[发明专利]一种PM2.5个体暴露自动化监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种PM_2.5个体暴露自动化监测装置的自动化监测方法，其特征在于：其采用的自动化监测装置包括平台数据采集系统和平台数据管理系统；

平台数据采集系统包括：室内PM_2.5监测仪、可穿戴设备、可插卡式路由器及云平台；室内PM_2.5监测仪及可穿戴式设备与可插卡式路由器连接通讯，通过移动网络将数据上传至云平台；室内PM_2.5监测仪、可插卡式路由器、可穿戴设备与被监测个体绑定；

其中可穿戴设备安装有数据监测应用端，用于可穿戴设备佩戴情况监测、实时定位以及是否在常驻区域内监测；可穿戴设备至少包括心率模块、GPS定位模块、Wi-Fi模块；

平台数据管理系统包括：网页端和应用端，二者共同对云平台进行管理；具体如下：

网页端具体包括：

1）地图模块，用于查看项目中可穿戴设备、室内PM_2.5监测仪、可插卡式路由器所处位置以及通过颜色来区分其在线/离线状态；

2）项目管理模块，用于项目的建设功能、数据的查阅与导出功能、告警以及解绑统计，具体包括项目建设模块、数据匹配模块、数据导出、报告生成模块、告警模块、数据统计模块、解绑模块；

3）设备管理模块，用于可穿戴设备、室内PM_2.5监测仪、可插卡式路由器三种设备的新增、删除、更改、查询以及可插卡式路由器与室内PM_2.5监测仪的绑定功能；

4）个体管理模块，用于对被监测个体个人信息的新增、删除、更改、查询功能；

应用端具体包括：

1）应用首页模块，显示项目中可穿戴设备、室内PM_2.5监测仪、可插卡式路由器在线/离线情况，统计项目开展地区被监测个体人群的人均24H浓度值、室内/外平均浓度、室内/外平均监测时长信息；

2）项目管理模块，用于创建项目，分配个体，分配阶段，执行和开展项目；

3）设备管理模块；用于可穿戴设备、室内PM_2.5监测仪、可插卡式路由器三种设备的新增、删除、更改、查询以及可插卡式路由器与室内监测仪的绑定；

4）个体管理模块用于对被监测个体个人信息的新增、删除、更改、查询；

自动化监测方法具体步骤如下：

S1、数据采集

数据采集包括可穿戴设备采集、室内PM_2.5监测仪数据采集、室外站点PM_2.5数据采集，通过采集这些数据，将数据传送到平台服务器，平台服务器自动构建模型计算出更接近实际活动的个体暴露水平；

S2、数据处理

数据处理包括定位数据矫正、室外PM_2.5监测数据矫正、告警监测、设备解绑、个体PM_2.5实际暴露数据生成；

步骤S1数据采集具体过程如下：

S11、可穿戴设备采集

安装在可穿戴设备上的定制App后台可自动采集佩戴情况、定位数据，自动扫描周边是否有常驻场所Wi-Fi；

S12、室内PM_2.5监测仪数据采集

项目实施方将可插卡式路由器和室内PM_2.5监测仪放置在各被监测个体的常驻场所，开启并设置其网络，记录该Wi-Fi的独立MAC地址，以及被监测个体家或办公室的坐标；将室内PM_2.5监测仪连接可插卡式路由器，室内PM_2.5监测仪自动将室内PM_2.5值上传至监测仪厂家服务支持平台，PM_2.5个体暴露科研集成平台后端服务程序会通过监测仪的设备编号和厂家提供的服务接口获取该场所监测仪的监测数据，并将数据传至平台数据库；

S13、室外站点PM_2.5数据采集

室外环境监测站的空气质量指数实时数据来源于国家环境保护部服务接口，平台服务器会定时采集网站提供的实时数据，将数据存入平台服务器的数据库中；

步骤S2数据处理的具体过程如下：

S21、定位数据矫正

针对被监测个体佩戴可穿戴设备所处环境存在无网络、网络信号差及GPS信号差造成的定位精度低、数据不准确的情况，被监测个体定位应用端会优先排除掉定位精度低的坐标点，并估算出被监测个体移动的平均速度，对超出120km/h的定位点进行矫正或排除，从而保留更加接近个体行动轨迹的定位数据；

S22、室外PM_2.5监测数据矫正

将等于3的值保留处理，小于3的值则排除，使室内PM_2.5监测数据更加接近真实环境数据，降低PM_2.5数据误差；

S23、告警监测

平台根据被监测个体的监测情况自动生成告警，当监测设备出现未配置相关设备、配置信息错误、断网、关机的情况，系统会根据数据传输情况自动生成该设备的信息有误、离线的告警提示，用户可根据告警提示，找到为个体配置监测设备的环节中漏掉的或错误的操作，以及需要重启的设备，及时作出相关处理；

S24、个体PM_2.5实际暴露数据生成

平台服务器定时通过可穿戴设备的定位数据匹配出最近的室外PM_2.5监测站；通过绑定的室内PM_2.5监测仪获取到室内PM_2.5的监测数据；通过绑定的可插卡式路由器的MAC地址与定位数据中附近Wi-Fi的MAC对比判断出所处位置属于家、办公室、常驻场所，从而构建个体PM_2.5实际暴露数据模型；

S25、数据采集结束后，回收设备，一键解绑；

S26、个体暴露报告单

项目结束后，选择单一被监测个体，根据该个体在项目期间的监测数据，生成个体暴露报告单，该报告单具有实时暴露监测报告、综合暴露监测报告、温馨提示内容，且该报告支持在线查看，一键导出；

S27、数据传输支持

可穿戴移动设备定位信息使用SIM的3G/4G网络进行数据传输，配备给被监测个体的可插卡式路由器设备为室内PM_2.5监测仪提供网络支持。