【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电梯轿厢通风控制，具体涉及一种基于二氧化碳浓度的电梯轿厢机械通风与自然通风耦合智能控制方法及系统。
技术介绍
1、升降式电梯在人们的日常生活中扮演着非常重要的角色。然而电梯轿厢作为一个狭小且封闭的空间，通风相对简单，乘客之间相互距离近，接触非常密切，这可能增加病毒传播和感染的风险。因此，由空气传播引起的呼吸道传染病对电梯的使用和管理造成了一定程度的影响。如在新型冠状病毒感染(covid-19)疫情期间，使用封闭电梯给疫情防控带来了极大的困难，其中空气循环是一个主要要求。
2、对于封闭环境，有效的通风可以稀释室内污染物的浓度，减少乘客的暴露和感染风险。如果电梯轿厢通风不良，受感染者通过打喷嚏、咳嗽、说话和呼吸释放的气溶胶会随着时间的推移在空气中积累，并沉积在电梯轿厢内表面上，增加病毒浓度和相应的风险，因此，我们需要采取措施来提高电梯轿厢环境的健康和安全。
3、目前，大多数电梯轿厢的通风方法主要依赖自然通风或机械通风中单独的一种。而像电梯轿厢这样的封闭环境，仅依靠现有的单一通风方式则无法有效控制病毒传播和感染的风险，尤其是在呼吸道传染病高发期间，更加难以高效保证电梯轿厢内的空气质量和安全。而且现有的研究方法主要集中于分析公共空间中的污染物浓度和感染风险，缺乏对封闭式电梯环境的研究。
4、此外，考虑到电梯轿厢中乘客运动的高度动态性，乘客信息对于电梯轿厢通风控制也至关重要，然而目前很少有研究考虑到这一因素。例如现有的机械通风都是采用固定风速策略，电梯轿厢内的风扇只具有启停功能，不具备风力
5、因此，需要进一步研究和开发相关系统及控制方法，以解决电梯轿厢通风系统在高感染率和高能耗方面的缺点。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种电梯轿厢通风耦合智能控制方法及系统，通过将机械通风和自然通风进行耦合，结合两者优点，以提高电梯轿厢整体的通风效率、空气质量和能源效率。
2、为解决上述技术问题，实现上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种电梯轿厢通风耦合智能控制方法，包括：
4、s100、实时监测电梯轿厢内的二氧化碳浓度和人员数量；
5、s200、根据监测到的二氧化碳浓度数值，自动控制风机的启停，以便对电梯轿厢进行机械通风；
6、s300、开启风机后，根据监测到的二氧化碳浓度数值，实时自动调节风机的风速，以便根据实际通风量需求对电梯轿厢进行机械通风；
7、s400、进行机械通风的同时，根据监测到的人员数量数据，自动控制电梯轿厢门的开闭，以便对电梯轿厢进行机械通风与自然通风相耦合的混合通风；
8、通过上述方法，从而提高电梯轿厢内乘梯舒适感，降低人员感染风险和通风能耗，保障人员在呼吸道感染病毒传播背景下的安全。
9、进一步的，步骤s100中，利用二氧化碳传感器实时检测电梯轿厢内的二氧化碳浓度，并将检测到的二氧化碳浓度数据传输给树莓派控制器；同时，利用摄像头实时拍摄电梯轿厢内的人员画面，并将拍摄到的实时人员画面传输给树莓派控制器。
10、进一步的，步骤s200中，树莓派控制器对接收到的二氧化碳浓度数据进行处理分析，实时判断电梯轿厢内当前二氧化碳浓度与目标二氧化碳浓度阈值的大小关系；
11、若实时二氧化碳浓度低于目标二氧化碳浓度的阈值，则表示电梯轿厢当前环境未达到通风需求，树莓派控制器控制风机停止工作，通风设备关闭；
12、若实时二氧化碳浓度等于或高于目标二氧化碳浓度的阈值，则树莓派控制器控制风机开始工作，通风设备打开，对电梯轿厢内开始机械通风。
13、进一步的，所述的目标二氧化碳浓度的计算方法如下：
14、s201、设定电梯轿厢内目前每人假设通风量；
15、s202、利用wells-riley模型，根据预先设定的目前每人假设通风量，计算出感染概率；
16、s203、利用wells-riley模型，根据计算得到的感染概率，以及由当地气象局或自测得到的室外当前二氧化碳浓度，计算出目标二氧化碳浓度。
17、进一步的，步骤s300中，开启风机后，树莓派控制器根据接收到的二氧化碳浓度数据，利用wells-riley模型和全面通风稀释方程实时计算电梯轿厢内当前所需的通风量，并根据计算得到的当前所需的通风量实时自动调节风机的风速，对电梯轿厢实现按需通风。
18、进一步的，电梯轿厢内当前所需的通风量的计算方法如下：
19、s301、利用对应公式，根据预先设定的目前每人假设通风量、测量得到电梯轿厢内当前二氧化碳浓度，以及由当地气象局或自测得到的室外当前二氧化碳浓度，计算出二氧化碳发生量；
20、s302、利用对应公式，根据由当地气象局或自测得到的室外当前二氧化碳浓度，以及计算得到的目标二氧化碳浓度和二氧化碳发生量，计算出目前每人所需通风量，即当前时刻需要送入电梯轿厢的新风量；
21、s303、判断目前每人所需通风量与目前每人假设通风量是否相等或接近，即计算目前每人所需通风量与目前每人假设通风量之差再比上目前每人假设通风量的值是否大于0.05％；
22、若计算结果为是，则意味着目前电梯轿厢内的二氧化碳发生量与目前送入新风稀释二氧化碳量是平衡的，此时不输出目前每人所需通风量的计算结果，并且重新开始步骤s301-s303的操作；
23、若计算结果为否，则意味着目前电梯轿厢内的二氧化碳发生量超过了目前送入新风稀释二氧化碳量，此时输出目前每人所需通风量的计算结果，并根据目前每人所需通风量计算目前风机所需转速，向风机输出目前风机所需转速的控制信号，从而调节风机的转速。
24、进一步的，所述每人假设通风量设定为40m3/h，所述感染概率为2％。
25、进一步的，步骤s400中，树莓派控制器运用背景分离技术对接收到的电梯轿厢内实时人员画面进行处理，分离出前景像素数据，提取前景像素数量，根据区域像素密度建立人群密度的回归模型，从而估算是否有人员在电梯轿厢内；
26、若检测到电梯轿厢内有人，则树莓派控制器控制电梯轿厢门关闭，以保证电梯的正常运行；
27、若未检测到电梯轿厢内有人，则树莓派控制器控制电梯轿厢停在某一楼层后，控制电梯轿厢门打开，以进行自然通风且耦合轿厢内机械通风进行混合通风。
28、一种电梯轿厢通风耦合智能控制系统，包括电梯轿厢和电梯门，所述电梯轿厢的内部设置有树莓派控制器、摄像头、二氧化碳传感器和散流器、所述电梯轿厢的外部设置有风机和风管；
29、所述摄像头负责在拍摄所述电梯轿厢内的实时画面，以捕捉人员信息；
30、所述二氧化碳传感器负责检测所述电梯轿厢环境的实时二氧化碳浓度；
3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，步骤S100中，利用二氧化碳传感器实时检测电梯轿厢内的二氧化碳浓度，并将检测到的二氧化碳浓度数据传输给树莓派控制器；同时，利用摄像头实时拍摄电梯轿厢内的人员画面，并将拍摄到的实时人员画面传输给树莓派控制器。
3.根据权利要求2所述的电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，步骤S200中，树莓派控制器对接收到的二氧化碳浓度数据进行处理分析，实时判断电梯轿厢内当前二氧化碳浓度与目标二氧化碳浓度阈值的大小关系；
4.根据权利要求3所述的电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，步骤S300中，开启风机后，树莓派控制器根据接收到的二氧化碳浓度数据，利用Wells-Riley模型和全面通风稀释方程实时计算电梯轿厢内当前所需的通风量，并根据计算得到的当前所需的通风量实时自动调节风机的风速，对电梯轿厢实现按需通风。
5.根据权利要求4所述的电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，电梯轿厢内当前所需的通风量的计算方法如下：
6.根据权利要求5所述的电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，所述每人假设通风量设定为40m3/h，所述感染概率为2％。
7.根据权利要求6所述的电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，步骤S400中，树莓派控制器运用背景分离技术对接收到的电梯轿厢内实时人员画面进行处理，分离出前景像素数据，提取前景像素数量，根据区域像素密度建立人群密度的回归模型，从而估算是否有人员在电梯轿厢内；
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的电梯轿厢通风耦合智能控制方法所使用的系统，其特征在于：包括电梯轿厢和电梯门。
9.所述电梯轿厢的内部设置有树莓派控制器、摄像头、二氧化碳传感器和散流器、所述电梯轿厢的外部设置有风机和风管；
...【技术特征摘要】
1.一种电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，步骤s100中，利用二氧化碳传感器实时检测电梯轿厢内的二氧化碳浓度，并将检测到的二氧化碳浓度数据传输给树莓派控制器；同时，利用摄像头实时拍摄电梯轿厢内的人员画面，并将拍摄到的实时人员画面传输给树莓派控制器。
3.根据权利要求2所述的电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，步骤s200中，树莓派控制器对接收到的二氧化碳浓度数据进行处理分析，实时判断电梯轿厢内当前二氧化碳浓度与目标二氧化碳浓度阈值的大小关系；
4.根据权利要求3所述的电梯轿厢通风耦合智能控制方法，其特征在于，步骤s300中，开启风机后，树莓派控制器根据接收到的二氧化碳浓度数据，利用wells-riley模型和全面通风稀释方程实时计算电梯轿厢内当前所需的通风量，并根据计算得到的当前所需的通风量实时自...
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊淇，曹世杰，于汉辉，李自轩，姜岚飞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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