本發(fā)明涉及空氣凈化，尤其是一種空氣凈化消殺系統(tǒng)及消殺方法。

背景技術(shù)：

1、在大型室內(nèi)空間，如醫(yī)院、學(xué)校、樓宇大堂、影院、文體場館等場地人員流動大且空間較為閉塞，易成為傳染病毒的高危區(qū)域。在這樣的場景內(nèi)，保持空氣相對清潔及無菌，是減少感染病毒發(fā)生率的最直接、最有效方法。

2、在空氣病毒傳播中以微生物污染物(細(xì)菌真菌和病毒)、顆粒污染物(pm2.5)、揮發(fā)性有機(jī)化合物(tvoc)三大類污染物為主。目前對以上污染物的消殺手段主要分為有人工消殺、機(jī)械消殺，其中人工消殺需要消毒人員穿上防護(hù)服，攜帶消殺裝置在指定區(qū)域內(nèi)噴灑消毒劑，費(fèi)時、費(fèi)力、成本高，而且消毒人員存在感染的風(fēng)險，不能完全保證消毒人員的安全。而機(jī)械消殺需要在消殺裝置中補(bǔ)充消毒液，每次補(bǔ)充消毒液體比較困難，消殺裝置普遍體積較大，移動不便，對高危區(qū)域無法靈活及時的進(jìn)行消殺作業(yè)，使用不方便。

3、為解決以上問題，公開號為cn?115671357?a，發(fā)明名稱為一種紫外消殺結(jié)合空氣凈化的自動路徑規(guī)劃系統(tǒng)的發(fā)明創(chuàng)造，公開了一種紫外消殺結(jié)合空氣凈化的自動路徑規(guī)劃系統(tǒng)，包括環(huán)境消殺控制系統(tǒng)、空氣消殺與凈化系統(tǒng)、uvc-led、人機(jī)交互系統(tǒng)、任務(wù)控制系統(tǒng)、空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)、移動控制系統(tǒng)、人體保護(hù)警戒系統(tǒng)、機(jī)器人防跌倒系統(tǒng)；包括激光雷達(dá)、相機(jī)、超聲波、慣性測量單元等傳感器，以工業(yè)控制計算機(jī)作為處理單元，采用工業(yè)平板作為人機(jī)交互界面，以uvc-led、光觸媒、高錳酸鉀粒子、納米纖維hepa過濾網(wǎng)對環(huán)境進(jìn)行消殺與凈化，超聲波傳感器位于機(jī)器人底部，能使機(jī)器人感知所處的路面是否有階梯或者凹坑，以此構(gòu)建消殺機(jī)器人的防跌倒系統(tǒng)，空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)還會生成空氣質(zhì)量地圖，作為機(jī)器人路徑規(guī)劃的重要參數(shù)之一。所述發(fā)明創(chuàng)造雖然公開了一種紫外消殺結(jié)合空氣凈化的自動路徑規(guī)劃系統(tǒng)，但沒有具體公開路徑規(guī)劃的具體實(shí)施方法。由此可見，消殺裝置如何實(shí)現(xiàn)消殺路徑的規(guī)劃是目前空氣消殺領(lǐng)域需要解決的重要問題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種空氣凈化消殺系統(tǒng)，通過聯(lián)邦學(xué)習(xí)機(jī)制，根據(jù)獲取的空氣質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行污染程度以及未來污染程度的預(yù)測；基于所述預(yù)測協(xié)調(diào)消殺機(jī)器人在指定地點(diǎn)進(jìn)行消殺。

2、本發(fā)明的另一目的是提供一種空氣凈化消殺方法。

3、為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種空氣凈化消殺系統(tǒng)，包括空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)存儲、處理系統(tǒng)、聯(lián)邦學(xué)習(xí)系統(tǒng)、機(jī)器人管理系統(tǒng)；

4、空氣質(zhì)量采集系統(tǒng)將獲取的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)發(fā)送至大數(shù)據(jù)存儲、處理系統(tǒng)，所述大數(shù)據(jù)存儲、處理系統(tǒng)將空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)發(fā)送至聯(lián)邦學(xué)習(xí)系統(tǒng)，所述聯(lián)邦學(xué)習(xí)系統(tǒng)基于對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將分析結(jié)果同步至機(jī)器人管理系統(tǒng)。

5、機(jī)器人管理系統(tǒng)控制消殺機(jī)器人做消殺作業(yè)。

6、在一些實(shí)施例中，所述空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集tvoc,co2,pm25,pm10數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)通過mqtt通信協(xié)議傳輸至大數(shù)據(jù)存儲、處理系統(tǒng)。

7、在一些實(shí)施例中，所述大數(shù)據(jù)存儲、處理系統(tǒng)用于存儲空氣質(zhì)量采集系統(tǒng)采集的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，并同步至聯(lián)邦學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

8、在一些實(shí)施例中，所述聯(lián)邦學(xué)習(xí)系統(tǒng)通過對空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，動態(tài)更新模型參數(shù)；對獲取的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果實(shí)時同步到機(jī)器人管理系統(tǒng)。

9、在一些實(shí)施例中，所述機(jī)器人管理系統(tǒng)包括地圖管理模塊、區(qū)域管理模塊、任務(wù)管理模塊、報表管理模塊、空氣檢測模塊、污染源定位模塊、機(jī)器人設(shè)置模塊、消息中心模塊；其中，

10、地圖管理模塊用于管理為任一消殺機(jī)器人創(chuàng)建的地圖，為每一消殺機(jī)器人設(shè)唯一標(biāo)識，記錄所述消殺機(jī)器人地圖信息，記錄消殺機(jī)器人位置坐標(biāo)，記錄機(jī)器人充電樁位置；

11、區(qū)域管理模塊用于管理任一消殺機(jī)器人巡邏、空氣污染物檢測、消殺凈化區(qū)域；

12、任務(wù)管理模塊用于管理任一消殺機(jī)器人凈化消殺任務(wù)；

13、報表管理模塊用于管理任一消殺機(jī)器人歷史消殺任務(wù)、當(dāng)前消殺任務(wù)、計劃消殺任務(wù)；

14、空氣檢測模塊用于管理任一機(jī)器人上報巡邏區(qū)域內(nèi)檢測到的空氣污染物指標(biāo)；

15、污染源定位用于根據(jù)獲取的空氣污染物指標(biāo)數(shù)據(jù)及類型，定位至對應(yīng)消殺機(jī)器人巡邏區(qū)域的指定位置；

16、機(jī)器人設(shè)置模塊用于設(shè)置消殺機(jī)器人的巡邏區(qū)域、巡邏路線、充電樁位置；

17、消息中心模塊用于實(shí)時查看各消殺機(jī)器人在線、離線、充電、消殺凈化狀態(tài)。

18、在一些實(shí)施例中，所述聯(lián)邦學(xué)習(xí)系統(tǒng)，一個消殺機(jī)器人的id與存儲的空氣質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)成一一對應(yīng)關(guān)系，系統(tǒng)對每一id采集的空氣質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)設(shè)學(xué)習(xí)模型，

19、大數(shù)據(jù)存儲的每一組空氣質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)對應(yīng)一個聯(lián)邦學(xué)習(xí)模型，k組數(shù)據(jù)有k個聯(lián)邦學(xué)習(xí)模型分別進(jìn)行模型的訓(xùn)練及模型參數(shù)更新，每個聯(lián)邦學(xué)習(xí)模型參數(shù)使用同態(tài)加密技術(shù)進(jìn)行傳輸；

20、在k(k≥2)個聯(lián)邦學(xué)習(xí)模型中每一個模型參數(shù)基于同態(tài)加密技術(shù)輸入到fate中的arbiter，arbiter對接收到的加密模型參數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均，然后將加密的全局模型參數(shù)再回傳給每一個聯(lián)邦學(xué)習(xí)模型以更新各自模型的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)n個模型的訓(xùn)練建模；

21、每一參與方在本地訓(xùn)練模型后，會生成一組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重，這些參數(shù)同態(tài)加密后被發(fā)送到中央服務(wù)器arbiter進(jìn)行加權(quán)平均，一個參與方的樣本數(shù)是ni,全局樣本數(shù)是n，那么該參與方的權(quán)重為ni/n

22、

23、其中，wglobal是全局模型參數(shù)，wi是第i個參與方的模型參數(shù)，k是參與方的數(shù)量。

24、本技術(shù)的另一目的在于提供一種空氣凈化消殺方法，包括步驟

25、s1、地圖創(chuàng)建及區(qū)域選擇：基于目標(biāo)凈化消殺區(qū)域的形狀、面積地理信息，采用自由空間的路徑規(guī)劃算法建立環(huán)境模型；

26、s2、空氣污染物指標(biāo)采集：消殺機(jī)器人在巡邏過程中，通過傳感器實(shí)時采集tvoc、co2、pm25、pm10、溫度、濕度指標(biāo)，并將指標(biāo)數(shù)據(jù)通過mqtt協(xié)議上傳至大數(shù)據(jù)存儲、處理系統(tǒng)，消殺機(jī)器人id與存儲的指標(biāo)數(shù)據(jù)形成一一對應(yīng)關(guān)系；

27、s3、聯(lián)邦學(xué)習(xí)算法借助歷史指標(biāo)數(shù)據(jù)，基于多方安全計算的聯(lián)邦學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的更新，并預(yù)測；

28、s4、指令下發(fā)，對各消殺機(jī)器人下發(fā)指定消殺任務(wù)；

29、s5、空氣凈化消殺。

30、在一些實(shí)施例中，所述指令下發(fā)具體為，

31、包括定點(diǎn)凈化消殺，基于實(shí)時空氣質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)，基于多方安全計算的聯(lián)邦學(xué)習(xí)定位到空氣污染物含量高于設(shè)定值的區(qū)域，云端大腦平臺下發(fā)指令協(xié)調(diào)至少一臺消殺機(jī)器人至指定區(qū)域執(zhí)行消殺任務(wù)；

32、包括凈化消殺，基于實(shí)時空氣質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)，基于多方安全計算的聯(lián)邦學(xué)習(xí)定位到空氣污染物含量高于設(shè)定值的時間段，云端大腦平臺創(chuàng)建消殺凈化任務(wù)，下發(fā)指令協(xié)調(diào)至少一臺消殺機(jī)器人在指定時間段到重污染區(qū)域執(zhí)行消殺任務(wù)。

33、在一些實(shí)施例中，所述消殺采用雙極離子凈化消殺，消殺機(jī)器人接收到指令，運(yùn)行至指定區(qū)域打開雙極離子發(fā)生器并向周圍空氣中散發(fā)高濃度正負(fù)離子，空氣中的細(xì)菌、病毒、pm2.5、pm10以及tvoc氣體與正負(fù)離子碰撞后荷上異極性的電荷，超細(xì)顆粒物吸附在大顆粒物之上，凝并成大顆粒物之后落入排塵土槽。

34、在一些實(shí)施例中，兩臺以上消殺機(jī)器人前往同一指定區(qū)域進(jìn)行消殺任務(wù)時，各消殺機(jī)器人通過激光雷達(dá)、超聲波傳感器、深度相機(jī)實(shí)現(xiàn)消殺機(jī)器人間的相互識別防止碰撞。

35、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

36、1.本發(fā)明所述的空氣凈化消殺系統(tǒng)，消殺機(jī)器人與云端大腦通訊鏈接，云端大腦包括大數(shù)據(jù)存儲、處理系統(tǒng)、聯(lián)邦學(xué)習(xí)系統(tǒng)、機(jī)器人管理系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)存儲、處理系統(tǒng)接收并將空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)同步至聯(lián)邦學(xué)習(xí)系統(tǒng)，聯(lián)邦學(xué)習(xí)系統(tǒng)對獲取的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析、做消殺判斷，并將數(shù)據(jù)分析結(jié)果同步至機(jī)器人管理系統(tǒng)，機(jī)器人管理系統(tǒng)下發(fā)消殺指令，消殺機(jī)器人接收指令并完成消殺任務(wù)；本技術(shù)所述消殺系統(tǒng)全程無需人為介入，最大限度地降低了消毒人員感染的風(fēng)險，保證消毒人員的安全；

37、2.本發(fā)明基于獲取的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過聯(lián)邦學(xué)習(xí)分析當(dāng)下或者預(yù)測未來某一區(qū)域空氣污染的程度，根據(jù)污染程度協(xié)調(diào)機(jī)器人協(xié)同作業(yè)，有效提高消殺效率；

38、3.本發(fā)明通過自由空間的路徑規(guī)劃算法使消殺機(jī)器人更加精確、高效和節(jié)能地完成任務(wù)，使消殺作業(yè)快捷高效；

39、4.本發(fā)明采用雙極離子空氣消殺凈化方法，無需補(bǔ)充消毒液，極大地降低了消殺設(shè)備的維護(hù)成本。