给嗅辨赋值带来的恶臭拟合标准线的准确度不高，嗅辨值受主观影响大的技术问题。
[0008]本发明提供一种在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统，进一步提供一种根据实时监测数据进行自动采样、对样品气体进行现场动态嗅辨、给监测用电子鼻响应赋值、直接获得恶臭等级数值(0U值)的方法。
[0009]本发明首先提供在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统(图2)，包括以下模块:
自动采样模块1，被设置为根据数据传输模块指令进行采样动作；
数据传输模块2，被设置为连接电子鼻、接受电子鼻信号、上传数据给数据处理中心和接受数据处理中心指令、传达给自动采样模块，
电子鼻模块3，该模块包含有对空气异味成分有响应的电子鼻，被设置为与数据传输模块2连接，数据传输模块2读取电子鼻模块3数据。
[0010]毫无疑问，整个装置中需要电力的部件都需要配置电力，电力供应系统可以根据现有技术进行配置，可以是市电，也可以是电池，特别是结合了太阳能、风能，及电能储存功能的自给电源系统为好，也可以将配备市电与自给系统的结合供电。在本发明人的在先申请(CN204667597U)中有详细的说明。
[0011]所述的对空气异味成分有响应的电子鼻模块3，通常有对气体有响应的传感器阵列组成，可以选择由气敏电化学传感器、氧化物气敏传感器组成的等能敏感空气异味、特定恶臭气体例如硫化氢、硫化氢等、总挥发性有机物(TV0C)等污染空气的物质一种或数种传感器组合而成，可以依据排放气体的实际情况，选择敏感的传感器为好。该电子鼻模块通常提供了信号调理，模拟预处理和模式识别三部分组成，设置有方便与其他设备进行数据交换，被其他设备读取数据的接口。该电子鼻通过对一种或多种气味物质的监测来模拟人类的嗅觉系统。通过嗅辩员及嗅辩仪进行拟合驯化，可以直接输出空气异味等级读数。
[0012]所述的自动采样模块1，主要由采样容器、气栗、电动阀、气压传感器和控制系统组成，其中的采样容器一般有气囊和气瓶。在采用气囊时，可以采用气栗与气囊连接，采样时直接栗入空气样品。为了避免气囊中残存的气体的影响，采用被动采样为好，即设置气囊在一个容器(气囊容置腔)内，气囊与气囊容置腔之间设置成当气囊抽真空后，气囊与气囊容置腔之间产生负压状态，这样，事前将气囊抽成真空待用。或者直接采用气体采样瓶，例如杜瓦瓶，与控制阀和气栗配合抽真空待用。当接到采样指令时，控制系统打开采样阀，使得空气由于采样容器的负压而自动进入采样容器。
[0013]自动采样器的样品存储装置可以配置1或者1个以上，配置一个以上为好，可以当采样时间间隔短时，可以连续不间断采样。
[0014]具体地，自动采样模块1构成为:
置于容置腔室11内的采样容器12，容置腔室11通过第一控制阀13与抽气栗14管线连接，容置腔室11管线连接有压力传感器15，采样容器12通过第二控制阀16管线与环境空气连接;压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气栗14。(图3)
常态处于待机时，第一控制阀13与第二控制阀16处于关闭状态。
[0015]运行时，可以按两种方式进行，第一种为将容置腔室11预抽真空，SP: 当压力传感器15感知容置腔室11真空度下降时，控制器17开启气栗14和开通第一控制阀13进行抽真空，保持容置腔室11的真空度；当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据传输模块2。
[0016]或者，按第二种方式，即容置腔室11不预抽真空，接到采样指令时抽真空，即: 当接收到采样指令时，控制器(17)开启气栗(14)和第一控制阀(13)进行抽真空容置腔室(11)，打开第二控制阀(16)、环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)、气栗(14)和第一控制阀(13)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2)。
[0017]另外，也可以采用采样苏玛罐2进行采样，采样苏玛罐2，通常是预先抽真空状态的，这样可以节约抽真空时间，这时，自动采样模块1为:
预抽真空的采样苏玛罐12，通过管路经过第一控制阀13与气栗14连接，经过控制阀15与压力传感器连接，经过控制阀16与环境空气连接;压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气栗14(图4);
具体运行方式为:当压力传感器15感知采样苏玛罐12真空度下降时，控制器17开启气栗14和第一控制阀13进行抽真空，保持采样苏玛罐12的真空度;当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样苏玛罐12;当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据传输模块2。
[0018]为了方便，采样袋与气路的连接采用可拆卸连接。一般能保持不泄漏的连接件即可。
[0019]根据需要，采样单元可以设置1个或者1个以上，一般设置1-4个为好，实用的为1-3个即重复设置并联的采样单元于自动采样模块1中(图5-7)。具体地、可以有两种方式进行并联设置:第一种，所述的自动采样模块1为2至4个，通过控制器17并联连接数据传输模块2(图5 );第二种，所述的自动采样模块1为2至4个，并联设置共用自动采样模块1中的气栗14与控制器17，控制器17信号连接气栗14、及各自动采样模块1中的第一控制阀13、第二控制阀16、压力传感器15，气栗14与自动采样模块中的第一控制阀13相连(图6、7 )
通常采集的气体样品其成分容易变化，给准确监测带来困难。因此，其采集气体样品的容器需要采用避免气体样品成分的吸附、变化的容器例如杜瓦瓶苏玛罐，阿默斯提供的内部特别处理的气囊；另一方面，样品需要即时分析，避免长时间保存，这就需要立即进行嗅辨给予恶臭等级赋值。
[0020]本发明进一步提供从电子鼻获得空气恶臭等级量化数值方 法，利用上述自动采样系统，当恶臭发生时，采集恶臭空气样品；对采集的样品经过嗅辩员嗅辨恶臭等级、赋值给电子鼻赋值模型；统计回归出电子鼻中传感器读数与人工嗅辨恶臭等级之间关系模型的参数;将参数应用至电子鼻模型，监测空气时直接从电子鼻读出恶臭等级数值。
[0021]为了实现按要求有计划在较短的时间内采集到全浓度范围内的恶臭空气样品，SP恶臭等级高低范围样品分布合理均匀，特别是采集到高浓度的空气样品，所述的数据传输模块2按照以下三种情况，向自动采样模块1发出自动采样指令，并将该事件上传给数据处理中心:
当电子鼻读数到达设定值时；
或者当电子鼻读数超出仪器质量控制值(SQC)时； 或者当接收到数据处理中心发出的采样指令时。
[0022]所述的当电子鼻读数到达设定值时，其中的设定值，可以设置为1个值，也可分段设置多个设定值，用于监控电子鼻读数。这样就可以根据需要设置设定值，保证采集到高浓度的样品，用于嗅辨赋值。
[0023]当电子鼻读数超出仪器质量控制值(SQC)时，即电子鼻质量控制临界值数据(SQC)，记录了仪器正常运行时的波动范围，当读数超出正常的波动范围时，表示有异常，如果读数表示空气异味浓度超出上限，可能是空气异味发生;如果读数异常低了，可能是仪器设备出了故障，触发检查事件。
[0024]所述分段设置，例如当超出SQC上限时触发第一采样事件，在更高的设定值时触发第二采样事件，以及第三事件。即可预先根据需要和采样袋数量设置几个设定值。既可以预设，也可以根据数据处理中心指令设定。这样可以采集到需要浓度的空气样品，特别是高浓度(尚恶臭)的空气样品。
[0025]当接收到数据处理中心发出的采样指令时，即数据处理中心可以根据需要发出采样指令，进行嗅辨。例如可以安排恶臭多发的时间段或季节段，或根据现场可能发生恶臭事件的情况进行布置。
[0026]数据传输模块2与数据处理中心4的连接(图8)，可以是有线和无线的网络连接，可以采用GPRS方式，3G、4G方式连接，与数据处理中心交换数据、发送和接受指令。
[0027]当样品自动采样事件发生，数据传输模块传输给数据处理中心后，数据处理中心发出人工现场嗅辨指令，嗅辨指令进行嗅辨等级赋值。
[0028]所述数据传输模块传输给数据处理中心后，数据处理中心发出人工现场嗅辨指令，只要能实现通知嗅辩员到现场进行嗅辨即可，可以是数据传输模块通过3G、短信等方式通知嗅辩员，或者通过服务器等发布消息通知嗅辨员即可。
[0029]嗅辨时采用现场嗅辨仪进行嗅辨，利用嗅辨仪向自带洁净空气中逐步加入环境采样空气，嗅辨出有恶臭时，记录加入的环境采样空气量，根据洁净空气量与加入的环境空气量计算嗅辨恶臭等级。
[°03°] 所说的现场嗅辨仪，市场上已经成品，例如有现场恶臭嗅辨仪Scentroid SM100。通常具有自带的洁净空气或者现场经过滤等处理获得洁净空气的装置，使用时，取规定量的洁净空气，逐步加入采集的环境空气样品，当嗅辨出嗅味时，记录加入的采样空气量与原洁净空气量的比值，得出稀释率，给出嗅辨恶臭等级。
[0031]将采样事件发生时的样品的恶臭等级，赋值给电子鼻的赋值软件，形成电子鼻内传感器读数与人嗅辨值之间的数据库，进一步对数据进行统计处理，获得传感器读数与人感知恶臭之间的回归工作曲线，即电子鼻给出电子鼻数据与恶臭等级数值之间的模型。
[0032]所述对数据进行统计处理，就是把传感器(电子鼻)数据与恶臭等级进行关联，电子鼻数据作为自变量，等级作为应变量，获得二维响应图谱，累积谱图数据，对累积图谱数据进行PLS(最小二乘法回归统计分析)统计分析，获得回归线，作为工作曲线。将该工作曲线应用至原模型，这样电子鼻就直接给出恶臭等级数值。所述的回归，实际上是对电子鼻中的联系电子鼻中传感器输出与恶臭等级值关系模型中的参数进行回归。该输出的恶臭等级数值与人工嗅辨的相关系数，在本发明的一个典型实施例中R=0.98767。
[0033]所述的电子鼻赋值软件，在本发明的典型实施例中，电子鼻使用法国阿默斯RQB0X时，该电子鼻自带的赋值软件为(RQ NET,alpha mos)，所述的赋值过程是在该软件中进行的。
[0034]通常获得良好精度的模型参数，需要6个样品以上为好，并且浓度从低到高尽量分散分布为好。
[0035]这样进过人工嗅辨驯化赋值的电子鼻，在实测时，电子鼻吸入空气样品，根据电子鼻中各传感器的响应和拟合的模型，直接计算给出恶臭等级数值。
[0036]以上给电子鼻进行人工嗅辨恶臭等级赋值步骤可以简述如下:
第一步:自动采样系统在满足自动采样条件时，自动采取现场空气样品；
第二步:对第一步采集的空气样品，用电子鼻测定记录，嗅辩员现场嗅辨给出恶臭等级值，给出电子鼻测定记录与对应的嗅辩员给出的恶臭等级数值组；
第三步:将第二步获得数值组赋值给电子鼻拟合软件，获得电子鼻响应模型的回归参数；
第四步:将回归参数应用至电子鼻响应模型，测定时电子鼻直接输出恶臭等级数值。
[0037]进一步，这样赋值拟合后的电子鼻，直接输出与人感知恶臭的相同的恶臭等级值。
[0038]经过这样赋值后的电子鼻可以直接给出恶臭等级值，可以应用于连续环境空气质量监测中，实时记录空气的恶臭等级值。
[0039]这样的技术方案的有益效果是明显的，可以实时采集到发生恶臭时环境恶臭气体，特别能在较短的时间内按要求采集到高浓度(高恶臭)的空气样品，使用现场动态嗅辨仪嗅辨，使得恶臭等级赋值准确，保证电子鼻的输出恶臭等级数值与人的感觉一致。
【附图说明】
[0040]图1电子鼻恶臭等级赋值示意图:拟合赋值时，采集样品浓度集中在低浓度区会产生较大误差，需要采集全浓度范围的样品进行拟合赋值。
[0041 ]图2在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，由自动采样模块1、数据传输模块2和传感器模块3组成。
[0042]图3在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，其中的自动采样模块的构成，留样容器为采样袋。
[0043]图4在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，其中的自动采样模块的构成，留样容器为苏玛罐。
[0044]图5在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，具有多个自动采样模块构成。
[0045]图6在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，具有多个留样单元的的自动采样模块的构成，留样容器为采样袋。
[0046]图7在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图，具有多个留样单元的的自动采样模块的构成，留样容器为苏玛罐。
[0047]图8能与远程在线连续环境空气质量自动监测用自动采样系统示意图。
[0048]图9RQ BOX电子鼻中的一次监测的某一传感器响应原始数据示意图。
[0049]图10将嗅辨数据与传感器响应数据对应导入添加，建立数据库(library)示意图。
[0050]图11在软件中添加预计参数示意图。
[0051 ]图12运行回归分析PLS示意图。
[0052]图13得到训练参数之间关系的回归工作线示意图。
【具体实施方式】
[0053]自动采样系统由自动采样模块、数据传输模块与电子鼻模块3(图2)构成。
[0054]【自动采样模块1】构成为:
置于容置腔室11内的采样容器12，容置腔室11通过第一控制阀13与抽气栗14管线连接，容置腔室11管线连接有压力传感器15，采样容器12通过第二控制阀16管线连接环境空气;压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气栗14;
按以下下方式运行:当压力传感器15感知容置腔室11真空度下降时，控制器17开启气栗14和开通第一控制阀13进行抽真空，保持预抽真空气室的真空度；当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据传输模块2
当接收到采样指令时，控制器17开启气栗14和第一控制阀13进行抽真空容置腔室11，打开第二控制阀16、环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16、气栗14和第一控制阀13，设置采样完毕状态给数据传输模块2
常态处于待机时，第一控制阀13与第二控制阀16处于关闭状态。
[0055]为了方便，采样袋与气路的连接采用可拆卸连接。
[0056]【自动采样模块1】之二(图4)
自动采样模块1构成为:
预抽真空的采样苏玛罐12，通过管路经过第一控制阀13与气栗14连接，经过控制阀 15与压力传感器连接，经过控制阀16与环境空气连接;压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气栗14;当压力传感器15感知苏玛罐12真空度下降时，控制器17开启气栗14和开通第一控制阀13进行抽真空，保持采样苏玛罐12的真空度；当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样苏玛罐12;当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据传输模块2。
[0057]常态处于待机时，第一控制阀13与第二控制阀16处于关闭状态。
[0058]根据需要，采样单元12可以设置1个或者1个以上，一般设置1-4个为好，实用的为1-3个即重复设置并联的采样单元于自动采样模块1中。(图5-7)
配置:
采样袋12:箔复合膜气体采样袋，E-swi t ch牌，2L;
苏玛罐12:苏玛罐用Entech硅涂层采样罐苏玛罐
真空容置腔室为自制，依据采样袋规格能够放置采样袋的可开合抽真空的腔室，设置有供采样袋与管线连接的接口以及与栗和压力传感器连接的管线。
[0059 ] 控制阀13，控制阀16: SMC型真空电磁阀VT307，24VDC，亚德客压力传感器15:微型电子式真空压力开关，台湾KITA，KP102-R6 控制器17:西门子PLC，S7-200 【自动采样系统】(图2)
在上述自动采样模块的数据传输模块2上连接有电子鼻3(阿默斯RQBOX)。
[0060]【自动采样系统与数据处理中心连接】(图8)
自动采样系统通过数据传输模块2与数据处理中心4连接，交换数据与指令。
[0061 ]电子鼻3将监测数据经RS485传输至数据传输模块2，数据传输模块2打包上传至数据处理中心4。
[0062]【自动采样触发】
数据传输模块2根据三种模式控制自动采样模块1进行采样。
[0063]1.预先设置阈值，当RQB0X的读数超出阈值；
2.将当RQB0X的读数经由SQC统计质量分析，如果数据不在正常范围内，则发送采样信号；
3.接受收到数据处理中心4所发出的采样信号后，向自动采样模块1发送采样信号。
[0064]【嗅辨赋值拟合】
一旦自动采样发生后，就经过嗅辩员用现场恶臭嗅辨仪Scentroid SM100现场嗅辨采集的气体样品，得出恶臭等级数值；之后，至少有6个点以上时，对电子鼻的赋值软件(RQNET，alpha mos)进行赋值拟合操作:
1、将现场数据导入拟合软件，建立数据库；(图9)即将电子鼻测试点和对应样品人工嗅辨给出的恶臭等级值赋予拟合软件，这样成为数据库，该数据库可以累积。(图10)
2、然后在library中增加预测参数，根据现场嗅辨的等级填写预计参数(图11)。由于回归是多因素回归，所以从计算的角度，需要给一组预计参数，为下一步的回归计算提供初始值。
[0065]3、通过回归分析(偏最小二乘回归(partial least-squares regress1n，PLS)得出训练参数(图12)，此处的训练即赋值拟合操作，得出了回归模型参数。
[0066]4、然后将训练参数应用至电子鼻模型中，完成拟合。(图13)
【主权项】
1.一种连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其特征为，包括如下步骤: 第一步:自动采样系统在满足自动采样条件时，自动采取现场空气样品； 第二步:对第一步采集的空气样品，用电子鼻测定记录，嗅辩员现场嗅辨给出恶臭等级值，给出电子鼻测定记录与对应的嗅辩员给出的恶臭等级数值组； 第三步:将第二步获得数值组赋值给电子鼻拟合软件，获得电子鼻响应模型的回归参数； 第四步:将回归参数应用至电子鼻响应模型，测定时电子鼻直接输出恶臭等级数值。2.—种根据权利要求1的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中所述自动采样系统包括以下模块: 自动采样模块(1 )，被设置为根据数据传输模块(2)指令进行采样动作； 数据传输模块(2)，连接电子鼻模块(3)、接受电子鼻模块(3)信号、通过网络连接数据处理中心、监控电子鼻模块数据，依据预设条件向自动采样模块(1)发出采样指令； 电子鼻模块(3)，该模块包含有对空气异味成分有响应的电子鼻，被设置为与数据传输模块(2)连接，数据传输模块(2)读取电子鼻模块(3)数据。3.—种根据权利要求1或2的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中所述电子鼻模块(3)为RQ BOX ο4.一种根据权利要求1至3的任一连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中所述自动采样条件为:监测空气质量的电子鼻读数超出了阈值;或者当电子鼻读数超出仪器质量控制值(SQC);或者当接收到数据处理中心发出的采样指令。5.—种根据权利要求1至3的任一连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，所述嗅辩员现场嗅辨给出的恶臭等级为嗅辩员在采样现场对所采取的现场空气样品使用现场嗅辨仪进行嗅辨给出恶臭等级值。6.—种根据权利要求1至3的任一连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中第三步使用至少6个空气样品的数值组。7.一种根据权利要求2的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中自动采样模块(1)为: 置于容置腔室(11)内的采样容器(12)，容置腔室(11)通过第一控制阀(13)与抽气栗(14)管线连接，容置腔室(11)管线连接有压力传感器(15)，采样容器(12)通过第二控制阀(16)管线连接环境空气;压力传感器(15)信号连接至控制器(17)，控制器(17)连接第一控制阀(13)、第二控制阀(16)、抽气栗(14)； 按如下方式运行: 当压力传感器(15)感知容置腔室(11)的真空度下降时，控制器(17)开启气栗(14)和开通第一控制阀(13)进行抽真空，保持容置腔室(11)的真空度；当接收到采样指令时，控制器(17)打开第二控制阀(16)，环境空气进入采样袋;当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2); 或者按如下方式运行: 当接收到采样指令时，控制器(17)开启气栗(14)和第一控制阀(13)进行抽真空容置腔室(11)，打开第二控制阀(16)、环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)、气栗(14)和第一控制阀(13)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2); 或者，其中自动采样模块(1)为: 预抽真空的采样苏玛罐(12)，通过管路经过第一控制阀(13)与气栗(14)连接，经过控制阀(15)与压力传感器连接，经过控制阀(16)与环境空气连接;压力传感器(15)信号连接至控制器(17)，控制器(17)连接第一控制阀(13)、第二控制阀(16)、抽气栗(14); 按如下方式运行: 当压力传感器(15)感知苏玛罐(12)真空度下降时，控制器(17)开启气栗(14)和开通第一控制阀(13)进行抽真空，保持采样苏玛罐(12)的真空度；当接收到采样指令时，控制器(17)打开第二控制阀(16)，环境空气进入采样苏玛罐(12);当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2)。8.—种根据权利要求2的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，所述的自动采样模块(1)为2至4个，通过控制器17并联连接数据传输模块(2);或者，所述的自动采样模块(1)为2至4个，并联设置共用自动采样模块(1)中的气栗(14)与控制器(17)，控制器(17)信号连接气栗(14)、及各自动采样模块(1)中的第一控制阀(13)、第二控制阀(16)、压力传感器(15)，气栗(14)与自动采样模块中的第一控制阀(13)相连。9.一种根据权利要求1的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法，其中所述的回归参数是电子鼻内部传感器响应值与输出值对应关系的模型的参数，所述的回归为偏最小二乘回归。10.—种权利要求1的连续环境空气质量监测中电子鼻恶臭等级赋值方法所赋值的电子鼻在连续环境空气质量监测中的应用。
【专利摘要】本发明披露一种在线连续环境空气质量自动监测用电子鼻恶臭等级值赋值方法，采用自动采样系统采集要求浓度的恶臭空气样品，嗅辩员现场动态嗅辨给出恶臭等级值，赋值给给监测用电子鼻响应赋值、分析回归出电子鼻相应模型参数，测定时电子鼻直接输出恶臭等级数值（OU值）。该方法可以按要求在较短的时间内采集到全浓度范围的样品，赋值快速且精度高。
【IPC分类】G01N33/00
【公开号】CN105486812
【申请号】CN201510995363
【发明人】周俊杰
【申请人】周俊杰
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月28日
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