一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法

本发明属于建筑节能，特别涉及一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法。

背景技术：

1、热用户室温作为供热系统运行控制的目标，是智慧供热系统自感知、自分析、自决策、自调节的关键参数，准确的室温数据是实现热计量及智能决策与控制的重要基础条件。目前室温数据主要采用传感器进行采集传输的方式，在实际工程应用中提高室温传感器覆盖率遇到成本过高，入户安装困难以及室温准确性等实际问题。

2、因此，面对如何有效地进行建筑室温直接测量，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服室温传感器安装率不足导致的建筑室温监测困难，提出一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，本发明首次将无人机搭载红外热像技术和室温传感器结合应用于建筑室温测量，具有快速、非接触式测温的优点，在不影响用户的条件下实现建筑室温的快速测量，为集中供热系统的热用户室温数据收集提供了便捷。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法包括以下步骤：

4、步骤一、确定目标建筑类型，在目标建筑中选择基准房间并安装室温传感器获取所述基准房的实际室温值；

5、步骤二、采用无人机搭载红外遥感传感器的方式获取待测房间和基准房间外窗的可见光图像和红外图像，所述待测房间和基准房间外窗不存在内遮阳、装饰物遮挡和玻璃幕墙；或者存在遮阳、装饰物遮挡；

6、步骤三、将所述待测房间和基准房间外窗的红外温度场的温度平均值作为温度采集值；

7、步骤四、通过实际室温值和温度平均值建立数学模型，计算得到待测房间的室内温度：

8、所述待测房间和基准房间不存在内遮阳、装饰物遮挡和玻璃幕墙；或者存在内遮阳、装饰物遮挡，步骤四中通过计算得到待测房间的室内温度为：

9、t待测＝t基准+(t′待测-t′基准)

10、式中：

11、t待测表示待测房间的实际室温值；

12、t基准表示基准房间的实际室温值；

13、t’待测表示待测房间外窗的红外温度场的温度平均值；

14、t’基准表示基准房间外窗的红外温度场的温度平均值。

15、一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法包括以下步骤：

16、步骤一、确定目标建筑类型，在目标建筑中选择基准房间并安装室温传感器获取所述基准房的实际室温值；

17、步骤二、采用无人机搭载红外遥感传感器的方式获取待测房间和基准房间外窗的可见光图像和红外图像；所述待测房间和基准房间外窗存在玻璃幕墙；

18、步骤三、将所述待测房间玻璃幕墙和基准房间外窗的红外温度场的温度平均值作为温度采集值；

19、步骤四、通过实际室温值和温度平均值建立数学模型，计算得到待测房间的室内温度。

20、所述待测房间和基准房间存在玻璃幕墙，待测房间的室内温度为n个小区域计算温度的平均值：

21、

22、式中：

23、t幕墙表示玻璃幕墙室内温度；

24、表示待测房间的第一个区域所在的实际室温值；

25、表示待测房间的第二个区域所在的实际室温值；

26、表示待测房间的第三个区域所在的实际室温值；

27、表示待测房间的第四个区域所在的实际室温值；

28、表示待测房间的第五个区域所在的实际室温值；

29、…

30、表示待测房间的第n个区域所在的实际室温值。

31、待测房间的任意一个区域的实际室温值：

32、

33、其中；n取1，2，3，…n；

34、表示待测房间的区域n的实际室温值；

35、t基准表示基准房间的实际室温值；

36、t”待测表示待测房间玻璃幕墙第n个区域的红外温度场的温度平均值；

37、t’基准表示基准房间外窗的红外温度场的温度平均值。

38、步骤二中，在获取可见光图像和红外图像前，若所述待测房间外窗存在内遮阳，如选择同类型房间外窗存在内遮阳的房间作为基准房间，则无人机与待测房间和基准房间外窗保持5-10米的测试距离，测温时间为早上8点或者傍晚4点，如选择同类型房间外窗不存在内遮阳的房间作为基准房间，无人机与待测房间和基准房间外窗保持5米的测试距离，则测温时间选择在太阳落山之后；

39、若所述待测房间和基准房间存在玻璃幕墙，将玻璃幕墙分为均匀的n个小区域，分别采用无人机搭载红外遥感的方式获取待测房间玻璃幕墙n个小区域的红外图像，无人机与玻璃幕墙保持8-10米的距离，使红外相机的取景可以包含玻璃幕墙，测温时间在太阳落山之后；

40、若所述待测房间和基准房间外窗存在装饰物遮挡，如选择同类型房间外窗存在相同装饰物遮挡的房间作为基准房间，则无人机与待测房间和基准房间外窗保持5-10米的测试距离，测温时间为上午8-9点或者晚上16-17点，测温时长控制在30min之内，如选择同类型房间外窗不存在相同装饰物遮挡的房间作为基准房间，无人机与待测房间和基准房间外窗保持5米的测试距离，则测温时间选择在太阳落山之后，测温时长控制在30min之内；

41、所述待测房间和基准房间外窗的红外图像均是在无太阳直射、环境风速小于3级、天气晴朗无雨雪影响，且拍摄角度垂直于所述待测房间和基准房间外窗的条件下获取的。

42、本发明相比现有技术的有益效果：

43、本发明的技术特点为无接触、快速、准确，这使得红外热成像技术可以实现从室外快速获取各住户的室内温度数据。首次将无人机搭载红外热成像技术和室温传感器结合起来应用于建筑室温测量，提出利用红外热成像技术通过用户外窗来获得室内空气温度信息的方法。从而实现在不干扰用户的情况下，实现非接触式、快速、准确地测量建筑物室内空气温度。

44、根据该技术特点所带来的有益效果包括：操作简单，隐私性好，成本低等，在安装少量室温传感器的情况下通过红外图像获得待测房间室内空气温度信息；进一步地，通过建筑物外立面不同房间的外窗的红外图像，即可呈现不同房间的室温差异，从而可以表现出不同用户室内温度的时空分布特征，实现对智慧供热效果的快速评估，为智慧供热系统自感知、自分析、自决策、自调节提供数据支持。

45、为了更好地理解本发明，以下详细阐述本发明提出的一种无人机搭载红外遥感结合室温传感器的室温监测方法的应用实例：

技术特征：

1.一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，其特征在于：包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，其特征在于：步骤一中确定目标建筑类型的方式为：将所述目标建筑类型分为同一朝向同层窗户数量大于层数和同层窗户数量小于层数两种类型。

3.根据权利要求2所述一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，其特征在于：

4.根据权利要求1或3所述的一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，其特征在于：步骤二中所述待测房间和基准房间外窗不存在内遮阳、装饰物遮挡和玻璃幕墙时，获取可见光图像和红外图像的过程为：无人机分别与待测房间和基准房间外窗保持5-10米的测试距离，所述待测房间和基准房间外窗的红外图像均是在无太阳直射、环境风速小于3级、天气晴朗无雨雪，且拍摄角度垂直于所述待测房间和基准房间外窗的条件下获取的。

5.根据权利要求1或3所述一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，其特征在于：步骤二中存在内遮阳或者装饰物遮挡时获取可见光图像和红外图像的过程为：

6.一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，其特征在于：包含以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，其特征在于：步骤一中确定目标建筑类型的方式为：将所述目标建筑类型分为同一朝向同层窗户数量大于层数和同层窗户数量小于层数两种类型。

8.根据权利要求7所述一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，其特征在于：步骤一中在目标建筑选择基准房间并安装室温传感器的过程为：

9.根据权利要求7或8所述一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，其特征在于：步骤二中获取可见光图像和红外图像的过程为：所述待测房间和基准房间存在玻璃幕墙，将玻璃幕墙分为均匀的n个小区域，分别采用无人机搭载红外遥感传感器的方式获取待测房间玻璃幕墙n个小区域的红外图像，无人机与玻璃幕墙保持8-10米的距离，使无人机上的红外相机的取景包含玻璃幕墙，测温时间在太阳落山之后；

10.根据权利要求9所述的一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，其特征在于：所述待测房间和基准房间存在玻璃幕墙，待测房间的室内温度为n个小区域计算温度的平均值：

技术总结
一种红外遥感结合传感器的建筑室温监测方法，属于建筑节能技术领域；所述方法包含步骤一、确定被测建筑类型，在被测建筑中选择基准房间安装室温传感器获取所述基准房的室温；步骤二、采用无人机搭载红外遥感传感器的方式获取待测房间和基准房间外窗的可见光图像和红外图像；步骤三、将所述待测房间和基准房间外窗的红外温度场的温度平均值作为温度采集值；步骤四、通过实际室温值和温度平均值建立数学模型，计算得到待测房间的室内温度。本发明首次将无人机搭载红外热像技术和室温传感器结合应用于建筑室温测量，具有快速和非接触式测温的优点，在不影响用户的条件下实现建筑室温的快速测量，为集中供热系统的热用户室温数据收集提供了便捷。

技术研发人员：周志刚,修思源,丛铭阳,吴雅玲,方修睦,刘京,杨大易,陆群山
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23