一种用于治理空气悬浮物的管理系统及方法与流程

本发明涉及城市交通管理技术领域，尤其涉及一种用于治理空气悬浮物的管理系统及方法。

背景技术：

为治理扬尘污染，改善城市环境空气质量，各国各市加大加强了对重要路段、重要区域、重要节点进行的高频次不间断雾喷洒水降尘以及绿植补种，以改善空气质量，保障城市环境。

现有技术中如公开号为cn208886592u的专利文献就对此提出了一种治霾照明降温增湿绿化五位一体化智能化装置。该装置主要由雾霾监测装置、温湿度传感器、无线电发射和接收模块、城市供水管道、支路水管、维修控制窗口、增压泵、阀、五出口雾化喷头、避雷针、路灯、路杆等组成，可利用雾霾监测装置监测pm2.5浓度值及温湿度传感器感知环境温度和湿度，当pm2.5浓度或环境温度值大于设定值、环境湿度小于设定值时，增压泵启动，泵出的高压水通过阀进入到五出口雾化喷头中，喷出类球状水雾，在保持照明功能的基础上，即可实现治霾、降温、增湿、绿化等功能。

又如公开号为cn106368156b的专利文献所提出的城市道路智能喷水除尘系统，包括喷水装置、控制模块和用于监测空气质量参数的空气质量监测模块，所述喷水装置包括喷头、水管和用于控制喷头进行开启、关闭和转动的驱动模块，所述喷头设置于照明路灯的灯杆，喷头与水管连接，所述驱动模块与控制模块连接；通过在路灯灯杆上安装洒水喷头，并控制其以特定的方式进行转动喷水工作，可用来除尘、净化空气，灌溉绿化带，紧急火灾救援，夏天高温时也能用做降温的一种手段，发明能够有效提高洒水效率，节约水资源。

上述现有技术中均是通过设置阈值或阈值范围的方式来实现喷水策略的选择，然而至少存在以下缺陷：若阈值设置过高，即等到污染程度较大才进行喷水，则环境及道路人群受到大气污染的影响较大；若阈值设置过低，即在污染超出标准环境要求时就进行喷水，喷到污染不超出环境要求时停止，则喷水频繁且水量电量消耗大，浪费严重资源，且频繁喷水对环境及道路人群造成较大困扰。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现要素：

针对城市环境空气质量的治理问题，现有技术中如公开号为cn208886592u的专利文献以及公开号为cn106368156b的专利文献均提出了智能化喷水系统，其智能化喷水系统均是通过设置阈值或阈值范围的方式来实现喷水策略的选择，然而至少存在以下缺陷：若阈值设置过高，即等到污染程度较大才进行喷水，则环境及道路人群受到大气污染的影响较大；若阈值设置过低，即在污染超出标准环境要求时就进行喷水，喷到污染不超出环境要求时停止，则喷水频繁且水量电量消耗大，浪费严重资源，且频繁喷水对环境及道路人群造成较大困扰。

针对现有技术之不足，本发明提出了一种用于治理空气悬浮物的管理系统，本发明所提出的管理系统借助于现已有的装置设备实现了低成本高成效的空气质量治理，有效地解决了现有喷水系统因阈值选择所导致的环境治理效果差的问题。本申请所提出的管理系统基于历史流场变化数据与历史环境数据，将目前多个监测站点划分为多个可动态更新的时空相关区域，可以精确到各个街区进行空气质量治理。利用该动态时空相关区域优势，本申请所提出的管理系统着重于改善污染上游的空气质量，以此可以在更少水量电量消耗的情况下，实现对污染下游的空气质量治理。本申请所提出的管理系统中的时空相关区域，是经过时空相关性分析与时空约束分析所处理得到的，即，本申请所提出的管理系统，可适应于时间与季节等环境因素的变化，转换不同的喷水策略。本申请所提出的管理系统提出了基于局部环境特征与全局环境特征的喷水变化自适应抑制规则，喷水不只是空气治理，同时兼顾于局部环境中土壤相对湿度控制、植被浇灌生长控制、冬夏季喷水影响不同等多个限制性条件，即，本申请所提出的管理系统所提出的喷水策略，在达到空气环境治理的同时，能够满足土壤相对湿度控制，满足植被的正常生长需求，最大程度保障不同季节喷水的道路交通安全。

本发明提供了一种用于治理空气悬浮物的管理系统，所述管理系统至少包括：至少一个喷水装置；至少一个空气质量监测设备，用以监测其所在监测站点的实时环境数据和/或流场变化数据；以及云端服务器，其被配置为：至少基于各监测站点所对应的流场变化数据对多个监测站点进行时空相关性分析，获得多个动态时空相关区域，和/或至少基于所述实时环境数据对各动态时空相关区域中的至少一个监测站点进行时空约束分析，以此来确定关于与各监测站点所对应的至少一个喷水装置的喷水策略。

本申请所提出的管理系统通过综合多个空气质量监测设备的监测数据，可以将多个监测站点所对应的街区，细化到街区尺寸的动态时空相关区域，当监测尺寸下降至街区尺寸范围时，目前的天气预报仅适于大跨度区域，而无法准确预报更低细度的街区环境，对此，本申请主要针对流场特征与扩散过程受到微尺度环境影响严重的街区，利用多个监测站点的环境/流场之间的相互影响作用，动态地来更新所划分的各区域，采用多个监测站点的喷水装置相互联合的方式，实现了低水耗量低电耗量的大气环境治理，杜绝了设置单一阈值或阈值范围所存在的环境治理效果差及资源浪费严重的问题。

根据一种优选实施方式，所述云端服务器可采用基于局部环境特征与全局环境特征相联合的喷水变化自适应抑制规则对所确定的各动态时空相关区域中的至少一个监测站点进行预处理，获得预处理数据，和/或至少基于所述预处理数据对各动态时空相关区域中的至少一个监测站点进行时空约束分析，以此来确定关于与各监测站点所对应的至少一个喷水装置的喷水策略。针对现已有的如公开号为cn208886592u的专利文献以及公开号为cn106368156b的专利文献所提出的智能化喷水系统，虽然均采用了动态控制喷水方法，然而单一地针对大气污染程度进行喷水治理，往往会出现为达到标准环境要求而增大喷水量与喷水频率的现象，导致冬季道路易结冰而存在严重的安全隐患的问题。此外喷水装置的大喷水量与喷水频率，不符合当地植物的生长需求，易导致植物涝害反而降低了大气自净能力。对此，本申请所提出的管理系统所提出的喷水策略，在达到空气环境治理的同时，能够满足土壤相对湿度控制，满足植被的正常生长需求，最大程度保障不同季节喷水的道路交通安全。此外，本申请所提出的管理系统中，喷水装置的输水通道上可设置有至少一个加药设备，至少一个加药设备中可以预储存有杀虫剂、植物生长调节剂、道路融雪剂等药物。不同喷水策略可联动至少一个加药设备向输水管道以预设注入量注入药物，以实现在大气治理的同时发挥对土壤相对湿度控制、植被浇灌生长控制、冬季道路安全的有效促进作用。

根据一种优选实施方式，所述云端服务器可根据预储的城市地形数据对多个监测站点进行空间特征提取以将多个监测站点初步划分为至少一个空间相关区域，以获取各空间相关区域中若干监测站点所分别对应的历史流场变化数据与历史环境数据，和/或基于至少一个环境因子对所述历史流场变化数据与历史环境数据进行时间序列特征提取以将各空间相关区域二次划分为至少与时间序列特征与空间特征动态相关的动态时空相关区域。针对现已有的如公开号为cn208886592u的专利文献以及公开号为cn106368156b的专利文献所提出的智能化喷水系统，其采用了分散式控制的方式来指示各处喷水装置的独立运作，各处喷水装置的运作仅依赖于实时所监测到的环境污染程度，整体运作时间长而导致水耗量电耗量较大。对此，本申请所提出的管理系统利用其所提出的动态时空相关区域，可动态地将多个监测站点所对应的街区划分为符合当天当下时段的多个区域，并选定适于各区域的喷水策略来指示各处喷水装置的联合运作，以此可以策略性调动各喷水装置，着重于改善污染上游的空气质量，以此可以在低水耗量电耗量下有效实现整体区域的空气质量治理。

根据一种优选实施方式，所述云端服务器可依照当前所划分确定的动态时空相关区域，来获取当前的动态时空相关区域中各监测站点所分别采集到的实时环境数据，并基于其对所述实时环境数据进行处理所获得的至少一个环境因子数据来动态更新当前的动态时空相关区域。

根据一种优选实施方式，所述云端服务器可基于其更新后的动态时空相关区域来调取与之相对应的至少一个监测站点的用以限制至少一个喷水装置的运作情况的至少一个局部环境特征数据，和/或基于实时环境数据与至少一个监测站点所处区域的大气自净能力计算得到用以指示在无限制条件下至少一个喷水装置的运作情况的全局环境特征数据，和/或根据预储的喷水变化自适应抑制规则对所确定的各动态时空相关区域进行预处理，获得预处理数据。

根据一种优选实施方式，所述云端服务器可基于其对局部环境特征数据与全局环境特征数据处理后所得到的预处理数据，结合更新后的动态时空相关区域中各监测站点和与其相邻监测站点之间的时空相关性，进行时空约束分析并确定关于与各监测站点所对应的至少一个喷水装置的且至少复合局部环境特征、全局环境特征以及区域相关性的喷水策略。

根据一种优选实施方式，所述管理系统还包括智能流量调节装置，该智能流量调节装置至少包括：电动口罩和由用户操作的智能移动终端，所述电动口罩至少包括通风配件和流量调节分析模块，所述云端服务器可基于实时环境数据与喷水策略对各监测站点的环境数据进行预测，获得预测环境数据，和/或所述智能移动终端可基于其定位信息获取到所述云端服务器中与所述定位信息相对应的预测环境数据，和/或所述流量调节分析模块可与所述智能移动终端相无线连接而获得由所述智能移动终端处理后得到的预测环境数据、当前使用情境和/或心电信号，并结合根据历史数据所生成的与至少一个当前使用情境具有关联关系的当前用户的心率变化曲线，可对在当前当前使用情境下的用户心率数据的变化趋势进行预测，所述流量调节分析模块可结合预测心率结果与预测环境数据来控制通风配件的气流量参数，实现以最小化设备能耗满足用户个性化的无级通风调节。

本申请提出了一种用于治理空气悬浮物的管理方法，所述管理方法至少包括以下步骤中的一个或几个：监测其所在监测站点的实时环境数据和/或流场变化数据；至少基于各监测站点所对应的流场变化数据对多个监测站点进行时空相关性分析，获得多个动态时空相关区域；采用基于局部环境特征与全局环境特征相联合的喷水变化自适应抑制规则对所确定的各动态时空相关区域中的至少一个监测站点进行预处理，获得预处理数据，至少基于所述预处理数据对各动态时空相关区域中的至少一个监测站点进行时空约束分析，以此来确定关于与各监测站点所对应的至少一个喷水装置的喷水策略。

根据一种优选实施方式，所述管理方法还包括以下步骤中的一个或几个：基于实时环境数据与喷水策略对各监测站点的环境数据进行预测，获得预测环境数据；基于定位信息获取到所述云端服务器中与所述定位信息相对应的预测环境数据；获取预测环境数据、当前使用情境和/或心电信号，并结合根据历史数据所生成的与至少一个当前使用情境具有关联关系的当前用户的心率变化曲线，对在当前当前使用情境下的用户心率数据的变化趋势进行预测；结合预测心率结果与预测环境数据来控制通风配件的气流量参数，实现以最小化设备能耗满足用户个性化的无级通风调节。

根据一种优选实施方式，所述管理方法还包括以下步骤中的一个或几个：根据预储的城市地形数据对多个监测站点进行空间特征提取以将多个监测站点初步划分为至少一个空间相关区域；获取各空间相关区域中若干监测站点所分别对应的历史流场变化数据与历史环境数据；基于至少一个环境因子对所述历史流场变化数据与历史环境数据进行时间序列特征提取以将各空间相关区域二次划分为至少与时间序列特征与空间特征动态相关的动态时空相关区域；所述动态时空相关区域可用以指示各动态时空相关区域中各监测站点和与其相邻监测站点之间的随时间序列特征与空间特征而变化的时空相关性。

附图说明

图1是本发明提供的管理系统的简化模块连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本申请提出了一种用于治理空气悬浮物的管理系统。

该管理系统可以包括至少一个喷水装置、至少一个空气质量监测设备以及云端服务器。该喷水装置可以是现已有的设置在绿化带内或是设置在路灯上的喷水装置。该喷水装置可基于其接收到的喷水策略，改变喷水高度、喷水辐射范围、喷水量、喷水时间或喷水模式等多个可调参数。该空气质量监测设备可以是现已有的六参数监测设备，至少可以实时监测空气中的有害成分，如so2，no2，co，o3，pm2.5或pm10中的一个或几个。该空气质量监测设备可以安装在各监测站点的路灯上或临街建筑上。每个监测站点，可通过空气质量监测设备，实时监测大气物理与环境参数数据，如pm10、pm2.5、pm1、co2、co、so2、no、no2、nh3、o3、voc浓度、温度、季节、湿度、风速或风向中的一个或几个。本申请所提出的云端服务器及各步骤可以用通用的计算装置来实现，可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上。可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现。从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。

该空气质量监测设备可对其所采集到的大气物理与环境参数数据进行处理，获得其所在监测站点的实时环境数据和流场变化数据。本申请中所提及的实时环境数据可以指的是具有空间特征与时间序列特征的多个环境参数数据。本申请中所提及的流场可以是指受到建筑物和街道影响所形成的风场扩散特性和/或污染物扩散特性。本申请中所提及的流场变化数据可以是指具有空间特征与时间序列特征的风场扩散特性和/或污染物扩散特性。尤其是针对作为空气环境治理主要对象的街区，通常其夹杂在两侧道路建筑物内部，其所在位置的空气环境，主要受到该街区所对应的上下游建筑物的流场变化的影响。监测站点可以指的是由至少一个空气质量监测设备所共同能够辐射到的至少一个街区/街道。能够被空气质量监测设备所辐射到，可以是指由该处的空气质量监测设备所采集到的环境数据所能够代表的有效检测范围。

该云端服务器可基于各监测站点所对应的流场变化数据，对多个监测站点进行时空相关性分析，获得多个动态时空相关区域。本申请中所提及的流场变化数据可以是指由各监测站点处的空气质量监测设备所分别处理得到的多个流场变化数据。本申请所提及的时空相关性分析可以是指：对各监测站点和与其相邻监测站点之间的时空相关性进行分析，时空相关性即可指随环境因子数据而变化的空间特征与时间序列特征。本申请所提及的环境因子可以是指如pm10、pm2.5、pm1、co2、co、so2、no、no2、nh3、o3、voc浓度、温度、季节、湿度、风速或风向中的一个或几个环境参数。

针对本申请的管理系统的时空相关性分析过程进一步说明：

该云端服务器中预储有城市地形数据。本申请所提及的城市地形数据可以指从城市地形图数据库中所调取到的与城市地形地貌相关的地理空间数据，以及通过高度场/气压场分析天气系统所调取到的覆盖该区域的风场监测格点网的区域气象资料。区域气象资料可以包括覆盖该区域的风场监测格点网中的实时/预测气候形态分布。

该云端服务器根据预储的城市地形数据，对多个监测站点进行空间特征提取。该云端服务器可以主要是根据其所调取到的与城市地形地貌相关的地理空间数据，以及覆盖该区域的风场监测格点网中的实时/预测气候形态分布，提出了各监测站点的空间特征。本申请所提及的空间特征可以是指监测站点所处位置所对应的气候形态区域和/或所对应的地理空间区域。基于多个监测站点的空间特征，云端服务器可以对多个监测站点进行初步划分。即，基于地理空间区域，可以将位于同一气候形态区域的至少一个监测站点，划分至同一空间相关区域。本申请中所提及的空间相关区域可以是指基于空间特征对多个监测站点进行粗划分所得到的若干区域。

该云端服务器可按照粗划分的空间相关区域，获取各空间相关区域中若干监测站点所分别对应的历史流场变化数据与历史环境数据。本申请所提及的历史流场变化数据可以是指在该监测站点处的空气质量监测设备所处理得到的在预定时间段内所采集到的流场变化数据。

该云端服务器可基于至少一个环境因子对所述历史流场变化数据与历史环境数据进行时间序列特征提取。本申请所提及的环境因子可以是指历史环境数据中所包含的pm10、pm2.5、pm1、co2、co、so2、no、no2、nh3、o3、voc浓度、温度、季节、湿度、风速或风向中的一个或几个环境参数。本申请中所提及的时间序列特征可以是指按照时间排序的一组历史环境数据，其通常是在相等间隔的时间段内依照给定的采样率对某一监测站点的历史环境数据进行观测的结果。给定的采样率可以是依据历史流场变化数据在时间序列上的变化周期所确定的。时间序列特征数据可用以反映某一监测站点的环境数据与流场变化随时间不断变化的趋势及相关性，此处所指的趋势可以包括长期趋势、季节变动、循环变动和不规则变动中的一个或几个。长期趋势可以是指某一监测站点的环境数据在较长时期内受流场变化作用而形成的总的变动趋势。季节变动可以是指某一监测站点的环境数据在一年内随着受限于季节变化的流场变化而发生的有规律的周期性变动。循环变动可以是指某一监测站点的环境数据与流场变化以若干年为周期所呈现出的波浪起伏形态的有规律的变动相关。不规则变动可以是指某一监测站点的流场变化与流场变化为无规律可循的相关，其可以包括严格的随机变动和不规则的突发性影响很大的变动两种类型。

该云端服务器可对经初步划分所得到的各空间相关区域，分别进行二次划分，得到进一步细化至街区尺度的动态时空相关区域。该动态时空相关区域至少与时间序列特征与空间特征动态相关。所述动态时空相关区域可用以指示各动态时空相关区域中各监测站点和与其相邻监测站点之间的随时间序列特征与空间特征而变化的时空相关性。即，针对某一监测站点而言，与之相邻的至少一个监测站点的环境质量，对该监测站点的环境质量的影响程度。由于气候变化，位于污染下游的监测站点的环境质量，主要是受到污染上游的监测站点的环境质量的影响。对此，本申请所提出的管理系统中，所述云端服务器可依照当前所划分确定的动态时空相关区域，来获取当前的动态时空相关区域中各监测站点所分别采集到的实时环境数据。基于其对所述实时环境数据进行处理所获得的至少一个环境因子数据来动态更新当前的动态时空相关区域。此处环境因子数据主要是指基于空间特征的变化以及时间序列特征的变化的环境因子数据。在本申请所提出的管理系统中，通过将具有污染上下游的监测站点区分开来，并将其按照空间特征与时间序列特征进一步细化至街区尺度的时空相关区域，该时空相关区域可以随空间特征的变化以及时间序列特征的变化进行动态更新。

该云端服务器可基于其更新后的动态时空相关区域来调取与之相对应的至少一个监测站点的用以限制至少一个喷水装置的运作情况的至少一个局部环境特征数据。本申请所提及的局部环境特征主要指的是土壤相对湿度控制、植被浇灌生长控制、冬夏季喷水影响不同等多个限制性条件。该局部环境特征可以是用以抑制喷水装置针对环境污染而运作喷水时的运作情况，限制其过多的喷水量或喷水频率等喷水参数，兼顾到土壤相对湿度控制、植被浇灌生长控制、冬夏季喷水影响不同的问题。

该云端服务器可基于实时环境数据与至少一个监测站点所处区域的大气自净能力计算得到用以指示在无限制条件下至少一个喷水装置的运作情况的全局环境特征数据。至少一个监测站点所处区域的大气自净能力可以指的是在无喷水辅助降尘治理的情况下，该监测站点所处区域在实时的环境数据下能够稀释和清除大气污染物的能力。本申请所提及的全局环境特征数据可以指的是针对当所监测到的实际污染程度，在不考虑局部环境特征对喷水装置运作情况的限制性条件的前提下，结合大气自净能力和喷水辅助，将实际污染程度降低并相对稳定地保持在标准环境要求下所需要的喷水量和喷水频率等喷水参数。

该云端服务器可根据预储的喷水变化自适应抑制规则对所确定的各动态时空相关区域进行预处理，获得预处理数据。本申请所提及的喷水变化自适应抑制规则可以是指基于当前采集到的实时环境数据中至少一个环境因子数据，可以确定得出至少一个局部环境特征数据，该局部环境特征数据可根据实时环境数据的变化进行动态更新。以此可以在已经计算得到的用以指示在无限制条件下至少一个喷水装置的运作情况的全局环境特征数据的基础上，结合局部环境特征数据，获得用以指示喷水装置运作情况的初步喷水策略。

所述云端服务器可基于其对局部环境特征数据与全局环境特征数据处理后所得到的预处理数据，结合更新后的动态时空相关区域中各监测站点和与其相邻监测站点之间的时空相关性，进行时空约束分析，并确定关于与各监测站点所对应的至少一个喷水装置的喷水策略。本申请所提及的时空约束分析可以是指基于在划分动态时空相关区域时所确定的时空相关性数据，结合污染上下游的实时环境数据进行综合性分析，以实现在更少的水量电量消耗下通过主要改善污染上游的空气质量的喷水策略达到对该相关区域内街区空气质量的治理目的。

所述管理系统还包括智能流量调节装置。该智能流量调节装置至少包括：电动口罩和由用户操作的智能移动终端。

本申请所提出的管理方法中的各步骤/操作可以表示可由硬件、计算机指令或其组合实现的一系列操作。在计算机指令的背景下，所述操作表示被存储在一个或多个计算机可读存储介质上的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被一个或多个计算机处理器执行时执行所述的操作。一般而言，计算机可执行指令包括执行特定功能或实现特定数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。描述操作的顺序不旨在被解释为具有限制性，并且任何数目的所描述的操作可以任何顺序和/或并行地组合以实现所述过程。另外，管理系统中各模块之间的数据传输过程可以在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可以被实现为代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或者一个或多个应用)，所述代码在一个或多个计算机处理器上统一地执行，或者通过硬件实现，或者通过上述两者的组合来实现。代码可以被存储在计算机可读存储介质上，例如以计算机程序的形式，所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。计算机可读存储介质可以是非临时的。在一些实施例中，管理系统中各模块之间的数据传输过程可存储在计算机处理器的存储器中，并计算机处理器执行。

所描述的特征可以数字电子电路、或以计算机硬件、固件、软件或其组合来实现。设备可以被实现在由可编程处理器执行的计算机程序产品中，所述计算机程序产品有形地体现在信息载体中，例如在机器可读存储装置中；并且方法步骤可以由可编程处理器来执行，所述可编程处理器执行指令程序以通过操作输入数据和产生输出来执行所描述的实现方式的功能。所描述的特征可以有利地被实现在可在可编程系统上执行的一个或多个计算机程序中，所述可编程系统包括：至少一个可编程处理器，所述至少一个可编程处理器被连接以从数据存储系统接收数据和指令并且向其传输数据和指令；至少一个输入装置；以及至少一个输出装置。计算机程序是可以直接或间接地用于计算机以执行某一活动或带来某一结果的一组指令。计算机程序可以任何形式的编程语言编写，包括编译型语言或解释型语言，并且所述计算机程序可以任何形式部署，包括作为独立式程序或作为模块、部件、子例程、或适合于在计算环境中使用的其他单元。

用于执行指令程序的适合处理器举例来讲包括通用微处理器和专用微处理器两者、以及任何种类的计算机的单处理器或多个处理器中的一个。一般而言，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或者两者中接收指令和数据。计算机的必要元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器。一般而言，计算机将还包括用于存储数据文件的一个或多个大容量存储装置，或者操作性地连接以与之通信；这类装置包括磁盘，诸如内置硬盘和可移除盘；磁光盘；以及光盘。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的存储装置包括所有形式的非易失性存储器，举例来讲包括：半导体存储器装置，诸如eprom、eeprom和闪存装置；磁盘，诸如内置硬盘和可移除盘；磁光盘；以及cd-rom和dvd-rom盘。处理器和存储器可以由asic(专用集成电路)补充或纳入到其中。

该处理器可以包括一个或多个处理核心，比如四核心处理器、八核心处理器等。处理器可以采用dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理)、fpga(field－programmablegatearray，现场可编程门阵列)、pla(programmablelogicarray，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器也可以包括主处理器和协处理器。主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称cpu(centralprocessingunit，中央处理器)。协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。优选地，处理器还可以包括ai(artificialintelligence，人工智能)处理器，该ai处理器可用于处理有关机器学习的计算操作。该处理器还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出。该服务器还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。

针对现已有的电动口罩，其参数阈值的设置，通常是根据人体正常心率/呼吸频率来确定，超出阈值时即发出危险警示。然而，对于载客驾驶时的司机而言，路况不可控，常常可能出现突然被别车或是紧急刹车的情况，此时司机可能紧张而心率陡增。此时口罩因检测到异常心率而发出危险警示，不仅警示是不必要的，并且突然的警示可能增加司机紧张心理，影响驾驶。对此，本申请所提出的智能流量调节装置，在超低功耗下，可判定出佩戴口罩的使用情境，尤其对于在载客驾驶的司机而言，不仅能够在满足用户个性化的无级通风调节的需求上，避免非必要情况下的无效警示，并且还可借助于电动口罩上设置的多传感器，实现对用户的满足用户个性化的驾驶安全。当使用情景为日常使用时可根据用户活动状态与心率变化曲线之间的关联关系，对日常使用的用户心率数据的变化趋势进行预测，所述流量调节分析模块可基于其预测结果来控制通风配件的气流量参数。

该智能流量调节装置主要包括电动口罩、智能移动终端和车载系统。智能移动终端可分别与电动口罩、车载系统相无线连接。

所述智能流量调节装置还包括设置在电动口罩上用以采集用户相关数据或用户所在环境数据的至少一个辅助部，所述智能流量调节装置还包括：一级处理器，可基于预储的一级启动规则来指示可用以采集二级及三级处理器所需数据的第一辅助部的开启时机；二级处理器，可基于预储的二级启动规则对由第一辅助部所采集到的数据进行处理，以指示可包括通风配件的第二辅助部的开启时机；三级处理器，可基于预储的三级启动规则对由第一至第二辅助部所采集到的数据进行处理，以指示第三辅助部的开启时机，以使得电动口罩可在满足无级通风调节的同时实现设备能耗最小化。所述流量调节分析模块可基于预储的四级启动规则对由第一至第三辅助部所采集到的数据进行处理，以指示第四辅助部的开启时机，并对由第一至第四辅助部所采集到的第一数据、第二数据、第三数据和第四数据中的一个或几个结合预储的数据库对用户状态进行分析，以此指示通风配件与麦克风配件中至少一个配件的运作状态和/或两者之间的配合运作状态。

至少一个智能移动终端可按照用户开启设置在所述电动口罩上的至少一个开关按钮的方式无线连接至所述电动口罩，并可通过所述电动口罩上基于一级启动规则所启动的第一辅助部对用户的识别过程而获取到由所述第一辅助部所处理得出的用户识别结果，在当前用户与电动口罩中预储的用户信息相匹配的情况下所述智能移动终端将其处理得到的当前使用情境信息传输至所述电动口罩。

所述配合运作状态可以是以指示通风配件的输出功率波动式降低的方式，指示各麦克风配件的启闭以及各麦克风配件所对应的声波传播方向的调节，以此使得当前用户在罩内发出的声音可以是以定向发声的方式传播至罩外。

该智能流量调节装置的调节方法包括以下步骤中的一个或几个：

s1：确定电动口罩的当前使用情境信息和用户基本信息。

在电动口罩的最低能耗下确定电动口罩的当前使用情境信息和用户基本信息。一级启动规则可以是指：该少部分器件可以仅包括无线连接模块和用户识别模块中的一个或几个。

通过当前使用情境信息和用户基本信息，所述电动口罩可确定与当前使用情境信息以及用户基本信息相匹配的多项防护参数/多项防护阈值/多项防护条件。

至少一个智能移动终端可按照用户开启设置在所述电动口罩上的至少一个开关按钮的方式无线连接至所述电动口罩，并可通过所述电动口罩上基于一级启动规则所启动的用户识别模块对用户的识别过程而获取到由所述用户识别模块所处理得出的用户识别结果，在当前用户与电动口罩中预储的用户信息相匹配的情况下所述智能移动终端将为载客驾驶的当前使用情境信息传输至所述电动口罩。在当前用户与电动口罩中预储的用户信息相匹配的情况下，所述智能移动终端可将其预储的与当前用户相匹配的用户基本信息传输至所述电动口罩。基于一级启动规则，电动口罩可在其获取到当前使用情境信息和/或用户基本信息时指示所述用户识别模块关闭。

优选地，电动口罩上可以设置有至少一个开关按钮。该开关按钮可以是用以控制电动口罩(至少包括用户识别模块)的启闭。用户识别模块可通过指纹、声纹、虹膜中的一个或几个生物识别技术来获取用户信息。优选地，用户识别模块可通过指纹来获取用户信息。单个电动口罩中预储有与之相绑定的一用户信息。用户识别过程，即，将从用户识别模块所获取得到的用户信息，与预储用户信息相比对，比对结果即为用户识别结果。用户识别结果可以包括匹配成功或匹配失败。智能手机可在启动车辆时与车载系统相连接，从而获取到为载客驾驶的当前使用情境信息。用户基本信息可以包括用户性别、年龄、体重、身高、病史等信息。

当用户未携带智能手机，用户开启电动口罩的开关按钮，电动口罩在开启后的预设时长内未连接到智能手机，电动口罩可进入日常使用模式。或是当用户未在车内，智能手机未连接车载系统时，智能手机主动连接至电动口罩，并指示电动口罩进入日常使用模式。日常使用模式可以是借助于处理器所采集到的用户活动状态/当前使用情境所控制通风配件的输出功率的调节。

s101：确定电动口罩为开启状态。

至少一个智能移动终端可以在启动车辆时主动无线连接至车载系统。智能移动终端将其连接车载系统的第一时间点结合预设的检查时间阈值来生成用以提醒用户及时开启电动口罩的指示信息。智能移动终端可自所述智能移动终端连接至车载系统的第一时间点起在预设的检查时间阈值内以其是否连接至电动口罩的方式检查电动口罩是否为开启状态。当该智能手机未在检查时间阈值内连接至电动口罩时，生成指示信息，用以提醒用户及时开启电动口罩。通过提醒，可督促司机佩戴好电动口罩，做好防护措施，提高安全保障。

s2：基于二级启动规则来指示电动口罩上所设置的通风配件开启。

二级启动规则可以指的是：在确定电动口罩的当前使用情境信息和用户基本信息时，开启电动口罩上分别设置在罩内外的第一电子鼻与第二电子鼻。即，基于二级启动规则，可监测用户是否佩戴上该电动口罩。在监测到用户佩戴电动口罩时，可指示电动口罩上所设置的通风配件开启。

优选地，在确定电动口罩的当前使用情境信息和用户基本信息时，开启电动口罩上分别设置在罩内外的第一电子鼻中的至少一个敏感受体与第二电子鼻中的至少一个敏感受体。第一电子鼻和第二电子鼻中可以分别包括多个敏感受体。该敏感受体可以是指设置在罩体上的环境传感器。

优选地，该二级启动规则可以还包括：在通风配件尚未开启的期间，由第一电子鼻采集到罩内环境数据，由第二电子鼻采集到罩外环境数据，将罩内外环境数据相比对，以此指示通风配件开启的时机。在两者之间的差距超出预设的罩内外环境差阈值时，即，用户已将电动口罩佩戴在面部，即可指示通风配件立即开启。在两者之间的差距未达到预设的罩内外环境差阈值时，即，用户尚未佩戴电动口罩，即保持通风配件的关闭状态。该差距可以指数值差距、数值差距变化幅度、成分组成差距或是成分组成差距变化幅度中的一个或几个的组合。例如，差距可以是指罩内外环境数据中的气体组成比例之间的差距。戴上口罩前，罩内外处于同一环境下，该差距较小。戴上口罩后，用户呼吸，使得罩内气体组成急剧变化，该差距/差距变化幅度陡然增大，其超出预设的罩内外环境差阈值。

s3：基于三级及四级启动规则，利用电动口罩来监测用户面部数据、用户生理数据、用户行为数据和罩外环境数据中的一个或几个，以此结合预储的数据库对用户状态进行分析及指示通风配件与麦克风配件中至少一个装置的运作状态和/或两者之间的配合运作状态。

如下先对用户面部数据、用户生理数据、用户行为数据和罩外环境数据分别进行说明：

1.监测用户用户生理数据。

电动口罩的系带上可以设置有至少一个耳部保护部件。耳部保护部件上可以设置有温度传感器、心率传感器、血糖传感器等中的一个或几个。其中血糖传感器可以是贴在皮肤上，利用皮肤上少量汗液中的葡萄糖水平，来准确检测用户血糖的柔性生物传感器。在用户佩戴好电动口罩后，耳部保护部件稳定置于耳朵，且紧贴在耳后附近的皮肤上。利用若干生物传感器可获取到用户的实时生理数据例如体温、心率、血糖中的一个或几个。耳部保护部件可以是呈与用户耳部相适配的弧形器件。

2.监测用户面部数据。

电动口罩的开放端面上可以设置有至少一个压力传感器。举例说明：电动口罩的开放端面上设置有两个压力传感器。两个压力传感器分别位于其开放端面的内圈上。两个压力传感器按照其在用户佩戴电动口罩后分别与人体两侧面颊相对应的方式设置在电动口罩的两侧。该压力传感器可用以在佩戴电动口罩后对用户嘴部活动情况进行检测。用户佩戴好电动口罩后，电动口罩的开放端面贴紧在用户面颊上，当用户做说话抿嘴等面部动作，都会引起其面颊与电动口罩开放端面之间的压力变化。对此，本申请通过设置在电动口罩开放端面上的压力传感器，可对用户面部数据中嘴部活动情况进行检测。

电动口罩的开放端面上可以设置有至少一个眼部追踪传感器。举例说明：在电动口罩的开放端面上设置有两个眼部追踪传感器。两个眼部追踪传感器分别位于其开放端面的外表面上。两个眼部追踪传感器按照其在用户佩戴电动口罩后分别与人体鼻部鼻梁两侧相对应的方式设置在电动口罩的竖向顶端。该眼部追踪传感器位于靠近眼部内眼睑下方的鼻梁侧面上。该眼部追踪传感器可根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪。该眼部追踪传感器可根据虹膜角度变化进行跟踪。该眼部追踪传感器可根据主动投射红外线等光束到虹膜来提取特征。

该电动口罩的系带上还可以设置有牙部姿态传感器。该牙部姿态传感器可以设置在耳部保护部件的一端部上。该牙部姿态传感器可以是设置在该电动口罩系带上朝向用户面部的内侧面上。该牙部姿态传感器可以是按照其在用户佩戴电动口罩后与用户咬肌相对应的方式设置在电动口罩系带上。该牙部姿态传感器可以是用以检测用户牙部活动情况的柔性压力传感器。在用户佩戴好电动口罩后，当用户做说话打哈欠咬紧牙等牙部动作，都会引起用户咬肌的紧张或放松。牙部姿态传感器紧贴在用户咬肌位置的皮肤上，可用以获取用户牙部活动时，由于咬肌的紧张或放松，牙部姿态传感器所受到的压力作用。

3.监测用户用户行为数据。

电动口罩上可以设置有至少一个头部姿态传感器。举例说明：该头部姿态传感器可以包括加速度传感器、角速度传感器、地磁传感器中的一个或几个的组合。头部姿态传感器可用以对用户头部动作进行监测。本发明中采用的姿态传感器的硬件等设置，均为本领域所熟知的现有技术，在此不再详述。当用户载客驾驶情境下，尤其是当车辆正在行驶，需要频繁地偏转头部观察路况。在颈椎及其相关肌肉的控制下，人的头部的运动的轴线为：前后轴(轴向为前后)、左右轴(轴向为左右)、上下轴(轴向为上下)。这样，人的头部的单轴运动可以分为：头部向前转动并到达向前预定角度，或者，头部向后转动并到达向后预定角度(围绕左右轴)；头部向左转动并到达向左预定角度，或者，头部向右转动并到达向右预定角度(围绕前后轴)；从头顶方向看，头部顺时针转动并到达顺时针预定角度，或者，头部逆时针转动并到达逆时针预定角度(围绕上下轴)。优选地，根据历史数据所绘制的该用户的头部姿态变化曲线，可以对在当前使用情境下的用户的头部姿态数据/行为数据的变化趋势进行预测，得出预测行为数据/预测头部姿态数据。

4.监测罩外环境数据。

电动口罩的内外侧分别设置有第一电子鼻和第二电子鼻。电子鼻中可以包括多个敏感受体。该敏感受体可以是指设置在罩体上的环境传感器。电子鼻可对其所处环境中的温度、湿度、挥发性有机化合物(voc)、颗粒物(例如可以是pm2.5)和气体(例如二氧化碳)浓度等中的一个或几个进行检测。

罩外环境数据还可以包括罩外人员的相对方位信息。罩外人员相对方位可以是指同处于当前使用情境下的其他人员相对于当前用户所在位置的方位信息。处理器可通过视觉处理或是音频处理确定至少一个罩外人员的相对方位信息，并将其传输至所述电动口罩。

就罩外环境数据举例说明：在当前使用情境为载客驾驶时，在确定有用车订单信息后，由用户操作的智能手机会提示用户授权全程录音，可大幅提高安全保障。在录音的过程中，智能手机可基于其上设置的至少一个声音传感器来判断声源方位。声音传感器可以是基于方向性的声音传感器。声音传感器可以包括排列于空间内的六个方向性声音传感器，声音传感器以某一点为中心按上、下、左、右、前、后间隔90°排列。声音传感器可以包括排列于同一平面内的4个方向性声音传感器，声音传感器以某一点为中心间隔90°排列。进入车辆的一个或几个乘客可能在副驾驶位置入座，也可能在后排左座、后排右座、后排中座中的一个或几个位置入座。

如下针对步骤s3的具体实施方式进一步说明：

s301：

三级启动规则可以包括：在通风配件已开启后，通过第一及第二电子鼻，将罩内外环境数据相比对，以此指示至少一个生理传感器、一面部数据传感器和至少一个行为数据传感器中的一个或几个开启的时机。即，通风配件开启后，罩内环境迅速变化，当罩内环境满足预设罩内环境要求时，生理传感器开始运作，用以检测用户生理数据的变化。这里的至少一个生理传感器可以是指电动口罩上设置的，用以检测用户生理数据变化的所有生理传感器。这里的面部数据传感器可以指的是压力传感器、牙部姿态传感器中的一个。这里的行为数据传感器可以是头部姿态传感器。

三级启动规则可以还包括：在通风配件已开启后，处理器可将其处理后得到的罩外环境数据传输至电动口罩，结合预储的数据库进行分析，以此指示至少一个麦克风配件开启的时机。此处由处理器得到的罩外环境数据可以主要是指罩外人员的相对方位信息。数据库中预储有罩外人员的相对方位信息与麦克风配件的启动方式的对应关系。即，通风配件开启后，电动口罩可通过处理器确定罩外人员的相对方位，结合数据库，获得与之对应的麦克风配件启动方式，以此来选择性启动麦克风配件。麦克风配件启动方式，即，电动口罩上设置有二个至四个的麦克风配件，可以选择所有麦克风配件同时开启，也可以选择部分麦克风配件开启。利用预储的对应关系，可以使得开启麦克风配件后，经由麦克风配件所传出的用户声音，可以被对话者听清，而减少要求用户再次重复或过大音量说话的情况。

三级启动规则还可以包括：对由至少一个生理传感器所采集到的生理数据和/或由一面部数据传感器所采集到的面部数据进行处理，以确定关于用户当前状态的当前风险等级。

s302：

s3021：根据历史数据所绘制的该用户的心率变化曲线，可以对在当前使用情境下的用户的心率数据的变化趋势进行预测，并依此对通风配件的输出功率进行控制，实现对用户的满足用户个性化的无级通风调节。本申请中提及的心率变化曲线可以是：通过对获取到的心电信号进行傅立叶变换映射，形成按时间频点关系分布的光谱强度图，把光谱强度图中用户心率频率峰值区域在时间上的连线作为心率变化曲线。

s3022：处理器可通过视觉处理或是音频处理持续地对至少一个罩外人员的相对方位信息进行检测，并将更新后的罩外人员的相对方位信息传输至所述电动口罩。通过行为数据传感器可获取到实时更新的用户行为数据和/或预测用户行为数据。

根据持续更新的罩外人员的相对方位信息以及用户行为数据和/或预测用户行为数据，指示通风配件与麦克风配件中至少一个装置的运作状态和/或两者之间的配合运作状态。

本申请所提及的配合运作状态可以指：以指示通风配件的输出功率波动式降低的方式，指示各麦克风配件的启闭以及各麦克风配件所对应的声波传播方向的调节。以使得用户的声音是以定向发声的方式传播至罩外。“指示通风配件的输出功率波动式降低”可以指的是：通风配件的输出功率逐渐降低，以避免通风配件的通风对用户声音掺杂而导致声音衰减的问题；在麦克风配件未采集到用户声音时，指示通风配件的输出功率逐渐恢复。

本申请中扬声器装置的出声端端部分别设置有一可调百叶。在佩戴电动口罩后，可调百叶的长度延伸方向可接近为竖向。通过指示可调百叶转动，改变从该扬声器装置发出的声波的传播方向。相邻两个扬声器装置所发出的声波在对话者所在位置处达到干涉增强。

s3023：基于预设的四级启动规则，对当前风险等级进行判断，以此指示至少一个面部数据传感器启动的时机。四级启动规则可以包括预设风险等级。在当前风险等级超出预设风险等级时，指示至少一个面部数据传感器启动。这里指的面部数据传感器可以指的是除开上述依据三级启动规则已启动的面部数据传感器之外的、用以检测面部数据的传感器。

对由面部数据传感器所采集到的面部数据进行处理，面部数据可以包括嘴部活动情况、眼部活动情况、牙部活动情况中的一个或几个，在确定当前用户的面部数据异常的情况下，指示处理器向用户请求进行异常核对。本申请所提及的面部数据异常可以包括：嘴部紧闭且紧闭时长超出第一预设时长、牙齿紧咬且紧咬时长超出第二预设时长。面部数据异常，即，可以是指用户由于感觉不适或痛苦而引起的脸部特征，该情况下用户心率等生理数据可能未发生异常变化，无法从生理数据所监测到。本申请所提及的面部数据异常也可以包括闭眼且闭眼时长超出第三预设时长和/或眨眼放缓且眨眼频率超出预设频率。眼部特征可用以指示用户未察觉的短暂失去意识的情况。

异常核对可以是要求用户回答问题等需要用户在清醒状态下正确回答的请求。当用户未在预设时长内响应异常核对时，处理器对用户发出危险警示。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。