一种公共建筑的环境控制方法和系统

本发明涉及环境控制，更具体的说是涉及一种公共建筑的环境控制方法和系统。

背景技术：

1、公共建筑是指为公众服务、开放给大众使用的建筑，公共建筑在社会中具有重要的地位和作用，服务于社会大众，公共建筑通常规模较大，需要考虑大量人员流动和服务需求，因此需要具备较高的安全性和舒适性。

2、然而现有技术中，在公共建筑内部不同区域的温度可能存在差异，导致一些区域过热或过冷，影响用户的舒适感；公共建筑内部空气质量不佳，可能受到污染物、异味或过高的二氧化碳浓度影响，影响用户的健康和舒适度；公共建筑内部光照不足或过强都会影响用户的视觉舒适度和工作效率，可能导致眼睛疲劳或不适；公共建筑环境控制系统的维护可能不及时，导致设备故障、效率下降，影响建筑内部环境质量；公共建筑的环境控制系统可能存在能源浪费问题，如未经优化的空调系统、照明系统等，造成能源资源的浪费，通过统一的调节启停并不会提高公共建筑内部的环境质量，相反还会增加额外功耗，通过这种粗糙的调节方式下的室内热舒适情况有时与人员对室内环境的主观感知产生偏离。

3、数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。发挥连接物理世界和信息世界的桥梁和纽带作用。对数字孪生的研究可以推动物联网技术、人工智能、虚拟现实技术甚至传感器技术的发展。

4、因此，如何提出一种公共建筑的环境控制方法和系统，构建公共建筑的数字孪生平台，模拟数字孪生平台的三维信息场，根据建筑数据、环境数据和三维信息场建立环境预测模型，并根据预测结果输出实时控制策略，实现公共建筑的环境的有效控制是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种公共建筑的环境控制方法和系统，构建公共建筑的数字孪生平台，模拟数字孪生平台的三维信息场，根据建筑数据、环境数据和三维信息场建立环境预测模型，并根据预测结果输出实时控制策略，实现公共建筑的环境的有效控制，为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

2、一种公共建筑的环境控制方法，包括：

3、根据公共建筑的结构建立公共建筑三维模型；

4、获取建筑数据和环境数据，并结合建筑三维模型建立数字孪生平台；

5、模拟数字孪生平台的三维信息场，根据建筑数据、环境数据和三维信息场建立环境预测模型，并根据预测结果输出实时控制策略；

6、数字孪生平台根据实时控制策略调整公共建筑的环境控制。

7、可选的，所述建立公共建筑三维模型包括：根据公共建筑的几何结构和尺寸形状，建立公共建筑三维模型，包含建筑构件以及照明系统、风循环系统、水循环系统、电力系统和安全警报系统的建模。

8、可选的，所述获取建筑数据和环境数据包括：通过红外相机获取目标物的红外图像以及红外图像中各像素点对应的温度值；通过霍尔开关监测门窗、窗帘的开关状态；通过光强传感器检测照明状态；通过室内定位传感器检测室内人或物的位置信息；通过红外传感器、温湿度传感器、二氧化碳传感器和颗粒物传感器检测环境数据。

9、具体的，通过状态传感器包括用于监测门窗、窗帘的开关状态的霍尔开关、用于检测照明状态的光强传感器；定位传感器为uwb室内定位传感器；环境传感器包括至少包括红外传感器、温湿度传感器、二氧化碳传感器和颗粒物传感器。

10、可选的，所述建立数字孪生平台包括：

11、将公共建筑三维模型导入unity3d显示引擎中，将文件转成.fbx格式，将建模过程中的材质纹理文件夹放在unity工程的assets文件夹下；

12、导入设计好的包含平移、旋转、缩放、选择在内的操作浏览功能；

13、导入制作好的风力循环、开关门窗、灯光明暗变化和温度升降变化的动画效果。

14、可选的，所述模拟数字孪生平台的三维信息场包括建立三维环境温度场和三维光照强度场，所述建立三维环境温度场包括：

15、根据红外相机的任一拍摄角度拍摄采集图像，对图像进行预处理，获取图像中目标物的点云数据及温度值，根据目标物的点云数据和预先获取的环境点云数据，确定红外相机的位置信息；

16、以红外相机的位置信息为基准，转换目标物的点云数据，使得目标物的点云数据与红外相机拍摄的红外图像的像素点对应起来，进而获得目标物的点云数据的温度值，得到三维环境温度场。

17、可选的，还包括建立三维电力系统温度场：

18、获取电力线路的运行参数、环境参数和相应的线路红外温度图像；

19、建立不同运行参数在不同环境参数下对温度的影响曲线；

20、根据电力线路的排布图像和环境数据建立电力线路排布的三维模型；

21、根据影响曲线和三维模型建立基于数字孪生平台的三维电力系统温度场。

22、可选的，建立所述三维光照强度场包括：

23、根据公共建筑三维模型，计算标准光通量，并以此计算标准光照强度；

24、根据室内场景光照模型，计算室内照明光的光通量和光照强度值，计算空间区域中照明点光源数量；

25、根据公共建筑三维模型的室内空间信息，计算室内空间的轴线信息，将照明点光源布置在区域轴线上，生成室内空间的最佳光照布局；

26、根据运行参数和最佳光照布局建立基于数字孪生平台的三维光照强度场。

27、可选的，所述建立环境预测模型，并根据预测结果输出实时控制策略包括：

28、获取环境和三维信息场的历史数据，对数据进行降噪处理；

29、基于历史数据训练并构建基于长短时神经网络的预测模型；

30、通过预测模型对公共建筑当前的运行状态进行识别及预测；

31、获取三维信息场的实时数据并与预测结果进行对比，根据对比结果对建筑数据进行调整。

32、可选的，一种公共建筑的环境控制系统，包括：

33、三维模型构建模块：用于根据公共建筑的结构建立公共建筑三维模型；

34、数字孪生平台构建模块：用于获取建筑数据和环境数据，并结合建筑三维模型建立数字孪生平台；

35、三维信息场构建模块：用于模拟数字孪生平台的三维信息场；

36、预测模块：用于根据建筑数据、环境数据和三维信息场建立环境预测模型，并根据预测结果输出实时控制策略；

37、环境控制模块：用于使数字孪生平台根据实时控制策略调整公共建筑的环境控制。

38、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种公共建筑的环境控制方法和系统，根据公共建筑的结构建立公共建筑三维模型；获取建筑数据和环境数据，并结合建筑三维模型建立数字孪生平台；模拟数字孪生平台的三维信息场，根据建筑数据、环境数据和三维信息场建立环境预测模型，并根据预测结果输出实时控制策略；数字孪生平台根据实时控制策略调整公共建筑的环境控制。本发明通过构建公共建筑的数字孪生平台，模拟数字孪生平台的三维信息场，根据建筑数据、环境数据和三维信息场建立环境预测模型，并根据预测结果输出实时控制策略，实现公共建筑的环境控制。