[发明专利]一种基于移动机器人的室内多源环境健康指数监测评估方法

权利要求书

1.一种基于移动机器人的室内多源环境健康指数监测评估方法，其特征在于：包括获取多源环境参数、多源数据处理和环境健康指数综合评估三个阶段；其中获取多源环境参数阶段是利用移动机器人控制模块控制机器人按指定的路径移动，通过环境监测模组和定位模块记录移动机器人到达的每个点的位置和该位置的环境特征；多源数据处理阶段是利用数据处理模块对多源环境参数进行融合、滤波、插值和可视化；环境健康指数综合评估阶段是使用模糊逻辑评估算法对滤波和插值后的多源空气数据进行评估；

具体步骤如下：

步骤1，获取多源环境参数:获取多源环境参数过程包括通过控制模块控制机器人按照指定的路径移动；使用多合一环境监测传感模组进行环境特征参数监测；室内定位模块使用激光雷达采集位置参数；

步骤2，多源数据处理:数据处理模块将从环境监测模组和定位模块得到的多源环境参数、位置坐标和时间戳进行融合；对原始数据进行平滑和卡尔曼滤波处理以减小测量误差，再对数据进行插值并且可视化；

上述步骤2具体如下：

步骤2.1，数据处理模块将从环境监测模组和定位模块得到的多源环境参数、位置坐标和时间戳进行融合；

步骤2.2，对数据进行平滑和卡尔曼滤波处理：

步骤2.3，对数据进行插值：采用加权K近邻插值算法对室内移动传感没有涉及的区域进行插值，其具体公式为：

其中，c_ij表示污染物i在K个已监测点中第j个的点的浓度，i为SO2、NO2、PM10及PM2.5,D_ij表示污染物i在K个已监测点中第j个的点到未检测点的距离；

步骤2.4，将数据进行可视化，具体步骤为：根据每个时间对应的参数测量参数画出各种监测物浓度随时间的变化图，当移动机器人在室内移动时可根据激光雷达获得移动机器人的位置，每个位置都和当时的环境参数相对应，待监测区域经过插值算法插值后，室内每个位置都有对应的环境参数，画出环境监测数据的空间分布热图，颜色越红表示污染物浓度越高，颜色越蓝表示污染物浓度越低，直观的看出污染源的大致位置和污染源区域的面积大小；

步骤3，环境健康指数综合评估:环境评估模块从数据处理模块分别得到滤波和插值后的数据，分别计算出各种污染物的隶属度函数,对数据进行模糊化处理；设定模糊逻辑决策规则，根据规则进行运算，采用最小法则得到输出；对模糊集合进行去模糊化处理，得到环境健康指数。

2.根据权利要求1所述的一种基于移动机器人的室内多源环境健康指数监测评估方法，其特征在于：所述步骤1具体如下；

步骤1.1，控制模块控制机器人按照指定的路径移动为移动机器人规划好行走的路径，输入到控制模块，移动机器人将会按照规划好的轨迹在室内进行移动；

步骤1.2，多合一环境监测传感模组进行环境特征参数监测：将CO2、温湿度、颗粒物、可挥发性有机物、甲醛和细菌传感器模块集成于一个传感模组；

步骤1.3，室内定位模块使用激光雷达采集位置参数：先让移动机器人搭载激光雷达扫描出室内地图，当移动机器人按规定的轨迹在室内移动时，利用激光雷达得到机器人到达的每个点的位置；将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较,作适当处理后,获得目标的有关信息,包含目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状参数,从而对目标进行探测、跟踪和识别。

3.根据权利要求1所述的一种基于移动机器人的室内多源环境健康指数监测评估方法，其特征在于：在步骤3中，采用模糊逻辑评估算法对多源空气数据进行评估，具体步骤如下：

步骤3.1，环境评估模块从数据处理模块分别得到滤波和插值后的数据，分别计算出各种污染物的隶属度函数,对数据进行模糊化处理；

步骤3.2，设定模糊逻辑决策规则，根据规则进行运算，采用最小法则得到输出，且输出结果在模糊逻辑中定义为Fire Strength(FS)；

步骤3.3，对模糊集合进行去模糊化处理，得到环境健康指数。

4.根据权利要求3所述的一种基于移动机器人的室内多源环境健康指数监测评估方法，其特征在于：在步骤3.1中，选择三角隶属函数。