王秋硕， 谢 涛， 孟祥森， 矫鲁平， 苏维均

(1.北京工商大学 计算机与信息工程学院，北京 100048;2.烟台产品质量监督检验所，山东 烟台 264003)

0 引 言

在微生物作用下,污水管道中会产生甲烷(CH4)、硫化氢(H2S)、氨气(NH3)[1]等有害气体沿管道进入居室,人体直接吸入会给呼吸系统、神经系统造成损伤[2],所以,对污水管道内有害气体进行定量检测是关乎民生的重要话题。

常用的多组分气体检测方法依据检测原理可以分为传统检测方法与光学检测方法[3]。传统检测方法是依靠金属传感器、电化学传感器等方法进行检测；光学检测方法是对气体光谱特性的检测,实现快速获取气体信息,拥有更高的灵敏性与精确度,但光学检测装置较为精密且庞大,不适用于现场环境的检测。

本文设计的检测装置选用基于传感器阵列[4]的电化学传统检测方法,实现对多组分气体的现场环境检测,并通过最小二乘[5]、支持向量回归[6](support vector regression)、高斯过程回归[7](Gaussian process regression)三种基于统计学的多元回归方法进行比较,根据测试结果,针对不同气体选择相应更为精准的方法进行实验。

1 检测装置系统设计

所设计的基于传感器阵列的多组分气体检测系统由气敏传感器阵列,信号预处理,模式识别三大部分构成。其总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构

目标气体与敏感材料发生化学反应,结果通过传感器电路将化学信号转换为电信号,被信号预处理单元采集,消除噪声,特征提取[8],最后采用适合的模式识别分析方法完成对数据的处理,得到最终气体信息。……