本發(fā)明屬于粉塵監(jiān)測，具體涉及一種低成本雙驅(qū)動自校準(zhǔn)粉塵濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、井下粉塵濃度監(jiān)測對于煤礦安全生產(chǎn)來說具有極其重要的意義。粉塵指懸浮分散在氣體中的細(xì)小固體顆粒，如果粉塵濃度過高可能會導(dǎo)致工作人員患上塵肺病等職業(yè)病，進(jìn)而會對工人的身體健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。另外，粉塵在一定條件下還可能會引發(fā)爆炸，進(jìn)而會造成重大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。為了有效防止此類事故的發(fā)生，以確保煤礦的安全生產(chǎn)作業(yè)，需要對粉塵濃度進(jìn)行實時監(jiān)測，以便于在發(fā)生危險時能及時采取有效的應(yīng)對措施。

2、現(xiàn)階段中，在工礦企業(yè)中使用的粉塵監(jiān)測設(shè)備多基于光散射原理，盡管光散射粉塵監(jiān)測設(shè)備被廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)之中。但是，其監(jiān)測結(jié)果易受到環(huán)境因素的影響，如濕度、溫度和氣壓等，量值溯源性不好，且在長時間連續(xù)監(jiān)測過程中，易產(chǎn)生光學(xué)窗口污染和儀器漂移等問題，進(jìn)而容易造成測量精度的下降。另外，由于一些作業(yè)環(huán)境中有降塵的需求，所以在噴霧降塵場所周圍或風(fēng)流中常常會含有大量的霧化液滴，霧化液滴會嚴(yán)重影響檢測結(jié)果，進(jìn)而會無法保障檢測結(jié)果的精度。為此，需要對檢測設(shè)備進(jìn)行定期的校準(zhǔn)，增加了維護(hù)的頻率，并降低了檢測效率。此外，振蕩天平粉塵監(jiān)測法（teom）是一種直讀式監(jiān)測方法，其無需預(yù)處理，可以直接對空氣中的粉塵進(jìn)行監(jiān)測，該方法可以實現(xiàn)快速、連續(xù)監(jiān)測，具有高時空分辨率的特點(diǎn)，可以提供更及時、精準(zhǔn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，但是其成本較高，在實際使用過程中，為了確保監(jiān)測精度，往往需要在同一監(jiān)測區(qū)域中布置多臺振蕩天平粉塵連續(xù)測量設(shè)備，這極大增加了粉塵監(jiān)測的成本，為井下大量監(jiān)測區(qū)域的粉塵的長期實時監(jiān)測帶來了巨大的負(fù)擔(dān)。綜上，傳統(tǒng)的粉塵監(jiān)測方式存在著諸多的局限性，如檢測精度低、設(shè)備成本昂貴、維護(hù)頻率高等，這些問題的存在限制了粉塵監(jiān)測技術(shù)的普及及應(yīng)用。

3、隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)需求的增加，對粉塵檢測技術(shù)提高了更高的要求，包括檢測的實時性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性及成本效益等。為了滿足現(xiàn)階段粉塵監(jiān)測技術(shù)的要求，同時，為了有效提升不同環(huán)境下粉塵的監(jiān)測精度，同時，為了能夠顯著降低監(jiān)測成本，并能有效降低維護(hù)頻率，以有效確保監(jiān)測效率，亟需提供一種低成本、高效率、精度高、易于維護(hù)的粉塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種低成本雙驅(qū)動自校準(zhǔn)粉塵濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，該系統(tǒng)投入成本低、監(jiān)測精度高，能實現(xiàn)對待監(jiān)測場所內(nèi)粉塵濃度的高精度監(jiān)測，該方法應(yīng)用物理驅(qū)動和數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型對低成本粉塵監(jiān)測儀進(jìn)行多次自校準(zhǔn)，可利用大量低成本粉塵監(jiān)測儀替代大量高成本振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀，在提高粉塵監(jiān)測的精度的同時能顯著地降低經(jīng)濟(jì)成本。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種低成本雙驅(qū)動自校準(zhǔn)粉塵濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括多組粉塵濃度監(jiān)測組件、煤礦信息處理中心和視覺客戶端；

3、所述粉塵濃度監(jiān)測組件包括一個振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀和多個低成本粉塵監(jiān)測儀；

4、所述低成本粉塵監(jiān)測儀包括殼體、光散射腔室、激光器、透鏡組、光陷阱、激光探測矩陣、過濾組件、溫濕度傳感器、微型風(fēng)扇、定位模塊一、電源模塊、通信模塊一和數(shù)據(jù)處理模塊一；

5、所述殼體的內(nèi)部形成容納腔室，并于前端中心和后端中心相對地開設(shè)有與容納腔室相連通的主進(jìn)氣口和主出氣口；

6、所述光散射腔室位于容納腔室中，其內(nèi)部形成測量腔室，其前端和后端在對應(yīng)測量腔室中心區(qū)域的位置分別開設(shè)有測量進(jìn)口和測量出口，且測量進(jìn)口通過進(jìn)氣管路與主進(jìn)氣口連接，測量出口通過出氣管路與主出氣口連接；

7、所述激光器安裝在殼體底部側(cè)壁的中心位置，其輸出端位于測量腔室的內(nèi)部，同時，激光器所發(fā)射出的激光光束經(jīng)過測量腔室的中心區(qū)域，并與測量腔室的軸心相垂直；

8、所述透鏡組固定安裝在測量腔室的中心區(qū)域與激光器的輸出端之間，用于將激光器輸出的激光光束聚焦于測量腔室的中心區(qū)域；

9、所述光陷阱位于測量腔室中，與激光器相對地安裝在殼體的頂部側(cè)壁上；

10、所述激光探測矩陣位于測量腔室中，且安裝在測量腔室的中心區(qū)域與光陷阱之間；激光探測矩陣由三組硅光電二極管組成，其中，第一組硅光電二極管與激光器相對地分布，且其檢測面與激光器的輸出方向位于同一直線上，第二組硅光電二極管和第三組硅光電二極管相對稱地分布于第一組硅光電二極管的兩側(cè)，且其檢測面均朝向測量腔室的中心區(qū)域；激光探測矩陣中的三個硅光電二極管用于從不同角度接收含塵氣流中顆粒所產(chǎn)生的多角度散射光信號；

11、所述過濾組件安裝在進(jìn)氣管路的進(jìn)口端，用于濾除空氣中的大粒徑顆粒；

12、所述溫濕度傳感器安裝在出氣管路中，用于實時采集所在位置處的溫度信號和濕度信號；

13、所述微型風(fēng)扇安裝在主出氣口中；

14、所述定位模塊一、電源模塊、通信模塊一和數(shù)據(jù)處理模塊一均安裝在容納腔體中；所述定位模塊一用于采集所在位置處的位置信息；所述電源模塊分別與激光器、激光探測矩陣、溫濕度傳感器、微型風(fēng)扇、定位模塊一、數(shù)據(jù)處理模塊一和通信模塊一連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊一包括粉塵濃度計算單元、物理驅(qū)動自校準(zhǔn)單元和數(shù)據(jù)庫一；數(shù)據(jù)處理模塊一分別與激光器、激光探測矩陣、溫濕度傳感器、微型風(fēng)扇、定位模塊一和通信模塊一連接；所述粉塵濃度計算單元用于進(jìn)行粉塵濃度數(shù)據(jù)的計算；所述物理驅(qū)動自校準(zhǔn)單元用于進(jìn)行粉塵濃度數(shù)據(jù)的一次校準(zhǔn)處理；

15、所述振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀內(nèi)置有定位模塊二、數(shù)據(jù)處理模塊二和通信模塊二；所述定位模塊二用于采集所在位置處的位置信息；所述數(shù)據(jù)處理模塊二分別與定位模塊二和通信模塊二連接；振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀用于實時監(jiān)測所在位置處的粉塵濃度，并得到粉塵濃度數(shù)據(jù)；

16、所述煤礦信息處理中心包括中心處理器和通信模塊三，所述中心處理器包括機(jī)器學(xué)習(xí)自校準(zhǔn)單元、礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖單元和數(shù)據(jù)庫二；中心處理器與通信模塊三連接；所述通信模塊三與通信模塊一連接，用于建立煤礦信息處理中心和低成本粉塵監(jiān)測儀之間的通信鏈路；通信模塊三還與通信模塊二連接，用于建立煤礦信息處理中心和振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀之間的通信鏈路；所述機(jī)器學(xué)習(xí)自校準(zhǔn)單元用于以振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀的粉塵濃度數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，對低成本粉塵監(jiān)測儀發(fā)出的粉塵濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行二次校準(zhǔn)處理；所述礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖單元用于生成礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖；

17、所述視覺客戶端通過通信模塊三與中心處理器連接，用于接收并實時展示礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖。

18、作為一種優(yōu)選，所述過濾組件為過濾網(wǎng)。

19、作為一種優(yōu)選，所述定位模塊一和定位模塊二均為低功耗定位模塊。

20、作為一種優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)處理模塊一為plc控制器。

21、作為一種優(yōu)選，所述殼體采用防爆材料制成，殼體上設(shè)有電源接口，且電源接口與電源模塊連接。

22、作為一種優(yōu)選，所述通信模塊一和通信模塊二之間通過無線的方式連接，所述通信模塊二和通信模塊三之間通過有線的方式連接。

23、作為一種優(yōu)選，所述視覺客戶端為多平臺互通設(shè)計，其具有與ios平臺、安卓平臺和windows平臺互通的功能。

24、進(jìn)一步，為了避免光散射腔室的內(nèi)表面吸附粉塵顆粒，以確保光散射腔室的檢測精度，所述光散射腔室的內(nèi)表面遍布地涂覆有防吸附涂層。

25、本發(fā)明中，對于低成本粉塵監(jiān)測儀，通過在進(jìn)氣管路中安裝過濾組件，可以濾除空氣中的大粒徑顆粒，這樣，可以避免大粒徑的顆粒進(jìn)入至光散射腔室中，進(jìn)而能避免大粒徑顆粒污染或堵塞光散射室的情況發(fā)生，同時，還能避免大粒徑顆粒影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度，這樣，可以充分確保光散射腔室監(jiān)測的精度性和穩(wěn)定性。通過在主出氣口中設(shè)置微型風(fēng)扇，可以通過微型風(fēng)扇為出氣管路及光散射腔室提供負(fù)壓，進(jìn)而能利用負(fù)壓將外界環(huán)境中的待檢測氣體通過主進(jìn)氣口及進(jìn)氣管路引入至光散射腔室中，并通過出氣管路及主出氣口排出。利用持續(xù)提供的負(fù)壓能保持低成本粉塵監(jiān)測儀內(nèi)部空氣的流動性，有效減少了空氣及其中的粉塵在低成本粉塵監(jiān)測儀內(nèi)部的停留時間，并能通過對微型風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制來控制空氣流動的速度，有利于提高低成本粉塵監(jiān)測儀對粉塵檢測的響應(yīng)速度和檢測精度。同時，這樣還能有助于排除低成本粉塵監(jiān)測儀內(nèi)部的熱量和濕氣，確保了低成本粉塵監(jiān)測儀能夠一直在適宜的環(huán)境下穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。通過在出氣管路中設(shè)置溫濕度傳感器，可以便于實時采集流經(jīng)出氣管路中空氣的溫度信號和濕度信號，由此，數(shù)據(jù)處理模塊一可以基于溫度信號及濕度信號獲得溫度數(shù)據(jù)及濕度數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以在計算粉塵濃度數(shù)據(jù)過程中結(jié)合溫度數(shù)據(jù)及濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，以能獲得更精準(zhǔn)的粉塵濃度數(shù)據(jù)。通過定位模塊一的設(shè)置，可以便于采集到所在位置處的位置信息，從而便于煤礦信息處理中心能基于位置信息獲知各個低成本粉塵監(jiān)測儀的位置信息。在測量腔室中于激光器和測量腔室的中心區(qū)域之間設(shè)置透鏡組，可以便于利用透鏡組將激光器發(fā)射出的激光光束聚焦于測量腔室的中心區(qū)域，這樣，能大幅度地提高作用于測量腔室中心區(qū)域檢測光束的光強(qiáng)度，從而能在含塵氣溶膠流經(jīng)測量腔室中心時，可以獲得強(qiáng)度更高的散射光信號，進(jìn)而有利于提高檢測數(shù)據(jù)的精度。在位于測量腔室中心一側(cè)設(shè)置激光探測矩陣，并使激光探測矩陣由沿氣流流經(jīng)方向依次分布的三組硅光電二極管組成，且使三組硅光電二極管的檢測面均朝向測量腔室的中心區(qū)域，這樣，當(dāng)利用激光器及透鏡組產(chǎn)生激光并聚焦于流經(jīng)腔室中心的含塵氣流時，便可以產(chǎn)生多角度的散射光信號，再利用三組硅光電二極管從不同角度接收多角度散射光信號，進(jìn)而可以基于激光多角度信息獲得更精準(zhǔn)的粉塵濃度數(shù)據(jù)。在激光探測矩陣的外側(cè)設(shè)置光陷阱，可以充分捕獲并吸收照射至頂部側(cè)壁上的激光，進(jìn)而能避免由頂部側(cè)壁上反射出的光束對各個硅光電二極管形成干擾，能有效提高所采集信號的清晰度，有助于充分確保測量精度。通過在數(shù)據(jù)處理模塊一中設(shè)置物理驅(qū)動自校準(zhǔn)單元和粉塵濃度計算單元，不僅可以利用粉塵濃度計算單元進(jìn)行粉塵濃度數(shù)據(jù)的計算，還能利用物理驅(qū)動自校準(zhǔn)單元用于所計算粉塵濃度數(shù)據(jù)的一次校準(zhǔn)處理，從而能確保粉塵濃度計算單元所計算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。該低成本粉塵監(jiān)測儀結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)頻率低、制造成本低、檢測精度較高，其能滿足局部粉塵濃度的實時監(jiān)測需求。使振蕩天平粉塵濃度連續(xù)監(jiān)測儀中設(shè)置有定位模塊二，可以便于采集到所在位置處的位置信息，從而便于煤礦信息處理中心能基于位置信息獲知各個低成本粉塵監(jiān)測儀的位置信息。在同一組粉塵濃度監(jiān)測組件中布置一個振蕩天平粉塵濃度連續(xù)監(jiān)測儀和多個低成本粉塵監(jiān)測儀，并使振蕩天平粉塵濃度連續(xù)監(jiān)測儀和低成本粉塵監(jiān)測儀均與煤礦信息處理中心連接，再于煤礦信息處理中心中的中心處理器中設(shè)置有機(jī)器學(xué)習(xí)自校準(zhǔn)單元，可以便于機(jī)器學(xué)習(xí)自校準(zhǔn)單元依據(jù)同一組粉塵濃度監(jiān)測組件中的振蕩天平粉塵濃度連續(xù)測定儀的粉塵濃度數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，對來自于低成本粉塵監(jiān)測儀的粉塵濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行二次校準(zhǔn)處理，從而可以在有效降低同一監(jiān)測區(qū)域總體監(jiān)測成本的基礎(chǔ)上，充分確保同一監(jiān)測區(qū)域中不同位置處粉塵的監(jiān)測精度，進(jìn)而可以在具有大量監(jiān)測區(qū)域時，顯著降低整體的監(jiān)測成本，并能確保整體的監(jiān)測精度。使煤礦信息處理中心中設(shè)置有礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖單元，可以便于基于低成本粉塵監(jiān)測儀的位置信息及二次校準(zhǔn)后的粉塵濃度數(shù)據(jù)，以及振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀的位置信息及粉塵濃度數(shù)據(jù)生成礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖。通過視覺客戶端來實時展示礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖，可以便于相關(guān)人員實時觀察到礦井整體區(qū)域的粉塵濃度情況，進(jìn)而便于及時能對異常區(qū)域及時采取必要的應(yīng)對措施。

26、該系統(tǒng)對于來自于低成本粉塵監(jiān)測儀所監(jiān)測到的粉塵數(shù)據(jù)，一方面在自身首次計算過程中實現(xiàn)了對粉塵濃度數(shù)據(jù)的一次校準(zhǔn)，另一方面在煤礦信息處理中心處使用機(jī)器學(xué)習(xí)自校準(zhǔn)單元依據(jù)同一監(jiān)測區(qū)域中的振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了二次實時校準(zhǔn)，這樣，便能通過二次校準(zhǔn)相結(jié)合的方式充分提高來自低成本粉塵監(jiān)測儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度和穩(wěn)定性，可以顯著降低成本粉塵監(jiān)測儀的監(jiān)測誤差，能充分提高低成本粉塵監(jiān)測儀在多變環(huán)境條件下的測量精度和可靠性。這樣，在一個較大的監(jiān)測區(qū)域中只需要布置一個高成本的振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀和多個低成本的低成本粉塵監(jiān)測儀，便可以通過低成本替代高成本的方式來進(jìn)行多個監(jiān)測點(diǎn)的同步監(jiān)測作業(yè)，再通過二次校準(zhǔn)的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)，不僅能顯著降低監(jiān)測成本?，還能有效確保整個監(jiān)測區(qū)域中監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)粉塵濃度的高精度監(jiān)測，并能通過多次校準(zhǔn)機(jī)制確保了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而能精準(zhǔn)直觀地生成礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖，同時考慮了設(shè)備的易用性、維護(hù)簡便性、成本效益以及觀測過程的便捷性，使其更適用于煤礦等粉塵污染環(huán)境的監(jiān)測需求。

27、本發(fā)明還提供了一種低成本雙驅(qū)動自校準(zhǔn)粉塵濃度在線監(jiān)測方法，采用一種低成本雙驅(qū)動自校準(zhǔn)粉塵濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)；

28、步驟一：將待監(jiān)測場所劃分為多個監(jiān)測區(qū)域，并將多組粉塵濃度監(jiān)測組件分別布置在多個監(jiān)測區(qū)域中，同時，使同一組粉塵濃度監(jiān)測組件中的多個低成本粉塵監(jiān)測儀和一個振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀均勻地分布在監(jiān)測區(qū)域中；

29、步驟二：建立多組粉塵濃度監(jiān)測組件中的多個低成本粉塵監(jiān)測儀和煤礦信息處理中心之間的通信連接；建立多組粉塵濃度監(jiān)測組件中振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀和煤礦信息處理中心之間的通信連接；建立煤礦信息處理中心和視覺客戶端之間的通信連接；

30、步驟三：利用多組粉塵濃度監(jiān)測組件對多個監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行時粉塵濃度的在線監(jiān)測作業(yè)；

31、s31：通過低成本粉塵監(jiān)測儀進(jìn)行所在位置處粉塵的監(jiān)測作業(yè)；

32、s311：通過數(shù)據(jù)處理模塊一控制微型風(fēng)扇以設(shè)定功率啟動工作，利用微型風(fēng)扇提供負(fù)壓，使環(huán)境中的待檢測空氣進(jìn)入至低成本粉塵監(jiān)測儀；同時，通過數(shù)據(jù)處理模塊一控制激光器發(fā)射出特定波長的激光光束，利用透鏡組將激光光束聚焦并照射于流經(jīng)測量腔室中心區(qū)域的含塵氣流上，同時，利用激光探測矩陣中的三個硅光電二極管從不同角度接收含塵氣流中顆粒所產(chǎn)生的多角度散射光信號，再將所接收到的多角度散射光信號發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊一；

33、同時，利用定位模塊一采集低成本粉塵監(jiān)測儀所在位置的位置信息，并發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊一；利用溫濕度傳感器實時采集流出光散射腔室空氣的溫度信號及濕度信號，并發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊一；

34、s312：數(shù)據(jù)處理模塊一根據(jù)接收到的溫度信號及濕度信號獲得溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的多角度散射光信號獲得激光多角度信息，并將激光器光源參數(shù)、激光多角度信息、溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫一中的綜合數(shù)據(jù)存儲區(qū)一進(jìn)行存儲，同時，粉塵濃度計算單元基于激光器的光源參數(shù)和激光多角度信息，并結(jié)合待測氣體的溫度數(shù)據(jù)及濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行粉塵濃度數(shù)據(jù)ca1的計算；同時，在每個監(jiān)測周期中的第xn次計算過程中，將得到的第xn個粉塵濃度數(shù)據(jù)ca1發(fā)送至物理驅(qū)動自校準(zhǔn)單元，物理驅(qū)動自校準(zhǔn)單元將第xn個粉塵濃度數(shù)據(jù)ca1與數(shù)據(jù)庫一中校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲區(qū)一中粉塵濃度信息數(shù)據(jù)集進(jìn)行比對，其中，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲區(qū)一中包括不同的光源參數(shù)、不同的溫濕度信息以及不同的激光多角度信息這些綜合因素所計算出的粉塵濃度信息數(shù)據(jù)集，若比對偏差小于設(shè)定閾值，不進(jìn)行任何動作，若比對偏差大于設(shè)定閾值，則利用物理驅(qū)動的預(yù)測模型分析光源參數(shù)、激光多角度信息、溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)與粉塵濃度計算單元輸出之間的關(guān)系，以對粉塵濃度計算單元的預(yù)期行為特征進(jìn)行預(yù)測，同時，通過反演計算的方式計算出需要修改的計算因子，并反饋至粉塵濃度計算單元中，再通過反復(fù)迭代和優(yōu)化的方式，使粉塵濃度計算單元的輸出值與物理驅(qū)動模型的預(yù)測值之間的差值控制在設(shè)定誤差范圍內(nèi)；

35、數(shù)據(jù)處理模塊一將低成本粉塵監(jiān)測儀的位置信息、光源參數(shù)、激光多角度信息、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)和粉塵濃度數(shù)據(jù)ca1發(fā)送至煤礦信息處理中心單元；

36、s32：通過振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀進(jìn)行所在位置處粉塵的監(jiān)測作業(yè)；

37、利用定位模塊二采集振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀所在位置的位置信息，并發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊二；通過振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀中的數(shù)據(jù)處理模塊二獲得所在位置處的粉塵濃度數(shù)據(jù)cb；數(shù)據(jù)處理模塊二將振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀的位置信息和粉塵濃度數(shù)據(jù)cb一同發(fā)送至煤礦信息處理中心；

38、步驟四：繪制出礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖；

39、s41：中心數(shù)據(jù)處理器在接收到低成本粉塵監(jiān)測儀的位置信息、光源參數(shù)、激光多角度信息、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)和粉塵濃度數(shù)據(jù)ca1，以及振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀的位置信息及粉塵濃度數(shù)據(jù)cb后，將其存儲至數(shù)據(jù)庫二中的綜合數(shù)據(jù)存儲區(qū)二中；

40、s42：中心數(shù)據(jù)處理器對綜合數(shù)據(jù)存儲區(qū)二中的粉塵濃度數(shù)據(jù)ca1和粉塵濃度數(shù)據(jù)cb進(jìn)行清洗和標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除其中的噪聲和異常值，在消除異常值過程中，對于來自于同一組粉塵濃度監(jiān)測組件中的粉塵濃度數(shù)據(jù)，以振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀的粉塵濃度數(shù)據(jù)cb為參考數(shù)據(jù)，再將其余的多個低成本粉塵監(jiān)測儀的粉塵濃度數(shù)據(jù)ca1與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，若比對差值大于設(shè)定差值范圍時確實其為異常值，并進(jìn)行去除處理；將篩選出的高質(zhì)量和一致性滿足要求的數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫二中的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲區(qū)二中，并作為構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型的數(shù)據(jù)集；

41、s43：機(jī)器學(xué)習(xí)自校準(zhǔn)單元將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲區(qū)二中的數(shù)據(jù)集按設(shè)定比例分為訓(xùn)練集和驗證集；以光源參數(shù)、激光多角度信息、溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)作為特征數(shù)據(jù)，并采用在粉塵濃度監(jiān)測中具有更高的預(yù)測精度和泛化能力的支持向量機(jī)機(jī)器學(xué)習(xí)算法來進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型的搭建；再利用訓(xùn)練集對機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型；然后，利用調(diào)整模型參數(shù)的方式來最小化預(yù)測誤差，得到優(yōu)化好的機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型；最后，利用驗證集對優(yōu)化好的機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型進(jìn)行驗證，并根據(jù)驗證結(jié)果對機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化，得到數(shù)據(jù)驅(qū)動的機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型；

42、s44：將實時接收的來自于低成本粉塵監(jiān)測儀的粉塵濃度數(shù)據(jù)ca1作為輸入數(shù)據(jù)，輸入至機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型，通過機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)自校準(zhǔn)，輸出校準(zhǔn)后的粉塵濃度數(shù)據(jù)ca；

43、s45：中心數(shù)據(jù)處理器將低成本粉塵監(jiān)測儀的位置信息及校準(zhǔn)后的粉塵濃度數(shù)據(jù)ca，以及振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀的位置信息及粉塵濃度數(shù)據(jù)cb存儲至數(shù)據(jù)庫二中的粉塵云數(shù)據(jù)存儲區(qū)中；

44、s46：礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖單元基于低成本粉塵監(jiān)測儀的位置信息及校準(zhǔn)后的粉塵濃度數(shù)據(jù)ca，以及振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀的位置信息及粉塵濃度數(shù)據(jù)cb繪制出礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖，并將礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖發(fā)送至視覺客戶端；其中，空間粉塵濃度預(yù)測網(wǎng)絡(luò)模型通過海量位置組合實驗的方式建立，具體過程如下：

45、s461：利用振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀在不同位置進(jìn)行粉塵濃度的監(jiān)測，通過大量的測量過程收集并記錄粉塵濃度數(shù)據(jù)和對應(yīng)的位置信息，利用大量的粉塵濃度數(shù)據(jù)和對應(yīng)的位置信息作為樣本數(shù)據(jù)集；

46、s462：將樣本數(shù)據(jù)集按設(shè)定比例劃分為訓(xùn)練集和驗證集；

47、s463：建立空間粉塵濃度預(yù)測網(wǎng)絡(luò)模型，并利用訓(xùn)練集進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的空間粉塵濃度預(yù)測網(wǎng)絡(luò)模型；

48、s464：調(diào)整和優(yōu)化模型參數(shù)，以提高空間粉塵濃度預(yù)測網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測精度；

49、s465：利用驗證集對空間粉塵濃度預(yù)測網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行驗證，同時，通過比較空間粉塵濃度預(yù)測網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測的粉塵濃度數(shù)據(jù)與實際觀測值之間的差異來評估模型的準(zhǔn)確性和可靠性，并根據(jù)評估結(jié)果對模型參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化，得到最終的空間粉塵濃度預(yù)測網(wǎng)絡(luò)模型；

50、步驟五：視覺客戶端將所接收到的礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖進(jìn)行實時展示。

51、進(jìn)一步，為了確保校準(zhǔn)的精度，在步驟三的s312中，所述物理驅(qū)動的預(yù)測模型基于蒙特卡羅模擬和mie氏散射理論而建立。

52、本發(fā)明在一個監(jiān)測區(qū)域中設(shè)置了一個高成本振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀和多個低成本的低成本粉塵監(jiān)測儀，并采用了“雙驅(qū)動”校準(zhǔn)模型，具體地，在低成本粉塵監(jiān)測儀部分利用物理驅(qū)動的預(yù)測模型定期分析光源參數(shù)、激光多角度信息、溫度數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)與粉塵濃度計算單元輸出之間的關(guān)系，進(jìn)而定期對粉塵濃度計算單元中的計算因子進(jìn)行物理自校準(zhǔn)，以實現(xiàn)對粉塵濃度數(shù)據(jù)的初次校準(zhǔn)，以充分提高自身粉塵濃度數(shù)據(jù)的監(jiān)測精度。同時，在煤礦信息處理中心處，使用數(shù)據(jù)驅(qū)動的機(jī)器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)模型對低成本粉塵監(jiān)測儀每次監(jiān)測到的粉塵濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行二次實時校準(zhǔn)，顯著提高了煤礦安全監(jiān)測的效率和準(zhǔn)確性并降低經(jīng)濟(jì)成本。通過兩種校準(zhǔn)方式的有效結(jié)合，顯著提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的測量精度和穩(wěn)定性，降低誤差。這樣，在一個較大的監(jiān)測區(qū)域中只需要布置一個高成本的振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀和多個低成本的低成本粉塵監(jiān)測儀，便能實現(xiàn)多個監(jiān)測點(diǎn)的同步監(jiān)測作業(yè)，進(jìn)而可以利用多個低成本粉塵監(jiān)測儀來進(jìn)行高成本監(jiān)測設(shè)備的替代式監(jiān)測作業(yè)，不僅能顯著降低了整體的監(jiān)測成本?，還能有效確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度。最后，利用礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖單元依據(jù)低成本粉塵監(jiān)測儀的位置信息及二次校準(zhǔn)后的粉塵濃度數(shù)據(jù)，以及振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀的位置信息及粉塵濃度數(shù)據(jù)，生成礦井整體區(qū)域粉塵分布云圖并發(fā)送至視覺客戶端，并通過視覺客戶端進(jìn)行直觀地展示，可以便于相關(guān)人員實時了解整個監(jiān)測場所中不同監(jiān)測區(qū)域處的粉塵濃度情況，進(jìn)而便于統(tǒng)籌地實現(xiàn)對整個監(jiān)測場所粉塵濃度的實時可靠監(jiān)測。

53、本發(fā)明采用了一種實時“雙驅(qū)動”的校正方法，應(yīng)用物理驅(qū)動和數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型實現(xiàn)了低成本粉塵監(jiān)測儀的自校準(zhǔn)，并利用了大量的低成本粉塵監(jiān)測儀通過替代的方式取代了大量高成本振蕩天平粉塵連續(xù)測定儀，在提高了粉塵監(jiān)測的精度的同時，能顯著地降低經(jīng)濟(jì)成本。