CN117116377A - 一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质 - Google Patents

一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN117116377A
CN117116377A CN202311118882.7A CN202311118882A CN117116377A CN 117116377 A CN117116377 A CN 117116377A CN 202311118882 A CN202311118882 A CN 202311118882A CN 117116377 A CN117116377 A CN 117116377A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concentration
display
target
pollutants
pollutant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311118882.7A
Other languages
English (en)
Inventor
唐铭
许瑛
任孝朋
孟岩
柳敏
邵慧琪
石安美
张然
王建平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guobo Beijing Cultural Industry Co ltd
NATIONAL MUSEUM OF CHINA
Tsinghua University
Original Assignee
Guobo Beijing Cultural Industry Co ltd
NATIONAL MUSEUM OF CHINA
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guobo Beijing Cultural Industry Co ltd, NATIONAL MUSEUM OF CHINA, Tsinghua University filed Critical Guobo Beijing Cultural Industry Co ltd
Priority to CN202311118882.7A priority Critical patent/CN117116377A/zh
Publication of CN117116377A publication Critical patent/CN117116377A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
    • G16C20/00—Chemoinformatics, i.e. ICT specially adapted for the handling of physicochemical or structural data of chemical particles, elements, compounds or mixtures
    • G16C20/20—Identification of molecular entities, parts thereof or of chemical compositions
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/08—Construction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • G06Q50/26—Government or public services
    • G06Q50/265—Personal security, identity or safety

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本公开涉及一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质，该方法包括：测定展陈材料释放污染物的特性参数，特性参数包括：初始可散发浓度、扩散系数和界面分配系数；根据展陈材料、与展陈材料对应的多种污染物以及每种污染物对应的特性参数，建立数据库；从数据库中获取展陈空间内多种类的目标展陈材料释放的目标污染物的第一特性参数；将每种目标展陈材料划分为多个微元节点；通过第一浓度模拟模型根据第一特性参数预测随着散发时间的变化，展陈空间内各微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化，预测浓度用于评估展陈空间内环境的安全性。本公开能够提高对博物馆展陈材料环境安全性评估的准确性。

Description

一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质
技术领域
本公开涉及环境安全技术领域，尤其涉及一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质。
背景技术
当前对博物馆展陈材料环境安全性评估的方法主要有：Oddy法及在其基础上的改进方法、建筑建材领域的相关方法。Oddy法及其改进方法已初步应用于博物馆展陈材料安全性评价，但是在测试材料用量、测试材料种类、测试温度等多项测试条件上与实际展陈环境条件差异较大；基于Oddy法及其改进方法仅能定性反映部分展陈材料污染物种类和浓度，难以定量模拟实际展陈环境中的污染物的种类及其实际浓度，无法对展陈材料的种类和用量进行科学合理的确定。
对于目前建筑材料污染物释放量测试方法，其测试条件相较于Oddy法更接近实际展陈环境条件，但其在博物馆展陈材料安全评估与筛选的应用中仍存在一些局限性，例如：温湿度环境和换气率条件不同，测试条件与实际博物馆展陈环境存在差异，测试项目与展陈材料的应用存在差异，测试结果无法准确表示展品展陈期间任意时刻环境中污染物的实际浓度。
因此，目前对博物馆展陈材料环境安全性评估的准确性较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开提供了一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质。
根据本公开的一方面，提供了一种环境安全性评估方法，包括：
测定展陈材料释放多种污染物的特性参数，所述特性参数包括：初始可散发浓度、扩散系数和界面分配系数；
根据所述展陈材料、与所述展陈材料对应的多种污染物以及每种所述污染物对应的特性参数，建立数据库；
从所述数据库中获取展陈空间内多种类的目标展陈材料释放的目标污染物的第一特性参数；
将每种所述目标展陈材料划分为多个微元节点；
通过第一浓度模拟模型根据所述第一特性参数预测随着散发时间的变化，所述展陈空间内各所述微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化；其中，所述预测浓度用于评估所述展陈空间内环境的安全性。
根据本公开的一方面，还提供了一种环境安全性评估装置，包括：
参数测定模块，用于测定展陈材料释放多种污染物的特性参数，所述特性参数包括：初始可散发浓度、扩散系数和界面分配系数；
数据库建立模块，用于根据所述展陈材料、与所述展陈材料对应的多种污染物以及每种所述污染物对应的特性参数，建立数据库；
参数获取模块，用于从所述数据库中获取展陈空间内多种类的目标展陈材料释放的目标污染物的第一特性参数；
节点划分模块，用于将每种所述目标展陈材料划分为多个微元节点；
浓度预测模块，用于通过第一浓度模拟模型根据所述第一特性参数预测随着散发时间的变化，所述展陈空间内各所述微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化；其中，所述预测浓度用于评估所述展陈空间内环境的安全性。
根据本公开的一方面，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述方法。
根据本公开的一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述方法。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开实施例提供的一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质，该方法包括：测定展陈材料释放多种污染物的特性参数，特性参数包括：初始可散发浓度、扩散系数和界面分配系数；根据展陈材料、与展陈材料对应的多种污染物以及每种污染物对应的特性参数，建立数据库；从数据库中获取展陈空间内多种类的目标展陈材料释放的目标污染物的第一特性参数；将每种所述目标展陈材料划分为多个微元节点；通过第一浓度模拟模型根据第一特性参数预测随着散发时间的变化，展陈空间内各所述微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化，预测浓度用于评估展陈空间内环境的安全性。
本实施例建立的展陈材料不同污染物的特性参数的数据库，能够为用户查询特性参数提供便利性，提高参数查询效率；根据数据库和第一浓度模拟模型对污染物浓度进行预测，能够得到准确性较高的预测浓度，进而利用该预测浓度评估环境安全性，既能够提高安全性评估结果的准确性，而且，可较好地解决当前已有技术存在的缺陷，实现对展陈材料种类和用量的事前控制，从源头上防控污染物浓度超标，实现对博物馆展陈材料环境安全性的准确评估。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例所述环境安全性评估方法流程图；
图2为本公开实施例所述数据库的应用场景示意图；
图3为本公开实施例所述污染物散发模型示意图；
图4为本公开实施例所述环境安全性评估过程示意图；
图5为本公开实施例所述环境安全性评估装置的结构框图；
图6为本公开实施例所述电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
当前对博物馆展陈材料环境安全性评估的方法主要有：Oddy法及在其基础上的改进方法、建筑建材领域的相关方法。Oddy法的基本原理是：以金属试片代表金属文物，通过加速腐蚀实验，根据材料样品对试片的腐蚀程度，评判该材料在博物馆展陈中的环境安全性和适用性。Oddy法及其改进方法已初步应用于博物馆展陈材料安全性评价，但仍然存在很多局限性，如以下几点：(1)测试材料用量较少，仅约1-2g，污染物散发量非常有限，难以代表真实展陈环境中污染物对文物的损伤效应；(2)测试温度均在60℃左右，而实际展陈环境通常控制在20℃左右，污染物的释放过程存在差异；(3)测试所用仅为银片、铜片和铅片(或其薄膜金属试片)，仅能反映出可与这三种金属发生反应的污染物对金属的腐蚀情况，实际展品材料种类较多，材质各异，三种金属片的腐蚀效果难以综合反映展陈材料实际释放出的气态污染物对不同展品的影响；(4)基于Oddy法及其改进方法仅能定性反映部分展陈材料污染物种类和浓度，即释放的气态污染物是否含有酸性气体、含硫气体和含氯气体，其在材料内部是否大量存在等，难以定量模拟实际展陈环境中的污染物的种类及其实际浓度，无法对展陈材料的种类和用量进行科学合理的确定。
对于目前建筑材料污染物释放量测试方法，通常使用干燥器法或环境舱法对污染物的释放量进行测试，将测试结果与相关材料限值指标进行对比，根据测试结果是否满足指标要求来判定产品是否合格，从而确认产品使用的安全性。建筑建材领域的相关方法的测试条件相较于Oddy法更接近实际展陈环境条件，测试结果既可以对污染物种类进行定性描述，也能够给出定量分析的结果，但其在博物馆展陈材料安全评估与筛选的应用中仍存在一些局限性，如以下几点：(1)现有室内建材安全评估标准中测试条件基本均为温度23℃、相对湿度50％左右，换气率为1h-1。实际上，不同材质的文物要求的保存温湿度环境和换气率条件不同，测试条件与实际博物馆展陈环境存在差异。(2)现有室内建材安全评估标准中污染物的释放主要关注甲醛和可挥发性有机化合物(沸点为50℃-260℃)，对小分子氧化性气体污染物如甲酸、乙酸和小分子含氯和含硫等气体的释放并未关注，测试项目与展陈材料的应用存在差异。(3)测试结果均为某一个时间点气态污染物的释放量，实际环境中随着时间的推移，污染物释放量会发生变化，某一时间点测得的污染物的释放量无法代表展品展陈期间任意时刻环境中污染物的实际浓度。
基于此，为了有效改善现有技术对博物馆展陈材料环境安全性评估准确性较差的问题，本公开实施例提供一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质，为便于理解，以下对本公开实施例展开描述。
图1为本公开实施例提供的一种环境安全性评估方法的流程图，该方法可以由环境安全性评估装置执行，该装置可以采用软件和/或硬件实现。如图1所示，环境安全性评估方法可以包括如下步骤。
步骤S101，测定展陈材料释放多种污染物的特性参数，特性参数包括：初始可散发浓度、扩散系数和界面分配系数。其中，展陈材料有多种：地毯、涂料(如水性漆、防火涂料、粘合剂)、板材(如大芯板、PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)板)等。上述展陈材料可能导致的污染物诸如：醛酮类(如甲醛)、TVOC(Total Volatile Organic Compounds，总挥发性有机化合物)、有机酸类(如甲酸、乙酸)、苯系物(如苯、甲苯、二甲苯)等等。
展陈材料导致的污染物严重影响空气品质，对影响展陈材料散发特征的关键特征参数进行测定是极有必要的，该特征参数通常包括：初始可散发浓度：可表示为C0，单位为μg/m3；扩散系数：可表示为D，单位为m2/s；界面分配系数，可表示为K。
在一种测定展陈材料释放多种污染物的特性参数的实施例中，可以在预设的实验条件下，使用密闭舱C-history法检测展陈材料在测试舱内释放的多种污染物各自的平衡浓度以及随时间变化的动态浓度。
为了更接近真实博物馆展陈环境，本实施例可以设置测试舱内的实验条件为：温度25℃，相对湿度50％；在此实验条件下，将待测试的展陈材料置于密闭的测试舱内，让其自然散发。换气量Q＝0；初始污染物浓度为0。通过实验，基于C-history法测得某一项污染物(如甲醛、TVOC、甲酸等)的平衡浓度yequ；以及，记录在预设的散发时间(如12小时)内该污染物随时间变化的动态浓度y(t)。
基于上述平衡浓度和动态浓度，计算每种污染物对应的特征参数。
在具体计算时，可以参照以下公式(1)、(2)所示的关联关系：
其中，C0表示污染物的初始可散发浓度，K表示界面分配系数，t表示散发时间，D表示污染物的扩散系数，L表示展陈材料的厚度，β表示展陈材料的体积与测试舱的体积之间的比值。
β＝AL/V；A表示展陈材料的表面积，V表示测试舱的体积；
其中，Bim＝hmL/D，hm表示对流传质系数；qn为方程的各个正根。
考虑到在理想条件下，对于公式(1)右边的指数求和项，由于衰减很快当时间t较大时，只有n＝1的项是主要的，其它项可忽略不计，于是，针对上述公式，取n＝1可以得到如下公式(3)：
对方程(3)两边取对数，得到：
于是有：
其中，
接下来，以ln(yequ-y(t))/yequ为纵轴，时间t为横轴进行线性拟合，即可获得斜率和截距。斜率和截距为关于扩散系数D和界面分配系数K的函数，于是根据SL和lnT分别求出D和K；根据yequ＝C0β/(Kβ+1)求出初始可散发浓度C0。
根据以上实施例，可以测定多种展陈材料分别关于多种污染物的特性参数。
步骤S102，根据展陈材料、与展陈材料对应的多种污染物以及每种污染物对应的特性参数，建立数据库。
根据步骤S101可以得到多种展陈材料分别关于多种污染物的特性参数。基于此，参照图2和表1，录入已测定的展陈材料的名称，与该展陈材料对应的多种污染物的种类和/或名称，每种污染物各自对应的特性参数：初始可散发浓度、扩散系数、界面分配系数，对录入的上述信息保存至预设的数据库中。
表1：展陈材料释放不同污染物的特性参数的数据库
对于展陈材料释放不同污染物的特性参数的数据库，可以用于用户查询任意展陈材料对应任意污染物的特性参数。在一种基于数据库的查询实施例中，可以先获取选择信息，选择信息用于表示待查询的展陈材料、污染物和特性参数；再根据选择信息在数据库中进行参数数据的查询。示例性的，输入待查询的展陈材料的名称或者从展陈材料列表中选择待查询的展陈材料的名称，并获取该待查询的展陈材料对应的多种污染物，从多种污染物中选择待查询的污染物，获取该待查询的污染物对应的特性参数，还可以从三项特性参数中选择其中至少一项特性参数作为待查询参数；通过以上对展陈材料、污染物和特性参数的选择后，确定用户完整的选择信息，根据选择信息对数据库进行查询，得到具体的参数数据。至此，查询结束。
步骤S103，从数据库中获取展陈空间内多种类的目标展陈材料释放的目标污染物的第一特性参数。
步骤S104，将每种目标展陈材料划分为多个微元节点。
步骤S105，通过第一浓度模拟模型根据第一特性参数预测随着散发时间的变化，展陈空间内各微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化；其中，预测浓度用于评估展陈空间内环境的安全性。
在具体实施时，可以通过第一浓度模拟模型根据第一特性参数和预设的矩阵控制方程，预测随着散发时间的变化，展陈空间内各微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化。
其中，矩阵控制方程包括：
其中，B为矩阵，表示各微元节点的体积，C(t)为向量，表示在散发时间t，各微元节点释放的目标污染物的预测浓度，A为矩阵，表示各微元节点之间的浓度关联。
为便于理解，在此对上述矩阵控制方程(6)展开详细描述。
多种展陈材料共同散发时，污染物浓度随时间变化的污染物散发模型可参照图3所示。该污染物散发模型中，系统初始条件为：
t＝0，Ci(x,t＝0)＝C0,i，y(t＝0)＝0
即初始时，认为展陈材料内污染物均匀分布，室内空气洁净不含污染物。
在室内多种展陈材料(如材料1，材料2，……，材料i，……材料N)共同散发影响下，空气中污染物浓度满足如下方程(7)
其中：y(t)代表t时刻空气中污染物浓度值，V为空气体积，Q为房间通风量，Ci为展陈材料i内的污染物浓度，Ai、hmi、Ki、Li分别为展陈材料i的使用面积、表面对流传质系数、空气-材料分配系数、厚度。
在展陈材料i内，污染物的扩散过程满足菲克扩散定律：
其中：Ci(x,t)为展陈材料i内位置为x，时刻为t时的浓度值，Di为污染物在展陈材料i内的扩散系数。
对于展陈材料i，其上下边界条件为：
下边界条件：展陈材料i的下表面为不可渗透表面，不发生传质，满足如下公式(9)：
上边界条件：展陈材料i的上表面，其与室内空气接触，污染物从展陈材料上表面散发后进入空气边界层，并进一步向室内空气主体传质，满足如下公式(10)：
对于散发展陈材料数N为2种或2种以上的情况，其不存在室内污染物浓度y(t)的解析解，故本实施例使用数值计算的方式，以差分法进行求解，参照如下所示。
对控制方程的离散化。本实施例应用差分法对该计算模型进行分析，应通过将分析对象划分为多个微元的方式，使空间上浓度不均匀的对象(如每种目标展陈材料)划分为多个微元，其中每个微元内部为空间均匀的，从而简化每个微元内部的计算过程，将微分计算转化为代数计算，使偏微分求解过程转化为大规模矩阵运算过程。
在展陈材料内部，污染物沿厚度方向进行一维扩散，故污染物浓度在展陈材料内部不均匀，于是将其沿厚度方向划分为多个微元。将散发展陈材料以每个微元厚度为δ进行划分，划分为多个微元节点(微元节点1，微元节点2，……，微元节点j，……，微元节点ni)，每种目标展陈材料能划分出微元节点数为ni＝Li/δ。
相应地，对于内部任意微元节点j，目标展陈材料i内控制方程改写为：
目标展陈材料i的上下表面边界条件改写为：
在目标展陈材料下表面(j＝1)有：
对于室内空气，因模型中已假设其为充分混合，浓度均匀分布，因此可视其为一个计算微元。
对于空气节点，其控制方程可参照如下公式(13)：
显式差分法的特点。在本实施例中，以展陈材料内控制方程为例，在离散化的控制方程(11)中，针对污染物浓度对于时间的微分进行时间上离散化改写(以Δt为离散单位)。显式差分的时间离散化方式为如下公式(14)：
即：
该方程(15)左侧为下一时刻目标展陈材料i内微元节点j的浓度，为未知量；方程(15)右侧为上一时刻目标展陈材料i内微元节点j-1、j、j+1的浓度，为已知量。从而计算下一时刻各微元浓度时，仅需利用上一时刻各相邻微元节点浓度，对下一时刻各微元节点分别进行代数计算，逐个计算出各微元节点浓度即可。
本实施例提供的显式差分法具有算法简单，计算量小的特点。
隐式差分法的特点。在本实施例中，隐式差分的时间离散化方式可参照如下公式(16)：
即：
公式(17)中目标展陈材料i内微元节点j的浓度由未知的相邻两个微元节点在这一时刻的浓度和上一时刻该微元节点的浓度来确定，因此必须通过联立求解代数方程组的方式计算浓度分布。
将上述目标展陈材料内各微元节点及空气节点控制方程联立，可改写为如下矩阵形式：
其中，B为矩阵，表示微元节点的体积；为向量，表征各微元节点的浓度随时间变化项；A为矩阵，表征各微元节点之间的浓度关联；C为向量，表征各微元节点的浓度。
对该矩阵控制方程(18)，采用隐式差分法进行时间上离散，可写为如下(19)、(20)：
应用计算机程序对上述线性代数方程进行计算，即可获得空气中污染物浓度随时间变化曲线。
本实施例提供的隐式差分法一般来说是无条件稳定的，这是它最大的优点，因此其能够在任意时间进行计算。
以上实施例中，在隐式差分法的应用中，需要根据所计算的问题进行矩阵B和矩阵A的构造。如系统中所有微元节点数为M，则矩阵B和矩阵A的规模为M×M。由于其规模与微元节点数相关，故系统规模发生变化或空间微分长度δ发生变化时，矩阵B和矩阵A均需重新指定，不适用于本方案所要实现的能够对不同场景进行模拟的需求。
为此，本实施例采用了面向对象编程，通过对微元的自行划分，自动指定相邻关系，并实现了通过将各微元的大小等信息与微元本身进行绑定，从而自动生成矩阵B和矩阵A。从而实现了自动化的，能够适应各种模拟场景的自生成隐式差分计算。
根据以上实施例，应用初始可散发浓度C0、扩散系数D和界面分配系数K等展陈材料的特征参数进行模拟计算，与真实情况更接近；应用隐式差分法进行计算，可适应各种模拟计算规模和各种模拟时长要求；实现了隐式差分法中运算矩阵的自生成，使程序简单易用，无需用户进行复杂的数学计算。
采用上述矩阵控制方程，即可预测随着散发时间的变化，展陈空间内各所述微元节点释放的至少一种目标污染物的预测浓度的变化，该预测浓度的变化具体可以通过曲线的形式进行展示。
以上实施例提供的是针对多种展陈材料的污染物浓度预测及环境安全性评估的方法，相应的，本实施例还可以提供一种针对单一种类的展陈材料的污染物浓度预测及环境安全性评估的方法，参照如下所示。
在本实施例中，可以与单一种类的展陈材料相对应的第二浓度模拟模型。相应的，本实施例可以包括：从数据库中获取展陈空间内单一种类的目标展陈材料释放的目标污染物的第二特性参数；通过第二浓度模拟模型根据第二特性参数和预设的浓度变化算法，预测在目标散发时间，展陈空间内单一种类的目标展陈材料释放的目标污染物的预测浓度；
其中，浓度变化算法包括：
其中，y(t)表示在目标散发时间t内，展陈空间内的至少一种目标污染物的预测浓度，C0表示目标污染物的初始可散发浓度，t表示散发时间，D表示目标污染物的扩散系数，L表示目标展陈材料的厚度，β表示展陈材料的体积与测试舱的体积之间的比值；
β＝AL/V；A表示目标展陈材料的表面积，V表示测试舱的体积，该测试舱也即展陈空间；
其中，Bim＝hmL/D，hm表示对流传质系数；qn为方程的各个正根。
上述公式中的C0、K是从数据库中获取的第二特性参数。
在上述实施例中，基于传热传质学、流体力学、环境化学等基础理论，结合博物馆建筑环境信息、展陈材料的物性参数等，建立博物馆展陈材料污染物散发和传输模型(简称为浓度模拟模型)，从而实现对博物馆展陈空间环境中污染物浓度随时间变化规律的模拟预测。
在本实施例中，可以将上述实施例预测污染物浓度的方法应用于实际博物馆对展陈材料环境安全性评估，参照图4，本实施例可以包括：
(1)获取待评估展陈空间的当前空间参数、待评估展陈材料的当前材料信息、待评估污染物的种类。当前空间参数可以包括待评估展陈空间的面积、高度、换气率、温度和湿度等参数，温度和湿度可以认为是恒定值。当前材料信息可以包括待评估展陈材料的种类、用量等，用量一般可以用面积和厚度来确定。待评估污染物的种类可以为至少一项，如甲醛、TVOC、甲酸和乙酸等。
(2)根据浓度模拟模型对当前空间参数、当前材料信息和待评估污染物的种类进行模拟预测，得到污染物浓度输出信息。上述浓度模拟模型可以是针对多种展陈材料的第一浓度模拟模型，或者也可以是针对单一种类的展陈材料的第二浓度模拟模型。每种待评估污染物对应的污染物浓度输出信息均可以包括多项内容，例如：随时间变化的浓度预测曲线，浓度预测瞬时值，浓度平均值，各展陈材料的污染贡献。
(3)判断污染物浓度输出信息是否在预设的安全范围内。对于上述污染物浓度输出信息，可以综合判断，也即判断上述多项污染物浓度输出信息是否都在各自的安全范围内；或者，也可以有针对性的判断，也即判断其中某一项或某几项污染物浓度输出信息是否在对应的安全范围内。
(4)在以上判断为否，不在安全范围内的情况下，调整当前空间参数和当前材料信息，得到新的当前空间参数、新的当前材料信息。在污染物浓度输出信息不在安全范围内的情况下，可以通过调整当前空间参数和当前材料信息，来优化待评估展陈空间和待评估展陈材料。具体的，调整当前空间参数包括：调整待评估展陈空间的换气率；调整当前材料信息包括：调整待评估展陈材料的材料用量、材料质量。其中，通过调整材料用量和材料质量可以改变特性参数。
利用调整后新的当前空间参数、新的当前材料信息，回到上述步骤(2)。重复执行以上步骤，直至污染物浓度输出信息在预设的安全范围内时停止。
本实施例结合博物馆建筑环境信息和展陈材料特性参数，对博物馆展陈空间环境中污染物浓度随时间变化规律模拟预测，实现对展陈材料环境安全性评估。从对展陈材料散发的污染物浓度预测的角度对其环境安全性进行评估，实现对展陈材料种类和用量的事前控制，从源头上防控污染物浓度超标。避免现有技术中“先布展，后检测，再治理”的恶性循环，利用本实施例能够形成“污染预测→优化展材→布展施工”的新模式。
综上，本公开实施例提供的环境安全性评估方法，基于建立的展陈材料释放不同污染物的特性参数的数据库，能够为用户查询特性参数提供便利性，提高参数查询效率；根据数据库和浓度模拟模型对污染物浓度进行预测，能够得到准确性较高的预测浓度，进而利用该预测浓度评估环境安全性，既能够提高安全性评估结果的准确性，而且，可较好地解决当前已有技术存在的缺陷，实现对展陈材料种类和用量的事前控制，从源头上防控污染物浓度超标，实现对博物馆展陈材料环境安全性的准确评估。
图5为本公开实施例提供的一种环境安全性评估装置，用于实现环境安全性评估方法。参照图5，该装置包括：
参数测定模块401，用于测定展陈材料释放多种污染物的特性参数，所述特性参数包括：初始可散发浓度、扩散系数和界面分配系数；
数据库建立模块402，用于根据所述展陈材料、与所述展陈材料对应的多种污染物以及每种所述污染物对应的特性参数，建立数据库；
参数获取模块403，用于从所述数据库中获取展陈空间内多种类的目标展陈材料释放的目标污染物的第一特性参数；
节点划分模块404，用于将每种所述目标展陈材料划分为多个微元节点；
浓度预测模块405，用于通过第一浓度模拟模型根据所述第一特性参数预测随着散发时间的变化，所述展陈空间内各所述微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化；其中，所述预测浓度用于评估所述展陈空间内环境的安全性。
本实施例所提供的装置，其实现原理及释放的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
图6为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图6所示，电子设备500包括一个或多个处理器501和存储器502。
处理器501可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备500中的其他组件以执行期望的功能。
存储器502可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器501可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本公开的实施例的环境安全性评估方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。
在一个示例中，电子设备500还可以包括：输入装置503和输出装置504，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
此外，该输入装置503还可以包括例如键盘、鼠标等等。
该输出装置504可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出装置504可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图6中仅示出了该电子设备500中与本公开有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备500还可以包括任何其他适当的组件。
进一步，本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述环境安全性评估方法。
本公开实施例所提供的一种环境安全性评估方法、装置、电子设备及介质的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种环境安全性评估方法，其特征在于，包括：
测定展陈材料释放多种污染物的特性参数，所述特性参数包括：初始可散发浓度、扩散系数和界面分配系数；
根据所述展陈材料、与所述展陈材料对应的多种污染物以及每种所述污染物对应的特性参数，建立数据库；
从所述数据库中获取展陈空间内多种类的目标展陈材料释放的目标污染物的第一特性参数；
将每种所述目标展陈材料划分为多个微元节点；
通过第一浓度模拟模型根据所述第一特性参数预测随着散发时间的变化，所述展陈空间内各所述微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化；其中，所述预测浓度用于评估所述展陈空间内环境的安全性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定展陈材料释放多种污染物的特性参数，包括：
在预设的实验条件下，使用C-history法检测展陈材料在测试舱内释放的多种污染物各自的平衡浓度以及随时间变化的动态浓度；
基于所述平衡浓度和所述动态浓度，计算每种所述污染物对应的特征参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过第一浓度模拟模型根据所述第一特性参数预测随着散发时间的变化，所述展陈空间内各所述微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化，包括：
通过第一浓度模拟模型根据所述第一特性参数和预设的矩阵控制方程，预测随着散发时间的变化，所述展陈空间内各所述微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化；
其中，所述矩阵控制方程包括：
其中，B为矩阵，表示各所述微元节点的体积，C(t)为向量，表示在散发时间t，各所述微元节点释放的目标污染物的预测浓度，A为矩阵，表示各所述微元节点之间的浓度关联。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取选择信息，所述选择信息用于表示待查询的展陈材料、污染物和特性参数；
根据所述选择信息在所述数据库中进行参数数据的查询。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
从所述数据库中获取展陈空间内单一种类的目标展陈材料释放的目标污染物的第二特性参数；
通过第二浓度模拟模型根据所述第二特性参数和预设的浓度变化算法，预测在目标散发时间内，所述展陈空间内单一种类的目标展陈材料释放的目标污染物的预测浓度；
其中，所述浓度变化算法包括：
其中，y(t)表示所述预测浓度，C0表示所述目标污染物的初始可散发浓度，t表示所述散发时间，D表示所述目标污染物的扩散系数，L表示所述目标展陈材料的厚度，β表示所述目标展陈材料的体积与测试舱的体积之间的比值；
β＝AL/D；A表示所述展陈材料的表面积，V表示测试舱的体积；
其中，Bim＝hmL/D，hm表示对流传质系数；qn为方程的各个正根。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取待评估展陈空间的当前空间参数、待评估展陈材料的当前材料信息、待评估污染物的种类；
根据预设的浓度模拟模型对所述当前空间参数、所述当前材料信息和所述待评估污染物的种类进行模拟预测，得到污染物浓度输出信息；
判断所述污染物浓度输出信息是否在预设的安全范围内；
如果否，则调整所述当前空间参数和所述当前材料信息，得到新的当前空间参数、新的当前材料信息；
重复执行以上步骤，直至所述污染物浓度输出信息在预设的安全范围内时停止。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调整所述当前空间参数包括：调整所述待评估展陈空间的换气率；
所述调整当前材料信息包括：调整所述待评估展陈材料的材料用量、材料质量。
8.一种环境安全性评估装置，其特征在于，包括：
参数测定模块，用于测定展陈材料释放多种污染物的特性参数，所述特性参数包括：初始可散发浓度、扩散系数和界面分配系数；
数据库建立模块，用于根据所述展陈材料、与所述展陈材料对应的多种污染物以及每种所述污染物对应的特性参数，建立数据库；
参数获取模块，用于从所述数据库中获取展陈空间内多种类的目标展陈材料释放的目标污染物的第一特性参数；
节点划分模块，用于将每种所述目标展陈材料划分为多个微元节点；
浓度预测模块，用于通过第一浓度模拟模型根据所述第一特性参数预测随着散发时间的变化，所述展陈空间内各所述微元节点释放的目标污染物的预测浓度的变化；其中，所述预测浓度用于评估所述展陈空间内环境的安全性。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-7中任一所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
CN202311118882.7A 2023-08-31 2023-08-31 一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质 Pending CN117116377A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311118882.7A CN117116377A (zh) 2023-08-31 2023-08-31 一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311118882.7A CN117116377A (zh) 2023-08-31 2023-08-31 一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117116377A true CN117116377A (zh) 2023-11-24

Family

ID=88794518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311118882.7A Pending CN117116377A (zh) 2023-08-31 2023-08-31 一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117116377A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117538492A (zh) * 2024-01-10 2024-02-09 深圳市恒义建筑技术有限公司 建筑空间中污染物的在线检测方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117538492A (zh) * 2024-01-10 2024-02-09 深圳市恒义建筑技术有限公司 建筑空间中污染物的在线检测方法及系统
CN117538492B (zh) * 2024-01-10 2024-03-26 深圳市恒义建筑技术有限公司 建筑空间中污染物的在线检测方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. A rapid and accurate method, ventilated chamber C-history method, of measuring the emission characteristic parameters of formaldehyde/VOCs in building materials
Roels et al. Reliability of material data measurements for hygroscopic buffering
Xiong et al. A general analytical model for formaldehyde and VOC emission/sorption in single-layer building materials and its application in determining the characteristic parameters
Yang et al. Numerical simulation of VOC emissions from dry materials
Yang Study of building material emissions and indoor air quality
Hu et al. An analytical mass transfer model for predicting VOC emissions from multi-layered building materials with convective surfaces on both sides
Yang et al. A mass transfer model for simulating volatile organic compound emissions from ‘wet’coating materials applied to absorptive substrates
Xiong et al. Impact of temperature on the initial emittable concentration of formaldehyde in building materials: experimental observation
Zhang et al. Improved C-history method for rapidly and accurately measuring the characteristic parameters of formaldehyde/VOCs emitted from building materials
CN117116377A (zh) 一种环境安全性评估方法、装置、设备及介质
Pinder et al. Observable indicators of the sensitivity of PM2. 5 nitrate to emission reductions—Part I: Derivation of the adjusted gas ratio and applicability at regulatory-relevant time scales
Cox et al. Diffusion‐controlled reference material for VOC emissions testing: proof of concept
Ye et al. Screening-level estimates of indoor exposure to volatile organic compounds emitted from building materials
Huang et al. A parsimonious model for the release of volatile organic compounds (VOCs) encapsulated in products
Liu et al. Source emission and model evaluation of formaldehyde from composite and solid wood furniture in a full-scale chamber
Busser et al. Dynamic experimental method for identification of hygric parameters of a hygroscopic material
Liu et al. Numerical simulation and experimental study of deep bed corn drying based on water potential
Rouchier et al. Hygric characterization of wood fiber insulation under uncertainty with dynamic measurements and Markov Chain Monte-Carlo algorithm
Li Robust nonfitting way to determine mass diffusivity and initial concentration for VOCs in building materials with accuracy estimation
Peacock et al. Issues in evaluation of complex fire models
Ye et al. Examining the applicability of empirical models using short-term VOC emissions data from building materials to predict long-term emissions
Zhang et al. Testing symmetry based on empirical likelihood
Li et al. Simultaneous estimation of VOCs diffusion and partition coefficients in building materials via inverse analysis
Adams et al. Relating measured moisture of gypsum board to estimated water activity using moisture meters
Xiong et al. A novel method for measuring the diffusion, partition and convective mass transfer coefficients of formaldehyde and VOC in building materials

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination