建筑气流和气体扩散的预测方法、建筑气流和气体扩散的预测模型的训练方法和装置

本公开涉及环境预测、数据处理，具体地涉及一种建筑气流和气体扩散的预测方法、建筑气流和气体扩散的预测模型的训练方法和装置。

背景技术：

1、建筑风环境及污染物扩散的准确预测对营造健康舒适的室外环境至关重要。利用稳态雷诺平均纳维斯托克斯（reynolds equation，rans）方法对建筑风环境及污染物扩散进行预测的计算效率较高，但由于rans方法容易对建筑尾流区长度、低速区风速以及尾流区湍动能进行错误估计，导致预测准确率不高。大涡模拟（large eddy simulation，les）通过模拟湍流对建筑风环境及污染物扩散进行预测，准确率高，但由于湍流的性质，导致直接模拟湍流的计算代价高，计算效率低。

2、在实施本公开的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题，通过rans方法或通过les方法对建筑风环境及污染物扩散进行预测，无法平衡预测效率与预测准确率。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本公开提供了建筑气流和气体扩散的预测方法、建筑气流和气体扩散的预测模型的训练方法和装置。

2、根据本公开的第一个方面，提供了一种建筑气流和气体扩散的预测方法，包括：获取目标地区的地区数据，其中，地区数据包括目标地区的气体源、风洞数据、建筑排列和多个建筑的建筑高度；基于建筑排列和多个建筑的建筑高度，生成目标地区的建筑图，其中，建筑图包括多个节点和多个边，多个节点与多个建筑一一对应，节点的节点属性包括建筑高度，边的边属性是根据建筑排列确定的；以及利用气体扩散预测模型处理气体源、建筑图和风洞数据，得到目标地区的气体扩散预测结果；其中，气体扩散预测模型是利用多个样本地区的样本地区数据的样本计算流体力学结果和样本大涡模拟结果训练得到的。

3、根据本公开的实施例，利用气体扩散预测模型处理气体源、建筑图和风洞数据，得到目标地区的气体扩散预测结果，包括：利用网格生成方法，对建筑进行第一精度划分，得到第一精度建筑图；基于气体源、风洞数据和第一精度建筑图，确定目标地区的计算流体力学结果；以及利用气体扩散预测模型处理计算流体力学结果、气体源、建筑图和风洞数据，得到目标地区的气体扩散预测结果。

4、根据本公开的实施例，基于建筑排列和多个建筑的建筑高度，生成目标地区的建筑图，包括：基于建筑排列，确定多个建筑之间的位置关系；基于多个建筑，生成多个节点；以及基于位置关系，利用多个边连接多个节点，得到目标地区的建筑图。

5、根据本公开的实施例，建筑气流和气体扩散的预测方法还包括：利用可视化方法，在地区数据上进行气体扩散预测结果的可视化。

6、根据本公开的实施例，建筑气流和气体扩散的预测方法还包括：利用网格生成方法，对目标地区的建筑进行第二精度划分，得到第二精度建筑图，其中，第一精度划分比第二精度划分的划分粒度更大；基于气体源、风洞数据和第二精度建筑图，确定大涡模拟结果；以及基于大涡模拟结果和气体扩散预测结果，确定气体扩散预测模型的预测误差。

7、本公开的第二方面提供了一种气体扩散的预测模型的训练方法，包括：确定多个样本地区各自的样本地区数据，其中，每个样本地区数据包括样本地区的样本气体源、样本风洞数据、样本建筑排列和多个样本建筑的样本建筑高度；针对每个样本地区数据，基于样本建筑排列和多个样本建筑的建筑高度，生成样本地区的样本建筑图，其中，样本建筑图包括多个样本节点和多个样本边，多个样本节点与多个样本建筑一一对应，样本节点的节点属性包括样本建筑高度，样本边的边属性是根据样本建筑排列确定的；基于样本地区的建筑图和样本气体源、样本风洞数据，计算样本地区的样本计算流体力学结果和样本大涡模拟结果；利用样本气体扩散预测模型处理样本计算流体力学结果、样本气体源、样本建筑图和样本风洞数据，得到目标地区的样本气体扩散预测结果；利用样本大涡模拟结果和样本气体扩散预测结果，对样本气体扩散预测模型的参数进行调整，得到气体扩散预测模型。

8、根据本公开的实施例，气体扩散的预测模型的训练方法还包括：基于建筑排列数据库，确定建筑排列方式；基于建筑模型数据库，确定多个建筑模型；以及将多个建筑模型按照建筑排列方式进行二维排列，得到样本地区数据。

9、根据本公开的实施例，气体扩散的预测模型的训练方法还包括：重复执行以下操作，直至样本地区数据的预设建筑面积比率和预设建筑覆盖率：从样本地区数据中随机删除一个建筑模型，得到更新后的样本地区数据。

10、根据本公开的实施例，基于样本地区的建筑图和样本气体源、样本风洞数据，计算样本地区的样本计算流体力学结果和样本大涡模拟结果，包括：利用网格生成方法，对样本地区的建筑进行第一精度样本划分，得到第一精度样本建筑图；利用网格生成方法，对样本地区的建筑进行第二精度样本划分，得到第二精度样本建筑图，其中，第一精度样本划分比第二精度样本划分的划分粒度更大；基于样本气体源、样本风洞数据和第一精度样本建筑图，确定样本计算流体力学结果；以及基于样本气体源、样本风洞数据和第二精度样本建筑图，确定样本大涡模拟结果。

11、本公开的第三方面提供了一种建筑气流和气体扩散的预测装置，包括：

12、数据获取模块，用于获取目标地区的地区数据，其中，地区数据包括目标地区的气体源、风洞数据、建筑排列和多个建筑的建筑高度；

13、图生成模块，用于基于建筑排列和多个建筑的建筑高度，生成目标地区的建筑图，其中，建筑图包括多个节点和多个边，多个节点与多个建筑一一对应，节点的节点属性包括建筑高度，边的边属性是根据建筑排列确定的；以及

14、结果预测模块，用于利用气体扩散预测模型处理气体源、建筑图和风洞数据，得到目标地区的气体扩散预测结果；

15、其中，气体扩散预测模型是利用多个样本地区的样本地区数据的样本计算流体力学结果和样本大涡模拟结果训练得到的。

16、本公开的第四方面提供了一种建筑气流和气体扩散的预测模型的训练装置，包括：

17、样本数据获取模块，用于确定多个样本地区各自的样本地区数据，其中，每个样本地区数据包括样本地区的样本气体源、样本风洞数据、样本建筑排列和多个样本建筑的样本建筑高度；

18、样本图生成模块，用于针对每个样本地区数据，基于样本建筑排列和多个样本建筑的建筑高度，生成样本地区的样本建筑图，其中，样本建筑图包括多个样本节点和多个样本边，多个样本节点与多个样本建筑一一对应，样本节点的节点属性包括样本建筑高度，样本边的边属性是根据样本建筑排列确定的；

19、样本结果计算模块，用于基于样本地区的建筑图和样本气体源、样本风洞数据，计算样本地区的样本计算流体力学结果和样本大涡模拟结果；

20、样本结果预测模块，用于利用样本气体扩散预测模型处理样本计算流体力学结果、样本气体源、样本建筑图和样本风洞数据，得到目标地区的样本气体扩散预测结果；

21、参数调整模块，用于利用样本大涡模拟结果和样本气体扩散预测结果，对样本气体扩散预测模型的参数进行调整，得到气体扩散预测模型。

22、根据本公开的实施例，利用目标地区的地区数据，确定目标地区的建筑图，并将建筑图和地区数据输入至气体扩散预测模型，输出气体扩散预测结果，能够高效地对建筑气流和气体扩散进行预测。由于气体扩散预测模型是利用多个样本地区的样本地区数据的样本计算流体力学结果和样本大涡模拟结果训练得到的，能够确保将地区数据和建筑图输入至气体扩散预测模型中，输出的气体扩散预测结果与目标地区的大涡模拟结果之间的误差较小，从而确保气体扩散预测结果的预测精度。