CN103364435A - 一种建筑热损无线自组网检测系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明的建筑热损无线自组网检测系统，包括热工检测设备、综合巡检仪和远程服务器，特征在于：热工检测设备用于检测建筑物的温度和热流密度；远程服务器判断热阻值和传到系数是否符合标准。检测系统的实现方法包括：a)热工检测设备布设；b)建立热工检测设备的通信通道；c)建立远程服务器的通信通道；d)数据信息的采集；e)数据信息的上传；f)数据的保存；g)热阻值及传热系数的实时计算；h)传热系数的判断。本系统及其实现方法，可自动计算完成检测并提醒检测人员，在满足建筑物节能检测标准的情况下，大大节省了建筑物节能检测时间，避免了离线检测费时、费力的弊端，提高了工作效率并节省了设备运行所需能源。

Description

一种建筑热损无线自组网检测系统及实现方法

技术领域

 本发明涉及一种建筑热损无线自组网检测系统及实现方法，更具体的说，尤其涉及一种可进行实时在线检测的建筑热损无线自组网检测系统及实现方法。

背景技术

随着我国政府对节能环保和绿色经济的重视，建筑物节能设计和施工越来越受到重视，我国政府正在强制推行建筑物节能设计和加大对新建筑物进行节能检测和对老建筑物进行节能改造工作。目前国内对建筑物围护结构的节能检测主要采用算术平均法检测围护结构主体部位传热系数。检测设备采用现场采集，离线式计算的方法，为了保证采集足够符合条件的检测数据，现场检测时间至少保持7天，内外表面温度差至少在10℃，并且采集的数据在96个小时（4天）内必须连续可用。但在实际的检测过程中，并不能保证每次采集数据的可用性，因此检测起来相当繁琐和费时、费力。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可进行实时在线检测的建筑热损无线自组网检测系统及实现方法。

本发明的建筑热损无线自组网检测系统，包括热工检测设备、综合巡检仪和远程服务器，热工检测设备与综合巡检仪通过无线网络相通信，远程服务器与综合巡检仪通过GPRS网络相通信，其特别之处在于：所述热工检测设备用于检测建筑物的温度和热流密度信息；综合巡检仪用于接收、存储热工检测设备发送的数据，并可将接收的数据发送至远程服务器；远程服务器根据温度、热流密度数据计算建筑物的热阻值，并判断其是否符合节能标准。

热工检测设备用于检测建筑物相应区域的温度和热流密度信息，并通过无线自组网技术与综合巡检仪进行组网。综合巡检仪通过无线网络与热工检测设备相通信，以便接收和存储热工检测设备发送的温度和热流密度信息。综合巡检仪通过GPRS网络将数据传输至远程服务器，远程服务器根据温度、热流密度信息计算出热阻值，以判断建筑物是否符合节能标准。

本发明的建筑热损无线自组网检测系统，所述热工检测设备包括室外检测器和室内检测器；室外检测器用于检测建筑物围护主体结构外表面的4路温度信号，并将采集的数据通过ZigBee通信模块传输至综合巡检仪；室内检测器用于检测与室外检测器相对应位置上的围护主体结构内表面的4路室内温度信号和4路热流密度信号，并将采集的温度、热流密度数据通过ZigBee通信模块传输至综合巡检仪。

本发明的建筑热损无线自组网检测系统的实现方法，其特别之处在于，包括以下步骤：a).热工检测设备布设，在建筑物的待检测部位布设多个热工检测设备；其中，室外检测器布设于室外，用于检测围护主体结构外表面的温度，室内检测器布设于室内，用于检测与室外检测器检测部位相对应处的围护主体结构内表面的温度和热流密度；b).建立热工检测设备与综合巡检仪的通信通道，通过热工检测设备和综合巡检仪上的ZigBee通信模块，基于无线自组网技术，建立热工检测设备与综合巡检仪的通信通道；c).建立远程服务器与综合巡检仪的通信通道，通过设定通讯协议、网络地址和通信端口，建立远程服务器与综合巡检仪的通信通道；d).数据信息的采集，热工检测设备实时检测建筑物的温度、热流密度信息，并将采集的数据信息通过ZigBee通信模块上传至综合巡检仪；e).数据信息的上传，综合巡检仪将接收的温度、热流密度数据进行存储，并将其通过GPRS网络上传至远程服务器；f). 数据的保存，远程服务器将综合巡检仪上传的数据按照规定的时间间隔，保存为历史数据，时间间隔小于60分钟；g).热阻值和传热系数的计算，按照《JGJ/T 132-2009 居民建筑节能监测标准》中对检测数据的要求对采集的数据进行检验，对符合要求的检测数据使用算术平均法计算热阻值和传热系数，计算完成后，提示检测工作完成后，否则继续检测；h).传热系数的判断，远程服务器将计算的传热系数与标准值进行比较，如果符合节能标准，则形成建筑物符合节能检测中围护主体结构传热系数符合标准的报告文件；如果传热系数不符合节能标准，则形成建筑物符合节能检测中围护主体结构传热系数不符合标准的报告文件，并提供不符合标准的内容及位置。

本发明的建筑热损无线自组网检测系统的实现方法，步骤g)中，如果围护主体结构的内表面温度与外表面温度之差小于10℃，则认为该时刻所采集的温度值、热流密度值不符合要求，不参与热阻值和传热系数的计算；

所述热阻值通过以下公式来求取：

式中，

为围护结构主体部位的热阻（单位：m·K/W）；

为围护结构主体部位内表面温度的第j次测量值（单位：℃）；

为围护结构主体部位外表面温度的第j次测量值（单位：℃）；

为围护结构主体部位热流密度的第j次测量值（单位：

）；

所述热阻值通过以下公式来求取：

式中，

为围护结构主体部位的传热系数，

为内表面换热组，为外表面换热组，

围护结构主体部位的热阻。

本发明的有益效果是：本系统及其实现方法，依托具有实时数据采集和上传功能的热工检测设备和综合巡检仪，在远程服务器端对实时数据计算获得建筑物的热阻值并进一步获得传热系数，当采集数据和计算结果符合国家相关建筑物节能检测标准时，系统自动计算完成检测结果并提示检测完成，提醒检测人员及时停止该点检测设备运行；如果数据不能满足条件，则继续检测计算直到检测工作完成；有效地避免了以往离线检测费时、费力的弊端。本发明的系统和方法，在满足建筑物节能检测标准的情况下大大节省了建筑物节能检测时间，提高了工作效率并节省了设备运行所需能源。

附图说明

图1为本发明的建筑热损无线自组网检测系统的原理图；

图2为本发明的建筑热损无线自组网检测系统实现方法的流程图。

图中：1热工检测设备，2综合巡检仪，3远程服务器，4无线网络，5 GPRS网络。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了本发明的建筑热损无线自组网检测系统的原理图，其包括热工检测设备1、综合巡检仪2和远程服务器3，热工检测设备1用于建筑物前面的温度和热流密度信息的采集，热工检测设备1与综合巡检仪2通过无线网络4相通信。综合巡检仪2用于接收和存储热工检测设备1发送的温度和热流密度数据，并将其通过GPRS网络5传输至远程服务器3中。远程服务器3实现数据信息的存储，并可计算出热阻值和传热系数，以判断待检测的维护主体结构是否符合节能标准。

热工检测设备1由室外检测器和室内检测器组成，室外检测器布设于室外，依靠直流电源供电，可检测围护主体结构外表面的4路温度，并可将检测的温度数据通过ZigBee通信模块传输至综合巡检仪。室内检测器可检测围护主体结构内表面的4路温度和4路热流密度信号，室内温度的检测点应与室外温度的检测点相对应；4路热流密度信号的检测应位于温度采集点的附近区域；室内检测器将采集的室内温度、热流密度通过GPRS网络5上传至远程服务器3。这样，每个热工检测设备1可获取4个点的温度和热流密度信息，以便计算出4个点的热阻值。

综合巡检仪2上设置有与热工检测设备1相配合的ZigBee通信模块，可向热工检测设备1发送数据查询命令，并可接收解析接收的各个检测点的数据，并可将数据通过GPRS网络上传至远程服务器3。远程服务器3按照规定协议和通信端口向综合巡检仪2定时发出数据查询命令，定时周期小于15分钟。通信协议可采用MODBUS协议或自定义协议，通信端口包括串口RS232/485（通过GPRS或者无线数传电台通信）和以太网端口（采用基于TCP/IP之上的自定义协议）。远程服务器3接收到综合巡检仪2返回数据后，先按照规定协议进行合法性校验，校验结果正确后再解析出外表面温度、内表面温度和热流密度，并按顺序保存为实时数据。

如图2所示，给出就了本发明的建筑热损无线自组网检测系统实现方法的流程图，其采用以下步骤来实现：

a).热工检测设备布设，在建筑物的待检测部位布设多个热工检测设备1；其中，室外检测器布设于室外，用于检测围护主体结构外表面的温度，室内检测器布设于室内，用于检测与室外检测器检测部位相对应处的围护主体结构内表面的温度和热流密度；

b).建立热工检测设备与综合巡检仪的通信通道，通过热工检测设备和综合巡检仪2上的ZigBee通信模块，基于无线自组网技术，建立热工检测设备与综合巡检仪的通信通道；

c).建立远程服务器与综合巡检仪的通信通道，通过设定通讯协议、网络地址和通信端口，建立远程服务器与综合巡检仪的通信通道；

d).数据信息的采集，热工检测设备实时检测建筑物的温度、热流密度信息，并将采集的数据信息通过ZigBee通信模块上传至综合巡检仪；

e).数据信息的上传，综合巡检仪将接收的温度、热流密度数据进行存储，并将其通过GPRS网络上传至远程服务器3；

f).数据的保存，远程服务器将从综合巡检仪上传的数据按照规定的时间间隔取平均值定时保存为历史数据，时间间隔小于60分钟；

g).热阻值和传热系数的计算，按照《JGJ/T 132-2009 居民建筑节能监测标准》中对检测数据的要求对采集的数据进行检验，对符合要求的检测数据使用算术平均法计算热阻值和传热系数，计算完成后，提示检测工作完成后，否则继续检测；

该步骤中，如果围护主体结构的内表面温度与外表面温度之差小于10℃，则认为该时刻所采集的温度值、热流密度值不符合要求，不参与热阻值和传热系数的计算；

所述热阻值通过以下公式来求取：

式中，

为围护结构主体部位的热阻（单位：m·K/W）；

为围护结构主体部位内表面温度的第j次测量值（单位：℃）；

为围护结构主体部位外表面温度的第j次测量值（单位：℃）；

为围护结构主体部位热流密度的第j次测量值（单位：

）；

所述热阻值通过以下公式来求取：

式中，

为围护结构主体部位的传热系数，

为内表面换热组，

为外表面换热组，

围护结构主体部位的热阻。

、

可分别按国家标准《民用建筑热工设计规范》GB50176-93中附录二附表2.2和附表2.3的规定采用。

h). 传热系数的判断，远程服务器将计算的传热系数与标准值进行比较，如果符合节能标准，则形成建筑物符合节能检测中围护主体结构传热系数符合标准的报告文件；如果传热系数不符合节能标准，则形成建筑物符合节能检测中围护主体结构传热系数不符合标准的报告文件，并提供不符合标准的内容及位置。

远程服务器3计算出的热阻值符合国家相关建筑物节能检测标准时，计算获得传热系数在规定误差范围内时，系统自动计算完成检测结果并提示检测完成，同时发出声音提示，及时提示工作人员该点检测工作已经完成，该检测点现场检测设备可以停止工作并拆除，当所有检测点检测工作完成，系统将各个检测点热阻值按照公式计算围护结构主体传热系数并保存，整个建筑物围护结构主体检测工作完成。

Claims (4)

1.一种建筑热损无线自组网检测系统，包括热工检测设备（1）、综合巡检仪（2）和远程服务器（3），热工检测设备与综合巡检仪通过无线网络（4）相通信，远程服务器与综合巡检仪通过GPRS网络（5）相通信，其特征在于：所述热工检测设备用于检测建筑物的温度和热流密度信息；综合巡检仪用于接收、存储热工检测设备发送的数据，并可将接收的数据发送至远程服务器；远程服务器根据温度、热流密度数据计算建筑物的热阻值，并判断其是否符合节能标准。

2.根据权利要求1所述的建筑热损无线自组网检测系统，其特征在于：所述热工检测设备包括室外检测器和室内检测器；室外检测器用于检测建筑物围护主体结构外表面的4路温度信号，并将采集的数据通过ZigBee通信模块传输至综合巡检仪（2）；室内检测器用于检测与室外检测器相对应位置上的围护主体结构内表面的4路温度信号和4路热流密度信号，并将采集的温度、热流密度数据通过ZigBee通信模块传输至综合巡检仪。

3.一种基于权利要求1所述的建筑热损无线自组网检测系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

a).热工检测设备布设，在建筑物的待检测部位布设多个热工检测设备（1）；其中，室外检测器布设于室外，用于检测围护主体结构外表面的温度，室内检测器布设于室内，用于检测与室外检测器检测部位相对应处的围护主体结构内表面的温度和热流密度；

b).建立热工检测设备与综合巡检仪的通信通道，通过热工检测设备和综合巡检仪（2）上的ZigBee通信模块，基于无线自组网技术，建立热工检测设备与综合巡检仪的通信通道；

c).建立远程服务器与综合巡检仪的通信通道，通过设定通讯协议、网络地址和通信端口，建立远程服务器与综合巡检仪的通信通道；

d).数据信息的采集，热工检测设备实时检测建筑物的温度、热流密度信息，并将采集的数据信息通过ZigBee通信模块上传至综合巡检仪；

e).数据信息的上传，综合巡检仪将接收的温度、热流密度数据进行存储，并将其通过GPRS网络上传至远程服务器（3）；

f).数据的保存，远程服务器将综合巡检仪上传的数据按照规定的时间间隔，保存为历史数据，时间间隔小于60分钟；

g).热阻值和传热系数的计算，按照《JGJ/T 132-2009 居民建筑节能监测标准》中对检测数据的要求对采集的数据进行检验，对符合要求的检测数据使用算术平均法计算热阻值和传热系数，计算完成后，提示检测工作完成后，否则继续检测；

h).传热系数的判断，远程服务器将计算的传热系数与标准值进行比较，如果符合节能标准，则形成建筑物符合节能检测中围护主体结构传热系数符合标准的报告文件；如果传热系数不符合节能标准，则形成建筑物符合节能检测中围护主体结构传热系数不符合标准的报告文件，并提供不符合标准的内容及位置。

4.根据权利要求3所述的建筑热损无线自组网检测系统的实现方法，其特征在于，步骤g)中，如果围护主体结构的内表面温度与外表面温度之差小于10℃，则认为该时刻所采集的温度值、热流密度值不符合要求，不参与热阻值和传热系数的计算；

所述热阻值通过以下公式来求取：

式中，

为围护结构主体部位的热阻（单位：m·K/W）；为围护结构主体部位内表面温度的第j次测量值（单位：℃）；

为围护结构主体部位外表面温度的第j次测量值（单位：℃）；

为围护结构主体部位热流密度的第j次测量值（单位：

）；

所述热阻值通过以下公式来求取：

式中，

为围护结构主体部位的传热系数，为内表面换热组，

为外表面换热组，

围护结构主体部位的热阻。