本發明涉及環境管理，特別是一種基于環境預測的隧道通風控制方法、設備及介質。
背景技術：
1、近年來，隨著隧道運行環境感知、污染物擴散建模、交通流監測和通風執行控制技術的持續發展，面向隧道場景的環境預測與主動通風調節逐步由單點監測模式轉向多源數據驅動模式，隧道通風控制通常圍繞污染源定位、風速風向采集、車流密度感知、人員位置識別以及污染濃度演化分析展開，并結合擴散模型、路徑規劃方法和通風控制策略，對隧道內部空氣流動組織與污染物遷移規律進行預測和調節，推動隧道通風控制向動態化和精細化方向演進。
2、然而，在隧道通風調節過程中，主要問題在于環境預測結果、人員疏散方向與風機控制參數之間缺少統一聯動機制，導致污染物擴散趨勢識別、疏散引導氣流組織和風機執行控制之間難以形成連續銜接，進而影響隧道內污染物引導擴散的針對性與通風控制效果驗證的有效性。
技術實現思路
1、鑒于上述現有存在的問題，提出了本發明。
2、因此，本發明提供了一種基于環境預測的隧道通風控制方法解決預測精度、控制協同性及動態優化方面存在缺陷問題。
3、為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：
4、第一方面，本發明提供了一種基于環境預測的隧道通風控制方法，其包括，采集環境數據，并進行預處理；所述環境數據包括污染源坐標、車流密度數據、隧道內風速風向數據和人員分布數據；基于預訓練的污染物擴散模型，根據污染源坐標預測污染物擴散軌跡，結合車流密度數據對污染物擴散軌跡進行修正，生成污染物熱力圖；將人員分布數據與污染物熱力圖疊加，得到人員避讓路徑，并將人員避讓路徑中的切線方向確定為疏散引導氣流的氣流指向，生成疏散風向數據；從疏散風向數據中提取隧道通風機的轉速組合與偏轉角度，通過多目標獎勵機制對轉速組合與偏轉角度進行篩選，輸出風機控制指令集；按照風機控制指令集對隧道通風機的風機轉速和偏轉角度進行調整，并進行定向氣流引導，通過煙霧濃度傳感器實時監測定向氣流引導后各隧道通風區域的污染物濃度值；將污染物熱力圖中的預測濃度值與污染物濃度值進行污染物擴散對比，驗證隧道通風控制效果。
5、作為本發明所述基于環境預測的隧道通風控制方法的一種優選方案，其中：所述基于預訓練的污染物擴散模型，根據污染源坐標預測污染物擴散軌跡，結合車流密度數據對污染物擴散軌跡進行修正，生成污染物熱力圖，具體步驟為，
6、將污染源坐標和隧道內風速風向數據輸入污染物擴散模型，污染物擴散模型以污染源坐標為擴散起點、按照隧道內風速風向數據為指引方向進行污染物擴散模擬，輸出污染物擴散軌跡；
7、對車流密度數據執行空間網格化處理，生成車流分布矩陣；
8、將車流分布矩陣中的各網格值進行歸一化處理，并對歸一化后的網格值進行密度擴散影響映射，輸出修正因子矩陣；
9、將修正因子矩陣和污染物擴散軌跡進行空間疊加，對污染物擴散的傳播速度和傳播方向進行修正，生成修正污染物擴散軌跡；
10、將修正污染物擴散軌跡按時間步長轉換為二維網格化濃度分布，形成污染物熱力圖。
11、作為本發明所述基于環境預測的隧道通風控制方法的一種優選方案，其中：所述將人員分布數據與污染物熱力圖疊加，得到人員避讓路徑，具體步驟為，
12、對人員分布數據進行空間網格化處理，生成人員分布矩陣；
13、將人員分布矩陣與污染物熱力圖進行空間對齊，輸出人員-污染物圖；
14、遍歷人員-污染物圖中的每個網格，對每個網格對應的污染濃度與預設污染閾值進行對比，劃分出安全區域和風險區域；
15、將風險區域作為障礙物，并將安全區域作為可用路徑，構建人員避讓路徑。
16、作為本發明所述基于環境預測的隧道通風控制方法的一種優選方案，其中：所述將人員避讓路徑中的切線方向確定為疏散引導氣流的氣流指向，生成疏散風向數據，具體步驟為，
17、從人員避讓路徑中提取疏散路徑點，按照人員避讓路徑的順序對疏散路徑點進行排序，生成有序路徑鏈；
18、對有序路徑鏈中每對相鄰路徑點進行切線方向的路徑向量提取，輸出路徑向量序列；
19、將路徑向量序列中的路徑向量轉換為標準風向角度，并對標準風向角度進行插值和平滑處理，生成氣流角度序列；
20、將氣流角度序列與污染物熱力圖進行空間參數映射，生成疏散風向數據。
21、作為本發明所述基于環境預測的隧道通風控制方法的一種優選方案，其中：所述從疏散風向數據中提取隧道通風機的轉速組合與偏轉角度，通過多目標獎勵機制對轉速組合與偏轉角度進行篩選，輸出風機控制指令集，具體步驟為，
22、從疏散風向數據中提取標準風向角度，并記錄標準風向角度對應的網格坐標范圍；
23、將各網格坐標范圍的標準風向角度進行風機參數映射，獲取轉速組合與偏轉角度；
24、通過多目標獎勵機制對轉速組合與偏轉角度進行獎勵評分，選取獎勵評分最高的轉速組合與偏轉角度作為隧道通風機的候選方案；
25、將候選方案轉換為風機控制指令，并按照網格坐標范圍分配至對應的隧道通風機，輸出風機控制指令集。
26、作為本發明所述基于環境預測的隧道通風控制方法的一種優選方案，其中：所述通過多目標獎勵機制對轉速組合與偏轉角度進行獎勵評分是指根據隧道通風機的能耗、疏散效率和安全性目標，為每個轉速組合與偏轉角度分配獎勵權重，統計每個轉速組合與偏轉角度的獎勵權重總和作為獎勵評分。
27、作為本發明所述基于環境預測的隧道通風控制方法的一種優選方案，其中：所述按照風機控制指令集對隧道通風機的風機轉速和偏轉角度進行調整，并進行定向氣流引導，通過煙霧濃度傳感器實時監測定向氣流引導后各隧道通風區域的污染物濃度值，具體步驟為，
28、將風機控制指令集轉換為plc通信協議信號，并發送至對應隧道通風機的風機驅動中心；
29、風機驅動中心調整隧道通風機的風機轉速和偏轉角度，形成定向氣流引導；
30、在定向氣流引導后，通過煙霧濃度傳感器按照固定時間間隔獲取各隧道通風區域的污染物濃度值。
31、作為本發明所述基于環境預測的隧道通風控制方法的一種優選方案，其中：所述將污染物熱力圖中的預測濃度值與污染物濃度值進行污染物擴散對比，驗證隧道通風控制效果，具體步驟為，
32、提取污染物熱力圖中每個網格的預測濃度值，并記錄預測濃度值對應的網格坐標范圍；
33、將預測濃度值與污染物濃度值按網格坐標范圍進行時空對齊，生成污染物數據對；
34、對污染物數據對中的預測濃度值與污染物濃度值進行逐點對比，輸出污染物濃度差，并設置濃度閾值；
35、若污染物濃度差為正值且污染物濃度差的絕對值未超過濃度閾值，則判定通風控制效果達標；
36、若污染物濃度差為負值時，則標記污染物濃度值對應的網格坐標范圍為異常區域，并觸發預警迭代機制。
37、第二方面，本發明提供了一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其中：所述計算機程序被處理器執行時實現如本發明第一方面所述的基于環境預測的隧道通風控制方法的任一步驟。
38、第三方面，本發明提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其中：所述計算機程序被處理器執行時實現如本發明第一方面所述的基于環境預測的隧道通風控制方法的任一步驟。
39、本發明有益效果為：通過污染物熱力圖生成與疏散風向數據生成的協同，實現隧道通風控制過程中的環境預測與氣流引導修正。通過將污染源坐標、隧道內風速風向數據和車流密度數據共同作用于污染物擴散軌跡修正，形成具備空間分布特征的污染物熱力圖，為人員避讓路徑構建提供連續濃度依據，將人員避讓路徑中的切線方向確定為疏散引導氣流的氣流指向，生成疏散風向數據，使風機控制指令集的形成具備明確方向基礎，進而支撐定向氣流引導與通風控制效果驗證，達到隧道通風調控方向性、連貫性和執行針對性的提升。