历史建筑舒适度测量仪的制作方法

本发明公开了一种通用的历史建筑舒适度测量技术。发明通过无线传感器网络技术，在高精度定位基础上形成历史建筑内式功能区物理参数获取，形成历史建筑舒适度计算显示。发明涉及无线传感器网络技术、舒适度算法软件技术、传感器技术与arm芯片技术、显示技术，涉及到历史建筑环境学、网络技术、传感技术以及软件技术领域。传感器网络通过将历史建筑内、外环境中温度、湿度、风速与亮度、颗粒密度参数融合，形成历史建筑的生活舒适度、工作舒适度与综合舒适度。本发明可以快速、客观的为历史建筑的宜居性与质量评介提供测量级设备。

历史建筑的舒适度测量是当前对历史建筑评介标准化的需求满足。历史建筑的大量出现与历史建筑的可居住性的评介了，适合人类居住的指标与对不同历史建筑环境中，人体普遍舒适度的测量需求十分迫切，如在新建历史建筑的居住质量，历史建筑的发展研究以及对历史建筑的设计规划上，均具有巨大的应用需求。本发明可以通过对历史建筑的环境物理参数的测量，快速形成对历史建筑的舒适程度计算与测量。

背景技术：

舒适度的测量有传统物理仪器探测方法[t1]、人体体验方法adam[２]、个体的舒适度测量[３,4]。所进行的舒适度是以个体体验为核心计算形成的，所形成的舒适度是点式测量完成的，测量中出现的精度差、代表性不均匀、测量周期长的缺点。热量测试人体舒适度模型是adam（高级热量人体模型），一般用来检测飞机和车辆的各种短暂的环境变化,adam是由国家可再生资源实验室研制的，用来检测车辆和飞行器内的各种短暂的环境变化。adam有126个独立的发汗区，可以高度精确的模拟人在不同的条件下的感觉和舒适度。模型模拟不同的环境气候条件下，人的各种反映(出汗，呼吸)。成本极高且单纯表现的是微小尺度（环境）人体舒适度。本发明属于中小尺度区域舒适度的测量技术，能够低成本测量区域舒适度，达到对区域中人类为对象的环境舒适度测量。

[文献与产品资料]：

[１]雷卫延,敖振浪,杨志健等.舒适度测量仪探测系统开发.气象科技.2013年10月:960-963；

[２]肖晶。基于人体舒适度指数负荷特性分析方法的研究.《东南大学》2005年硕士论文；

[３]b+人体舒适度的综合评价问题.第六届大学生数学建模竞赛(东南大学组)；

[4]刘颜,于佐军.基于嵌入式技术的人体舒适度指数测量系统开发.2011年中国石油大学硕士论文。

技术实现要素：

本发明公开了一种标准化探测历史建筑舒适性的电子计算机产品技术。发明涉及无线传感器网络技术、舒适度算法软件技术、传感器技术与arm芯片技术、显示技术，涉及到历史建筑环境学、网络技术、传感技术以及软件技术领域。传感器网络采集历史建筑内、外环境的温度、湿度、风速与亮度、颗粒密度参数，网络同时具有10cm高精度定位，将历史建筑的建筑结构与传感参数融合，形成功能区舒适度计算值，不同功能区的舒适度结构形成历史建筑的生活舒适度、工作舒适度与综合舒适度，并显示三类舒适度的值，同时显示出历史建筑的修缮建议，以提高历史建筑舒适度。

本发明由测量部署、探测网络与舒适度算法三个部分组成。

部署方法

其中测量部署是由二个过程组成：

先是确定历史建筑的主要五个功能房间（卧室、厅堂、厨房、卫生间或贮藏室、院落或阳台）与相应数量，并确定功能房间的必要器具或家俱完整；

再是对历史建筑的功能房间按要求部署节点，部署方法按节点功能对应编号部署。编号方法如下：

依房间功能号编号为a、b、c……，表示房间的功能数量；

依传感器的类型与数据采集时间周期t编号1(t)、2(2t)、3(3t)、4(4t)、……

定义最大周期（传感器数量）为所有传感器的平均周期２倍取整t；

则传感器节点编号为房间功能号_传感器编号。并以此为节点标识（ｉｄ）。

测量技术

历史建筑舒适度测量仪由探测参数网络a与舒适度计算器b组成。探测网络a由具有高精度定位的无线传感器网络组成，网络完成温度、湿度、风速、亮度、颗粒密度传感参数获取，并通过定位参数与时间参数、历史建筑功能区id形成数据报文。数据报文传送到计算器b进行生活舒适度、工作舒适度与综合舒适度计算，并显示出影响舒适度的历史建筑修缮建议。本发明电路由无线传感器节点与arm芯片计算器组成。原理框架如图1所示。

图1中部件①为点舒适度、②为舒适度修正值无线传感器测量单元，用于采集确定位置的物理传感器数据。数据采集（定位与时间、传感参数、节点（功能）id）后传送到本历史建筑测试网络的管理节点，管理节点负责本历史建筑测试节点的数据收集与远程传送。数据由管理节点传送到历史建筑舒适度计算③。③负责接收来自①的数据，形成功能间的舒适度数值。舒适度修正④值由主观舒适度计算④形成，由部件②提供数据，进行计算。计算系统⑤完成整个历史建筑的多功能间与历史建筑内主要器件数量的计算，形成历史建筑舒适度输出显示⑦。功能器件完整系数⑥是指历史建筑内非建筑结构的家俱与设施，数量由历史建筑使用对象确定，一般系数人为设定为１（满足使用）与0.5（不满足使用）。舒适度计算显示器⑧由如图五个部分组成。

测量技术中的①②由通用传感器节点组成。传感器节点之间使用测距确定之间的距离。通过传感器扩展板增加了超声、红外、激光测距传感器，测距数据由编码测距形成，如图２节点的多测距传感器板载电路框架。

历史建筑的一个功能性的网络由３到２０个节点组成，其中至少包括一个管理节点，负责测距原点校准、距离确认、节点功能id定义、数据校验与数据远程通信功能，管理节点是锚节点。单元数据采集网络如图３所示。

节点形成的数据发送到管理节点，由于管理节点的位置是已经知道并确定的，称之为锚点。其它节点与自己管理节点进行精确定位，形成数据集发送到管理节点，管理节点将收集到的数据形成本功能区数据，传送到计算显示器⑧进行计算。计算显示器由arm９组成计算核心电路，集成传感器网络节点与sink功能（中央数据收集），进行计算。如图４为计算显示器的电路框架。

点舒适度算法由公式[３，４]进行计算获取点值ɤi，i为历史建筑内功能房间数量，即测量网络在时刻tk产生i个舒适度值。且取历史建筑内器件完整度为1，功能间对于计算对象的重要性权值为ξi，那么历史建筑的无修正值的舒适度ɤ计算公式为公式一，详见附图6。

值为△ɤ并由气体参数与照度、颗粒密度形成，并由固化在ｒｏｍ中数据库经过计算形成，算法伪代码如下：

[舒适度修正值形成算法]

；ｒｏｍ中具有多种气体与照度、颗粒密度阈值对应修正值表

；输入传感网络获取的数据（参数集）

；对应每功能间或历史建筑网络的数据，查询获得对应阈值△ɤ气体、△ɤ照度、△ɤ颗粒密度

；对每功能间修正值△ɤi=△ɤ气体+△ɤ照度+△ɤ颗粒密度

；结束

则历史建筑的舒适度计算值为修正值由照度值、颗粒密度与气体参数（二个）的阈值集合形成，以每功能间的修正值形式对功能间舒适度进行修正计算。具有修正的历史建筑舒适度计算为最终输出值，计算公式为公式二，详见附图7。其中△ɤi取值范围为[-0.5,0.5]。

计算结果由lcd显示屏显示，并形成当前实时舒适度、一年周期舒适度曲线与当前环境日平均舒适度值显示。显示界面如图５所示。

产品相比较传统的测试仪与方法，具有明显的不同，与进步。表1例出了其它产品与本发明的测试比较结果，并例出了在测量周期（时间）、精度与人体验、成本的比较结果，结果显示本发明具有明显的不同，技术测试所给出的结果说明了产品的本质差异。具有测量周期极短、精度与体感一致性达到81%（传统是47%）、成本极低。

附图说明：

图1历史建筑测试仪结构框架原理图；

图2带测距多传感器板载电路框架；

图３历史建筑数据采集网络单元；

图４计算显示器电路框架；

图5历史建筑舒适度综合显示界面；

图6公式一；

图7公式二。