本發(fā)明涉及文物保護(hù)，尤其涉及一種文物保護(hù)的等離子空氣凈化消毒方法。

背景技術(shù)：

1、文物作為人類歷史文化的重要載體，其保護(hù)和保存具有重要的社會(huì)和歷史意義。文物的存儲(chǔ)環(huán)境直接影響其保存狀態(tài)，存儲(chǔ)空間中的微生物污染、濕度波動(dòng)、顆粒物沉積等因素會(huì)對(duì)文物表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成不可逆的損害。近年來(lái)，隨著空氣凈化技術(shù)的發(fā)展，低溫等離子體技術(shù)因其能夠高效產(chǎn)生活性物種而被廣泛應(yīng)用于空氣凈化領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)等離子空氣凈化技術(shù)主要應(yīng)用于普通空氣質(zhì)量改善，在文物保護(hù)中的適用性仍存在顯著不足。

2、現(xiàn)有等離子空氣凈化技術(shù)多采用固定功率輸出和均勻分布的活性物種生成方式，缺乏針對(duì)特定污染物和存儲(chǔ)環(huán)境的動(dòng)態(tài)優(yōu)化能力。在文物存儲(chǔ)環(huán)境中，污染物的分布和濃度因區(qū)域、氣流等因素呈現(xiàn)高度不均性，而現(xiàn)有技術(shù)未能有效識(shí)別和聚焦污染熱點(diǎn)區(qū)域。此外，傳統(tǒng)的等離子體電場(chǎng)分布設(shè)計(jì)未充分考慮文物材料的敏感性，如金屬文物對(duì)氧化的敏感性、紙質(zhì)文物對(duì)濕度的要求，易造成過(guò)度消毒或功率分配不足的問(wèn)題。

3、另一方面，文物存儲(chǔ)空間的環(huán)境變化具有復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性，例如濕度波動(dòng)和微生物增殖是常見問(wèn)題。傳統(tǒng)的空氣凈化技術(shù)通常采用預(yù)設(shè)規(guī)則運(yùn)行，難以實(shí)時(shí)響應(yīng)環(huán)境變化。此外，濕度波動(dòng)對(duì)活性物種生成的影響、微生物增殖對(duì)消毒效果的抑制等因素在現(xiàn)有技術(shù)中往往未被考慮，導(dǎo)致消毒效果的不穩(wěn)定和環(huán)境再平衡的不足?，F(xiàn)有等離子技術(shù)在處理低濃度污染物時(shí)，也缺乏高效的識(shí)別和消除機(jī)制，常規(guī)的濃度檢測(cè)與分布計(jì)算無(wú)法滿足文物存儲(chǔ)環(huán)境中高敏感度的保護(hù)需求。

4、雖然近年來(lái)人工智能技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)和優(yōu)化領(lǐng)域取得了一定進(jìn)展，但其在文物保護(hù)中的應(yīng)用仍較為有限?，F(xiàn)有的一些智能優(yōu)化技術(shù)僅停留在單一維度的調(diào)控上，例如單一對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)的分析，未能實(shí)現(xiàn)污染物、氣流、文物材質(zhì)等多因素的聯(lián)合優(yōu)化。傳統(tǒng)方法未充分利用文物存儲(chǔ)空間中的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同分析，未能有效挖掘動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則和環(huán)境潛變量的潛在價(jià)值，這在一定程度上限制了等離子空氣凈化技術(shù)在文物保護(hù)中的應(yīng)用效果。

5、此外，現(xiàn)有等離子空氣凈化系統(tǒng)普遍缺乏自學(xué)習(xí)能力。消毒規(guī)則的生成和優(yōu)化往往依賴于固定的算法模型，無(wú)法根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整。文物保護(hù)具有長(zhǎng)期性和復(fù)雜性，存儲(chǔ)環(huán)境可能隨時(shí)間發(fā)生顯著變化，如長(zhǎng)期濕度升高可能導(dǎo)致霉菌孢子的擴(kuò)散，而固定的規(guī)則往往難以滿足這些復(fù)雜場(chǎng)景下的需求?，F(xiàn)有技術(shù)中的反饋機(jī)制較為簡(jiǎn)單，未能形成閉環(huán)的自適應(yīng)優(yōu)化能力，這使得系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行中的適配性和穩(wěn)定性較差。

6、因此，如何提供一種文物保護(hù)的等離子空氣凈化消毒方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種文物保護(hù)的等離子空氣凈化消毒方法，本發(fā)明結(jié)合自適應(yīng)場(chǎng)域分解算法、雙向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)、多任務(wù)變分自編碼器及自學(xué)習(xí)機(jī)制，精準(zhǔn)識(shí)別污染熱點(diǎn)區(qū)域并動(dòng)態(tài)優(yōu)化等離子消毒規(guī)則，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋機(jī)制持續(xù)調(diào)整功率分配和活性物種生成策略，顯著提升了文物存儲(chǔ)環(huán)境中污染處理的效率和精準(zhǔn)性。同時(shí)，本發(fā)明針對(duì)不同材質(zhì)文物的特性，生成動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則，確保文物在消毒過(guò)程中的安全性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中適配性差、效率低的問(wèn)題，具備智能化、高效性和文物保護(hù)適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)。

2、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種文物保護(hù)的等離子空氣凈化消毒方法，包括如下步驟：

3、s1、通過(guò)傳感器采集文物存儲(chǔ)空間的多源數(shù)據(jù)，識(shí)別污染熱點(diǎn)區(qū)域及氣流特性，并生成初始環(huán)境參數(shù)；

4、s2、基于初始環(huán)境參數(shù)，利用自適應(yīng)場(chǎng)域分解算法動(dòng)態(tài)優(yōu)化等離子體電場(chǎng)分布，并結(jié)合分段功率控制技術(shù)，針對(duì)污染熱點(diǎn)區(qū)域生成等離子體功率輸出方案；

5、s3、根據(jù)等離子體功率輸出方案構(gòu)建雙向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，將文物材質(zhì)特性與污染物分布相結(jié)合，生成動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則；

6、s4、基于動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則，采用多任務(wù)變分自編碼器提取環(huán)境潛變量，分析濕度波動(dòng)及微生物增殖對(duì)消毒效果的影響，優(yōu)化等離子體功率輸出方案；

7、s5、利用優(yōu)化后的等離子體功率輸出方案，結(jié)合稀疏分解算法識(shí)別低濃度污染物特征，并動(dòng)態(tài)分層激發(fā)等離子體以優(yōu)先處理污染熱點(diǎn)區(qū)域；

8、s6、通過(guò)污染處理后的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用自學(xué)習(xí)機(jī)制更新動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則和環(huán)境潛變量。

9、可選的，所述s1具體包括：

10、s11、通過(guò)顆粒物濃度傳感器采集文物存儲(chǔ)空間內(nèi)pm2.5和pm10的質(zhì)量濃度，形成顆粒物分布矩陣，其中表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的pm2.5濃度，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的pm10濃度；

11、s12、利用溫濕度傳感器獲取文物存儲(chǔ)空間不同位置的溫度與濕度數(shù)據(jù)，生成溫濕度矩陣，其中t(x,y)表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的溫度，h(x,y)表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的濕度；

12、s13、通過(guò)氣流速度傳感器檢測(cè)存儲(chǔ)空間內(nèi)的氣流分布特性，構(gòu)建氣流分布矩陣，其中v(x,y)表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的速度，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的氣流方向角；

13、s14、計(jì)算污染物綜合指數(shù)：

14、；

15、其中，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的污染物綜合指數(shù)，表示權(quán)重系數(shù)；

16、s15、利用污染物綜合指數(shù)的空間分布，采用密度聚類算法識(shí)別污染熱點(diǎn)區(qū)域：

17、；

18、其中，表示污染熱點(diǎn)區(qū)域，表示綜合指數(shù)閾值；

19、s16、結(jié)合氣流分布矩陣中氣流路徑的速度與方向信息，對(duì)污染熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行最終確認(rèn)，并生成初始環(huán)境參數(shù)。

20、可選的，所述s2具體包括：

21、s21、根據(jù)初始環(huán)境參數(shù)，提取污染熱點(diǎn)區(qū)域的位置、面積以及污染物濃度分布，同時(shí)識(shí)別污染熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的氣流主路徑；

22、s22、將污染熱點(diǎn)區(qū)域分解為若干子區(qū)域，依據(jù)污染物濃度和氣流分布特點(diǎn)對(duì)每個(gè)子區(qū)域進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序：

23、；

24、其中，表示子區(qū)域在污染熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)重要性，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的污染物濃度分布，v(x,y)表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的速度；

25、s23、利用自適應(yīng)場(chǎng)域分解算法優(yōu)化等離子體電場(chǎng)分布，根據(jù)熱點(diǎn)區(qū)域的污染物分布特性，生成初步電場(chǎng)分布模型：

26、；

27、其中，表示初步電場(chǎng)分布模型，q表示放電極的電荷量，r表示電極與坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)的距離，和表示權(quán)重參數(shù)，用于調(diào)整污染物濃度和氣流速度的影響，表示污染物濃度分布的最大值，max(v)表示速度最大值；

28、s24、基于初步電場(chǎng)分布模型，迭代調(diào)整電極間距和放電極形狀，生成優(yōu)化后的電場(chǎng)分布模型：

29、；

30、其中,表示優(yōu)化后的電場(chǎng)分布模型，d(x,y)表示電極間距，s(x,y)表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的放電極形狀，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的介質(zhì)常數(shù)，exp表示指數(shù)函數(shù)，表示目標(biāo)放電極形狀，表示平滑因子；

31、s25、結(jié)合優(yōu)化后的電場(chǎng)分布模型，并結(jié)合分段功率控制技術(shù)對(duì)污染熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行分段功率輸出：

32、根據(jù)優(yōu)化后的電場(chǎng)分布模型和子區(qū)域在污染熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)重要性，計(jì)算每個(gè)子區(qū)域的目標(biāo)功率：

33、;

34、其中，表示子區(qū)域的目標(biāo)功率；

35、將污染熱點(diǎn)區(qū)域分為高功率區(qū)、中功率區(qū)和低功率區(qū)，細(xì)化功率輸出；

36、s26、根據(jù)氣流主路徑對(duì)功率輸出進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正，計(jì)算氣流影響因子：

37、;

38、其中，表示氣流影響因子，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的氣流方向角，表示氣流的主方向角，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的目標(biāo)功率分配值；

39、s27、生成等離子體功率輸出方案，包括污染熱點(diǎn)區(qū)域的優(yōu)化后的電場(chǎng)分布模型、功率輸出分配和氣流影響因子。

40、可選的，所述s3具體包括：

41、s31、根據(jù)等離子體功率輸出方案和污染熱點(diǎn)區(qū)域的特性，提取污染熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的污染物分布特性及文物材質(zhì)特性，所述文物材質(zhì)特性包括材質(zhì)類型、表面粗糙度和氧化敏感性；

42、s32、構(gòu)建雙向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，所述雙向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)包括污染物特性提取模塊、文物材質(zhì)特性提取模塊和規(guī)則生成模塊，所述污染物特性提取模塊用于分析污染物的種類和分布特性，所述文物材質(zhì)特性提取模塊用于分析文物材質(zhì)的耐受性和保護(hù)需求；

43、s33、在雙向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中，所述污染物特性提取模塊將污染物分布特性作為輸入，并傳遞至所述規(guī)則生成模塊，所述文物材質(zhì)特性提取模塊將材質(zhì)特性作為輸入，并傳遞至所述規(guī)則生成模塊；

44、s34、通過(guò)所述規(guī)則生成模塊建立污染物與文物材質(zhì)之間的匹配關(guān)系，并細(xì)化至污染熱點(diǎn)區(qū)域的各子區(qū)域，生成適用于不同子區(qū)域的動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則：

45、；

46、其中，表示污染物與文物材質(zhì)在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的匹配度，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的污染物濃度分布，表示文物材質(zhì)的耐受性，表示文物表面粗糙度，表示文物材質(zhì)的氧化敏感性，、和表示權(quán)重系數(shù)；

47、s35、基于動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則調(diào)整等離子體功率分配，結(jié)合污染熱點(diǎn)區(qū)域的污染物種類、濃度分布及文物材質(zhì)特性，優(yōu)化等離子體活性物種的生成比例和功率輸出參數(shù)；

48、s36、輸出生成的動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則，并結(jié)合等離子體功率輸出方案執(zhí)行消毒操作，同時(shí)將執(zhí)行結(jié)果反饋至雙向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)。

49、可選的，所述s4具體包括：

50、s41、基于動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則提取污染熱點(diǎn)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括濕度波動(dòng)幅度和微生物濃度變化率，并生成環(huán)境特性時(shí)間序列；

51、s42、將環(huán)境特性時(shí)間序列輸入多任務(wù)變分自編碼器，構(gòu)建包含濕度波動(dòng)和微生物增殖的環(huán)境潛變量分布模型，用于表征環(huán)境對(duì)消毒效果的影響；

52、s43、利用編碼器對(duì)濕度波動(dòng)和微生物增殖數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，生成環(huán)境潛變量分布，環(huán)境潛變量分布描述濕度與微生物變化的隱含特性；

53、s44、將環(huán)境潛變量分布傳遞至解碼器進(jìn)行重構(gòu)，動(dòng)態(tài)調(diào)整環(huán)境潛變量分布模型的參數(shù)：

54、；

55、其中，表示總優(yōu)化損失函數(shù)，、和表示權(quán)重系數(shù)，表示解碼器在時(shí)間點(diǎn)t重構(gòu)出的濕度波動(dòng)時(shí)間序列，表示輸入的原始濕度波動(dòng)時(shí)間序列，表示解碼器在時(shí)間點(diǎn)t重構(gòu)出的微生物增殖時(shí)間序列，表示輸入的原始微生物增殖時(shí)間序列，p(z)表示環(huán)境潛變量分布，q(z)表示目標(biāo)分布，z表示環(huán)境潛變量，t表示時(shí)間序列的總時(shí)長(zhǎng)；

56、s45、基于調(diào)整后的環(huán)境潛變量分布模型的參數(shù)，分析濕度波動(dòng)和微生物增殖對(duì)動(dòng)態(tài)消毒效果的影響，并生成消毒影響參數(shù)；

57、s46、結(jié)合消毒影響參數(shù)對(duì)等離子體功率輸出方案進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整功率輸出強(qiáng)度和活性物種比例，輸出優(yōu)化的功率分配方案和活性物種生成策略。

58、可選的，所述s5具體包括：

59、s51、基于優(yōu)化后的等離子體功率輸出方案，提取污染熱點(diǎn)區(qū)域的污染物分布特性，包括低濃度污染物的空間分布；

60、s52、利用稀疏分解算法對(duì)低濃度污染物的特征進(jìn)行識(shí)別：

61、將污染物濃度分布表示為稀疏矩陣，分解稀疏矩陣為污染物特征成分矩陣和噪聲矩陣：

62、;

63、其中，表示污染物濃度分布，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的污染物特征成分矩陣，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的噪聲矩陣；

64、s53、根據(jù)分解得到的污染物特征成分矩陣，通過(guò)子區(qū)域細(xì)化分析，將污染熱點(diǎn)區(qū)域劃分為優(yōu)先處理區(qū)和一般處理區(qū)：

65、;

66、其中，表示優(yōu)先處理區(qū)，表示污染物成分濃度閾值；

67、s54、基于優(yōu)先處理區(qū)，動(dòng)態(tài)調(diào)整等離子體活性物種的生成比例，通過(guò)分層激發(fā)策略提高優(yōu)先處理區(qū)的消毒強(qiáng)度：

68、;

69、其中，表示在坐標(biāo)點(diǎn)(x,y)處的等離子體活性物種的生成比例，表示基礎(chǔ)活性物種比例；

70、s55、結(jié)合分層激發(fā)策略對(duì)優(yōu)先處理區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)功率分配，生成動(dòng)態(tài)功率分配方案，并將一般處理區(qū)的功率降低至基礎(chǔ)功率。

71、可選的，所述s6具體包括：

72、s61、通過(guò)監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理，生成標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)；

73、s62、將標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)輸入自學(xué)習(xí)機(jī)制中，提取環(huán)境動(dòng)態(tài)特性，生成描述污染物分布與環(huán)境變化的環(huán)境狀態(tài)向量；

74、s63、根據(jù)環(huán)境狀態(tài)向量分析當(dāng)前動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則的適應(yīng)性，生成調(diào)整策略，包括動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則的細(xì)化、區(qū)域優(yōu)先級(jí)的重新分配和功率輸出的優(yōu)化建議；

75、s64、基于調(diào)整策略更新動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則和環(huán)境潛變量，重新生成適用于當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)向量的動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則，結(jié)合潛變量分布優(yōu)化等離子體功率輸出方案。

76、本發(fā)明的有益效果是：

77、首先，本發(fā)明通過(guò)傳感器采集文物存儲(chǔ)空間的多源數(shù)據(jù)，結(jié)合密度聚類算法和氣流分布分析，能夠精準(zhǔn)識(shí)別污染熱點(diǎn)區(qū)域，為后續(xù)的電場(chǎng)優(yōu)化和功率分配提供可靠依據(jù)。通過(guò)全面獲取顆粒物濃度、濕度波動(dòng)、氣流分布及微生物濃度等關(guān)鍵參數(shù)，本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)污染物分布識(shí)別不精準(zhǔn)的問(wèn)題，避免了對(duì)非熱點(diǎn)區(qū)域的過(guò)度處理，提升了資源利用效率和污染處理的針對(duì)性。

78、其次，本發(fā)明采用自適應(yīng)場(chǎng)域分解算法優(yōu)化等離子體電場(chǎng)分布，結(jié)合分段功率控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了污染熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)功率的精準(zhǔn)分配。動(dòng)態(tài)調(diào)整電極間距和放電極形狀，生成優(yōu)化后的電場(chǎng)分布模型，使得等離子體活性物種的生成更加適配存儲(chǔ)環(huán)境的實(shí)際需求。這種動(dòng)態(tài)電場(chǎng)優(yōu)化方法顯著提升了等離子體技術(shù)的靈活性和適應(yīng)性，避免了現(xiàn)有技術(shù)中因電場(chǎng)分布單一導(dǎo)致的處理效果不均問(wèn)題。

79、此外，本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建雙向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，將文物材質(zhì)特性與污染物分布相結(jié)合，生成適配不同文物的動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則。雙向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)能夠針對(duì)金屬、紙質(zhì)等多種文物材質(zhì)的表面特性、氧化敏感性等因素調(diào)整消毒策略，有效避免了文物在消毒過(guò)程中的潛在損害問(wèn)題。同時(shí)，利用多任務(wù)變分自編碼器提取環(huán)境潛變量，分析濕度波動(dòng)及微生物增殖對(duì)消毒效果的影響，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境動(dòng)態(tài)特性的量化表征，確保消毒過(guò)程中的穩(wěn)定性和高效性。

80、同時(shí)，本發(fā)明引入稀疏分解算法識(shí)別低濃度污染物特征，結(jié)合分層激發(fā)策略優(yōu)先處理污染熱點(diǎn)區(qū)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)在處理微污染物時(shí)效率低的問(wèn)題。通過(guò)動(dòng)態(tài)分層激發(fā)，不僅提升了低濃度污染物的清除效率，還優(yōu)化了消毒資源的分配，實(shí)現(xiàn)了污染物處理的全面性和精準(zhǔn)性。

81、最后，本發(fā)明通過(guò)自學(xué)習(xí)機(jī)制構(gòu)建了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、規(guī)則更新和動(dòng)態(tài)優(yōu)化的閉環(huán)系統(tǒng)，能夠持續(xù)適應(yīng)文物存儲(chǔ)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)變化。實(shí)時(shí)反饋機(jī)制使得動(dòng)態(tài)消毒規(guī)則和環(huán)境潛變量模型能夠不斷優(yōu)化，有效提升了系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行中的適配性和穩(wěn)定性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在文物存儲(chǔ)環(huán)境的復(fù)雜動(dòng)態(tài)適配上具有顯著優(yōu)勢(shì)，為文物保護(hù)的精準(zhǔn)管理和高效消毒提供了可靠的技術(shù)支撐。