室外热舒适度监测系统技术方案

一种结构简单、适用于室外全年候热环境舒适性评价的室外热舒适度监测系统。其包括设置于室外多点处的室外参数传感器模块、数据采集模块和设置于控制室内的中央处理器，在中央处理器中还设有能获取室外热舒适度值的运算模块。通过该监测系统测得的室外热舒适度准确率较高，从而对室外热环境做出合理评价，进而指导建筑设计人员提出针对性的措施改善室外热环境，还可指导户外旅游者的室外活动时间。其采用标准ModBus‑RTU通讯协议的无线接收模块接收多个无线发射模块的信号，实现多点测量集中接收处理的功能。其集成化程度高、实用性强、灵活性强，可用于短期检测和长期监测。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气象监测系统及监测方法，特别涉及一种针对室外热舒适度进行监测的系统及监测方法。
技术介绍
热舒适度是热环境物理量(如温度、湿度、空气流动性等)及人体有关因素(如皮肤温度、皮肤湿润度、服装热阻等)对人体综合作用的一个反映舒适程度的指标。SET*(StandardEffectiveTemperature，新标准有效温度)：以人体传热的物理过程为基础，包含平均皮肤温度和皮肤湿润度(是指人体表面平均的皮肤温度和皮肤湿润度)，综合考虑不同活动水平和服装热阻，是目前国外较通用合理的评价室外热舒适的指标。其定义是：某个空气温度等于平均辐射温度(平均辐射温度是热环境领域的专用名词，是指环境四周表面对人体辐射作用的平均温度)的等温环境中，其相对湿度为50％，空气静止不动，在该环境中身着标准热阻服装(标准服装热阻是热环境领域的专用名词，定义为一个静坐者在21℃空气温度、空气流速不超过0.05m/s、相对湿度不超过50％的环境中感到舒适所需要的服装的热阻，相当于内穿衬衣外穿浦东外衣时的服装热阻)的人若与他在实际环境和实际服装热阻条件下的平均皮肤温度和皮肤湿润度相同时，则必定具有相同的热损失，这个温度就是上述环境的SET*。专利201210184844公开了一种室内热舒适度评价系统，其采用PMV-PPD作为热环境舒适度评价指标。但PMV-PPD热舒适指标主要适用于稳态的人工室内环境，对于室外非稳态环境并不一定适用。相关研究表明，SET*更适用于全年室外热环境的舒适性评价，而目前国内运用SET*评价室外热环境的无线检测仪表还不存在。建筑室外环境监测，尤其是对于需要长期监测的场合，有很多实际的问题需要考虑，例如设备的供电、数据传输、数据收集、长期监测稳定性、防雨、多点测量等，室内的相关热舒适监测系统很难满足要求。目前，现有的室外热舒适检测仪表主要以短期检测(是指与全年长期检测比较相对较短的检测)、单点检测(与全局检测相对应，指的是一次检测一个测点的检测)和有线传输为主。因此，开发针对室外热舒适的长期监测系统，并综合考虑室外热舒适监测的实际情况，十分有必要。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种结构简单、适用于室外全年候热环境舒适性评价的室外热舒适度监测系统及其监测方法。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：本技术的室外热舒适度监测系统，包括设置于室外多点处的室外参数传感器、数据采集模块和设置于控制室内的中央处理器，所述数据采集模块将所述室外参数传感器获取的空气温度、空气湿度、风速、黑球温度通过无线发射模块和无线接收模块传送给所述的中央处理器。所述室外参数传感器中的风速传感器采用脉冲型风杯风速计。该系统还包括与室外热舒适度相关的活动建议预告模块。与现有技术相比，本技术采用在室外多点处设置室外参数传感器、数据采集模块和设置于控制室内的中央处理器，并在中央处理器中设有能获取室外热舒适度值的运算模块的监测系统。使得通过该监测系统测得的室外热舒适度准确率较高，从而对室外热环境做出合理评价，进而指导建筑设计人员提出针对性的措施改善室外热环境，还可指导户外旅游者的室外活动时间。本技术采用标准ModBus-RTU通讯协议的无线接收模块接收多个无线发射模块的信号，实现多点测量集中接收处理的功能。采用SET*作为室外热舒适评价指标，数据处理模块通过电脑中的编制程序实现，利用测试参数，求解SET*热舒适方程，得到测试点的SET*。其能有效检测出室外热环境参数，结合热舒适模型，全面客观反应出室外热环境舒适度情况；其采用无线传输装置进行数据采集与处理装置之间的数据传输，便于相关测试数据的收集和处理。本技术集成化程度高、实用性强、灵活性强，可用于短期检测和长期监测，不仅能作为室外热环境的诊断工具，还为人员室外活动作指导。附图说明图1为本技术系统结构图。图2为本技术室外模块结构图。图3为本技术显示模块的显示内容示例。具体实施方式通常，室外人员活动区域的热环境直接影响室外人员的健康状况和室外活动区域的利用时间，而单一的室外空气参数，如空气温度、相对湿度、风速、太阳辐射等难以综合表征室外的热环境。热舒适是人对周围热环境所做的主观满意度评价，综合了人体活动程度、服装热阻(衣着情况)、空气温度、空气湿度、平均辐射温度、空气流动速度等因素，以满足人体热平衡方程为条件，通过主观感觉试验确定出的绝大多数人的冷暖感觉等级，是评价室外热环境合理的综合参数。本技术针对上述问题而开发的室外热舒适度监测系统。一种室外热舒适度无线监测系统可以对室外环境热舒适性进行长期动态监测，并能实现多点测量，集中处理、存储和显示的功能。本技术采用的技术方案详述如下：如图1、2、3所示，本技术的监测系统包括：由温度传感器、湿度传感器、风速传感器和黑球温度传感器组成的室外参数传感器模块，该模块置于室外待测量区域，用于采集室外测量点的空气温度、空气相对湿度、空气流速和黑球温度；数据采集模块，所述的数据采集模块，对室外空气参数传感器模块检测到的室外参数进行定时采集；无线发射模块，所述无线发射模块与数据采集模块相连，将数据采集模块采集的数据以无线信号的形式发送；无线接收模块，所述无线接收模块置于室内，用于接收无线发射模块传送过来的无线信号，一个无线接收模块可以接收多个上述无线发射模块发射的无线信号；通讯协议：采用RS485(标准ModBus)协议；数据处理模块，所述的数据处理模块与无线模块相连，对无线模块接收的数据根据热舒适模型进行处理，得到热舒适度；显示模块，所述的显示模块与数据处理模块相连，显示室外空气参数测量传感器模块测得的空气参数和热舒适度；电源模块，所述的电源模块与所述的室外参数传感器模块、数据采集模块和无线发射模块分别相连，为所述的室外参数传感器模块、数据采集模块和无线发射模块供电。所述数据处理模块对测量的空气温度、空气相对湿度、风速和黑球温度，以及设定的人活动情况和衣着情况，根据热舒适方程SET*进行处理，即可得到热舒适度。热舒适方程如式(1)所示，平均辐射温度通过黑球温度计算得到。Qsk＝α′SET(Tsk-SET*)+ωα′eSET(Psk-0.5PSET)(1)式中：Qsk—皮肤总散热量(W)；α′SET—标准环境中考虑了服装热阻的综合对流换热系数(Wm-2℃-1)；Tsk—皮肤温度(℃)；ω—皮肤湿润度；α′eSET—标准环境中考虑了服装热阻的综合对流质交换系数(Wm-2kPa-1)；Psk—皮肤表面的水蒸气分压力(kPa)；PSET—标准有效温度SET*下的饱和水蒸气分压力(kPa)。本专利使用Gagge的二节点模型来计算SET*。该模型将人体看作中心层和皮肤层两层，两层的动态热平衡分别为：mcrccrdTctdτ=M+ΔM-W-Cres-Eres---(2)]]>mskcskdTskdτ=(K+mblcbl)(Tcr-Tsk)-Qsk---(3)]]>式中：Tcr—中心层温度(℃)；mcr—中心层质量(kg)，一般取人体体重的90％；msk—皮肤层质量(kg)，一般取人体体重的10％；ccr—中心层比热，取3.5kJkg-1℃-1；csk—皮肤层比热，取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室外热舒适度监测系统，包括设置于室外多点处的室外参数传感器、数据采集模块和设置于控制室内的中央处理器，其特征在于：所述数据采集模块将所述室外参数传感器获取的空气温度、空气湿度、风速、黑球温度通过无线发射模块和无线接收模块传送给所述的中央处理器。

【技术特征摘要】
1.一种室外热舒适度监测系统，包括设置于室外多点处的室外参数传感器、数据采集模块和设置于控制室内的中央处理器，其特征在于：所述数据采集模块将所述室外参数传感器获取的空气温度、空气湿度、风速、黑球温度通过无线发射模块和无线接收模块传送给所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺启滨，李雨桐，辛志宇，姜纬驰，
申请(专利权)人：深圳市建筑科学研究院股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44