一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统及方法，能够实时的监测建筑室内外环境参数，实时获取人体生理指标判断人体健康状态以及获取各人员移动轨迹和飞沫传播轨迹，从而及时、准确的识别出疑似感染者及其密切接触者，同时对疑似感染者和密切接触者采取应对措施。另外，还能够对当前室内环境传播风险进行评估，根据传播风险评估结果对室内环境进行通风净化，对疑似感染者和密切接触者局部区域进行有效的通风净化，降低传播风险。将建筑室内环境参数、人体健康特征与病毒传播风险评估相结合，既能准确的判断建筑室内环境状态，也能实时识别疑似感染者及其密切接触者，实现对室内环境进行整体通风净化以及局部净化处理。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统及方法
本专利技术涉及病毒传播监测、溯源和预警调控领域，特别是涉及一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统及方法。
技术介绍
目前，建筑控制多以用户设定的环境阈值为控制目标，且按照集总参数法考量整个房间，随着新冠肺炎疫情的出现，这种用户设定、忽略局部环境参数的控制方法难以满足防疫控制目标。总体看存在如下问题：第一，用户设定控制目标的方法目标参数单一，优化目标不合理。温度、二氧化碳浓度等物理量常作为暖通空调设备的控制参数，这些参数尽管能够简单获得并被设备快速响应，但难以反映病毒传播环境下的暴露风险，而用户也难以选定最优化控制目标，从而使得室内环境控制难以满足防疫控制目标。第二，室内环境监测手段单一。当前控制按照集总参数法考量整个房间，忽略了空间内的场分布和污染物传播途径，而病毒传播环境下，源和传播途径对于病毒的暴露风险具有重要影响，传统监测手段是在每个控制单元中，由一个测点测量室内环境参数，此监测手段难以判断源的移动轨迹和污染物传播途径，从而难以进行针对性控制。第三，监测和控制忽略局部，可能低估暴露风险。使用集总参数法进行监测和控制的另一个缺点在于以测点位置参数作为整个控制单元的参数，这可能会低估包括源附近空间和通风净化难以企及空间的污染物浓度，从而低估暴露风险，难以进行针对性控制。在目前新冠疫情形势下，建筑物是密闭空间，且人员密度高，所以建筑物内的新冠病毒传播与防控是未来的一个重要工作，类似的气溶胶传播的病毒有类似需求。因此，本专利技术主要研究气溶胶传播的病毒(以下统称病毒)，提出一种基于建筑物内环境监测和识别人体健康特性相结合的新技术，可以实现对建筑内病毒传播的监测、溯源和预警调控。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统及方法，克服现有技术中以用户设定的环境阈值为控制目标，按照集总参数法考量室内环境时，目标参数难以反映病毒的传播风险，对室内环境控制难以满足防疫控制目标；室内环境监测手段单一，难以判断病毒源的移动轨迹和污染物传播途径；使用集总参数法进行监测和控制得到的是整个控制单元的参数，忽略局部环境，从而低估病毒的暴露风险的缺陷，同时采用了建筑物内环境监测和识别人体健康特性相结合的新技术，实现对建筑内病毒传播的监测、溯源和预警调控。本专利技术主要针对的是建筑内气溶胶传播的病毒，对其传播进行监测、溯源和预警调控。为实现上述目的，本专利技术提供了一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统，包括环境监测系统、病毒溯源系统、环境诊断预警系统和通风净化联动控制系统；所述环境监测系统包括环境静态监测系统和动态监测系统；所述环境静态监测系统，用于对建筑室内外的环境参数进行监测；所述环境参数包括温湿度和污染物浓度；所述动态监测系统，用于对人体生理指标、人员动态指标和室内物体表面温度场分布进行监测；所述人员动态指标包括飞沫传播轨迹和人员移动轨迹；所述病毒溯源系统，用于根据获取的人体生理指标进行疑似感染者的识别判断，得到识别判断结果；当所述识别判断结果为所述疑似感染者时，对所述疑似感染者的所述飞沫传播轨迹和所述人员移动轨迹进行分析，得到分析结果，根据所述分析结果确定密切接触者，对所述密切接触者和所述疑似感染者采取应对措施；所述环境诊断预警系统，用于建立当前室内环境场，根据所述建筑室内外的环境参数修正当前室内环境场，得到当前修正后室内环境场，结合历史修正后室内环境场和所述疑似感染者的所述飞沫传播轨迹和所述人员移动轨迹进行传播风险评估，得到传播风险评估结果，根据所述传播风险评估结果进行高风险预警；所述历史修正后室内环境场为在建立当前室内环境场之前，修正后的室内环境场；所述通风净化联动控制系统，用于根据所述识别判断结果、所述分析结果和所述传播风险评估结果进行通风净化联动控制。可选的，所述环境静态监测系统包括温度传感器、湿度传感器和污染物浓度测量传感器；所述动态监测系统包括红外摄像机。可选的，所述环境诊断预警系统包括室内环境场建立模块、室内环境场修正模块和传播风险评估模块；所述室内环境场建立模块，用于利用建筑环境模拟软件，对室内环境参数分布进行模拟，建立当前室内环境场；所述室内环境场修正模块：以所述环境静态监测系统获得的所述室内环境参数为依据，结合所述物体表面温度场分布对建立的所述当前室内环境场进行修正，得到所述当前修正后室内环境场；所述传播风险评估模块，用于根据所述当前修正后室内环境场、所述历史修正后室内环境场和所述疑似感染者的所述飞沫传播轨迹和所述人员移动轨迹计算室内发生病毒传播的感染概率，所述感染概率越大，传播风险越大，实现传播风险的评估。可选的，室内环境场建立模块，用于利用建筑环境模拟软件，对室内环境参数分布进行模拟，建立当前室内环境场；具体包括：建立建筑物理模型，结合建筑环境调控设备实时运行状态和人员实时定位信息，利用建筑环境模拟软件，对当前室内环境参数分布进行模拟，建立当前室内环境场；所述当前室内环境场包括温湿度场、污染物浓度场和气流组织。可选的，所述通风净化联动控制系统包括整体控制系统和局部控制系统；所述整体控制系统，用于以所述传播风险评估结果为依据进行整体优化控制，实现建筑整体通风净化；所述局部控制系统，用于对所述当前修正后室内环境场中的所述污染物浓度高于设定阈值的区域进行局部通风净化；对所述疑似感染者所在区域和所述密切接触者所在区域进行局部净化、稀释通风，实现针对源头的局部净化处理。可选的，所述一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统还包括通风净化效果评估系统，用于评估所述通风净化联动控制系统的通风净化效果；具体包括：通过所述当前修正后室内环境场及所述历史修正后室内环境场，建立环境场-时间函数，计算污染物浓度的衰减速率，根据所述污染物浓度的衰减速率大小及当前污染物浓度大小评价通风净化效果。本专利技术还提供了一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控方法，包括以下步骤：步骤一：获取建筑室内外环境参数，所述环境参数包括温湿度和污染物浓度；获取人体生理指标、人员动态指标和室内物体表面温度场分布；所述人员动态指标包括飞沫传播轨迹和人员移动轨迹；步骤二：根据获取的人体生理指标进行疑似感染者的识别判断，得到识别判断结果；当所述识别判断结果为所述疑似感染者时，对所述疑似感染者的所述飞沫传播轨迹和所述人员移动轨迹进行分析，得到分析结果，根据所述分析结果确定密切接触者，对所述密切接触者和所述疑似感染者采取应对措施；步骤三：建立当前室内环境场，根据所述建筑室内外的环境参数修正当前室内环境场，得到当前修正后室内环境场，结合历史修正后室内环境场和所述疑似感染者的所述飞沫传播轨迹和所述人员移动轨迹进行传播风险评估，得到传播风险评估结果，根据所述传播风险评估结果进行高风险预警；所述历史修正后室内环境场为在建立当前室内环境场之前，修正后的室内环境场；步骤四：根据所述识别判断结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统，其特征在于，包括环境监测系统、病毒溯源系统、环境诊断预警系统和通风净化联动控制系统；所述环境监测系统包括环境静态监测系统和动态监测系统；/n所述环境静态监测系统，用于对建筑室内外的环境参数进行监测；所述环境参数包括温湿度和污染物浓度；/n所述动态监测系统，用于对人体生理指标、人员动态指标和室内物体表面温度场分布进行监测；所述人员动态指标包括飞沫传播轨迹和人员移动轨迹；/n所述病毒溯源系统，用于根据获取的人体生理指标进行疑似感染者的识别判断，得到识别判断结果；当所述识别判断结果为所述疑似感染者时，对所述疑似感染者的所述飞沫传播轨迹和所述人员移动轨迹进行分析，得到分析结果，根据所述分析结果确定密切接触者，对所述密切接触者和所述疑似感染者采取应对措施；/n所述环境诊断预警系统，用于建立当前室内环境场，根据所述建筑室内外的环境参数修正所述当前室内环境场，得到当前修正后室内环境场，结合历史修正后室内环境场和所述疑似感染者的所述飞沫传播轨迹和所述人员移动轨迹进行传播风险评估，得到传播风险评估结果，根据所述传播风险评估结果进行高风险预警；所述历史修正后室内环境场为在建立所述当前室内环境场之前，修正后的室内环境场；/n所述通风净化联动控制系统，用于根据所述识别判断结果、所述分析结果和所述传播风险评估结果进行通风净化联动控制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统，其特征在于，包括环境监测系统、病毒溯源系统、环境诊断预警系统和通风净化联动控制系统；所述环境监测系统包括环境静态监测系统和动态监测系统；
所述环境静态监测系统，用于对建筑室内外的环境参数进行监测；所述环境参数包括温湿度和污染物浓度；
所述动态监测系统，用于对人体生理指标、人员动态指标和室内物体表面温度场分布进行监测；所述人员动态指标包括飞沫传播轨迹和人员移动轨迹；
所述病毒溯源系统，用于根据获取的人体生理指标进行疑似感染者的识别判断，得到识别判断结果；当所述识别判断结果为所述疑似感染者时，对所述疑似感染者的所述飞沫传播轨迹和所述人员移动轨迹进行分析，得到分析结果，根据所述分析结果确定密切接触者，对所述密切接触者和所述疑似感染者采取应对措施；
所述环境诊断预警系统，用于建立当前室内环境场，根据所述建筑室内外的环境参数修正所述当前室内环境场，得到当前修正后室内环境场，结合历史修正后室内环境场和所述疑似感染者的所述飞沫传播轨迹和所述人员移动轨迹进行传播风险评估，得到传播风险评估结果，根据所述传播风险评估结果进行高风险预警；所述历史修正后室内环境场为在建立所述当前室内环境场之前，修正后的室内环境场；
所述通风净化联动控制系统，用于根据所述识别判断结果、所述分析结果和所述传播风险评估结果进行通风净化联动控制。


2.根据权利要求1所述的一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统，其特征在于，所述环境静态监测系统包括温度传感器、湿度传感器和污染物浓度测量传感器；所述动态监测系统包括红外摄像机。


3.根据权利要求1所述的一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统，其特征在于，所述环境诊断预警系统包括室内环境场建立模块、室内环境场修正模块和传播风险评估模块；
所述室内环境场建立模块，用于利用建筑环境模拟软件，对室内环境参数分布进行模拟，建立当前室内环境场；
所述室内环境场修正模块：以所述环境静态监测系统获得的所述室内环境参数为依据，结合所述物体表面温度场分布对建立的所述当前室内环境场进行修正，得到所述当前修正后室内环境场；
所述传播风险评估模块，用于根据所述当前修正后室内环境场、所述历史修正后室内环境场和所述疑似感染者的所述飞沫传播轨迹和所述人员移动轨迹计算室内发生病毒传播的感染概率，所述感染概率越大，传播风险越大，实现传播风险的评估。


4.根据权利要求3所述的一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统，其特征在于，室内环境场建立模块，用于利用建筑环境模拟软件，对室内环境参数分布进行模拟，建立当前室内环境场；具体包括：
建立建筑物理模型，结合建筑环境调控设备实时运行状态和人员实时定位信息，利用建筑环境模拟软件，对当前室内环境参数分布进行模拟，建立当前室内环境场；所述当前室内环境场包括温湿度场、污染物浓度场和气流组织。


5.根据权利要求1所述的一种建筑内病毒传播的监测、溯源与预警调控系统，其特征在于，所述通风净化联动控制系统包括整体控制系统和局部控制系统；
所述整体控制系统，用于以所述传播风险评估结果为依据进行整体优化控制，实现建筑整体通风净化；
所述局部控制系统，用于对所述当前修正后室内环境场中的所述污染物浓度高于设定阈值的区域进行局部通风净化；对所述疑似感染者所在区域和所述密切接触者所在区域进行局部净化、稀释通风，实现针对源头的局部净化处理。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：林波荣，周浩，张仲宸，孙弘历，刘荔，余娟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11