一种基于人工智能的城市风热环境调控系统及方法

技术特征：
1.一种基于人工智能的城市风热环境调控系统，其特征在于，包括建立城市环境的风热参数数据库(1)，所述风热参数数据库(1)包括：确定适宜的城市风热数值，设置相应的阈值，并将该数据储存在风热参数数据库(1)内，同时根据城市的面积和人口数建立相应的城市绿地系统(5)，并在城市绿地系统(5)内安装数据监测系统(6)和风热调控系统(7)；通过数据监测系统(6)对当前城市进行风热环境的数据进行监测，并将监测的结果通过网络传输模块(2)传递至风热参数数据库(1)内，并通过分析对比模块(3)与预设的风热数值进行对比；当监测的数据超过设置的阈值时，通过控制模块(4)启动风热调控系统(7)，风热调控系统(7)对城市内的风热数值进行调控降低。2.如权利要求1所述的一种基于人工智能的城市风热环境调控系统，其特征在于，所述城市绿地系统(5)包括生态通风廊道结构和防护林带，防护林带设置在环城公路外围或城市与乡村交接处的城市群的外围，生态通风廊道结构包括设置在主干道上的城市主干道绿化带、设置在与主干道相交的次干道上的次级道路绿化带、城市大中型绿地和水系滨岸绿化带，生态通风廊道结构和防护林带交汇处设有林带分层结构，生态通风廊道结构的路面为透水型路面，生态通风廊道结构两侧的绿化带中的水雾降温机构对称布置，雾化喷头的雾化出口呈倾斜向上布置，生态通风廊道结构分为一级通风廊道和二级通风廊道，当与城市夏冬季主导风向夹角小于30
°
、廊道宽度不小于50m、长度不小于2500m，则为一级通风廊道，若与城市夏冬季主导风向夹角小于50
°
、廊道宽度不小于30m、长度不小于1500m，则为二级通风廊道。3.如权利要求2所述的一种基于人工智能的城市风热环境调控系统，其特征在于，所述林带分层结构包括沿着风向依次设置的第一防护功能带、第二防护功能带、导流功能带，第一防护功能带与第二防护功能带以及第二防护功能带与导流功能带之间设有稳定缓冲区。4.如权利要求1所述的一种基于人工智能的城市风热环境调控系统，其特征在于，所述数据监测系统(6)包括温度传感器和风向风速传感器，城市风热数值包括空气温度、风速和风向，风向风速传感器监测城市通风廊道的风速值和风向信息，温度传感器监测城市通风廊道内的温度。5.如权利要求4所述的一种基于人工智能的城市风热环境调控系统，其特征在于，所述数据监测系统(6)还包括：温度信息统计模块，用于统计在当前城市中单位时间内的温度数值并汇总，通过统计学原理绘制成单位时间内的温度变化曲线，对单位时间内的温度变化曲线进行分析，获取对应的温度变化数据，并将温度变化数据通过网络传输模块(2)传递至风热参数数据库(1)内；风速信息统计模块，用于统计在当前城市中单位时间内的风速值和风向信息值，并通过统计学原理绘制成单位时间内的风速变化曲线和风向变化曲线，对单位时间内的风速变化曲线和风向变化曲线进行分析，获取对应的风速变化数据和风向变化数据，并将风速变化数据和风向变化数据通过网络传输模块(2)传递至风热参数数据库(1)内；第一信息分析模块，用于对温度变化数据进行分析，获取当前城市在单位时间内的温度平均值，并将当前城市在各个单位时间内的温度平均值通过分析对比模块(3)与温度预
设阀值进行比较，获取温度标准偏差，第二信息分析模块，用于对风速变化数据进行分析，获取当前城市在单位时间内的风速平均值，并将当前城市在各个单位时间内的风速平均值通过分析对比模块(3)与风速预设阀值进行比较，获取风速标准偏差；第三信息分析模块，用于对风向变化数据进行分析，获取当前城市在单位时间内的风向平均值，并将当前城市在各个单位时间内的风向平均值分别通过分析对比模块(3)与风向预设阀值进行比较，获取风向标准偏差；第一综合判断模块，当温度标准偏差大于预设偏差比例时，控制模块(4)启动风热调控系统(7)调整温度值，其中预设偏差比例为3％；第二综合判断模块，当风速标准偏差大于预设偏差比例时，控制模块(4)启动风热调控系统(7)调整风速值，其中预设偏差比例为3％；第三综合判断模块，当风向标准偏差大于预设偏差比例时，控制模块(4)启动风热调控系统(7)调整风向值，其中预设偏差比例为3％。6.如权利要求2所述的一种基于人工智能的城市风热环境调控系统，其特征在于，所述风热调控系统(7)包括吸热器和水雾降温机构，水雾降温机构包括水箱、雾化部和风向风速传感器，水箱与外部水源相连通，雾化部包括高压水泵、水管和雾化喷头，风向风速传感器通过导线与高压水泵连接，高压水泵的输入端与外部水箱相连通，高压水泵的输出端与水管连接，水管呈竖直状布置，雾化喷头沿水管长度方向布置，且至少一个雾化喷头的设置高度处于生态通风廊道结构的风速流动层中，雾化喷头的雾化区域与生态通风廊道结构存在重叠区域，吸热器设置在生态通风廊道结构的两侧。7.如权利要求2所述的一种基于人工智能的城市风热环境调控系统，其特征在于，所述城市主干道绿化带包括设置在主干道两侧的路侧绿化带以及设置在主干道中间的路中绿化带，次级道路绿化带在次干道入口靠近主风向来风方向一侧种植有大冠幅的大型乔木。8.如权利要求2所述的一种基于人工智能的城市风热环境调控系统，其特征在于，所述水系滨岸绿化带为沿水系两侧且与水岸线垂直设置的道路绿化带，道路绿化带从入口处向道路内部设置过渡带，过渡带的植物种植高度逐渐增大，植物种植密度逐渐提高。9.如权利要求5所述的一种基于人工智能的城市风热环境调控系统，其特征在于，所述数据监测系统(6)中当监测的数据超过设置的阈值时，通过控制模块(4)启动风热调控系统(7)对于风热数值进行调整，具体包括以下步骤：首先，第一信息分析模块、第二信息分析模块和第三信息分析模块通过以下公式计算单位时间内的温度平均值单位时间内的风速平均值和单位时间内的风向平均值：其中，t为时间，单位是秒；n为大于1的自然数，当t＝n时代表时间为n秒，q
i
为第i个温度值，v
i
为第i个风速值，p
i
为第i个风向值，i为大于等于1的自然数；其次，分析对比模块(3)通过以下公式计算温度标准偏差s1、风速标准偏差s2和风向标准偏差s3：
其中q
m
为温度预设阀值，v
m
为风速预设阀值，p
m
为风向预设阀值，t为时间，n为大于1的自然数；最后，第一综合判断模块、第二综合判断模块、第三综合判断模块将温度标准偏差s1、风速标准偏差s2和风向标准偏差s3与预设偏差比例进行比对，当温度标准偏差s1、风速标准偏差s2和风向标准偏差s3的数值大于3％时，通过控制模块(4)启动风热调控系统(7)调整相应的数值；否则，控制模块(4)不启动风热调控系统(7)对风热数值进行调整。10.一种根据权利要求1-9任一项所述的基于人工智能的城市风热环境调控系统的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：s1:建立城市环境风热参数数据库(1)；s101:选取数个不同的待测区域，在待测区域内选取的代表性空间作为测点空间，监测当前城市环境的风速，得到当前测点的城市风速环境数据；s102：将测得的风速数值进行分类后储存至热风参数风热参数数据库(1)内，并设置相应的空气温度标准值和空气温度的阈值；s2:根据城市的面积和人口数建立相应的城市绿地系统(5)；s201：建立城市外围防护林带，沿着风向依次设置减速导流林带、涡旋净化林带和密集防护景观林带，涡旋净化林带与密集防护景观林带之间设有灌草间隔区；s202:建立生态通风廊道结构，生态通风廊道结构包括设置在主干道上的城市主干道绿化带、设置在与主干道相交的次干道上的次级道路绿化带、城市大中型绿地和水系滨岸绿化带；s203:建立林带分层结构，林带分层结构包括沿着风向依次设置的第一防护功能带、第二防护功能带、导流功能带，所述第一防护功能带与第二防护功能带以及第二防护功能带与导流功能带之间设有稳定缓冲区；s3:设置风热调控系统(7),在绿化带中安装若干水雾降温机构，在与水雾降温机构重叠区域设置生态通风廊道结构，并在生态通风廊道结构内部安装风向风速传感器，并在生态通风廊道结构的两侧等距离设置若干吸热器；s4：对城市环境的风热指数进行智能调控；s401:通过数据监测系统(6)中的温度传感器和风向风速传感器对当前城市风向信息、风速值和城市温度进行监测，并将监测的结果通过网络传输模块(2)传递至风热参数数据库(1)内，并通过分析对比模块(3)与预设的风热数值进行对比；s402:当监测的数据超过设置的阈值时，通过控制模块(4)启动风热调控系统(7)，风热调控系统(7)中的高压水泵启动，将外部水箱内的水经过水管，并通过雾化喷头喷洒而出，水雾随着空气流动至城市外部，降低风热数值；s403:启动吸热器，对生态通风廊道结构内的热气进行吸收，吸热器吸取生态通风廊道结构处经过的风能裹挟的热能，快速降低该城市风热环境的风热数值。

技术总结
本发明公开了一种基于人工智能的城市风热环境调控系统及方法，涉及风热环境领域。为了解决当通风廊道不能满足降低城市环境风热指数，仅通过对通风廊道的位置和大小进行规划，实用性不强。一种基于人工智能的城市风热环境调控系统，所述建立城市环境风热参数数据库，包括：确定适宜的城市风热数值，建立城市绿地系统，通过数据监测系统对风热环境进行数据监测，通过控制模块启动风热调控系统。本发明的一种基于人工智能的城市风热环境调控系统及方法，促进城市空气循环，从而改善城市通风环境，进一步改善了城市的风热环境，雾化喷头能够产生水雾，在环境高温中蒸发后迅速带走热量，实现智能调控城市风热环境，调控方便，减少了资源的消耗。了资源的消耗。了资源的消耗。


技术研发人员：熊瑶 何银惠
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2022.06.01
技术公布日：2022/8/12