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原文传递基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法、系统

专利名称：	基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法、系统
摘要：	本发明公开了一种基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法，包括：生成生物气溶胶检测浓度曲线；生成颗粒物浓度曲线；统计该设定时间范围内的环境参数；结合生物气溶胶浓度检测曲线和颗粒物浓度曲线，计算得到当前环境下的实时生物气溶胶浓度；结合房间类型，计算得到当前环境下的室内空气实时含菌量。本发明能够实现当前环境下的含菌量的实时检测，引导消毒、杀菌设备的启动，以及辅助室内环境应急处置的决策，另外，结合门禁子系统、拍摄子系统、环境检测子系统，对室内含菌量的变化趋势进行预估，实现提前预警，使指令更加精准，有效降低能耗，对高危环境及时预警，减少群体性卫生事件的发生，同时做到过程可跟踪，结果可追溯。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏钛科圈物联网科技有限公司
发明人：	曾俊;吴叶芳
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910499344.4
公开号：	CN110118711A
代理机构：	南京钟山专利代理有限公司
代理人：	戴朝荣
分类号：	G01N15/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	211111 江苏省南京市江宁区秣陵街道秣周东路12号9号楼1403室
主权项：	1.一种基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法，其特征在于，所述方法包括： S1：按照设定周期检测采集到的室内空气的生物气溶胶浓度，生成生物气溶胶检测浓度曲线C(t)； S2：实时采集室内空气中的颗粒物浓度，生成颗粒物浓度曲线P(t)； S3：选取一设定时间范围，所述设定时间范围至少包括两个设定周期，统计该设定时间范围内的室内温度Tt、室内湿度RHt、房间面积St、单位时间室内通风量Qt、室内总人数Nt、病菌携带者数量Mt； S4：结合生物气溶胶浓度检测曲线C(t)和颗粒物浓度曲线P(t)，计算得到当前环境下的实时生物气溶胶浓度F(t)＝f(C(t)，P(t)，Tt，RHt，St，Qt，Nt，Mt)； S5：结合房间类型，判断由细菌、病菌形成的生物气溶胶数量占总体生物气溶胶数量的比例，计算得到当前环境下的室内空气实时含菌量U(t)。 2.根据权利要求1所述的基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法，其特征在于，步骤S4中，所述结合生物气溶胶浓度检测曲线C(t)和颗粒物浓度曲线P(t)，生成当前环境下的实时生物气溶胶浓度F(t)＝f(C(t)，P(t)，Tt，RHt，St，Qt，Nt，Mt)的过程包括以下步骤： S41：根据下述公式计算得到单位时间室内单位面积通风量：单位时间室内单位面积通风量Qt*=单位时间室内通风量Qt/时间面积St S42：计算得到室内空气中的室内温度Tt、室内湿度RHt、单位时间室内单位面积通风量室内总人数Nt、病菌携带者数量Mt对生物气溶胶浓度检测曲线C(t)和颗粒物浓度曲线P(t)的影响权重； S43：结合影响权重，以颗粒物浓度曲线P(t)为基础，计算得到当前环境下的实时生物气溶胶浓度F(t)。 3.根据权利要求1所述的基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法，其特征在于，所述方法还包括：当室外空气质量为优时，实时生物气溶胶浓度F(t)为：其中，K1为室内环境对细菌繁殖的影响因子，K2为室内温度Tt、室内湿度RHt、房间面积St、单位时间室内通风量Qt、室内总人数Nt对生物气溶胶浓度检测曲线C(t)和颗粒物浓度曲线P(t)的影响权重比值，b为调整参数，RH1为湿度修正因子，ΔC为每个病菌携带者单位时间内产生的平均生物气溶胶浓度。 4.根据权利要求1所述的基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法，其特征在于，所述方法还包括： S110：响应于有人员进入室内，判断该人员是否为病菌携带者，如果是，进入步骤S120，否则，进入步骤S130； S120：病菌携带者的数量Mt加1，判断室内病菌携带者的数量Mt是否超过第一设定阈值，如果是，生成警报信号，进入步骤S170，否则，进入步骤S130； S130：室内总人数Nt加1，判断室内总人数Nt/房间容积St是否超过第二设定阈值，如果是，生成警报信号，进入步骤S170，否则，进入步骤S140； S140：实时检测室内空气中的颗粒物浓度p(t)以及环境参数，计算室内空气中的实时生物气溶胶浓度F(t)； S150：结合室内空气中的生物气溶胶浓度F(t)、房间类型，计算室内实时含菌量U(t)； S160：判断室内实时含菌量U(t)是否超过第三设定阈值，如果是，生成警报信号； S170：结束本次人员进入情形下的含菌量分析。 5.根据权利要求1所述的基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法，其特征在于，所述方法还包括： S210：响应于有人员离开房间，判断该人员是否为病菌携带者，如果是，进入步骤S220，病菌携带者的数量Mt减1，进入步骤S220，否则，直接进入步骤S230； S220：室内总人数Nt减1，实时检测室内空气中的颗粒物浓度P(t)以及环境参数，计算室内空气中的实时生物气溶胶浓度F(t)； S230：结合室内空气中的生物气溶胶浓度F(t)、房间类型，计算室内实时含菌量U(t)； S240：判断室内实时含菌量U(t)是否超过第三设定阈值，如果是，生成警报信号； S250：结束本次人员离开情形下的含菌量分析。 6.根据权利要求1所述的基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法，其特征在于，所述方法还包括：采用人体红外传感器以探测进入人员的体温，如果探测体温超过设定体温阈值，判定该进入人员为病菌携带者，采用图像采集系统以采集该人员的脸部图像，将采集到的脸部图像存入病菌携带者数据库。 7.根据权利要求6所述的基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法，其特征在于，所述方法还包括：响应于有人员离开房间，采集该离开人员的脸部图像，将采集到的脸部图像与病菌携带者数据库中的脸部图像相比对，以判断离开人员是否为病菌携带者。 8.根据权利要求6所述的基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析方法，其特征在于，所述方法还包括：实时采集房间内的视频图像，对第二设定时间范围内的视频图像中的人员行为进行追踪分析，如果图像中任意一个人员在第二设定时间范围内的生病行为超过设定次数阈值，判断该人员为病菌携带者，将该人员的脸部图像和病菌携带者数据库作比对，以及响应于该人员的脸部图像未存储在病菌携带者数据库中，病菌携带者数量Mt加1，将该人员的脸部图像存储至病菌携带者数据库。 9.一种基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析系统，其特征在于，所述系统包括门禁子系统、拍摄子系统、环境检测子系统、控制装置；所述门禁子系统包括人体红外传感器、人脸图像采集装置、计数装置，人体红外传感器用以对进出人员的属性进行识别，所述进出人员的属性包括病菌携带者和非病菌携带者，人脸图像采集装置用以采集病菌携带者的脸部图像，将采集到的脸部图像发送至存储装置，计数装置用以统计当前房间内的总人数以及病菌携带者的数量；所述拍摄子系统包括拍摄装置、图像分析装置，所述拍摄装置用于拍摄房间内的视频图像，将拍摄的视频图像发送至图像分析装置，图像分析装置对拍摄装置拍摄的视频图像进行分析，识别其中是否有人员出现生病行为，将出现生病行为的人员的脸部图像与存储装置中的病菌携带者的人脸图像做比对，以判断是否出现了新的病菌携带者；所述环境检测子系统包括轨道回路、转动平台、壳体、温湿度传感器、雨雪传感器、颗粒物检测装置、生物气溶胶检测装置；所述壳体包括一朝向指定区域的探测端面，所述轨道回路分布在房间墙壁上，所述壳体通过转动平台安装在轨道回路上，且根据外部控制指令沿轨道回路移动的同时，绕转动平台转动以使探测端面始终朝向指定区域；所述壳体沿轨道回路移动一个回路的时间被定义成一个设定周期；所述雨雪传感器设置在室外，用以实时探测室外雨雪等级，将探测到的雨雪等级发送至控制装置；所述温湿度传感器安装在壳体内，其探测端安装在临近壳体探测端面处，温湿度传感器与控制装置电连接，用于实时探测室内温度、湿度，将探测结果反馈至控制装置；所述壳体内安装有一截面为环形的中空转台，中空转台围绕其轴中心线自转，所述颗粒物检测装置、生物气溶胶检测装置均安装在中空转台内，颗粒物检测装置、生物气溶胶检测装置的进气口均位于壳体的探测端面上；所述颗粒物检测装置用以实时采集室内空气中的颗粒物浓度，将采集结果发送至控制装置，控制装置生成颗粒物浓度曲线P(t)；所述生物气溶胶检测装置包括气泵、缓冲腔、荧光检测单元，气泵实时吸取室内空气使之进入缓冲腔形成气溶胶粒子团，荧光检测单元按照设定周期检测缓冲腔中的气溶胶粒子团的光强，将探测到的光强发送至控制装置；所述控制装置根据接收到的光强计算前述设定周期内采集到的室内空气中的生物气溶胶浓度，生成生物气溶胶检测浓度曲线C(t)；所述控制装置选取一设定时间范围，所述设定时间范围至少包括两个设定周期，统计该设定时间范围内的室内温度Tt、室内湿度RHt、房间面积St、单位时间室内通风量Qt、室内总人数Nt、病菌携带者数量Mt，结合生物气溶胶浓度检测曲线C(t)和颗粒物浓度曲线P(t)，计算得到当前环境下的实时生物气溶胶浓度F(t)＝f(C(t)，P(t)，Tt，RHt，St，Qt，Nt，Mt)；所述控制装置结合结合房间类型，判断由细菌、病菌形成的生物气溶胶数量占总体生物气溶胶数量的比例，计算得到当前环境下的室内空气实时含菌量U(t)。 10.根据权利要求9所述的基于物联网的室内空气含菌量实时检测与分析系统，其特征在于，所述系统还包括通讯模块，所述控制装置与通讯模块连接，与新风系统建立通讯链路；所述控制装置响应于以下条件任意一个成立： 1)房间内的病菌携带者数量大于第一设定阈值，2)室内总人数/房间容积是否超过第二设定阈值，3)室内实时含菌量是否超过第三设定阈值，生成警报信号，通过通讯模块发送通风控制指令至新风系统，以增大通风量至设定通风阈值。
所属类别：	发明专利