[发明专利]一种空调通风系统内部环境参数的监测反馈及分析方法

说明书

一种空调通风系统内部环境参数的监测反馈及分析方法，利用无人机搭载污染监测传感器在空调通风系统中巡航的方式获取其内部环境参数，并将监测数据以聚类的方式进行分析。无人机搭载污染监测传感器在空调通风系统内按遗传算法优化设计的轨迹巡航；监测得到的环境参数通过构建的数据库储存并由k‑means聚类方法分析提示空调通风系统内空气污染浓度较高区域。本发明可监测并反馈空调通风系统内各点的环境参数，全面覆盖监测目标。监测得到的空气污染数据可反映空调通风系统内部的实际环境情况，由多次巡逻数据的聚类分析还能得到空调通风系统内污染浓度较高的区域，以便对通风系统实施定时、定向清洗。

技术领域

本发明属于人居环境空气污染监测领域，涉及基于无人机搭载污染监测传感器的空调通风系统内部环境参数化方法。

背景技术

我国公共建筑面积超过120亿平方米，其中超过20％设有集中空调通风系统。该系统主要包括新风口、送排风机、过滤器、通风管道等，可以控制和调节室内空气的温湿度，提供新鲜干净的空气并去除室内污染物，为人们创造舒适、健康的室内环境。人们平均80％以上的时间处于室内环境，空调通风系统对室内空气方面的影响直接关系到我们的身体健康和工作效率。已有的人居环境污染监测技术多针对室内环境，已发展出了许多实时在线式的空气质量监测传感器，它们分布于建筑空间中的各个角落，以近似“白箱”的方式揭示室内空气污染程度。相对而言，空调通风系统则缺乏相应的内部环境(如PM，VOCs等)监测手段及参数化方法，且有研究发现在空调通风系统内布置有限数量的污染监测传感器无法对整个系统形成有效覆盖，难以还原其内部真实空气品质。因此，空调通风系统的内部环境由于目前定量化监测方法局限性较大，其在建筑环境中可近似为“黑箱”。在COVID-19肆虐的当下，在病毒微生物通过集中空调通风系统传播的机理尚未揭示前，发明一种空调通风系统内部环境参数化评价方法与相关技术具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种空调通风系统内部环境参数的监测反馈及分析方法，提出利用无人机搭载污染监测传感器在空调通风系统中巡航的方式获取其内部环境参数，并将监测数据以聚类的方式进行分析，以提示通风系统内何处的污染较为严重，为其定时、定向清洗提供依据。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

(1)本申请拟采用的无人机为现有市场上能够购买到的小型无人机，其具备一定的负载能力(搭载重量≤1kg)、续航能力(续航时间≤1小时)，并能在10米每秒以下的风速中稳定行进，以满足其在通风管道正常运行期间的巡检需求。

(2)拟搭载的传感器模块固定于所述无人机身上，主要包含颗粒物、甲醛、温湿度等传感器，以上传感器均已实现小型化量产，通过单片机可在无人机上便捷集成。

(2.1)传感器采用多种类空气质量集成式微型自记仪(PM监测误差±5％，甲醛监测误差±8％，温湿度监测误差±5％，最短采样间隔2.0s)，其体积仅为0.06m×0.03m×0.05m，重量约200g，可安装于无人机机身上，实施方面简洁易行。

(2.2)传感器精度校准方面，在每次无人机巡检前可利用其他常规污染监测仪器在相同条件对所述传感器进行数据横向比较校准。该传感器的校准可通过其内置的校准模块便捷实现。

(3)无人机在通风系统内的巡逻路径需通过遗传算法进行优化，其具体实现步骤包括：

(3.1)在实际的集中通风系统中测试无人机通过直管段、弯头、三通等构件时的巡检速度，分析集中通风系统规模、复杂程度对无人机巡检总时间的影响，进而可根据测得的无人机巡检通风系统各构件的速度及通风系统具体结构对无人机巡检总时间进行估算。

(3.2)在无人机的续航里程内，面向巡逻覆盖区域最大的目标，以巡检总时间小于无人机最长工作时间、通风系统检修口位置分布为约束，根据实测无人机通过不同构件的巡检速度与集中通风系统规模，采用遗传算法确定无人机巡逻的最优路径。