环境空气监测智能全自动质量控制系统及方法与流程

本发明涉及环境空气监测，具体为环境空气监测智能全自动质量控制系统及方法。

背景技术：

1、烧烤是一种常见的室内用餐场景，但它可能产生一系列有害气体和颗粒物，如多环芳烃（pahs）、一氧化碳（co）、氮氧化物（nox）和气溶胶颗粒物等。烧烤排放的pahs、co、nox等有害物质会影响室内和周围环境的空气质量，可能导致空气污染，进而影响人员的健康和舒适度。高浓度的污染物可能对人体呼吸道、心血管系统和健康造成危害，尤其在人员密集的室内空间或人员密集的环境中，影响更为明显。

2、传统的烧烤活动缺乏对有害气体排放的监测和控制，可能导致室内空气质量恶化，增加人员的暴露风险。现有技术在环境空气控制的时候，主要是在烧烤用餐时出现明显的烟雾，手动开启油烟净化器，但是在很多个烧烤炉一起使用时，未考虑到油烟扩散和室内具体环境影响，如果烟雾扩散速度较快，手动开启油烟净化器可能会滞后于烟雾的产生，导致一段实际内空气质量不佳，导致空气质量空气净化不及时的情况。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了环境空气监测智能全自动质量控制系统及方法，通过自动采集室内参数和烧烤烟气数据，并根据实时监测评估结果自动生成控制质量，从而实现了智能化的控制，减少了手动操作的滞后性；并考虑到烧烤活动即多个烧烤炉使用的变化，确保控制措施在烟气产生前即时生效，从而最大程度地降低对室内环境的影响。且考虑到环境因素、温湿度数据，可以适用于多个烧烤室内环境当中，基于多种参数的综合考虑，如室内参数、烟气数据、烧烤活动频率、影响因素、排放系数和扩散特征，促进更准确地判断空气质量的状况，实现对不同风险级别的控制。

3、技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：环境空气监测智能全自动质量控制方法，包括以下步骤，

5、采集目标区域室内参数，所述室内参数包括室内面积、室内烧烤食物种类、数量、烧烤燃料类型、室内温度、湿度、通风情况和通风口数量；建立为第一数据集；

6、在室内的若干个烧烤排烟口部署空气传感器，多时段实时采集烧烤烟气数据，所述烧烤烟气数据包括多环芳烃pahs浓度、co浓度，nox浓度和气溶胶颗粒物含量数据；建立为第二数据集；

7、依据第一数据集和第二数据集，提取烧烤活动的类型、频率、持续时间，计算获得第一影响因子；提取烧烤室内面积、环境特征、天气特征和通风特征，计算获得第二影响因子和排放系数pfx；

8、依据第一数据集和第二数据集，提取单个烧烤炉上方的排烟口，持续从烧烤开始至结束时间段，实时采集单一烟气数据，计算单一烟气生成系数ds，并提取多时段的演变特征，多时间的演变特征表示为开启不止单个烧烤炉的情况，获得扩散因子，并依据扩散因子，计算总释放系数sfx，将总释放系数sfx减去第二排放系数pfx，获得残余差值系数cy，将残余差值系数cy与预设阈值qz进行对比，获得评估结果；

9、预设阈值qz包括第一阈值qz1、第二阈值qz2和第三阈值qz3；

10、当残余差值系数cy小于第一阈值qz1，表示室内空气质量正常，无需采取特殊措施；当残余差值系数cy大于或等于第一阈值qz1且小于第二阈值qz2，表示低风险，则生成第一控制指令；当残余差值系数cy大于或等于第二阈值qz2且小于第三阈值qz3，表示中风险，则生成第二控制指令；当残余差值系数cy大于或等于第三阈值qz3时，表示高风险，烟雾和有害物质产生达到高峰，则生成第三控制指令。

11、优选的，所述室内面积通过实际测量烧烤区域的实际面积，包括用于烧烤和准备食物的空间面积；

12、所述烧烤燃料类型包括记录燃料炭、木炭和燃气；

13、采用室内温湿度传感器实时测量室内的温度和湿度数据，温湿度传感器放置在烧烤区域的不同位置，多位置采样数据；

14、采集通风口的数量和位置，采用流速传感器放置在通风口位置，采集流动速率；

15、记录每次烧烤的开始实际、结束实际和烧烤的频率；

16、采集烧烤食物的种类和数量值，用于计算生成多环芳烃的生成量。

17、优选的，通过多时段实时采集烧烤烟气数据，所述多时段包括第一时段和第二时段，所述第一时段包括烧烤开始段、中间时间段和结束时间段，所述第二时段包括在烧烤设备量开启40%时段、60%时、80%时段和100%时段；

18、采用envior-hc采集目标区域内的多环芳烃浓度；采用多环芳烃pahs浓度传感器、co浓度传感器，nox浓度传感器、颗粒物计数器和流速传感器采集获得烧烤烟气数据。

19、优选的，依据第一数据集和第二数据集，提取烧烤活动的类型、频率、持续时间，每日客流量，计算获得第一影响因子；所述第一影响因子通过以下公式计算获得：

20、

21、式中，t表示每日平均持续时间值，表示烧烤室内总面积；表示为每日烧烤频率值；表示为平均烧烤室内的上座率，rll表示为每日统计的人流数量。

22、优选的，依据第一数据集和第二数据集，分析计算获得第二影响因子和排放系数pfx，所述第二影响因子和排放系数pfx通过以下公式计算获得；

23、

24、

25、

26、式中，表示为烧烤室内的通风口数量；cl表示为烧烤室内的吊顶材料的吸收评估值；表示为天气特征系数，ls表示为所有数量的通风口流速平均值，表示为排放排风的持续时间值；表示为烧烤室内总空间值；

27、wd表示当前烧烤室内的温度值，sd表示为当前烧烤室内的湿度值，e1和e2是温度值wd和sd的权重系数，且e1+e2=1；表示为修正常数；

28、n表示为表示采集数量，表示为第i次采集的有害物质的生成量，skpv表示为每周烧烤频率值，表示为烧烤持续时间值；表示为第i次采集的排放值；表示为排放排风的持续时间值。

29、优选的，所述单一烟气生成系数ds通过以下公式进行计算：

30、

31、式中，m表示为第m小时内采集的有害物质的生成量，表示在m小时内采集多环芳烃pahs物质的总生成量；表示在m小时内采集co气体的总生成量；表示在m小时内采集nox气体的总生成量；表示在m小时内采集气溶胶颗粒物总生成量；skpv表示为每周烧烤频率值。

32、优选的，所述扩散因子通过以下公式计算获得：

33、

34、式中，表示为增加烧烤炉燃烧的n个数量，表示为增加燃烧材料的重量，表示燃烧速度，表示为实时材料扩散的烟气容积值，表示烧烤烟气传播区域流到走廊或其他区域中的烟气流速值；w1、w2和w3分别为、和的权重值；表示为修正常数值。

35、优选的，依据扩散因子，计算总释放系数sfx的公式表征为：

36、

37、所述残余差值系数cy通过以下计算获得：

38、

39、公式的意义为，反应在烧烤活动后，室内可能残留的有害物质程度，较高的cy值则表示意味者排放和扩散控制不足，导致有害物质未被有效排除，对室内空气质量造成影响；

40、将残余差值系数cy与第一阈值qz1、第二阈值qz2和第三阈值qz3进行对比；当残余差值系数cy＜第一阈值qz1，表示空气质量正常，未检测到较高的烟雾和有害物质水平，无需采取特殊措施，无需生成任何控制指令；

41、当第一阈值qz1≤残余差值系数cy＜第二阈值qz2时，表示空气质量存在轻微烟雾或有害物质，属于低风险状态；生成第一控制指令，第一控制指令包括增加通风和净化设备的工作强度；

42、当第二阈值qz2≤残余差值系数cy＜第三阈值qz3时，表示空气质量烟雾和有害物质有所增加，存在中风险状态；生成第二控制指令，第二控制指令包括增强通风措施设备窗口或者熄灭部分相对应的燃烧炉；

43、当残余差值系数cy≥第三阈值qz3时，表示控制质量极差，呈高风险状态，表示室内空气中的烟雾和有害物质达到高峰，生成第三控制指令，第三控制指令包括立即开启油烟净化器或强力净化设备，并对人员进行疏散，减少人员吸入烟尘的情况。

44、优选的，采集历史目标区域室内的历史人流量数据，计算获得历史人流量单日最高值，然后依据第一影响因子和总释放系数sfx进行相关联，计算单日最大人流数量限量值作为标准，减少过度人流量而造成烟气排放情况。

45、环境空气监测智能全自动质量控制系统，包括室内参数采集模块、实时烟气采集模块、影响因子计算模块、排放系数pfx计算模块、单一烟气实时采集模块、扩散演变特征计算模块、评估模块和指令生成模块；

46、所述室内参数采集模块用于采集目标区域室内参数，建立第一数据集；

47、所述实时烟气采集模块用于在目标区域内若干个烧烤排烟口部署空气传感器，多时段实时采集烧烤烟气数据，建立第二数据集；

48、影响因子计算模块用于依据第一数据集和第二数据集，提取烧烤活动的类型、频率、持续时间，计算获得第一影响因子；提取烧烤室内面积、环境特征、天气特征和通风特征，计算获得第二影响因子；

49、排放系数pfx计算模块依据第一数据集和第二数据集计算获得排放系数pfx；

50、单一烟气实时采集模块，用于依据第一数据集和第二数据集，实时采集单一烧烤炉的烟气数据，计算获得单一烟气生成系数ds；

51、扩散演变特征计算模块用于提取多时段的演变特征，表示为开启多个烧烤炉，烟气扩散变化，计算获得扩散因子，并依据扩散因子，计算总释放系数sfx，将总释放系数sfx减去第二排放系数pfx，获得残余差值系数cy；

52、评估模块用于将残余差值系数cy与预设阈值qz内的第一阈值qz1、第二阈值qz2和第三阈值qz3进行对比，获得评估结果；

53、指令生成模块用于依据评估结果生成第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令。

54、有益效果

55、本发明提供了环境空气监测智能全自动质量控制系统及方法。具备以下有益效果：

56、（1）通过自动采集室内参数和烧烤烟气数据，并根据实时监测评估结果自动生成控制质量，从而实现了智能化的控制，减少了手动操作的滞后性；基于多种参数的综合考虑，如室内参数、烟气数据、烧烤活动频率等，能够更准确地判断空气质量的状况，实现对不同风险级别的控制。

57、（2）通过实时监测和分析烧烤活动的影响因素、烟气排放情况以及室内环境参数，系统可以自动调整通风和净化设备的工作强度，以及在需要时生成相应的控制指令。这有助于及时控制室内空气中的有害物质浓度，保障室内空气质量，减少人员的暴露风险。

58、（3）通过多个模块的协同作用，系统能够实时监测烧烤活动和烟气情况，并根据实际情况生成相应的控制指令。这种实时性能够迅速响应烧烤活动的变化，确保控制措施在烟气产生前即时生效，从而最大程度地降低对室内环境的影响。

59、（4）通过对影响因素、排放系数、扩散特征等多方面的计算和分析，系统可以根据具体情况生成不同级别的控制指令，从而实现智能化的决策和优化。这有助于最大限度地降低烟气排放对室内环境造成的负面影响。

60、（5）通过采集历史人流量数据并结合第一影响因子和总释放系数sfx的计算，系统可以计算出单日最大人流量限量值，作为标准来控制人流量，减少过度人流量对烟气排放的影响。这有助于维持室内空气质量，确保在高人流情况下也能够保持环境的舒适度.