一个支持物联网的电子鼻子,用于使用LoRa网络协议远程检测和监测空气污染危害

科学领域:

• 环境科学 环境科学
• 传感器技术 传感器技术
• 人工智能的人工智能

背景情况:

• 电子鼻子 (e-noses) 对于检测空中危险和预防事故至关重要.
• 当前的e-nose网络通常依赖于耗电密集的互联网连接.
• 远程无线网络 (LoRa) 为远程监控提供了低功耗的替代方案.

研究的目的:

• 提出和开发一个联网的智能气体传感器系统 (N-IGSS),用于实时检测和监测空气污染危害.
• 为了利用LoRa低功耗广域网,在没有互联网连接的情况下独立运行.
• 评估系统在识别各种空中危险方面的性能.

主要方法:

• 开发了一个气体传感器节点,其中包括七个交叉选择性金属氧化物半导体 (MOX) 气体传感器元件,一个微控制器和一个LoRa模块.
• 将传感器节点暴露在六个类别中:环境空气,五种挥发性有机化合物 (VOC),以及燃烧烟草,油漆,地毯,酒精和香料的排放.
• 应用了两阶段的分析空间转换:标准化线性差别分析 (SLDA) 用于预处理和四个分类器 (AdaBoost,XGBoost,RF,MLP) 用于培训和测试.

主要成果:

• 在识别30个未知测试样本时,N-IGSS实现了100%的准确性.
• 记录了一个1.42 × 10-4的低平均平方误差 (MSE).
• 在590米的距离上取得了成功的检测和监测.

结论:

• 拟议的N-IGSS有效地使用LoRa技术实时检测和监测空中危险.
• 该系统在污染物识别方面表现出高准确性和低错误率.
• N-IGSS提供了一个可行的,低功耗的解决方案,用于在偏远地区广泛的空中危险监测.