混合气体检测系统、方法、电子设备及介质

本发明涉及气体检测，尤其涉及一种混合气体检测系统、方法、电子设备及介质。

背景技术：

1、在锂离子电池热失控的过程中，由于电池释放的气体出现的时间比电池温度、电压和电流的变化要提前，所以检测电池热失控时释放的气体(如co、h2、c2h4和voc等)对提前预警锂离子电池热失控过程更加有效，需要高灵敏快速响应的多气体检测装置来定量检测热失控过程中释放的气体含量。

2、现有的检测技术难以精确地测量各种气体分子的含量，如传统的气体检测装置，由于受限于气体传感器的交叉敏感特性，难以在复杂的混合气体中精确的测量出各种气体分子的含量；采用色谱柱方法的气体分离，虽然可以对复杂混合气体各组分实现分离，但成本高，体积大难以实际应用于电池热失控状态的预警；机器学习算法由于可以自适应的学习气体传感器测试的数据，在模型进行充分学习后，可以精确地将复杂的混合气体中的各种气体组分识别，因此，提供一种采用机器学习算法的气体检测系统应用前景非常广阔。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种混合气体检测系统、方法、电子设备及介质。

2、根据本发明的第一个方面，提供了一种混合气体检测系统，包括：多个气体传感器，用于对混合气体中不同的气体产生不同的敏感信号；模数转换装置，用于将不同的敏感信号转变为不同的数字信号；原始数据处理单元，用于分别对不同的数字信号进行特征提取，得到与每个数字信号对应的数据特征，构成数据特征集；第一神经网络模型，用于根据数据特征集识别混合气体中不同气体的种类，其中，第一神经网络模型被预先根据数据特征集的样本训练而成；第二神经网络模型，用于根据数据特征集和第一神经网络模型的识别结果预测混合气体中目标气体的浓度，其中，第二神经网络模型被预先根据气体类别信息和数据特征集的样本训练而成。

3、根据本发明的实施例，原始数据处理单元包括：信号预处理单元，用于对数字信号中的数据进行数据切片处理；特征提取单元，用于对切片处理后的数据进行特征提取，生成数据特征集；数据标准化单元，用于对数据特征集进行标准化处理；权重分析单元，用于根据权重判断标准化处理后的数据特征集的有效性。

4、根据本发明的实施例，还包括：传感器状态判别处理单元，用于根据多个气体传感器的状态信息对多个气体传感器发出响应指令，其中，当多个气体传感器处于气体响应状态、气体响应稳定状态和无气体恢复状态时，多个气体传感器响应于传感器状态判别处理单元发出的存储指令存储数字信号；当多个气体传感器处于无气体稳定状态时，多个气体传感器响应于传感器状态判别处理单元发出的发送指令发送数字信号至原始数据处理单元。

5、根据本发明的实施例，还包括：辅助电路，用于调整数字信号的幅度；接口电路，用于提供外接设备的接口连接；电源管理模块，用于给辅助电路和接口电路提供电源。

6、根据本发明的实施例，多个气体传感器包括多个微机电系统式金属氧化物气体传感器。

7、根据本发明的实施例，多个气体传感器呈水平阵列化设置。

8、本发明的第二方面提供了一种混合气体检测方法，包括：对混合气体中不同的气体产生不同的敏感信号；将不同的敏感信号转变为不同的数字信号；分别对不同的数字信号进行特征提取，得到与每个数字信号对应的数据特征，构成数据特征集；根据数据特征集识别混合气体中不同气体的种类；根据数据特征集和识别结果预测混合气体中目标气体的浓度。

9、本发明的第三方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述方法。

10、本发明的第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述方法。

11、本发明的第五方面还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法。

12、根据本发明提供的混合气体检测系统、方法、电子设备、介质和程序产品，通过采用多种气体传感器作为敏感单元，结合机器学习和循环神经网络算法实现不同传感器的数据融合，能够对未知混合气体实现精准识别，从而提高传感器识别精度。

技术特征：

1.一种混合气体检测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的混合气体检测系统，其特征在于，所述原始数据处理单元包括：

3.根据权利要求1所述的混合气体检测系统，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的混合气体检测系统，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的混合气体检测系统，其特征在于，所述多个气体传感器包括多个微机电系统式金属氧化物气体传感器。

6.根据权利要求1所述的混合气体检测系统，其特征在于，所述多个气体传感器呈水平阵列化设置。

7.一种混合气体检测方法，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行根据权利要求7所述的方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求7所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种混合气体检测系统、方法、电子设备及介质，涉及气体检测领域。该系统包括：多个气体传感器，用于对混合气体中不同的气体产生不同的敏感信号；模数转换装置，用于将不同的敏感信号转变为不同的数字信号；原始数据处理单元，用于分别对不同的数字信号进行特征提取，得到与每个数字信号对应的数据特征，构成数据特征集；第一神经网络模型，用于根据数据特征集识别混合气体中不同气体的种类，其中，第一神经网络模型被预先根据数据特征集的样本训练而成；第二神经网络模型，用于根据数据特征集和第一神经网络模型的识别结果预测混合气体中目标气体的浓度，其中，第二神经网络模型被预先根据气体类别信息和数据特征集的样本训练而成。

技术研发人员：孙建海,权浩,周天烨
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15