CN103353622A

CN103353622A - 热舒适度测量仪

Info

Publication number: CN103353622A
Application number: CN2013102635194A
Authority: CN
Inventors: 姜漪; 刘俊杰
Original assignee: Sure (tianjin) Technology Co Ltd
Current assignee: Sure (tianjin) Technology Co Ltd
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本发明提出了一种热舒适度测量仪，包括：气象参数测量装置，其设置在待监测室外区域，以便采集待监测室外区域的气象参数；处理器，与气象参数测量装置相连，以根据气象参数和与待监测室外区域相匹配的热舒适度模型得到待监测室外区域的热舒适度值，并根据该热舒适度值生成热舒适度描述信息；显示装置，与处理器相连，以将待监测室外区域的热舒适度描述信息显示给用户；以及电源，与气象参数测量装置、处理器和显示装置相连，为气象参数测量装置、处理器和显示装置供电。本发明实施例的热舒适度测量仪的测量值能够随着室外环境变化，实现迅速动态地更新，提供简单可靠的室外热舒适度测量信息，并显示给用户，从而极大方便了用户的户外活动。

Description

热舒适度测量仪

技术领域

本发明涉及建筑环境测量和控制技术领域，特别涉及一种热舒适度测量仪。

背景技术

室外活动场地的热舒适度在不同季节以及一天中不同时间段都会有所差异。因此，有必要开发室外热舒适度测量仪，通过测量来帮助建筑设计人员设计和改进室外活动场地的热舒适度，由此帮助建筑设计人员设计室外活动场地以及通过遮阳、加湿、优化通风等方法改进活动场地的热舒适度。另外，如何判断室外活动场地以及如何确定某一时间段室外场地是否满足舒适度要求，以无线通信等方式帮助活动者选择在合适的时间段进行室外活动也是需要解决的问题，设计合适的室外热舒适度测量仪器可以解决这一问题。

目前有关热舒适度的测量仪器，多用于测量和调节室内的热舒适度。室内热舒适度的评价指标多采用PMV。上海交通大学的连之伟等人公开了考虑到人体新城代谢率和服装热阻测量室内舒适程度的仪器（申请号：01132267），主要包括温度、湿度、空气流动速度、平均热辐射温度等四种环境参数的测量装置，选用8031单片机作为系统的计算器和控制器，将各个不同室内常规环境参数对应的隶属度函数以及人体活动状态（新陈代谢率）和衣着情况（服装热阻）事先设定在程序中，建立综合评判模型，根据测定的环境参数以及选定的人体新陈代谢率和服装热阻进行室内舒适模糊综合评判，最终由液晶显示器显示出室内环境的热舒适度。该专利技术是测量室内热舒适度的仪器。上海理工大学的吴虎彪等人公开了一种微环境热舒适性多功能自动调节仪（申请号：200910199899），仪器包括热舒适感应装置、调节装置和控制面板，热舒适感应装置的温湿度传感器、黑球温度传感器、万向风速传感器设置在支架盘上，三种传感器通过导线与控制面板的热舒适参数信号输入孔连接；调节装置的风速测试元件和温度感应器由内延伸出外壁，外壁上还设有温度调节器和电动调节阀；风速测试元件和温度感应器通过导线与调节控制面板上的风管内压力、温度信号输入孔连接，调节控制面板上的温度调节信号输出孔与温度调节器连接，风量调节信号输出孔与电动调节阀连接，温度调节器和电动调节阀通过电源线与电源连接。该发明实现了多组参数的耦合控制和微环境的多方位调节，增加空调环境中个人的舒适性。

目前，能够测量室外环境参数、并能给出整体环境评价的仪器与设备比较缺乏，原因在于室外热舒适随环境、地域等因素变化的不确定度较大，需要大量数据的积累才能发现整体变化规律。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种热舒适度测量仪，该测量仪的测量值能够随着室外环境变化，实现迅速动态地更新，提供简单可靠的室外热舒适度测量信息，并显示给用户，从而极大方便了用户的户外活动。

为达到上述目的，本发明的实施例公开了一种热舒适度测量仪，包括：气象参数测量装置，所述气象参数测量装置设置在待监测室外区域，以便采集所述待监测室外区域的气象参数；处理器，所述处理器与所述气象参数测量装置相连，以根据所述气象参数和与所述待监测室外区域相匹配的热舒适度模型得到所述待监测室外区域的热舒适度值，并根据所述热舒适度值生成热舒适度描述信息；显示装置，所述显示装置与所述处理器相连，以将所述待监测室外区域的热舒适度描述信息显示给用户；以及电源，所述电源与所述气象参数测量装置、所述处理器和所述显示装置相连，为所述气象参数测量装置、所述处理器和所述显示装置供电。

根据本发明实施例的热舒适度测量仪，通过测量室外环境的温度、湿度、风速和太阳辐射等气象参数，并根据相应的热舒适度计算公式计算出室外热舒适度的值，因而使得热舒适度测量仪的测量值能够随着室外环境变化，实现迅速动态地更新，提供简单可靠的室外热舒适度测量信息，并显示给用户观看，从而极大方便了用户的户外活动。

另外，根据本发明上述实施例的热舒适度测量仪还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的实施例中，所述气象参数测量装置，进一步包括：温度传感器，所述温度传感器用于测量室外温度的；湿度传感器，所述湿度传感器用于测量室外空气湿度；风速传感器，所述风速传感器用于测量室外风速的；以及太阳辐射传感器，所述太阳辐射传感器用于测量室外太阳辐射值。

在本发明的实施例中，所述处理器包括：接收模块，所述接收模块与所述气象参数测量装置相连，以接收来自所述气象参数测量装置监测的气象参数；存储模块，所述存储模块与所述接收模块相连，以存储热舒适度模型集合和所述气象参数；匹配模块，所述匹配模块与所述存储模块相连，以从所述热舒适度模型中查找与所述待监测室外区域相匹配的热舒适度模型；处理模块，所述处理模块与所述存储模块相连，以根据所述气象参数和所述热舒适度模型得到所述待监测室外区域的热舒适度值，并根据所述热舒适度值生成热舒适度描述信息。

在本发明的实施例中，所述待监测室外区域对应的热舒适度模型为：ASV_area=F_area(T_air,R_solar,S_wind,R_hum)，其中，所述ASV_area为所述待监测室外区域的热舒适度值、所述F_area为与监测区域area有关的线性或非线性函数、所述T_air为室外温度、所述R_solar为室外太阳辐射值、所述S_wind为室外风速、所述R_hum为室外空气湿度。

在本发明的实施例中，所述热舒适度测量仪还包括：传输装置，所述传输装置设置在所述气象参数测量装置和所述处理器之间。

在本发明的实施例中，所述传输装置为无线传输装置或有线传输装置。

在本发明的实施例中，所述处理器和所述显示装置一体集成。

在本发明的实施例中，所述处理器为单片机。

在本发明的实施例中，所述显示装置包括液晶显示器。

在本发明的实施例中，所述热舒适度测量仪还包括：计时器，所述计时器与所述气象参数测量装置相连，以使所述气象参数测量装置以预定间隔时间采集所述待监测室外区域的气象参数。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明所述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的热舒适度测量仪的结构图；

图2为根据本发明另一个实施例的热舒适度测量仪的结构图；

图3为根据本发明一个实施例的热舒适度测量仪的原理示意图；以及

图4为根据本发明一个具体实施例的热舒适度测量仪的测量原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的热舒适度测量仪。

图1为根据本发明一个实施例的热舒适度测量仪的结构图。

如图1所示，根据本发明一个实施例的热舒适度测量仪100，包括：气象参数测量装置110、处理器120、显示装置130和电源140。

具体地，气象参数测量装置110设置在待监测室外区域，以便采集待监测室外区域的气象参数。

处理器120与气象参数测量装置110相连，以根据气象参数与待监测室外区域相匹配的热舒适度模型得到待监测室外区域的热舒适度值，并根据热舒适度值生成热舒适度描述信息。其中，在本发明一个优选实施例中，处理器120为单片机。待测室外区域对应的热舒适度模型为：ASV_area=a_areaT_air+b_areaR_solar+c_areaS_wind+d_areaR_hum+e_area，其中，ASV_area为待监测室外区域的热舒适度值、T_air为室外温度、R_solar为室外太阳辐射值、S_wind为室外风速、R_hum为室外空气湿度，a_area、b_area、c_area、d_area、e_area为数值，与测量区域area有关，反映该地区的气候特征、人的偏好等。

显示装置130与处理器120相连，以将待监测室外区域的热舒适度描述信息显示给用户。在本发明的一个优选实施例中，显示装置130包括液晶显示器。

在本发明的一个优选实施例中，处理器120和显示装置130一体集成。

电源140分别与气象参数测量装置110、处理器120和显示装置130相连，用于为气象参数测量装置110、处理器120和显示装置130供电。

进一步地，如图2所示，气象参数测量装置110包括：温度传感器111、湿度传感器112、风速传感器113和太阳辐射传感器114。具体而言，温度传感器111用于测量室外区域的温度。湿度传感器112用于测量室外的空气湿度。风速传感器113用于测量室外的风速。太阳辐射传感器114用于测量室外太阳辐射值。

处理器120进一步包括：接收模块121、存储模块122、匹配模块123和处理模块124。具体而言，接收模块121与气象参数测量装置110相连，以接收来自气象参数测量装置110的气象参数，其中气象参数例如为：室外区域的温度、湿度、风速和太阳辐射值等。存储模块122与接收模块121相连，以存储热舒适度模型集合和气象参数。具体而言，不同区域的热舒适度模型不尽相同，因此需要采集多个不同区域的热舒适度模型，以使测量仪的测量区域更广、测量结果更准确。匹配模块123与存储模块122相连，以从热舒适度模型中查找与待监测外区域相匹配的热舒适度模型，即在存储模块122存储的热舒适度模型集合中寻找当前所在区域所对应的热舒适度模型，从而使测量结果更为准确。处理模块124与存储模块122相连，以根据气象参数和热舒适度模型得到待监测室外区域的热舒适度值，并根据热舒适度生值成热舒适度描述信息，换言之即，处理模块124获取存储模块122中存储的待监测室外区域的温度、湿度、风度和太阳辐射值等参数以及当前室外区域对应的热舒适度模型ASV_area=a_areaT_air+b_areaR_solar+c_areaS_wind+d_areaR_hum+e_area，并据此计算热舒适度值，最后根据热舒适度值生成舒适度描述信息。具体而言，在本发明的一个具体实施例中，热舒适度描述信息即为将热舒适度转化为便于用户理解的语言，例如为：非常冷、冷、适中、热和非常热等。

结合图2，热舒适度测量仪100还包括传输装置150和计时器160。

具体而言，传输装置150设置在气象参数测量装置110和处理器120之间，用于实现气象参数测量装置110和处理器120之间的相互通信。其中，在本发明的一个实施例中，传输装置150为无线传输装置或有线传输装置，更为具体地，传输装置可以为WIFI或有线连接。

计时器160与气象参数测量装置110相连，以使气象参数测量装置110以预定间隔时间采集待监测室外区域的气象参数。例如，计时器160可设置预定间隔时间为60秒，则气象参数测量装置110每隔60秒采集待测室外区域的气象参数。

在上述示例中，热舒适度测量仪100的具体工作原理为：气象参数测量装置110根据定时器160设置的预定间隔时间定时采集待测室外区域的气象参数（温度、湿度、风速和太阳辐射值），并将采集的气象参数发送至处理器120，处理器120分析所述气象参数，并结合待测室外区域对应的热舒适度模型计算出待测室外区域的热舒适度值，并将该值转化为热舒适度描述信息，最后通过显示装置130显示给用户，用户可据此描述信息判断是否外出活动。其中，在上述过程中，气象参数测量装置110、处理器120和显示器130之间通过无线或有线的方式进行通信，且上述各个装置通过电源140供电。

作为具体的示例，如图3所示，为根据本发明一个实施例的热舒适度测量仪的原理示意图，在图3中，该测量仪由以下几部分组成：

1、温度传感器、湿度传感器、风速传感器和太阳辐射传感器。

2、处理器，主要用于计算出待测室外区域的热舒适度值，并将室外热舒适度值转化为用户方便理解的语言，输出人的热舒适感觉（即热舒适度描述信息），例如非常冷，冷，适中，热，非常热等。

3、显示装置，将热舒适度描述信息输出至显示装置，用户可以从显示装置上直观地了解当前室外活动场地的热舒适数值，从而判断该时间段是否适宜活动。其中，显示装置可以为液晶显示器。

另外，上述3部分之间的通信可以采用多种方式，如远程无线通信、或集成在同一设备中进行有线通信。

综上可知，由于室外的热舒适度主要与气象参数（包括温度，空气湿度，太阳辐射和风速）相关，而气象参数的波动较大，经常变化。因此，室外的热舒适测量仪器测量值能够随着室外环境变化，提供简单可靠的舒适度测量，迅速动态更新测量的热舒适度值。

如图4所示，放置于室外的传感器箱能够测量温度、湿度、风速和太阳辐射四种环境参数，并将测量到的上述参数通过有线或无线的方式发送到室内的安装有处理器与显示面板（即显示装置）的设备当中，该设备通过处理器进行计算，得到当前室外的热舒适度值，并将该热舒适度值与四个环境参数一起显示到显示面板，以便于用户观看。

作为一个具体的实施例，以室外热舒适度模型为基础，例如武汉市拟合的室外热舒适度模型为：

ASV_wuhan=O.0643T_air+0.00076R_solar-O.161S_wind-0.00376R_hum-1.382。

其中，ASV_wuhan为武汉市某待监测室外区域的热舒适度值、T_air为室外温度、R_solar为室外太阳辐射值、S_wind为室外风速、R_hum为室外空气湿度。

具体而言，上述计算公式来自于广泛的文献搜索以及在武汉的实地调研和数据采集，即将实验测量的温度、湿度、风速和太阳辐射的数值作为输入参数，用户的热感觉作为输出结果，根据实验数据线性回归，拟合形成所在城市的室外热舒适度计算公式。在拟合过程中，将数据分为拟合集与验证集，从而检验出该计算公式的预测能力和精度是较好的。

计算结果分别选取了-2到2之间的数值，几个典型数值分别表示不同的热感觉（如：-2：非常冷；-1：冷；0：适中；1：热；2：非常热）。

例如图4所示：当温度=29℃，辐射值=20W/m²，风速=1m/s，湿度=60%时，室外热舒适度值ASV=0.33，则热感觉判定为介于适中和热之间，并将该感觉描述信息通过显示器显示给用户。

当温度=5℃，辐射值=10W/m²，风速=0.5m/s，湿度=50%时，则室外热舒适度值ASV=-1.14，热感觉判定为介于非常冷和冷之间，并将该感觉描述信息通过显示器显示给用户。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种热舒适度测量仪，其特征在于，包括：

气象参数测量装置，所述气象参数测量装置设置在待监测室外区域，以便采集所述待监测室外区域的气象参数；

处理器，所述处理器与所述气象参数测量装置相连，以根据所述气象参数和与所述待监测室外区域相匹配的热舒适度模型得到所述待监测室外区域的热舒适度值，并根据所述热舒适度值生成热舒适度描述信息；

显示装置，所述显示装置与所述处理器相连，以将所述待监测室外区域的热舒适度描述信息显示给用户；以及

电源，所述电源与所述气象参数测量装置、所述处理器和所述显示装置相连，为所述气象参数测量装置、所述处理器和所述显示装置供电。

2.根据权利要求1所述的热舒适度测量仪，其特征在于，所述气象参数测量装置，进一步包括：

温度传感器，所述温度传感器用于测量室外的温度；

湿度传感器，所述湿度传感器用于测量室外空气湿度；

风速传感器，所述风速传感器用于测量室外的风速；以及

太阳辐射传感器，所述太阳辐射传感器用于测量室外太阳辐射值。

3.根据权利要求1所述的热舒适度测量仪，其特征在于，所述处理器包括：

接收模块，所述接收模块与所述气象参数测量装置相连，以接收来自所述气象参数测量装置监测的气象参数；

存储模块，所述存储模块与所述接收模块相连，以存储热舒适度模型集合和所述气象参数；

匹配模块，所述匹配模块与所述存储模块相连，以从所述热舒适度模型中查找与所述待监测室外区域相匹配的热舒适度模型；

处理模块，所述处理模块与所述存储模块相连，以根据所述气象参数和所述热舒适度模型得到所述待监测室外区域的热舒适度值，并根据所述热舒适度值生成热舒适度描述信息。

4.根据权利要求1-3任一项所述的热舒适度测量仪，其特征在于，所述待监测室外区域对应的热舒适度模型为：

ASV_area=F_area(T_air,R_solar,S_wind,R_hum)

其中，所述ASV_area为所述待监测室外区域的热舒适度值、所述F_area为与监测区域area有关的线性或非线性函数、所述T_air为室外温度、所述R_solar为室外太阳辐射值、所述S_wind为室外风速、所述R_hum为室外空气湿度。

5.根据权利要求1所述的热舒适度测量仪，其特征在于，还包括：

传输装置，所述传输装置设置在所述气象参数测量装置和所述处理器之间。

6.根据权利要求5所述的热舒适度测量仪，其特征在于，所述传输装置为无线传输装置或有线传输装置。

7.根据权利要求1所述的热舒适度测量仪，其特征在于，所述处理器和所述显示装置一体集成。

8.根据权利要求1所述的热舒适度测量仪，其特征在于，所述处理器为单片机。

9.根据权利要求1所述的热舒适度测量仪，其特征在于，所述显示装置包括液晶显示器。

10.根据权利要求1所述的热舒适度测量仪，其特征在于，还包括：

计时器，所述计时器与所述气象参数测量装置相连，以使所述气象参数测量装置以预定间隔时间采集所述待监测室外区域的气象参数。