本申請涉及氣體檢測領域，特別是涉及一種基于多任務模型的電子鼻以及氣體檢測方法。

背景技術：

1、隨著仿生工具的快速發(fā)展，人類的感官能力得到了極大的拓展，而電子鼻(e-nose)就是這些工具中最重要的一種。電子鼻模仿了人類嗅覺系統(tǒng)，克服了人類嗅覺的許多缺陷，如無法探測有毒氣體和無色氣體。相關技術中，許多電子鼻中的氣體檢測模型只在公開數(shù)據(jù)集上進行訓練，而公共數(shù)據(jù)集往往只包含氣體類型的信息，因此無法預測氣體濃度，同時，電子鼻中的傳感器通常與分析系統(tǒng)焊接在一起，當單個傳感器損壞后往往會導致整個電子鼻失靈，這樣大大降低了電子鼻的通用性。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供一種基于多任務模型的電子鼻以及氣體檢測方法，電子鼻上的氣體傳感器可更換，同時可以檢測氣體種類和濃度，提高了電子鼻的通用性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N基于多任務模型的電子鼻，包括：

4、氣體檢測模塊，用于檢測待檢測氣體的氣敏響應值；

5、微控制器模塊，與所述氣體檢測模塊連接，用于根據(jù)所述待檢測氣體的氣敏響應值確定待檢測氣體的種類和濃度；

6、其中，所述氣體檢測模塊為氣體傳感陣列；所述氣體傳感陣列包括多個可拆卸的氣體傳感器，所述氣體傳感器用于檢測待檢測氣體的氣敏響應值；

7、所述微控制器模塊中設置有多任務模型，所述多任務模型用于根據(jù)所述待檢測氣體的氣敏響應值確定待檢測氣體的種類和濃度；所述多任務模型由訓練樣本對反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行訓練得到，所述訓練樣本包括多種氣體的氣敏響應值樣本數(shù)據(jù)以及對應的標簽，所述標簽為氣體的種類和濃度。

8、進一步地，所述反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡模型包括共享卷積層和任務分支層。

9、進一步地，所述氣體傳感器采用微機電系統(tǒng)氣體傳感器。

10、進一步地，所述微控制器模塊，包括：

11、加熱器，用于給所述氣體傳感器加熱，使所述氣體傳感器中敏感材料與待檢測氣體發(fā)生反應，吸附或者脫附待檢測氣體；

12、電壓模塊，與所述加熱器連接，用于給所述加熱器提供直流電壓；

13、緩存模塊，與所述氣體傳感器連接，用于存儲所述待檢測氣體的氣敏響應值；

14、控制器，分別與所述緩存模塊和所述電壓模塊連接，用于向所述電壓模塊發(fā)出控制指令，使所述電壓模塊根據(jù)所述控制指令生成所述直流電壓，并將獲取到的所述待檢測氣體的氣敏響應值存儲至緩存模塊，還用于通過設置的多任務模型確定待檢測氣體的種類和濃度。

15、進一步地，所述基于多任務模型的電子鼻，還包括：

16、無線傳輸模塊，與所述控制器連接，用于將所述待檢測氣體的種類和濃度發(fā)送至上位機。

17、進一步地，所述無線傳輸模塊采用lora無線傳輸技術。

18、進一步地，所述氣體檢測模塊和所述微控制器模塊集成在電路板上。

19、進一步地，所述多任務模型的電子鼻還包括外殼，所述電路板設置于外殼內部。

20、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N氣體檢測方法，應用于上述所述的基于多任務模型的電子鼻，包括：

21、獲取待檢測氣體的氣敏響應值；

22、將所述待檢測氣體的氣敏響應值輸入至多任務模型進行檢測，得到待檢測氣體的種類和濃度；其中，所述多任務模型由訓練樣本對反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行訓練得到，所述訓練樣本包括多種氣體的氣敏響應值樣本數(shù)據(jù)以及對應的標簽，所述標簽為氣體的種類和濃度。

23、進一步地，所述多任務模型為訓練后的反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡模型，所述反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡模型包括共享卷積層和任務分支層；

24、將所述待檢測氣體的氣敏響應值輸入至多任務模型進行檢測，得到待檢測氣體的種類和濃度，具體包括：

25、將所述待檢測氣體的氣敏響應值輸入至所述共享卷積層進行特征提取，得到目標特征；

26、將所述目標特征輸入至所述任務分支層進行檢測，得到待檢測氣體的種類和濃度。

27、根據(jù)本申請?zhí)峁┑木唧w實施例，本申請公開了以下技術效果：

28、本申請?zhí)峁┝艘环N基于多任務模型的電子鼻以及氣體檢測方法，電子鼻氣體檢測模塊包括多個可拆卸的氣體傳感器，當氣體傳感器損壞時可進行更換，提高了電子鼻的通用性，同時，微控制器模塊中設置的多任務模型可以根據(jù)待檢測氣體的氣敏響應值同時確定待檢測氣體的種類和濃度，彌補了電子鼻不能預測氣體濃度的缺陷。

技術特征：

1.一種基于多任務模型的電子鼻，其特征在于，所述基于多任務模型的電子鼻包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的基于多任務模型的電子鼻，其特征在于，所述反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡模型包括共享卷積層和任務分支層。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于多任務模型的電子鼻，其特征在于，所述氣體傳感器采用微機電系統(tǒng)氣體傳感器。

4.根據(jù)權利要求2所述的基于多任務模型的電子鼻，其特征在于，所述微控制器模塊，包括：

5.根據(jù)權利要求4所述的基于多任務模型的電子鼻，其特征在于，所述基于多任務模型的電子鼻，還包括：

6.根據(jù)權利要求5所述的基于多任務模型的電子鼻，其特征在于，所述無線傳輸模塊采用lora無線傳輸技術。

7.根據(jù)權利要求1所述的基于多任務模型的電子鼻，其特征在于，所述氣體檢測模塊和所述微控制器模塊集成在電路板上。

8.根據(jù)權利要求7所述的基于多任務模型的電子鼻，其特征在于，所述多任務模型的電子鼻還包括外殼，所述電路板設置于外殼內部。

9.一種氣體檢測方法，應用于權利要求1-8任一項所述的基于多任務模型的電子鼻，所述氣體檢測方法包括：

10.根據(jù)權利要求9所述的氣體檢測方法，其特征在于，所述多任務模型為訓練后的反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡模型，所述反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡模型包括共享卷積層和任務分支層；

技術總結
本申請公開了一種基于多任務模型的電子鼻以及氣體檢測方法，涉及氣體檢測領域，該電子鼻包括氣體檢測模塊和微控制器模塊，氣體檢測模塊用于檢測待檢測氣體的氣敏響應值；微控制器模塊與所述氣體檢測模塊連接，用于根據(jù)所述待檢測氣體的氣敏響應值確定待檢測氣體的種類和濃度；氣體檢測模塊包括多個可拆卸的氣體傳感器，氣體傳感器用于檢測待檢測氣體的氣敏響應值；所述微控制器模塊中設置有多任務模型，所述多任務模型用于根據(jù)所述待檢測氣體的氣敏響應值確定待檢測氣體的種類和濃度。本申請?zhí)岣吡穗娮颖堑耐ㄓ眯浴?br/>
技術研發(fā)人員：軒福貞,王濤,倪望澤,張博威,吳羽,楊志,陳樂晨,朱佳清,劉澤昆
受保護的技術使用者：華東理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6