机器嗅觉应用基于组态王的环境监控系统设计(3)
1.1.1 课题的背景
机器嗅觉技术通过仿生学，来模拟人和动物的感官嗅觉功能，机器嗅觉系统一共由两部分组成：多个对各自气体灵敏的传感器，机器嗅觉算法。它的用途有：分析，检测和鉴别各种气。
随着传感器技术的进步和人对嗅觉工作原理的进一步了解，机器嗅觉研究的功能必将更加完善进步，越来越多的取代生产和生活过程中人鼻的作用，并且取得更加多的应用。
1.1.2 课题的研究意义
自人类学会思考以来，人们就一直在追寻探索气的问题，从史书上看，这至少可以追溯到古希腊时代。古希腊著名的先贤亚里士多德认为，气是有气的东西一直不断发出辐射使我们的器官感觉到。另一位希腊学者伊壁鸠鲁，却和他提出了截然不同的观点，他根据德谟克利特的原子论，为嗅觉做了这么一个论述：不同的原子刺激鼻子，使鼻子感受到不同的道。实际上，人类对气的探索和思考在一定程度上改变了人类的历史。而且，在人类古老而又艰难的进化历史中，这也影响着人类社会的命运。
从初中和高中的课本中我们学到，世界上不存在非气物质。没有气的物质在世界上并不存在，每一种物质都有自己独特的气，而与之相应的，通过气我们也可以辨别出对应的物质，气就像物体特有的特征一样。无论是高级的哺乳动物还是是低级的爬行动物，都具有气进行感知并作出快速做出适当反应的能力。我们以人类自身来做说明，我们知道，人类社会的日常生活和生产活动往往都与周围的大气环境存在紧密的联系，地球大气的变化对人类有着极大的影响。工业革命的到来，使得工厂的规模越来越大，产品的种类大大丰富，气体原料和生产过程中产生的气体种类和数量不断境加，环境污染的问题解决已经迫在眉睫，因为这已经响到人类的生命安全。和光波相同的是，任何生物的嗅觉都有特的范围，当然也肯定有它的盲点。通过科学研究发现，生物嗅觉的感知范围，仅仅与它的生存需要有关，与生存有益的为正相关，与生存有害的为负相关，与生存无关的气是它的盲区。当然什么情况都有特列，如氧气、水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳与生存相关，但是人们对它们居然没有感觉，研究表明，是因为它们一直存在于空气中，人们不需要刻意寻求或防范它们，所以人的嗅觉中枢自动把它们的信号给忽略了。工业革命的到来使人类的生存环境发生了巨大的变化，所以我们必须对人类生存生产环境中的气进行检测，这关系到人类的未来。
科学技术的进步，使得人类对生物器官机理的研究已经日趋成熟。世界兴起了对生物感官功能的热潮。将近百年时光，这些技术已经得到了重大的突破，并且在人类的实际生活中取得了实际应用。
在对气体进行设计研究时，人们最常用的是化学方法与仪器分析方法。化学方法通过化学物质自身的化学性质来进行定性和定量分析，这只能基于人们对传统物资上的分析。这一类型的分析通常可以进行小范围内的物质定性和微量物质的定量。随着门学科及其分支的发展，人们发现和合成了更多的物质，所以这种方法已经不太适应研究气体。
仪器分析方法与化学方法独立不同，它根据物理知识，主要是建立在光波这一与物质微观层相关的研究或物质分离基础之上的。仪器分析方法使用物质识别的根据不单单是物质的化学性质，还包括物质在物理和化学同表现出来的性质。由于使用了仪器分析检测方法，所以可以使检测灵敏度提高、检测下限也大大下降。但此类设备结盟构复杂、操作烦琐，经常被对象进行预处理，导致测试周期加长，而且还存在着不能连续检测等缺点。另外，作为化学成分分析仪器，它们用于气体分析是卓有成效的，但用于气质量分析却不佳，甚至没能为力。举个例子，香水的香气质量是多种致香成分混合而成，测出这些成分不仅非常复杂，还要花费大量人力物力，香水里面有些成分浓度极低越极为重要，检测起来十分困难。许多气体，其组成的大多数通过专业仪器并没有方法检测。并且人类并没有准确研究从来气体的化学物质和气之间的关系，测量出的几种化学成分并不能分析出被测物质。