一种基于新风系统过滤效率的污染物溯源方法
文章来源：http://www.iwuchen.com/ 2024年11月04日 点击数：140
一种基于新风系统过滤效率的污染物溯源方法
技术领域
本发明涉及洁净室污染溯源技术领域，具体是一种基于新风系统过滤效率的污染物溯源方法。
背景技术
在芯片制作车间内，会设置有洁净室，洁净室与车间之间设有新风系统；洁净室内部的污染物要求很高，一旦出现污染物，需要进行溯源，现有的溯源方案大都借助安装在洁净室内部的AMC监测仪进行污染物监测，直接确定哪些区域存在污染物，这种方式是可行的，但是只能够监测已安装AMC监测仪的区域，溯源准度高，但是溯源范围较小。
芯片制作车间与洁净室之间的包含关系，对于芯片制作车间中的非洁净室区域，在成本一定的情况下，现有技术是不进行AMC监测的，只会在洁净室内部安装AMC监测仪，如何扩大污染监测范围，对芯片制作车间中的非洁净室区域，也即，未安装AMC监测仪的区域进行污染监测，优化现有的污染溯源过程是本发明技术方案想要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于新风系统过滤效率的污染物溯源方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于新风系统过滤效率的污染物溯源方法，所述方法包括：
获取历史访客数据，根据所述历史访客数据确定预测访问表；
获取历史污染数据，根据历史污染数据确定一天内各时刻的污染信息，基于污染信息和预测访问表确定污染交换量；
定时获取新风系统的输入和输出的差异情况，根据所述差异情况确定新风系统中各过滤器的过滤效率；
统计新风系统中各过滤器的过滤效率，基于过滤效率对各过滤器处的污染物类型及其浓度进行二维化处理；
基于二维化处理结果执行溯源过程。
作为本发明进一步的方案：所述获取历史访客数据，根据所述历史访客数据确定预测访问表的步骤包括：
生成含有标签的周年表；所述周年表的颗粒度为日，所述标签含有赋值端口；
根据预设的节假日数据对周年表中各元素的标签进行赋值；其中，所述赋值种类至少有两种，用于区分工作日和休息日；
基于赋值后的周年表获取历史访客数据，生成/更新预测访问表。
作为本发明进一步的方案：所述基于赋值后的周年表获取历史访客数据，生成/更新预测访问表的步骤包括：
读取若干个周年表，根据周年表中的特征值确定标准周年表；其中，所述特征值的获取步骤包括：计算赋值后的周年表中不同值的数量，并根据所述数量对不同值进行升序排列，得到值组；提取值组中至少一个头部数据，所述头部数据为特征值；
获取一年时间的日访客数据，将所述日访客数据插入赋值后的周年表，得到待检周年表；
基于所述标准周年表折叠所述待检周年表，得到成品子表；
统计所述成品子表，确定预测访问表。
作为本发明进一步的方案：所述获取历史污染数据，根据历史污染数据确定一天内各时刻的污染信息，基于污染信息和预测访问表确定污染交换量的步骤包括：
获取前一天的历史污染数据，对历史污染数据进行统计学处理，得到历史污染数据在一天内的变化函数；
对任一日期，根据预测访问表查询当日的交换次数；
在一天内，对交换次数进行分配，确定各个时段的交换次数，基于分配后的交换次数和对应时刻的污染信息确定污染交换量。
作为本发明进一步的方案：所述获取前一天的历史污染数据，对历史污染数据进行统计学处理，得到历史污染数据在一天内的变化函数的步骤包括：
接收工作人员设置的时间跨度，获取时间跨度内的污染数据，作为历史污染数据；所述时间跨度的组成单元为天；
在预设的步长下，配准各个时刻的历史污染数据，对各个时刻的历史污染数据进行均值化处理，得到各个时刻的污染数据；
排列各个时刻的污染数据，拟合出一天内的变化函数；
其中，所述步长以分钟为单位。
作为本发明进一步的方案：所述在一天内，对交换次数进行分配，确定各个时段的交换次数，基于分配后的交换次数和对应时刻的污染信息确定污染交换量的步骤包括：
获取工作时间规划，基于所述工作时间规划确定各个时段的访问概率；
基于所述访问概率对所述交换次数进行分配，得到各个时段的交换次数；
基于变化函数查询各个时段的污染信息，根据交换次数累计污染信息，确定污染交换量。
作为本发明进一步的方案：所述定时获取新风系统的输入和输出的差异情况，根据所述差异情况确定新风系统中各过滤器的过滤效率的步骤：
基于新风系统在入口处的检测仪获取输入；
基于新风系统在出口处的检测仪获取输出；
比对所述输出和所述输入，计算差异量；
根据所述差异量确定各过滤器的过滤效率；
其中，所述输入、输出和差异量均为维度相同的数组，每一个元素与一个过滤器对应。
作为本发明进一步的方案：所述统计新风系统中各过滤器的过滤效率，基于过滤效率对各过滤器处的污染物类型及其浓度进行二维化处理的步骤包括：
统计新风系统中各过滤器的过滤效率，将过滤效率与预设的标准效率进行比对；
当所述过滤效率未达到预设的标准效率时，读取过滤器的输入与输出；
对所述输入与输出进行识别，选取异常值，对异常值进行二维化处理。
作为本发明进一步的方案：所述对所述输入与输出进行识别，选取异常值，对异常值进行二维化处理的步骤包括：
将所述输出与预设的标准阈值进行比对，当所述输出超出预设的标准阈值时，将输出作为异常值；
当所述输出未达到预设的标准阈值时，将所述输入作为异常值；
将异常值转换为色值，填充至二维图。
作为本发明进一步的方案：所述基于二维化处理结果执行溯源过程的步骤包括：
当异常值是输出时，向洁净室方向进行溯源；
当异常值为输入时，向洁净室外部方向进行溯源；
溯源过程时，对二维图进行模糊化处理，对根据模糊化处理后各点位的色值进行区域切分，得到污染区。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种双向溯源过程，以新风系统的过滤效率为基准，结合新风系统的输入与输出，能够同时对洁净室及洁净室外部进行溯源，极大地扩大了溯源范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1示出了基于新风系统过滤效率的污染物溯源方法的总流程框图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为基于新风系统过滤效率的污染物溯源方法的总流程框图，本发明实施例中，一种基于新风系统过滤效率的污染物溯源方法，所述方法包括：
步骤S100：获取历史访客数据，根据所述历史访客数据确定预测访问表；
本发明涉及的洁净室在车间内部，属于车间内的一块区域，洁净室与车间之间设有新风系统，在实际应用中，车间内的空气质量本身就比较高，经过高精度的新风系统，可以进一步提高洁净室内部的空气质量；对于车间来说，其内部与外界的连通方式一般是借助空气调节设备，包括空调和过滤风口（可以理解为车间和外界连通用的精度较低的新风系统），在正常情况下，车间内的空气质量高于外界，但当车间内存在人员进出时，车间内与车间外会存在空气交换，因此，本申请需要统计历史访客数据，历史访客数据用于表示人员访问车间的过程。
进一步的，所述获取历史访客数据，根据所述历史访客数据确定预测访问表的步骤包括：
生成含有标签的周年表；所述周年表的颗粒度为日，所述标签含有赋值端口；
根据预设的节假日数据对周年表中各元素的标签进行赋值；其中，所述赋值种类至少有两种，用于区分工作日和休息日；
基于赋值后的周年表获取历史访客数据，生成/更新预测访问表。
生成一个周年表，所述周年表可以理解为一个含有标签的日历，每个标签可以进行赋值；赋值的种类可以有很多，但它们都是有限的，主要目的是区分各个节假日，比如端午、中秋、劳动节、国庆或春节等。根据假期长短对这些节假日进行赋值。值得一提的是，周末和工作日的值为最基础的值。然后，基于含有赋值后标签的日历获取当年的历史访客数据。
其中，所述基于赋值后的周年表获取历史访客数据，生成/更新预测访问表的步骤包括：
读取若干个周年表，根据周年表中的特征值确定标准周年表；其中，所述特征值的获取步骤包括：计算赋值后的周年表中不同值的数量，并根据所述数量对不同值进行升序排列，得到值组；提取值组中至少一个头部数据，所述头部数据为特征值；
获取一年时间的日访客数据，将所述日访客数据插入赋值后的周年表，得到待检周年表；
基于所述标准周年表折叠所述待检周年表，得到成品子表；
统计所述成品子表，确定预测访问表。
每年的假期情况是不同的，具体的，以元旦为起点，国庆是固定的，但是中间的其它假期的时间是存在偏差的，因此，不同年分的历史访客数据无法直接进行运算，所以，在运算前，先根据不同年分的周年表确定一个标准周年表，所述标准周年表可以是多个周年表共同确定的平均周年表，也可以是任取一个周年表直接作为标准周年表。然后，根据所述标准周年表折叠所述待检周年表，这一步骤需要进行说明，比如，标准周年表在0位置处是元旦，然后在26%处是清明，而待检周年表在0位置处是元旦，然后在27%处是清明，那么就需要将待检周年表中0至27%的历史访客数据进行折叠，折叠为26%。值得一提的是，所述折叠倍数也可以是小于1的值，通俗地说，所述折叠包括放大。
此外，所述成品子表只是一个人为定义的概念，用于代指折叠后的待检周年表，定义为子表的原因是，它仅是一年的待检周年表，统计不同年分的待检周年表，进而确定预测访问表。
步骤S200：获取历史污染数据，根据历史污染数据确定一天内各时刻的污染信息，基于污染信息和预测访问表确定污染交换量；
获取历史污染数据，所述历史污染数据是外界的污染参数，不同时刻是不同的，借助现有的天气服务即可获取得到，比如，PM2.5值，这都是常规的天气预报内容，如果用户需要获取更多类型的污染数据，可以在车间周围设置监测器，用于获取不同类型的污染数据。
进一步的，所述获取历史污染数据，根据历史污染数据确定一天内各时刻的污染信息，基于污染信息和预测访问表确定污染交换量的步骤包括：
获取前一天的历史污染数据，对历史污染数据进行统计学处理，得到历史污染数据在一天内的变化函数；
对任一日期，根据预测访问表查询当日的交换次数；
在一天内，对交换次数进行分配，确定各个时段的交换次数，基于分配后的交换次数和对应时刻的污染信息确定污染交换量。
污染数据一般比较稳定，获取前一天的历史污染数据，可以作为当日的预测污染数据，在预测访问表中查询当日的交换次数（有多少人访问，就有多少交换次数），交换次数是随机的，在当日对交换次数进行分配，分配过程中，在当日24小时内，随机选取时段（一般是小时为单位），作为交换次数的落入时段，当随机选取到交换次数个时段后，分配完成；值得一提的是，结合工作性质，分配过程一般在白天进行分配，比如早8点到晚8点。
分配完成后，可以得到每个时段（小时）有多少次访问，查询对应时刻的污染信息，即可计算得到污染交换量；计算过程非常简单，预先设置单次污染交换量和污染信息的关系，污染交换量和污染信息（可理解为污染浓度）之间一般呈正比，污染浓度越高，污染交换量越大，然后，由次数乘以单次交换量，再累计所有时段，即可得到当日的污染交换量。
进一步的，所述获取前一天的历史污染数据，对历史污染数据进行统计学处理，得到历史污染数据在一天内的变化函数的步骤包括：
接收工作人员设置的时间跨度，获取时间跨度内的污染数据，作为历史污染数据；所述时间跨度的组成单元为天；
在预设的步长下，配准各个时刻的历史污染数据，对各个时刻的历史污染数据进行均值化处理，得到各个时刻的污染数据；
排列各个时刻的污染数据，拟合出一天内的变化函数；
其中，所述步长以分钟为单位。
在本发明技术方案的一个优选实施例，提供了一种新的确定一天内各时刻的污染信息的方案，原有方案是采用前一天的污染信息作为当日的污染信息，这种方式的准度不是太高，对于此，本申请先接收工作人员设置的时间跨度，比如一周，获取一周内的污染数据，作为历史污染数据；然后，在预设的步长下，配准各个时刻的历史污染数据，所述步长以分钟为单位，配准过程的实际示例为，对于各个时刻（8：00、8：01和8：02等），将一周内同一时刻的所有污染数据作为一组，然后计算均值，作为各个时刻的污染数据；最后，拟合一天内的污染数据变化情况，得到变化函数，作为当日的变化函数，这种变化函数的精度更高，而且是以一周（更长或更短）的污染数据为基准确定的，与实际情况更加契合，防止出现前一天是雨天，后一天是晴天这种情况造成的污染数据差异。
进一步的，所述在一天内，对交换次数进行分配，确定各个时段的交换次数，基于分配后的交换次数和对应时刻的污染信息确定污染交换量的步骤包括：
获取工作时间规划，基于所述工作时间规划确定各个时段的访问概率；
基于所述访问概率对所述交换次数进行分配，得到各个时段的交换次数；
基于变化函数查询各个时段的污染信息，根据交换次数累计污染信息，确定污染交换量。
原方案提供的分配过程是以相同的概率进行随机分配，在本发明技术方案的一个优选实施例中，对交换次数的分配过程进行了限定，获取工作时间规划，基于所述工作时间规划确定各个时段的访问概率，所述工作时间规划表示车间几点到几点是工作时间，几点到几点是休息时间，工作时间的访问概率设置的大一些，休息时间的访问概率设置的小一些，基于访问概率对交换次数进行分配，与实际情况更加契合。
步骤S300：定时获取新风系统的输入和输出的差异情况，根据所述差异情况确定新风系统中各过滤器的过滤效率；
步骤S300中的新风系统是车间和洁净室之间的新风系统，由于其功能主要是过滤车间内部的污染，所以将输入视为车间内的空气，输出视为洁净室内的空气（实际上，换气过程是一个循环过程）；比对输入和输出，可以得到新风系统的过滤效率。
本申请应用于AMC过滤场景，AMC污染物的种类极多，每种污染物都对应一种独立的过滤器，因此，根据不同AMC污染物的过滤情况，确定的实际上是新风系统中各过滤器的过滤效率。
具体的，所述定时获取新风系统的输入和输出的差异情况，根据所述差异情况确定新风系统中各过滤器的过滤效率的步骤：
基于新风系统在入口处的检测仪获取输入；
基于新风系统在出口处的检测仪获取输出；
比对所述输出和所述输入，计算差异量；
根据所述差异量确定各过滤器的过滤效率；
其中，所述输入、输出和差异量均为维度相同的数组，每一个元素与一个过滤器对应。
基于新风系统在入口处的检测仪（对应车间）获取输入，基于新风系统在出口处的检测仪（对应洁净室）获取输出，比对所述输出和所述输入，计算差异量，根据差异量确定过滤效率，由于检测仪是指向不同污染物的，检测仪获取到的输入和输出对应的是某一污染物，计算出的差异量也指向对应的污染物，进而计算得到的过滤效率也是对应污染物的过滤效率，所有输入对应所有污染物的输入，所有输出对应所有污染物的输出，所有过滤效率对应所有污染物的效率，因此，均以数组的形式进行表示。
步骤S400：统计新风系统中各过滤器的过滤效率，基于过滤效率对各过滤器处的污染物类型及其浓度进行二维化处理；
过滤器的过滤效率确定好后，需要进行污染溯源，本申请提供了一种二维化的溯源方案，获取包括洁净室的车间地图，作为平面图，然后，将各过滤器处的污染物类型及其浓度插入对应位置处，进行二维化，即可得到一张反映过滤过程的图。
进一步的，所述统计新风系统中各过滤器的过滤效率，基于过滤效率对各过滤器处的污染物类型及其浓度进行二维化处理的步骤包括：
统计新风系统中各过滤器的过滤效率，将过滤效率与预设的标准效率进行比对；
当所述过滤效率未达到预设的标准效率时，读取过滤器的输入与输出；
对所述输入与输出进行识别，选取异常值，对异常值进行二维化处理。
对每个过滤器，获取它的过滤效率，将过滤效率与预设的标准效率进行比对，当过滤效率达到预设的标准效率时，说明过滤过程是正常的，此时，认为不存在问题，不需要进行问题溯源；当所述过滤效率未达到预设的标准效率时，认为此时出现了问题，需要进行溯源，溯源方式是，读取过滤器的输入与输出，对所述输入与输出进行识别，选取异常值，对异常值进行二维化处理。
其中，异常值是在输入与输出中二选一，判断是输入处于异常状态还是输出属于异常状态，进而选取输入或输出，作为异常值。
具体的，输入与输出在平面图对应的位置是不同的，分别对应过滤器的出入口，在基于异常值进行二维化处理时，先根据异常值是输入还是输出确定对应的点位，然后基于异常值的大小进行二维化处理。
在本发明技术方案的一个实例中，所述对所述输入与输出进行识别，选取异常值，对异常值进行二维化处理的步骤包括：
将所述输出与预设的标准阈值进行比对，当所述输出超出预设的标准阈值时，将输出作为异常值；
当所述输出未达到预设的标准阈值时，将所述输入作为异常值；
将异常值转换为色值，填充至二维图。
将所述输出与预设的标准阈值进行比对，当所述输出足够大时，说明洁净室内的空气质量不达标，此时，将输出作为异常值；当输出较小时，理论上过滤效率应该较高，当过滤效率也较低时，说明输入可能存在一些问题，此时，将输入选为异常值，然后，将异常值转换为色值，填充到对应位置处即可。
关于上述异常值的选取过程，进一步说明如下：
；式中，表示效率，表示输出和输入的比值，是的减函数，表示输出，表示输入；如果效率较低并且输出较高，这易于理解，因为效率与输出呈反比，如果效率较低并且输出也很低，那么输入就要更小，这说明洁净室外部与常规情况不符，将输入标记为异常。
实际上，过滤效率本身的计算过程并不复杂，，这就是最常规的一种方案，表示效率，表示输出，表示输入。
步骤S500：基于二维化处理结果执行溯源过程；
二维化处理完成后，根据二维化处理结果执行溯源过程即可。
所述基于二维化处理结果执行溯源过程的步骤包括：
当异常值是输出时，向洁净室方向进行溯源；
当异常值为输入时，向洁净室外部方向进行溯源；
溯源过程时，对二维图进行模糊化处理，对根据模糊化处理后各点位的色值进行区域切分，得到污染区。
输出对应洁净室，因此，当异常值是输出时，向洁净室方向进行溯源，输入对应洁净室外部，车间内部，因此，向洁净室外部方向进行溯源；溯源过程采用最简单的方案，就是基于异常值进行模糊化处理，模糊化处理是常见的图像处理方式，可以类比于晕染过程，在异常位置处设置一个值，然后将该值晕染到其他位置处；每个过滤器都对应一个异常位置，在确定好晕染方向的基础上，叠加所有模糊化结果，即可得到最终的反映污染情况的图像，对最终的图像进行轮廓识别，根据异常值，可以确定得到污染区。
值得一提的，关于模糊化过程，可以借助现有的图像处理软件进行类比，对于常规的画笔工具，尺寸和硬度是两个基础参数，硬度与模糊化过程较为相近，硬度越小，模糊程度越高，具体的，本申请的模糊化过程的参数由工作人员视情况具体而定，除了尺寸和模糊方式以外，还限定了模糊方向，也即，对于某一个有值的像素点，只将其向洁净室方向或者外界方向上进行扩散；实际上，模糊化过程的本质就是计算非异常位置的点上的数值，该点与异常位置的距离越大，数值越小，对任一点，每个异常位置都能计算出一个对应的值，加和该点处的值，得到最终的用于评价污染程度的数值，在轮廓识别过程中，很容易将其识别出来，将最终数值大于预设阈值的点位连接起来，作为溯源得到的污染区。
通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、随机存储器（Random Access Memory，RAM）、可编程只读存储器（Programmable Read-only Memory，PROM）、可擦除可编程只读存储器（ErasableProgrammable Read-OnlyMemory ，EPROM）、一次可编程只读存储器（One-timeProgrammable Read-OnlyMemory，OTPROM）、电子抹除式可复写只读存储器（Electrically-Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM）、只读光盘（CompactDiscRead-OnlyMemory，CD-ROM）或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
最后应说明的是：本发明实施例公开的一种基于新风系统过滤效率的污染物溯源方法所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。
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上一条：一种用于洁净室的过滤送风装置下一条：基于强化学习的洁净室送风调节方法和系统
