[发明专利]一种用于分析交通轨道内空气污染分布的数字孪生系统

说明书

本发明公开了一种用于分析交通轨道内空气污染分布的数字孪生系统，涉及交通轨道实验分析技术领域，公开了包括采集端、模拟端、污染分布数据预测模型；采集端包括：采集风速传感器、采集风向传感器、采集甲醛检测仪、采集雾霾气体粉尘传感器、采集CO2传感器、采集温湿度传感器、采集红外传感器、接触传感器、红外相机、普通相机、采集中控、GPS；通过污染分布数据预测模型的设置，计算出了在不同的粉尘输入、不同风速风向、不同的开关门时间的情况下，知道粉尘集中在哪里，哪里密度最高，从而知道采用低温等离子净化器、空调的进一步控制方案。

技术领域

本发明涉及交通轨道实验分析技术领域，更具体地说，它涉及一种用于分析交通轨道内空气污染分布的数字孪生系统。

背景技术

低温等离子净化器在废气处理工程中的应用较为广泛，其内部装有独特的碰吸单元，截留去除废气中的颗粒物质，废气收集系统收集的多元素气体经过等离子活性氧净化装置，在高压等离子电场的作用下，电离初始态氧将其中的废气离子进行电离荷电净化，带电的微小离子(尘埃粒子)被吸附单元所收集并流入和沉积到气体处理装置的储尘箱内，气体内的有害气体被电场内所产生的臭氧所杀菌，并去除了异味，有害气体被除掉,达到废气处理的目的。

目前，低温等离子净化器在交通轨道车厢内使用比较多，用于清除挥发性有机化合物(VOCs)，这些VOCs主要包括一是建筑材料、室内装饰材料和生活及办公用品。例如：有机溶剂、油漆及含水涂料；二是人体排泄物；三是室外的工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等。其中车厢的有机溶剂、油漆及含水涂料会在车厢生产后，静置一段时间后，达标后投入使用，所以在车厢使用时，面临的主要污染物对象来源于人体排泄物，以及打开车门时，进入的各种废气，以及人员在使用时的各种气味。

目前，人们在车厢内部安装了低温等离子净化器和空调，用于调节车厢内部的空气质量，但是对于低温等离子净化器如何设置参数、位置，以及从而带来的寿命成本等问题，没有进一步的研究。如果开展这一类的研究，人们需要一种实验系统，一部分安装在真实火车上，用于采集、分析实际车厢的数据，另一部分安装在模拟端，模拟端能够产生实际的车厢内部的对应空气污染，再使用低温等离子净化器、空调来消除这种污染，分析其消除的过程，研究其参数，实现数据孪生。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于分析交通轨道内空气污染分布的数字孪生系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于分析交通轨道内空气污染分布的数字孪生系统，包括采集端、模拟端、污染分布数据预测模型；

采集端包括：采集风速传感器、采集风向传感器、采集甲醛检测仪、采集雾霾气体粉尘传感器、采集CO2传感器、采集温湿度传感器、采集红外传感器、接触传感器、红外相机、普通相机、采集中控、GPS；

模拟端包括：模拟风速传感器、模拟风向传感器、模拟甲醛检测仪、模拟雾霾气体粉尘传感器、模拟CO2传感器、模拟温湿度传感器、模拟红外传感器、模拟中控、雾霾气体粉尘发生器、氮气发生器、CO2发生器、低温等离子净化器、空调；

所述采集端设置在采集车厢内，所述模拟端设置在实验车厢内；

将采集风速传感器、采集风向传感器、采集甲醛检测仪、采集雾霾气体粉尘传感器、采集CO2传感器、采集温湿度传感器、采集红外传感器、接触传感器、红外相机、普通相机、GPS标记为采集传感器，所述采集传感器用于收集采集车厢的内部数据，并将内部数据发送至采集中控，采集中控将内部数据通过网络发送至模拟中控，模拟中控控制雾霾气体粉尘发生器、氮气发生器、CO2 发生器、低温等离子净化器、空调运作；

污染分布数据预测模型包括LRCN网络模块、空洞采样数据预处理模块、平滑预测模块、融合输出模块；

LRCN网络模块为5层结构，每层包括1024个标准LSTM，用于基本的学习数据集和依据输入数据预测输出数据；