[发明专利]一种基于污染源位置信息的智能化通风监控系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于污染源位置信息的智能化通风监控系统，其特征在于，包括送风单元、空调机组(1)和回风单元(6)，所述送风单元设置在建筑两侧墙壁中部，所述送风单元包括球形射流风口(5)和设置在风口一侧的送风管道(2)，所述空调机组(1)设置在建筑顶部区域，所述回风单元(6)设置在墙壁底部位置，所述回风单元包括条缝型回风口和设置于回风口一侧的回风管道(3)，所述送风单元与回风单元(6)连接空调机组(1)；

所述智能化通风监控系统还包括设置在目标区域(7)的监测单元，所述监测单元可通过CO₂和PM_2.5等污染物传感器(8)监测污染物浓度数值，所述监测单元与控制单元信号连接，所述控制单元包括流量控制器等。

2.根据权利要求1所述的基于污染源位置信息的智能化通风监控系统，其特征在于，所述送风管道呈S型，所述回风管道呈L型，所述送风管道(2)和回风管道(3)的管口呈矩形状。

3.根据权利要求1所述的基于污染源位置信息的智能化通风监控系统，其特征在于，所述送风单元设置于建筑两侧墙壁中部区域，所述送风管道(2)与球形射流风口(5)连接，所述回风管道(3)与条缝型回风口连接。

4.根据权利要求1所述的基于污染源位置信息的智能化通风监控系统，其特征在于，所述空调机组(1)设置于建筑顶部位置，所述空调机组(1)分别连接回风管道(3)和送风管道(2)，所述空调机组(1)将回风管道导入的室内空气经过滤、冷却或加热处理后再次送入送风单元。

5.根据权利要求1所述的基于污染源位置信息的智能化通风监控系统，其特征在于，所述空调机组设置有风机组件(4)，所述风机组件设置有用于控制送风速度的流量控制器。

6.一种基于污染源位置信息的智能化通风监控系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)数据库的构建：利用数值模拟开源软件完成所有通风案例的模拟计算，获取污染物分布的数值结果并用于构建基础数据库，通风案例设计考虑已有通风方式、换气次数和污染源位置等参数；

(2)数据库的扩充：根据线性叠加原理，当有多个污染源时，其产生的污染物分布结果等于这些污染源单独作用时产生的污染物分布结果的叠加，即利用该原理可快速获取任意数量污染源所产生的污染物分布结果，完成数据库的有效扩充；

(3)数据库的重构：使用一种降维离散化方法减少网格数据量，分为以下三个过程：(i)将体积为Ω的网格划分为多个体积为Ω_i的小立方体网格，其中i＝1～N，将与小立方体网格相对应的(x,y,z)坐标，以及与(x,y,z)坐标对应的网格节点数据依次划分到数组A_i中；(ii)基于各个数组A_i的网格节点数据与坐标数值，计算出每个小立方体内数据的体积平均值；(iii)利用体积平均数据结果依次代替对应小立方体的网格节点数据，实现高精度数据的离散化处理，即实现对基础数据库的重构；

(4)数据库的训练和预测：采用机器学习方法对重构后的数据库进行深度学习和训练，迅速获取目标变量，采用ANN中常见的径向基函数RBF对扩充和重构后的基础数据库进行快速训练和测试，当输出变量满足收敛准则时，RBF函数会自动停止，最终实现目标变量的有效预测；

(5)结合预测数据库实现智能化通风系统在线监控：为了合理评估换气次数和污染物浓度之间的权重关系，可将两个变量加权成一个评价指标E_v，其表达式如下所示：

其中，w₁和w₂分别为换气次数ACH和呼吸区平均污染物浓度Cmean的权重系数；

将E_v最小值作为最优通风策略评价标准，根据目标区域污染源位置监测数据，确定不同污染源位置信息对应的最优通风策略，将最优通风策略对应的最优换气次数数据传输至风机组件的流量控制器，实现智能化通风系统在线控制。