一種預測室內(nèi)pm2.5濃度動態(tài)變化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及室內(nèi)顆粒物濃度監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種預測室內(nèi)PM2.5濃度動態(tài)變化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國工業(yè)化的推進，大量有害物質(zhì)被排放到空氣中，造成了室外大氣污染。其中，直徑小于等于2.5微米的懸浮塵埃顆粒物(PM2.5)，對人體健康威脅極大，極易富集于肺部深處。室外大氣污染直接影響著室內(nèi)環(huán)境的優(yōu)劣，若能及時通過監(jiān)測室外顆粒物濃度，掌握室內(nèi)顆粒物濃度變化趨勢，制定合適的室內(nèi)通風方案，控制室內(nèi)顆粒物濃度在合理范圍內(nèi)，對保證人體健康將具有重要意乂。
[0003]目前，對室內(nèi)顆粒物PM2.5質(zhì)量濃度的監(jiān)測通常使用市場有售的檢測儀器，然而這些檢測儀器或價格昂貴、檢測操作繁瑣；或檢測精確度不高，檢測結(jié)果實時性差，存在滯后性，用戶使用體驗不佳。此外，現(xiàn)有檢測儀器多只能單純測量室內(nèi)外顆粒物濃度，而不能體現(xiàn)室外顆粒物濃度對室內(nèi)顆粒物濃度的影響，這就導致不能很好地預測室內(nèi)顆粒物濃度的變化趨勢，也就導致無法制定最佳的通風方案，達到控制室內(nèi)顆粒物濃度在合理范圍內(nèi)變化的目的。
[0004]經(jīng)檢索，中國專利號ZL201420467592.3，授權(quán)公告日2014年12月31日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種基于物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)外空氣細微顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)，該申請案包括傳感器節(jié)點、無線AP、終端平臺和移動終端；傳感器節(jié)點由細微顆粒物灰塵傳感器、控制器和WIFI模組組成，細微顆粒物灰塵傳感器、WIFI模組分別和控制器連接；WIFI模組、終端平臺分別通過無線W1-Fi與無線AP相連，終端平臺通過互聯(lián)網(wǎng)與移動終端相連；通過終端平臺顯示W(wǎng)1-Fi濃度數(shù)據(jù)；終端平臺還將數(shù)據(jù)與設定的上下限值進行比較，超出設定范圍值，則通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送至移動終端。該申請案采用無線傳輸?shù)姆绞?，具有實時監(jiān)控和報警及時的特點。但該申請案只能監(jiān)測室內(nèi)外的顆粒物濃度，不能體現(xiàn)室外顆粒物濃度對室內(nèi)濃度的影響。
[0005]中國專利申請?zhí)?01410207007.0，申請日2014年5月15日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種基于圖像處理獲取空氣中顆粒物濃度的方法，該申請案包括以下步驟:1)確定圖像中相對較亮的大氣光像素點的像素值和相對較暗的興趣像素點；2)根據(jù)得到的大氣光像素點的像素值和確定的興趣像素點的像素值，分別計算相應像素點的光強值；3)根據(jù)步驟2)得到的相應像素點的光強值計算光強衰減系數(shù)；4)基于米氏散射理論，確定消光系數(shù)關(guān)于顆粒物的平均粒徑的關(guān)系式函數(shù)；5)確定顆粒物的平均粒徑的具體值；6)根據(jù)光強衰減系數(shù)、消光系數(shù)的關(guān)系式函數(shù)以及顆粒物的平均粒徑計算顆粒物濃度。該申請案能夠在較低成本下實現(xiàn)對較廣范圍內(nèi)的空氣中的顆粒物濃度的估計，但該申請案只能對采集區(qū)域顆粒物濃度進行估測，不能很好的說明室內(nèi)外空氣中顆粒物濃度的關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有室內(nèi)顆粒物濃度檢測存在的:1)檢測成本高、精度低、實時性差；2)不能根據(jù)檢測得到的室外濃度值預測室內(nèi)顆粒物濃度變化趨勢，制定最佳室內(nèi)通風方案的不足，提供了一種預測室內(nèi)PM2.5濃度動態(tài)變化的方法；本發(fā)明根據(jù)室內(nèi)顆粒物PM2.5濃度變化規(guī)律建立了 Simul ink動態(tài)仿真模型，不僅能夠根據(jù)實時檢測數(shù)據(jù)準確預測室內(nèi)顆粒物濃度變化趨勢，還可以研宄相關(guān)參數(shù)對室內(nèi)顆粒物濃度變化的影響，便于制定科學合理的室內(nèi)通風方案；此外，室內(nèi)顆粒物濃度變化趨勢能夠通過仿真結(jié)果曲線直觀展示，達到了室內(nèi)顆粒物濃度可視化預測的效果。
[0008]2.技術(shù)方案
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0010]本發(fā)明的一種預測室內(nèi)PM2.5濃度動態(tài)變化的方法，其步驟為:
[0011]步驟一、利用室內(nèi)顆粒物PM2.5濃度變化規(guī)律公式建立Simulink動態(tài)仿真模型；
[0012]步驟二、檢測室內(nèi)顆粒物PM2.5初始濃度cQ、室外顆粒物PM2.5濃度Ca、空調(diào)系統(tǒng)的新風量QjP回風量Q b，并計算新風比m和換氣次數(shù)kv;
[0013]步驟三、將步驟二所得參數(shù)輸入步驟一所述的動態(tài)仿真模型中，根據(jù)實際檢測數(shù)據(jù)獲得室內(nèi)顆粒物PM2.5濃度變化數(shù)據(jù)；
[0014]步驟四、控制步驟一所建動態(tài)仿真模型中某一輸入?yún)?shù)變化，其他參數(shù)不變，根據(jù)理論設定值獲得室內(nèi)顆粒物PM2.5濃度變化數(shù)據(jù)；
[0015]步驟五、對步驟三和步驟四所得數(shù)據(jù)進行分析、比較，制定最佳室內(nèi)通風方案。
[0016]作為本發(fā)明更進一步的改進，步驟一所述的室內(nèi)顆粒物PM2.5濃度變化規(guī)律公式為:
[0017]dc/dt = [pkv(l_m) _kv_ (k+kd) ] c+pkvmca+s
[0018]式中，p為空調(diào)系統(tǒng)過濾器滲透效率，k為顆粒物衰減率，kd為沉積速率，s為室內(nèi)顆粒物污染源強度。
[0019]作為本發(fā)明更進一步的改進，步驟二在室內(nèi)隨機選取48個點，測量該48個點的室內(nèi)顆粒物PM2.5濃度值，將所得48個測量值的平均值作為室內(nèi)顆粒物PM2.5初始濃度C。。
[0020]作為本發(fā)明更進一步的改進，步驟二所述的室內(nèi)顆粒物PM2.5初始濃度Ctl、室外顆粒物PM2.5濃度Ca在一天中每隔I小時檢測一次。
[0021]3.有益效果
[0022]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0023](I)本發(fā)明的一種預測室內(nèi)PM2.5濃度動態(tài)變化的方法，利用室內(nèi)顆粒物PM2.5濃度變化規(guī)律公式建立Simulink仿真模型，通過Simulink仿真模型對室內(nèi)顆粒物濃度變化進行動態(tài)模擬仿真，能夠準確、快速、直觀的掌握室內(nèi)顆粒物濃度變化趨勢；
[0024](2)本發(fā)明的一種預測室內(nèi)PM2.5濃度動態(tài)變化的方法，一方面利用實際檢測的室內(nèi)、室外顆粒物濃度數(shù)據(jù)預測室內(nèi)顆粒物濃度變化趨勢，另一方面通過控制其他輸入?yún)?shù)不變，還可以從理論上研宄單一因素對室內(nèi)顆粒物濃度變化的影響，通過對實際和理論數(shù)據(jù)進行比較、分析，最終制定的室內(nèi)通風方案更加科學合理；
[0025](3)本發(fā)明的一種預測室內(nèi)PM2.5濃度動態(tài)變化的方法，檢測方案設計合理，檢測成本低、精度高，能夠達到預測室內(nèi)顆粒物濃度變化的目的，克服了現(xiàn)有檢測方案檢測結(jié)果存在滯后性，實時性差的問題，使用效果好。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明中空調(diào)房間送風示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明中利用Simulink仿真模型對室內(nèi)顆粒物濃度進行模擬仿真的流程圖；
[0028]圖3為本發(fā)明建立的Simulink仿真模型圖；
[0029]圖4為本發(fā)明中不同滲透效率情況下室內(nèi)顆粒物濃度變化趨勢圖；
[0030]圖5為本發(fā)明中不同新風比情況下室內(nèi)顆粒物濃度變化趨勢圖；
【具體實施方式】
[0031]為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述。
[0032]實施例1
[0033]參看圖1，本實施例的一種預測室內(nèi)PM2.5濃度動態(tài)變化的方法，涉及HVAC空調(diào)系統(tǒng)及至少一個室內(nèi)區(qū)域，假設所有送風量均通過HVAC空調(diào)系統(tǒng)進入室內(nèi)，忽略通過圍護結(jié)構(gòu)滲透的空氣(此處假定能夠保證所建Simulink仿真模型的準確性，雖然建筑物中滲透空氣是不可避免的，但由于滲透空氣量很小，因此可以忽略不計)。圖1中送風量Q包括回風量QjP新風量Q a，V為建筑物室內(nèi)體積，c為室內(nèi)顆粒物濃度，ca為新風顆粒物濃度(即室外顆粒物濃度)，新風比m = QjQ, P為空調(diào)系統(tǒng)中過濾器的滲透效率。