[發明專利]一種公共建筑溫度及熱舒適度監測與預測系統

在審

• 申請號: 202310066265.0
• 申請日: 2023-02-06
• 公開（公告）號: CN115808211A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 劉剛;任蕾;曲冠華;盧翰松;孟弘融;臧興宇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G06F17/16;G06N3/084
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

1.一種公共建筑溫度及熱舒適度監測與預測系統，其特征在于，包括傳感器布置策略制定模塊、人因內擾修正矩陣數據庫模塊、溫度測量空間適應性校準模塊、空場溫度及內擾信息數據庫模塊、熱舒適參量數據庫模塊、室內溫度預測模塊和熱舒適度預測模塊；

所述傳感器布置策略制定模塊，用于依據待測建筑的空間特性，制定對應的傳感器布置策略，完成分布式光纖溫度傳感器、點式溫濕度傳感器、黑球溫度傳感器和風速傳感器在待測建筑中的安裝；

所述人因內擾修正矩陣數據庫模塊，用于獲取不同熱源、不同人員分布情況對天花板高度處和所需高度處溫度影響的量化矩陣，作為室內溫度預測模塊的輸入；

所述溫度測量空間適應性校準模塊，用于修正光纖溫度傳感器工作環境變化引起測溫結果變化的系統誤差，對光纖測點溫度的異常值進行動態校準，作為空場溫度及內擾信息數據庫模塊的輸入；

所述空場溫度及內擾信息數據庫模塊，用于整合光纖測點處修正后的空氣溫度以及區域內人員流動和分布的信息，作為室內溫度預測模塊的輸入；

所述熱舒適參量數據庫模塊，用于測量并整合與熱舒適度有關的熱舒適環境參量和熱舒適人因參量，作為熱舒適度預測模塊的輸入；

所述室內溫度預測模塊，基于人因內擾修正矩陣數據庫模塊、空場溫度及內擾信息數據庫模塊的輸入數據，依據待測建筑的空間特性設置對應的機器學習訓練模型，實現對不同類型空間所需高度處溫度場分布的預測；

所述熱舒適度預測模塊，用于依據所需高度處溫度場分布的預測結果，結合上述與熱舒適相關的環境參量和人因參量數據，建立溫度，推演所需高度處平面的熱舒適度分布情況。

2.根據權利要求1所述一種公共建筑溫度及熱舒適度監測與預測系統，其特征在于，所述傳感器布置策略制定模塊中，將待測建筑內部空間進行模塊化處理，考量待測建筑內部各個空間模塊的尺寸大小及可容納人員數量，制定兩種不同的傳感器布置策略：針對尺寸大的空間模塊，將光纖布置于天花板及四周側墻指定高度處，針對尺寸小的空間模塊，將光纖沿指定鋪設間距，由天花板中心向天花板與四周側墻的交角按方形環繞布置；各個空間模塊由同一套光纖測溫系統，同一根光纖進行串聯，在兩種布置策略中，保持光纖的鋪設間距均與光纖溫度傳感器空間分辨率一致，上述光纖用于測量并收集空間溫度信息；根據收集到的空間溫度信息建立建筑空間信息模型，同時，依據待測建筑的空間特性，沿光纖每經過固定數量的光纖測量位點，設置一個傳感器模塊組，每個傳感器模塊組包含點式溫濕度傳感器、黑球溫度傳感器和風速傳感器，其中點式溫濕度傳感器用于測量環境中的相對濕度和空氣溫度，于后續對光纖溫度傳感器測量結果的動態校準；黑球溫度傳感器用于測量環境中的輻射溫度；風速傳感器用于測量環境中的空氣流速。

3.根據權利要求2所述一種公共建筑溫度及熱舒適度監測與預測系統，其特征在于，所述人因內擾修正矩陣數據庫模塊中，基于待測建筑平面布置、空間尺寸的空間屬性，基于建筑空間信息模型和流體動力學計算平臺，對室內熱環境進行模擬，獲得不同熱源、不同人員分布情況對不同高度下溫度影響的量化結果，建立對應不同位置和不同高度處的溫度影響量化矩陣，整合后獲得人因內擾修正矩陣數據庫。

4.根據權利要求1所述一種公共建筑溫度及熱舒適度監測與預測系統，其特征在于，所述溫度測量空間適應性校準模塊中，基于光纖溫度傳感器誤差校準模型，對光纖測得的溫度進行建筑空間適應性校準；對于所有校準后的光纖測點處溫度，計算與其沿光纖布置方向上距離最為接近的點式溫濕度傳感器的溫度差異，以及與對應點式溫濕度傳感器所測量的前5次歷史溫度數據的變異率，若差異值超過2℃將對應的光纖測點作為溫度異常點處理，針對溫度異常點，通過調用光纖溫度傳感器誤差校準模型進行重新校準，自動重新校準后繼續完成測試，上述動態校準貫穿于各傳感器對室內空氣溫度測量的全過程。

5.根據權利要求4所述一種公共建筑溫度及熱舒適度監測與預測系統，其特征在于，其中光纖溫度傳感器誤差校準模型為采用分辨率為0.01℃的溫度傳感器與光纖溫度傳感器同步監測公共建筑室內溫度變化全區間，并基于SVR算法建立的室內空氣溫度測量誤差的現場校準模型，用于降低光纖溫度傳感器的室內空氣溫度測量誤差。