CN114910123A - 一种人工硬化地面内部温湿度测试方法及测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人工硬化地面内部温湿度测试方法及测试装置，包括温湿度测试及采集系统、防水保护罩、固体颗粒防护导轨。温湿度测试及采集系统包括温湿度传感器和数据采集系统，其达到预期使用寿命时能被及时更换，更换不对人工硬化地面造成任何破坏，实现对人工硬化地面内温湿度的连续实时测试。防水保护罩防止人工硬化地面内可能存在的积水对温湿度传感器的破坏，并减少外界空气对温湿度测量结果的影响，最大限度保证了测试得到的温湿度的准确性。固体颗粒防护导轨形成温湿度传感器进出人工硬化地面的通道，使温湿度测试及采集系统的安装及更换成为可能，同时也防止人工硬化地面内的固体颗粒对防水保护罩及温湿度传感器的破坏。

Description

一种人工硬化地面内部温湿度测试方法及测试装置

【技术领域】

本发明涉及一种温湿度测试方法，具体涉及一种人工硬化地面内部温湿度测试方法及测试装置，属于道路工程建设技术领域。

【背景技术】

随着全球人口持续增长及社会经济日益发展，全球城市化进程不断加速，致使城市下垫面与城市冠层结构发生急剧变化，引起城市区域空气温度逐渐升高并明显高于其周围郊区空气温度，形成了城市热岛效应。城市热岛效应影响城市居民舒适度的同时，也使其面临更高的热相关疾病及死亡风险。此外，供冷季室内外温差因城市热岛效应逐渐增大，建筑冷负荷也随之上升，建筑能耗将进一步增大。

大量人工硬化地面(包括地砖、混凝土路面、沥青路面等) 的使用是引起城市热岛效应的最为关键的原因之一，人工硬化地面夏季正午时的地表温度较同区域的草坪及树冠表面温度高出近 30℃，也导致了热射病的发生。因此，越来越多的研究者将焦点聚集于人工硬化地面的降温技术，以期缓解城市热岛效应、提高室外人员舒适度、降低建筑能耗。

然而，人工硬化地面内的热量与水分传递过程均会对其降温效果造成影响。就热量传递而言，一方面希望人工硬化地面具有较高的导热系数，以快速带走地表的热量，另一方面则期待其有较大的比热容，使其在吸收同样热量的情况下有着更小的温升；就水分传递而言，具有多孔结构的人工硬化地面可以捕获并蓄积更多水分，当受到太阳辐射时，大量蒸发并带走热量的水分起到了降低地表温度的效果，而这一过程又会增大地表空气的相对湿度，引起湿岛效应，造成了负面影响。因此，监测人工硬化地面内的热湿传递过程有利于选择最适用于某一特定城市的人工硬化地面形式，并有助于提出针对性的改进优化措施。

当前国际与国内主要通过在人工硬化地面内埋设热电偶等温度传感器的方式实时监测其温度变化；并通过在土壤等孔隙率较低的地面材料内埋设土壤湿度计的方式实时监测其湿度变化。

从上述测试过程可以看出，传统的测试装置以及测试方法与还存在如下不足：1)雨后或人工喷淋后的人工硬化地面内往往存在积水，而针对积水的防护措施的缺乏使常规的用于测量空气温湿度的集成传感器难以直接应用于这种工况，温度与湿度的测试必须分别由一单独的传感器负责，增大了测试的困难度；2)人工硬化地面内常常存在大量固体颗粒(如碎石、沙砾等)，针对固体颗粒的防护措施的缺乏使传感器易受破坏，降低了测试的可靠性；

3)土壤湿度计通过土壤导电性的变化计算土壤含水率的多寡，而这一原理并不适合孔隙率极大的人工硬化地面，降低了测试的准确性；4)直接埋入人工硬化地面的传感器不具备在不破坏地面的情况下更换的可能性，当传感器损坏或超出预期使用寿命时必须停止测试过程，降低了测试的可维护性。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的人工硬化地面内部温湿度测试方法及测试装置，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种人工硬化地面内部温湿度测试方法，该方法可实现对人工硬化地面内温湿度的连续实时测试，能够准确把握人工硬化地面内的热量与水分的传递过程，有助于人工硬化地面形式的选择及针对性的改进优化措施的提出。

本发明的另一目的在于提供一种人工硬化地面内部温湿度测试装置，其结构简单、部件数量少、故障率低、安装更换简便、适用于多种类型的人工硬化地面内部温湿度监测。

为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种人工硬化地面内部温湿度测试方法，其包括如下工艺步骤：

1)，根据待测试的人工硬化地面内固体颗粒尺寸，选择粗沙防护套件或中沙防护套件或细沙防护套件，将所选防护套件的固定环与L型导轨的前半部分连接，并用硅胶套环箍紧防护套件上的防护网，使其不能移动；

2)，将L型导轨的前半部分埋入人工硬化地面内，使前半部分的端口位于目标测点处；并确保L型导轨的后半部分垂直水平面，且使后半部分的端口高于人工硬化地面；

3)，将防水保护罩外壳套于温湿度传感器；将硅胶活塞从传感器接线的尾端套入，并使硅胶活塞的下半部分进入防水保护罩外壳；

4)，将带有防水保护罩外壳和硅胶活塞的温湿度传感器从L 型导轨的后半部分处放入L型导轨；将弹簧安装器从传感器接线的尾端套入，并推动弹簧安装器使温湿度传感器达到L型导轨的后半部分的端口目标处；取出弹簧安装器，并在L型导轨的后半部分的端口处套上防雨弯头；

5)，将传感器接线的尾端与数据采集系统连接，开始采集并实时记录人工硬化地面内温湿度；

6)，当观测到数据采集系统记录的人工硬化地面内温湿度存在异常或达到预期使用寿命时，将传感器接线的尾端从数据采集系统上拆卸；并通过牵引传感器接线将带有防水保护罩外壳和硅胶活塞的温湿度传感器从L型导轨中取出；先后卸下硅胶活塞与防水保护罩外壳，并重复进行步骤(3)～(5)。

本发明的人工硬化地面内部温湿度测试方法进一步为：所述 L型导轨截面为圆形，整体贯通，其前半部分平行于水平面，其后半部分垂直于水平面；所述前半部分和后半部分采用弯管连接；所述前半部分端口处的侧壁上设有螺纹；前半部分接近端口处开有均匀圆孔。

本发明的人工硬化地面内部温湿度测试方法进一步为：所述粗沙防护套件包括固定环I、端口粗沙防护网和侧壁粗沙防护网；所述固定环I内径与L型导轨外径相同，内部设有螺纹，并通过螺纹与L型导轨紧密连接；所述端口粗沙防护网的网眼尺寸为0.50mm，其固定于固定环I一端的端口上；所述侧壁粗沙防护网的网眼尺寸为0.50mm，其固定于固定环I的侧壁上，并能覆盖L 型导轨所有的圆孔。

本发明的人工硬化地面内部温湿度测试方法进一步为：所述中沙防护套件包括固定环II、端口中沙防护网和侧壁中沙防护网；所述固定环II内径与L型导轨外径相同，内部设有螺纹，并通过螺纹与L型导轨紧密连接；所述端口中沙防护网的网眼尺寸为 0.35mm，其固定于固定环II一端的端口上；所述侧壁中沙防护网的网眼尺寸为0.35mm，其固定于固定环II的侧壁上，并能覆盖L型导轨所有的圆孔。

本发明的人工硬化地面内部温湿度测试方法进一步为：所述细沙防护套件包括固定环III、端口细沙防护网和侧壁细沙防护网；所述固定环III内径与L型导轨外径相同，内部设有螺纹，并通过螺纹与L型导轨紧密连接；所述端口细沙防护网的网眼尺寸为0.25mm，其固定于固定环一端的端口上；所述侧壁细沙防护网的网眼尺寸为0.25mm，其固定于固定环III的侧壁上，并能覆盖L型导轨所有的圆孔。

本发明的人工硬化地面内部温湿度测试方法进一步为：所述防水保护罩外壳截面为圆形，前后贯通，并在其一端封有端口防水透气膜；所述防水保护罩外壳侧壁开有多道贯通内外的细槽，细槽内设有侧壁防水透气膜。

本发明的人工硬化地面内部温湿度测试方法进一步为：所述硅胶活塞由上半部分和下半部分组成；上半部分圆盘状，其外径与L型导轨内径相同而紧密配合；上半部分内径与传感器接线外径相同而紧密配合；下半部分为圆柱状，其外径与防水保护罩外壳内径相同而紧密配合；下半部分内径与传感器接线外径相同而紧密配合。

本发明的人工硬化地面内部温湿度测试方法进一步为：所述硅胶套环截面为圆形，其内径与L型导轨外径相同，其套设于L 型导轨上。

本发明的人工硬化地面内部温湿度测试方法还可为：所述弹簧安装器由高密度钢圈组成，前后贯通并能灵活弯曲；所述弹簧安装器的内径大于传感器接线，外径略小于L型导轨内径。

为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为：一种人工硬化地面内部温湿度测试装置，其包括温湿度测试及采集系统、防水保护罩、固体颗粒防护导轨：

所述温湿度测试及采集系统获取并实时记录人工硬化地面内温湿度，其包括温湿度传感器、传感器接线和数据采集系统；所述温湿度传感器与传感器接线间以焊接方式连接，传感器接线的尾端与数据采集系统自由连接或拆卸。

所述防水保护罩用于保护温湿度传感器，其包括防水保护罩外壳和硅胶活塞；所述防水保护罩外壳套于温湿度传感器外；所述硅胶活塞的下半部分进入防水保护罩外壳；

所述固体颗粒防护导轨包括L型导轨、防雨弯头、硅胶套环和防护套件；所述防雨弯头内径与L型导轨外径相同，其一端连接至L型导轨；所述硅胶套环套设于L型导轨上；所述防护套件为粗沙防护套件、中沙防护套件或细沙防护套件。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的人工硬化地面内部温湿度测试方法采用常规的空气温湿度集成传感器代替热电偶与土壤湿度计等测试设备，减少了设备数量，降低了测试费用。

2.本发明的人工硬化地面内部温湿度测试方法可适用于多种类型(包括地砖、混凝土路面、沥青路面等)的人工硬化地面内温湿度的测试，并可进一步地应用在其他类型地面(如土壤等) 内的温湿度测试。

3.本发明的人工硬化地面内部温湿度测试装置结构简单、部件数量少、故障率低、安装更换简便、适用于多种类型的人工硬化地面内部温湿度监测，且可在不破坏人工硬化地面的情况下实现传感器更换；同时，该测试装置可多套同时应用，以实现对同一测试目标的多点监测。

4.通过在人工硬化地面内埋设可供温湿度传感器进出的导轨并为温湿度传感器提供两层防护措施的特点，可同时防止积水、固体颗粒(如碎石、沙砾等)与积水对温湿度传感器的破坏，并减少外界空气对温湿度测量结果的影响，使其能在达到预期使用寿命时被及时更换

5.本发明的人工硬化地面内部温湿度测试装置能够实现对人工硬化地面温湿度的连续实时测试，能够准确把握人工硬化地面内的热量与水分的传递过程，有助于人工硬化地面形式的选择及针对性的改进优化措施的提出。

【附图说明】

图1是本发明的人工硬化地面内部温湿度测试装置的示意图。

图2是本发明的人工硬化地面内部温湿度测试装置的局部剖视图。

图3是图1中的温湿度传感器与传感器接线的示意图。

图4是图1中的防水保护罩的示意图。

图5是图1中的L型导轨的前半部分的示意图。

图6是图1中采用粗沙防护套件的示意图。

图7是图1中采用中沙防护套件的示意图。

图8是图1中采用细沙防护套件的示意图。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1至附图8所示，本发明为一种人工硬化地面内部温湿度测试装置，其由温湿度测试及采集系统、防水保护罩、固体颗粒防护导轨等几部分组成。

其中，所述温湿度测试及采集系统的功能为获取并实时记录人工硬化地面内温湿度，其由温湿度传感器1、传感器接线2和数据采集系统3组成。其中，所述温湿度传感器1与传感器接线 2间以焊接方式连接，传感器接线2的尾端2-1与数据采集系统3 自由连接或拆卸。

所述防水保护罩的功能为防止人工硬化地面内可能存在的积水对温湿度传感器的破坏，并减少外界空气对温湿度测量结果的影响，以保证测试得到的温湿度的准确性，其由防水保护罩外壳 4和硅胶活塞5组成。所述防水保护罩外壳4套于温湿度传感器1 外；所述硅胶活塞5的下半部分5-2进入防水保护罩4外壳。

进一步地，所述防水保护罩外壳4截面为圆形，前后贯通，并在其一端封有端口防水透气膜4-1；防水保护罩外壳4侧壁开有多道贯通内外的细槽，并封有侧壁防水透气膜4-2。

所述的硅胶活塞5由上半部分5-1和下半部分5-2组成；上半部分5-1为圆盘状，上半部分5-1外径与L型导轨6内径相同，上半部分5-1内径与传感器接线2外径相同；下半部分5-2为圆柱状，下半部分5-2外径与防水保护罩外壳4内径相同，下半部分5-2内径与传感器接线2外径相同。

所述固体颗粒防护导轨的功能为形成温湿度传感器进出人工硬化地面的通道，使温湿度测试及采集系统的安装及更换成为可能，同时也防止人工硬化地面内可能存在的固体颗粒如碎石、沙砾等对防水保护罩及温湿度传感器的破坏，其由L型导轨6、防雨弯头7、硅胶套环8以及防护套件组成。所述防雨弯头7内径与L型导轨6外径相同，其一端连接至L型导轨6；所述硅胶套环8套设于L型导轨6上。所述防护套件为粗沙防护套件、中沙防护套件或细沙防护套件。

具体地说，所述的L型导轨6截面为圆形，整体贯通，L型导轨6的前半部分6-1平行于水平面；L型导轨6的后半部分6-2 垂直于水平面；前半部分6-1和后半部分6-2采用弯管6-3连接，使防水保护罩外壳4可在L型导轨6顺利通行；前半部分6-1端口处的侧壁上设有螺纹6-4；前半部分6-1接近断口处开有均匀圆孔6-5。

所述的防雨弯头7截面为圆形，防雨弯头7的内径与L型导轨6外径相同。

所述的硅胶套环8截面为圆形，硅胶套环8的内径与L型导轨6外径相同。

所述粗沙防护套件9由固定环9-1、端口粗沙防护网9-2、侧壁粗沙防护网9-3组成；固定环9-1内径与L型导轨6外径相同，内部设有螺纹，并可通过螺纹与L型导轨6紧密连接；端口粗沙防护网9-2的网眼尺寸为0.50mm，固定于固定环9-1一端的端口上；侧壁粗沙防护网9-3的网眼尺寸为0.50mm固定于固定环9-1 的侧壁上，并向外延伸一段长度；侧壁粗沙防护网9-3在固定环 9-1与L型导轨6紧密连接时能覆盖L型导轨6所有的圆孔6-5。

所述中沙防护套件10由固定环10-1、端口中沙防护网10-2、侧壁中沙防护网10-3组成；固定环10-1内径与L型导轨6外径相同，内部设有螺纹，并可通过螺纹与L型导轨6紧密连接；端口中沙防护网10-2的网眼尺寸为0.35mm，固定于固定环10-1 一端的端口上；侧壁中沙防护网10-3的网眼尺寸为0.35mm固定于固定环10-1的侧壁上，并向外延伸一段长度；侧壁中沙防护网 10-3在固定环10-1与L型导轨6紧密连接时能覆盖L型导轨6 所有的圆孔6-5。

所述细沙防护套件11由固定环11-1、端口细沙防护网11-2、侧壁细沙防护网11-3组成；固定环11-1内径与L型导轨6外径相同，内部设有螺纹，并可通过螺纹与L型导轨6紧密连接；端口细沙防护网11-2的网眼尺寸为0.25mm，固定于固定环10-1 一端的端口上；侧壁细沙防护网11-3的网眼尺寸为0.25mm固定于固定环11-1的侧壁上，并向外延伸一段长度；侧壁细沙防护网 11-3在固定环11-1与L型导轨6紧密连接时能覆盖L型导轨6 所有的圆孔6-5。

采用上述温湿度测试装置对人工硬化地面内部温湿度测试的方法包括如下步骤：

1)，根据待测试的人工硬化地面内固体颗粒尺寸，选择粗沙防护套件9或中沙防护套件10或细沙防护套件11，将所选防护套件的固定环与L型导轨6的前半部分6-1连接，并用硅胶套环 8箍紧防护套件上的防护网，使其不能移动。

2)，将L型导轨6的前半部分6-1埋入人工硬化地面内，使前半部分6-1的端口位于目标测点处；并确保L型导轨6的后半部分6-2垂直水平面，且使后半部分6-2的端口高于人工硬化地面。

3)，将防水保护罩外壳套于温湿度传感器；将硅胶活塞从传感器接线的尾端套入，并使硅胶活塞的下半部分进入防水保护罩外壳。

4)，将带有防水保护罩外壳4和硅胶活塞5的温湿度传感器 1从L型导轨6的后半部分6-2处放入L型导轨6；将弹簧安装器12从传感器接线2的尾端2-1套入，并推动弹簧安装器12使温湿度传感器1达到L型导轨6的后半部分6-2的端口目标处；取出弹簧安装器12，并在L型导轨6的后半部分6-2的端口处套上防雨弯头7。

其中，上述弹簧安装器12由高密度钢圈组成，前后贯通并可灵活弯曲；弹簧安装器12的内径大于传感器接线2；弹簧安装器 12的外径略小于L型导轨6内径。

5)，将传感器接线2的尾端2-1与数据采集系统3连接，开始采集并实时记录人工硬化地面内温湿度。

6)，当观测到数据采集系统3记录的人工硬化地面内温湿度存在异常或达到预期使用寿命时，将传感器接线2的尾端2-1从数据采集系统3上拆卸；并通过牵引传感器接线2将带有防水保护罩外壳4和硅胶活塞5的温湿度传感器1从L型导轨6中取出；先后卸下硅胶活塞5与防水保护罩外壳4，并重复进行步骤3～5。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人工硬化地面内部温湿度测试方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：

1)，根据待测试的人工硬化地面内固体颗粒尺寸，选择粗沙防护套件或中沙防护套件或细沙防护套件，将所选防护套件的固定环与L型导轨的前半部分连接，并用硅胶套环箍紧防护套件上的防护网，使其不能移动；

2)，将L型导轨的前半部分埋入人工硬化地面内，使前半部分的端口位于目标测点处；并确保L型导轨的后半部分垂直水平面，且使后半部分的端口高于人工硬化地面；

3)，将防水保护罩外壳套于温湿度传感器；将硅胶活塞从传感器接线的尾端套入，并使硅胶活塞的下半部分进入防水保护罩外壳；

4)，将带有防水保护罩外壳和硅胶活塞的温湿度传感器从L型导轨的后半部分处放入L型导轨；将弹簧安装器从传感器接线的尾端套入，并推动弹簧安装器使温湿度传感器达到L型导轨的后半部分的端口目标处；取出弹簧安装器，并在L型导轨的后半部分的端口处套上防雨弯头；

5)，将传感器接线的尾端与数据采集系统连接，开始采集并实时记录人工硬化地面内温湿度；

6)，当观测到数据采集系统记录的人工硬化地面内温湿度存在异常或达到预期使用寿命时，将传感器接线的尾端从数据采集系统上拆卸；并通过牵引传感器接线将带有防水保护罩外壳和硅胶活塞的温湿度传感器从L型导轨中取出；先后卸下硅胶活塞与防水保护罩外壳，并重复进行步骤(3)～(5)。

2.如权利要求1所述的人工硬化地面内部温湿度测试方法，其特征在于：所述L型导轨截面为圆形，整体贯通，其前半部分平行于水平面，其后半部分垂直于水平面；所述前半部分和后半部分采用弯管连接；所述前半部分端口处的侧壁上设有螺纹；前半部分接近端口处开有均匀圆孔。

3.如权利要求1所述的人工硬化地面内部温湿度测试方法，其特征在于：所述粗沙防护套件包括固定环I、端口粗沙防护网和侧壁粗沙防护网；所述固定环I内径与L型导轨外径相同，内部设有螺纹，并通过螺纹与L型导轨紧密连接；所述端口粗沙防护网的网眼尺寸为0.50mm，其固定于固定环I一端的端口上；所述侧壁粗沙防护网的网眼尺寸为0.50mm，其固定于固定环I的侧壁上，并能覆盖L型导轨所有的圆孔。

4.如权利要求1所述的人工硬化地面内部温湿度测试方法，其特征在于：所述中沙防护套件包括固定环II、端口中沙防护网和侧壁中沙防护网；所述固定环II内径与L型导轨外径相同，内部设有螺纹，并通过螺纹与L型导轨紧密连接；所述端口中沙防护网的网眼尺寸为0.35mm，其固定于固定环II一端的端口上；所述侧壁中沙防护网的网眼尺寸为0.35mm，其固定于固定环II的侧壁上，并能覆盖L型导轨所有的圆孔。

5.如权利要求1所述的人工硬化地面内部温湿度测试方法，其特征在于：所述细沙防护套件包括固定环III、端口细沙防护网和侧壁细沙防护网；所述固定环III内径与L型导轨外径相同，内部设有螺纹，并通过螺纹与L型导轨紧密连接；所述端口细沙防护网的网眼尺寸为0.25mm，其固定于固定环一端的端口上；所述侧壁细沙防护网的网眼尺寸为0.25mm，其固定于固定环III的侧壁上，并能覆盖L型导轨所有的圆孔。

6.如权利要求1所述的人工硬化地面内部温湿度测试方法，其特征在于：所述防水保护罩外壳截面为圆形，前后贯通，并在其一端封有端口防水透气膜；所述防水保护罩外壳侧壁开有多道贯通内外的细槽，细槽内设有侧壁防水透气膜。

7.如权利要求1所述的人工硬化地面内部温湿度测试方法，其特征在于：所述硅胶活塞由上半部分和下半部分组成；上半部分圆盘状，其外径与L型导轨内径相同而紧密配合；上半部分内径与传感器接线外径相同而紧密配合；下半部分为圆柱状，其外径与防水保护罩外壳内径相同而紧密配合；下半部分内径与传感器接线外径相同而紧密配合。

8.如权利要求1所述的人工硬化地面内部温湿度测试方法，其特征在于：所述硅胶套环截面为圆形，其内径与L型导轨外径相同，其套设于L型导轨上。

9.如权利要求1所述的人工硬化地面内部温湿度测试方法，其特征在于：所述弹簧安装器由高密度钢圈组成，前后贯通并能灵活弯曲；所述弹簧安装器的内径大于传感器接线，外径略小于L型导轨内径。

10.一种人工硬化地面内部温湿度测试装置，其特征在于：包括温湿度测试及采集系统、防水保护罩、固体颗粒防护导轨：

所述温湿度测试及采集系统获取并实时记录人工硬化地面内温湿度，其包括温湿度传感器、传感器接线和数据采集系统；所述温湿度传感器与传感器接线间以焊接方式连接，传感器接线的尾端与数据采集系统自由连接或拆卸。

所述防水保护罩用于保护温湿度传感器，其包括防水保护罩外壳和硅胶活塞；所述防水保护罩外壳套于温湿度传感器外；所述硅胶活塞的下半部分进入防水保护罩外壳；

所述固体颗粒防护导轨包括L型导轨、防雨弯头、硅胶套环和防护套件；所述防雨弯头内径与L型导轨外径相同，其一端连接至L型导轨；所述硅胶套环套设于L型导轨上；所述防护套件为粗沙防护套件、中沙防护套件或细沙防护套件。

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