CN208902301U - 城市地表温度监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及城市道路环境监测技术领域，且公开了一种城市地表温度监测系统，包括分布于城市各区域及路段的地表温度监测装置、无线通讯基站和互联网云端服务器，地表温度监测装置三个为一组，每组地表温度监测装置配有一台无线通讯基站，该无线通讯基站通过互联网云端服务器与政府环境监测管理平台进行无线对接。该城市地表温度监测系统，通过在城市各个区域及路段分布地表温度监测装置，不仅能够有效的代替传统的人工监测方式，达到省时省力的目的，避免市政道路监测的工作人员长期在外奔波，同时也实现了城市地表温度的实时性和持续性的监测。

Description

城市地表温度监测系统

技术领域

本实用新型涉及城市道路环境监测技术领域，具体为一种城市地表温度监测系统。

背景技术

市政、交通行业中，道路表面可能因天气引起的高温软化或低温结冰，为了防止因道路软化或结冰而造成意外事故，市政交通部门需要时常对道路进行维护或除冰处理，而目前对于城市道路地表温度温度的监测多采用测温枪，由人工操作实现，在此情况下，由于人工操作，不能保证监测数据的实时性和连续性，使得市政部门无法及时对相关路段采取措施，另外，道路表面的积水、积雪、雾霾等也无法使测温设备正常工作，极大地影响了地表温度测量的精确性，并且，采用人工监测，不仅需要大量的人力资源，工作量大，工作效率低，而且在高温环境下，工作人员极容易出现中暑现象，对工作人员的身体健康带来危害。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种城市地表温度监测系统，具备省时省力、工作效率高、监测数据精确等优点，解决了现目前市政道路环境监管无法对城市地表温度实施实时性和连续性监测的问题。

(二)技术方案

为实现上述省时省力、工作效率高、监测数据精确的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种城市地表温度监测系统，包括分布于城市各区域及路段的地表温度监测装置、无线通讯基站和互联网云端服务器，所述地表温度监测装置三个为一组，每组地表温度监测装置配有一台无线通讯基站，该无线通讯基站通过互联网云端服务器与政府环境监测管理平台进行无线对接，所述地表温度监测装置包括有信号发射装置、PLC控制器、长波辐射传感器、短波辐射传感器、土壤湿度监测传感器和温度监测传感器，所述长波辐射传感器、短波辐射传感器、土壤湿度监测传感器和温度监测传感器的信号输出端口均通过数据传输导线与PLC控制器的数据接收端口连接，所述PLC 控制器的信号输出端口通过数据传输导线与信号发射装置的数据接收端口连接，所述信号发射装置与无线通讯基站无线连接。

优选的，所述每组地表温度监测装置均呈品字形分布，每组地表温度监测装置所配备的无线通讯基站安置于每组地表温度监测装置的中心位置处。

优选的，所述分布于城市各区域及路段的地表温度监测装置内部的PLC 控制器内录有相关路段的标示标号，所述PLC控制器为小型控制器，其内部编程存储有斯蒂芬-玻尔兹曼辐射公式，即：“Eb＝σbT4W/m2；σ b＝5.67*10-8W/(m2K4)”。

优选的，所述地表温度监测装置还包括有基座和测温板，该基座的顶部固定有保护箱体，该保护箱体的箱体内部填充有一层隔热填充层，所述保护箱体的内部还分别固定有支撑横架和固定托架，所述PLC控制器安置在支撑横架的顶部，信号发射装置安置在固定托架的顶部，所述短波辐射传感器固定安装在保护箱体的顶部位置，其短波辐射传感器的一侧还固定有一信号增强天线，该信号增强天线与信号发射装置的信号发射端口连接，所述长波辐射传感器固定在保护箱体的侧面且与地表相对。

优选的，所述测温板为高导热金属板，该测温板上表面为光滑面，其测温板的底部一体成型有呈网格状分布的加强筋，所述测温板底部的中央还一体成型有一圆环状的螺纹连接头，该螺纹连接头外侧螺纹固定有一密封套筒，所述温度监测传感器固定在测温板底部螺纹连接头的内侧，且温度监测传感器的监测端紧贴测温板，所述测温板呈水平状铺埋在地基表层与地基土壤层之间，且测温板预埋的深度距离地表之间为5-10厘米，所述测温板预埋位置为城市道路中央位置。

优选的，所述密封套筒底部的两侧均开设有一便于数据传输导线通过的开口，该开口的外侧螺纹连接有一密封盖，所述土壤湿度监测传感器预埋在地基土壤层的内部，且土壤湿度监测传感器预埋的深度距离地表之间为20-30 厘米。

优选的，所述长波辐射传感器为CGR4长波辐射传感器，其短波辐射传感器为CMP3短波辐射传感器，所述温度监测传感器为灵敏度高，响应速度快的 NTC温度传感器，所述土壤湿度监测传感器为HA2001-土壤含水量传感器。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种城市地表温度监测系统，具备以下有益效果：

1、该城市地表温度监测系统，通过在城市各个区域及路段分布地表温度监测装置，不仅能够有效的代替传统的人工监测方式，达到省时省力的目的，避免市政道路监测的工作人员长期在外奔波，同时也实现了城市地表温度的实时性和持续性的监测，能够方便市政道路环境监管部门实时了解城市各区域及相关路段地表温度的变化情况，以方便市政道路监管部门及时作出相应决策，另外，在地表温度监测装置内的PLC控制器中录入相关路段的标示标号，以及配合以分组式为地表温度监测装置配备无线通讯基站，不仅能够确保信息传递的时效性，同时还能方便市政道路监管部门对接收到的数据信息在第一时间内确定其位置，为市政道路监管工作带来便利。

2、该城市地表温度监测系统，通过设置的短波辐射传感器和长波辐射传感器，以及设置的测温板、温度监测传感器和土壤湿度监测传感器，使得地表温度监测装置具备两套监测数据采集系统，不仅能够最大限度的确保温度监测数据的精确性，以及数据监测的完整性，同时还能够有效避免因外界环境素而影响地表温度的实时监测，与此同时通过短波辐射传感器所监测的太阳短波辐射的变化情况，还能起到良好的天气预测的效果，为城市的交通出行管理提供了便利。

附图说明

图1为本实用新型系统结构框图；

图2为本实用新型地表温度监测装置结构示意图；

图3为本实用新型测温板的预埋结构示意图。

图中：1、地表温度监测装置；11、信号发射装置；12、PLC控制器；13、长波辐射传感器；14、短波辐射传感器；15、土壤湿度监测传感器；16、温度监测传感器；17、基座；18、保护箱体；19、隔热填充层；110、支撑横架； 111、信号增强天线；112、固定托架；113、数据传输导线；114、测温板； 115、螺纹连接头；116、密封套筒；117、开口；118、地基土壤层；119、地基表层；2、无线通讯基站；3、互联网云端服务器；4、政府环境监测管理平台。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种城市地表温度监测系统，包括分布于城市各区域及路段的地表温度监测装置1、无线通讯基站2和互联网云端服务器3，地表温度监测装置1三个为一组，每组地表温度监测装置1配有一台无线通讯基站2，该无线通讯基站2通过互联网云端服务器3与政府环境监测管理平台4进行无线对接，地表温度监测装置1包括信号发射装置11、PLC控制器12、长波辐射传感器13、短波辐射传感器14、土壤湿度监测传感器15和温度监测传感器16，长波辐射传感器13、短波辐射传感器14、土壤湿度监测传感器15 和温度监测传感器16的信号输出端口均通过数据传输导线113与PLC控制器 12的数据接收端口连接，长波辐射传感器13为CGR4长波辐射传感器，其短波辐射传感器14为CMP3短波辐射传感器，温度监测传感器16为灵敏度高，响应速度快的NTC温度传感器，土壤湿度监测传感器15为HA2001-土壤含水量传感器，PLC控制器12的信号输出端口通过数据传输导线113与信号发射装置11的数据接收端口连接，信号发射装置11与无线通讯基站2无线连接。

每组地表温度监测装置1均呈品字形分布，每组地表温度监测装置1所配备的无线通讯基站2安置于每组地表温度监测装置1的中心位置处，该设计能够有效确保地表温度监测装置1的信号传递的实效性。

分布于城市各区域及路段的地表温度监测装置1内部的PLC控制器12内录有相关路段的标示标号，该设计能够方便市政道路监管部门对接收到的数据信息在第一时间内确定其位置，为市政道路监管工作带来便利，PLC控制器12 为小型控制器，其内部编程存储有斯蒂芬-玻尔兹曼辐射公式，即：“Eb＝σ bT4W/m2；σb＝5.67*10-8W/(m2K4)”，该设计能够使PLC控制器12针对长波辐射传感器13所监测的数据通过运用斯蒂芬-玻尔兹曼辐射公式反演得出精确的地表温度值。

地表温度监测装置1还包括有基座17和测温板114，该基座17的顶部固定有保护箱体18，该保护箱体18的箱体内部填充有一层隔热填充层19，该设计能够有效对保护箱体18内部的仪器实施保护，避免保护箱体18内部温度过高，保护箱体18的内部还分别固定有支撑横架110和固定托架112，PLC 控制器12安置在支撑横架110的顶部，信号发射装置11安置在固定托架112 的顶部，短波辐射传感器14固定安装在保护箱体18的顶部位置，其短波辐射传感器14的一侧还固定有一信号增强天线111，该信号增强天线111与信号发射装置11的信号发射端口连接，该设置能够最大限度确保信号传输的稳定性，增强地表温度监测装置1在发射信号时的抗干扰能力，长波辐射传感器13固定在保护箱体18的侧面且与地表相对。

测温板114为高导热金属板，该测温板114上表面为光滑面，其测温板 114的底部一体成型有呈网格状分布的加强筋，该设置能够有效增强测温板 114的抗压抗变形能力，测温板114底部的中央还一体成型有一圆环状的螺纹连接头115，该螺纹连接头115外侧螺纹固定有一密封套筒116，温度监测传感器16固定在测温板114底部螺纹连接头115的内侧，且温度监测传感器16 的监测端紧贴测温板114，该结构设置能够有效的对温度监测传感器16实施保护，测温板114呈水平状铺埋在地基表层119与地基土壤层118之间，且测温板114预埋的深度距离地表之间为5-10厘米，测温板114预埋位置为城市道路中央位置。

密封套筒116底部的两侧均开设有一便于数据传输导线113通过的开口 117，该开口117的外侧螺纹连接有一密封盖，土壤湿度监测传感器15预埋在地基土壤层118的内部，且土壤湿度监测传感器15预埋的深度距离地表之间为20-30厘米。

工作原理：该城市地表温度监测系统，通过在城市各个区域以及各路段设置地表温度监测装置1，实时对城市各区域的各个路段上的地表温度实施监测，并将监测的数据通过无线通讯基站2以及互联网云端服务器3传递至政府环境监测管理平台4上，以方便相关工作人员对城市各地区路段的地表温度进行了解，需要进一步说明：地表温度监测装置1中设置的信号发射装置 11为目前电子信息通讯领域中常规设备，主要用于将PLC控制器12所传递的信息实时向无线通讯基站2进行传递，其短波辐射传感器14时刻对太阳辐射变量的变化情况实时监测，长波辐射传感器13时刻对地表在吸收太阳辐射的同时向上发射的长波辐射(即：地面辐射)变量的变化情况实时监测，并将监测的数据传递至PLC控制器12内，再由PLC控制器12运用斯蒂芬-玻尔兹曼辐射公式反演得出地表所吸收的热量数据，最终得出地表温度的精确数据，与此同时，温度监测传感器16和土壤湿度监测传感器15，实时对地表及土壤水分含量实施实质监测，至此使得该地表温度监测装置1具备双重数据采集的效果，能够避免因外界环境因素而造成监测数据出现误差，另外，短波辐射传感器14监测的太阳辐射变量数据，在经过反演后得出该区域的大气气溶胶的变化，以此了解颗粒污染等大气环境的情况以及了解大气组成的变化，为政府相关部门的工作提供了便利。

综上所述，该城市地表温度监测系统，通过在城市各个区域及路段分布地表温度监测装置1，不仅能够有效的代替传统的人工监测方式，达到省时省力的目的，避免市政道路监测的工作人员长期在外奔波，同时也实现了城市地表温度的实时性和持续性的监测，能够方便市政道路环境监管部门实时了解城市各区域及相关路段地表温度的变化情况，以方便市政道路监管部门及时作出相应决策，另外，在地表温度监测装置1内的PLC控制器12中录入相关路段的标示标号，以及配合以分组式为地表温度监测装置1配备无线通讯基站2，不仅能够确保信息传递的时效性，同时还能方便市政道路监管部门对接收到的数据信息在第一时间内确定其位置，为市政道路监管工作带来便利，另外，该城市地表温度监测系统，通过设置的短波辐射传感器14和长波辐射传感器13，以及设置的测温板114、温度监测传感器16和土壤湿度监测传感器15，使得地表温度监测装置1具备两套监测数据采集系统，不仅能够最大限度的确保温度监测数据的精确性，以及数据监测的完整性，同时还能够有效避免因外界环境素而影响地表温度的实时监测，与此同时通过短波辐射传感器14所监测的太阳短波辐射的变化情况，还能起到良好的天气预测以及环境监测的效果，为城市的交通出行管理提供了便利。

需要说明的是，在本文中，所使用的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种城市地表温度监测系统，包括分布于城市各区域及路段的地表温度监测装置(1)、无线通讯基站(2)和互联网云端服务器(3)，其特征在于：所述地表温度监测装置(1)三个为一组，每组地表温度监测装置(1)配有一台无线通讯基站(2)，该无线通讯基站(2)通过互联网云端服务器(3)与政府环境监测管理平台(4)进行无线对接，所述地表温度监测装置(1)包括信号发射装置(11)、PLC控制器(12)、长波辐射传感器(13)、短波辐射传感器(14)、土壤湿度监测传感器(15)和温度监测传感器(16)，所述长波辐射传感器(13)、短波辐射传感器(14)、土壤湿度监测传感器(15)和温度监测传感器(16)的信号输出端口均通过数据传输导线(113)与PLC控制器(12)的数据接收端口连接，所述PLC控制器(12)的信号输出端口通过数据传输导线(113)与信号发射装置(11)的数据接收端口连接，所述信号发射装置(11)与无线通讯基站(2)无线连接。

2.根据权利要求1所述的城市地表温度监测系统，其特征在于：所述每组地表温度监测装置(1)均呈品字形分布，每组地表温度监测装置(1)所配备的无线通讯基站(2)安置于每组地表温度监测装置(1)的中心位置处。

3.根据权利要求1所述的城市地表温度监测系统，其特征在于：所述分布于城市各区域及路段的地表温度监测装置(1)内部的PLC控制器(12)内录有相关路段的标示标号，所述PLC控制器(12)为小型控制器，其内部编程存储有斯蒂芬-玻尔兹曼辐射公式，即：“Eb＝σbT4W/m2；σb＝5.67*10-8W/(m2K4)”。

4.根据权利要求1所述的城市地表温度监测系统，其特征在于：所述地表温度监测装置(1)还包括有基座(17)和测温板(114)，该基座(17)的顶部固定有保护箱体(18)，该保护箱体(18)的箱体内部填充有一层隔热填充层(19)，所述保护箱体(18)的内部还分别固定有支撑横架(110)和固定托架(112)，所述PLC控制器(12)安置在支撑横架(110)的顶部，信号发射装置(11)安置在固定托架(112)的顶部，所述短波辐射传感器(14)固定安装在保护箱体(18)的顶部位置，其短波辐射传感器(14)的一侧还固定有一信号增强天线(111)，该信号增强天线(111)与信号发射装置(11)的信号发射端口连接，所述长波辐射传感器(13)固定在保护箱体(18)的侧面且与地表相对。

5.根据权利要求4所述的城市地表温度监测系统，其特征在于：所述测温板(114)为高导热金属板，该测温板(114)上表面为光滑面，其测温板(114)的底部一体成型有呈网格状分布的加强筋，所述测温板(114)底部的中央还一体成型有一圆环状的螺纹连接头(115)，该螺纹连接头(115)外侧螺纹固定有一密封套筒(116)，所述温度监测传感器(16)固定在测温板(114)底部螺纹连接头(115)的内侧，且温度监测传感器(16)的监测端紧贴测温板(114)，所述测温板(114)呈水平状铺埋在地基表层(119)与地基土壤层(118)之间，且测温板(114)预埋的深度距离地表之间为5-10厘米，所述测温板(114)预埋位置为城市道路中央位置。

6.根据权利要求5所述的城市地表温度监测系统，其特征在于：所述密封套筒(116)底部的两侧均开设有一便于数据传输导线(113)通过的开口(117)，该开口(117)的外侧螺纹连接有一密封盖，所述土壤湿度监测传感器(15)预埋在地基土壤层(118)的内部，且土壤湿度监测传感器(15)预埋的深度距离地表之间为20-30厘米。

7.根据权利要求1所述的城市地表温度监测系统，其特征在于：所述长波辐射传感器(13)为CGR4长波辐射传感器，其短波辐射传感器(14)为CMP3短波辐射传感器，所述温度监测传感器(16)为灵敏度高，响应速度快的NTC温度传感器，所述土壤湿度监测传感器(15)为HA2001-土壤含水量传感器。