一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置及观测方法
【专利摘要】本发明提出的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置及观测方法属于气象探测领域，其目的是拓展气象预报服务范围，为在特定场所工作、生活的人群提供个性化高温预警指引。本模拟木屋装置内壁尺寸为：长ⅹ宽ⅹ高=1米ⅹ1米ⅹ1米，其顶面由前边往后边向下倾斜，该顶面上覆盖一层沥青材料；模拟木屋装置的各面木质材料之间以及各面之间采用密封连接,所述模拟木屋装置前面的右上方有10x20cm的上透气孔及其左下方的门上有10x10cm的下透气孔，上、下透气孔使模拟木屋装置的内、外的空气形成对流，并限制气流速度不超过0.3米/秒；所述模拟木屋装置底面的中心位置固定的支架上安装有温度传感器，温度传感器与数据采集器连接。通过一系列的抽样观测模拟木屋装置环境的气温，与同一时间对同一区域特定环境气温的测定比较，符合气象误差要求。
【专利说明】
一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置及观测方法
技术领域
[0001] 本发明提出的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置及观测方法属于气象 探测领域，具体地说，它涉及空气温度测量区域精细化和模拟仿真的方法，以及提供个性化 气象预报预警服务的基础支撑。
[0002]
【背景技术】
[0003] 人和动植物与自然空气温度息息相关。生物和环境是相互依存、相互影响的统一 体，生物不断地受到环境因素变化和制约的影响。空气温度变化作为一种高深莫测因素，也 直接影响着机体的生理状况和代谢。研究结果表明：人体适宜的健康温度为18 °C -25 °C，健 康湿度为40 % -70 % RH，在此环境下人体感觉最舒适。而在温度介于24 °C -30 °C，湿度小于 60 %时，人体感觉热而不闷；在温度高于30 °C，湿度大于70 %时，人体感觉闷热;在温度高于 36°C，湿度大于80%时，人体感觉严重闷热，且发汗机制受阻，容易因体内蓄积大量的余热 而中暑;工作出错率比平时高十倍，意外工伤事故比率上升。
[0004] 日常生活中，气象部门每天都会发布天气预报或者高温预警。目前，气象台预测的 最高气温是大自然状态下的流动空气温度，是标准气温。它是在标准百叶箱里测到的。标 准百叶箱是安放在防太阳直射、防风、防雨、通风自然的草坪上。温度表放在百叶箱里，在 距地面1 .5米上测出的数据。这是全球气象组织统一规定的标准。它代表着自然状态下， 不受干扰的标准空气温度。然而，在酷暑难熬的天气中，一些在某些工作环境下劳动的人 们，经常会不断地发出埋怨声，说气象台最高气温预报低了！与所在地实际最高温度不相 符，甚至相差甚远!这是因为，与百叶箱里面有风流动条件下温度表观测温度不同，在非草 坪下垫面环境，比如裸露封闭空间、工棚、板房、瓦房、民宅和茅棚等特定场所，由于这些建 筑构成的材料不同，同时其内部几乎没有空气流动（即是没有风），夏天时其温度往往比草 坪下垫面的标准空气温度高得多，所以说天气预报的温度不能很好地代表裸露封闭空间、 工棚、板房、瓦房、民宅和茅棚等特定场所的实际温度。本发明分析其原因主要是，因为目前 尚没有一种较好的气象观测方法和装置来测量并模拟前述特定环境的温度。
[0005] 世界气象组织(WMO)发布的《气象仪器和观测方法指南》推荐全世界采用百叶箱， 我国气象部门也是使用标准百叶箱作为温度表的安置环境。百叶箱的设计要求具有一定的 通风系数，四个方向都一样。目前，全世界的气象部门对公众预报的最高温度都是草坪下垫 面的标准空气温度，而且区域尺度最多精细到镇区范围，没有精细到对特定类别的场所作 出空气温度预报服务。随着社会经济飞速发展，公众对天气预报的定时、定点、定量预报要 求越来越高，尤其是对特定环境的高温预报提出更多个性化要求，以满足在特定场所劳动 的人们做好防范高温中暑措施。因此，采用本发明的模拟木屋装置观测到的空气温度，通过 算法来反演拟合出工棚、板房、瓦房、民宅和茅棚等特定场所的实际温度，就能够针对性地 做好温度预报，为在特定场所工作、生活的人群提供个性化高温预警指引。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是拓展气象预报服务范围，为在特定场所工作、生活的人群提供个 性化高温预警指引。
[0007] 本发明的技术方案是这样的：通过对特定环境的大量实测数据的统计分析，优选 一个统计分析值，并对模拟测定值进行修正，以期接近其实际气温。综合考虑测定装置的代 表性、安装可行性、便利性和经济性，本发明的模拟测定装置必须轻便、耐用，其结构和体积 大小具有一定的气温测量代表性，能够对特定环境反映出其普遍情况。
[0008] 本发明所指的特定环境是，该装置的门和窗的面积相对于建筑物墙面面积很小， 其内部对流性很弱，风速极小，通常不超过0.3米/秒，相比标准百叶箱设计的通风系数是3 米/秒小得多。所以设计木屋时，要使木屋内外产生气流交换，气流速度不超过〇. 3米/秒。
[0009] 本发明提出的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，包括温度传感器、数 据采集器，其特征在于还有模拟木屋装置，所述模拟木屋装置由前面、后面、左面、右面、底 面和顶面构成，模拟木屋装置内壁尺寸为:长X宽X高=1米X 1米X 1米，各面木质材料之 间以及各面之间采用密封连接，所述模拟木屋装置顶面由前边往后边向下倾斜，该顶面上 覆盖层；所述模拟木屋装置的前面右上方有10x20cm的上透气孔及其左下方的门上有 IOxlOcm的下透气孔，上、下透气孔使模拟木屋装置内、外的空气形成对流，并限制气流速度 不超过0.3米/秒;所述模拟木屋装置底面的中心位置固定一个支架，在支架离底面50厘米 处安装有温度传感器，温度传感器与模拟木屋装置外的数据采集器连接。
[0010] 上述的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，其特征在于所述的木质材料 经过碳化处理。
[0011]所述的模拟木屋装置安装位置是座南朝北。
[0012] 上述的模拟木屋装置固定在基座上，基座可采用水泥材料。
[0013] 上述基座的表面尺寸为:长X宽=1.2米Xl. 2米。
[0014] 所述模拟木屋装置的底面能自由活动。
[0015] 所述的的上、下透气孔装有网格。
[0016] 所述的支架的材料是环氧树脂。
[0017] 所述的覆盖层是沥青材料。
[0018] -种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置的观测方法，该方法是，模拟木屋装 置的温度传感器实时采集并传输给数据采集器，数据采集器实时采集和处理木房子内部空 气温度，通过修正拟合，模拟出各种特定场所的实际温度。
[0019] 本发明具有如下优点： 1. 本发明的装置及观测方法简单实用。有利于拓展气象部门的气象服务范围，提示劳 动者做好安全防范措施保护身心健康， 2. 所采用材料和传感器及电子设备很容易采购，安装维护容易成本低，使用安全、环保 和可靠。
【附图说明】
[0020] 图1是模拟木屋装置的主视图； 图2是模拟木屋装置的左视图； 图3是模拟木屋装置使用状态的立体图。
[0021] 前面1、左面2、右面3、后面4、底面5、顶面6、温度传感器7、覆盖层8、支架9、基座10、 上透气孔11、下透气孔12、门13、网格14。
【具体实施方式】
[0022] 现用实施例说明本发明的技术方案，图1-4显示了模拟木屋装置的结构，模拟木屋 装置由六个面组成:前面1、左面2、右面3、后面4、底面5和顶面6，模拟木屋内壁尺寸为:长X 宽X高=1米X 1米X 1米，各面都是由碳化处理的木板密封连接组成，使用木螺丝将四个侧 面板与顶面板密封紧固连接，底面板5与四个面采用槽式活动连接，所述模拟木屋顶面前边 往后边向下倾斜5度，其顶面板上面覆盖一沥青层8 ;模拟木屋装置在木屋前面右上方有 10x20cm的上透气孔11及其左下方的门13上有IOxlOcm的下透气孔12,两透气孔装有网格1 4;模拟木屋固定在1.2米X 1.2米的水泥水平基座10上，底面中心位置固定一个环氧树脂做 的支架9,支架在离底面50厘米处安装温度传感器7,温度传感器与模拟木屋外的数据采集 器用电线连接。
[0023] 观测方法:整个木屋装置安装在水泥基座上，座南朝北。考虑木屋装置中心点的空 气相对来说最均匀，最具有代表性，所以在此位置高5Q厘米处安装温度传感器，并将温度传 感器连接到数据采集器，实时采集和处理木房子内部空气温度，通过修正拟合，模拟出各种 特定场所的实际温度。
[0024]模拟木屋装置观察方法是，数据采集器实时采集和处理木房子内部空气温度，通 过修正拟合，模拟出各种特定场所的实际温度。
[0025] 通过一系列对观测模拟木屋装置环境的气温的抽样，与同一时间对同一区域特定 环境气温的测定，得出下表结果； 特定环境名称木星模拟温度rc)忤冗环境温度误差 备注 丁.棚 3:5 34.6 11 区域内有阳光，风速小于 I农/秒； 板/? 33 5 34.5 1-3 区域内有光，.风速小丁· 1米/秒； 瓦房 35 7 36.6 0.9 区域内冇阳光，风速小于 1米/秒； 民宅 35.7 36.1 0.4 区域内有阳光*风遽小于 1米/秒； 第棚 35.7 35,4 -0.3. 区域内有阳光，风速小于 1米/秒D
[0026] 从上表可以看出，模拟木屋装置测定的空气温度与特定环境气温的普遍情况比较接 近，符合误差要求。如果再分别对各类特定环境气温进一步作修正，结果会更加接近。该结 果对于拓展气象预警服务，向公众提供高温预警指引来说是完全可以接受的。
【主权项】
1. 一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，包括温度传感器、数据采集器，其特征 在于还有模拟木屋装置，所述模拟木屋装置由前面、后面、左面、右面、底面和顶面构成，模 拟木屋装置内壁尺寸为:长X宽X高=1米X 1米X 1米，其顶面由前边往后边向下倾斜，该 顶面上有覆盖层;模拟木屋装置的各面木质材料之间以及各面之间采用密封连接，所述模 拟木屋装置前面的右上方有10x20cm的上透气孔及其左下方的门上有IOxlOcm的下透气孔， 上、下透气孔使模拟木屋装置的内、外的空气形成对流，并限制气流速度不超过0.3米/秒； 所述模拟木屋装置底面的中心位置固定一个支架，在支架离底面50厘米处安装有温度传感 器，温度传感器与模拟木屋装置外的数据采集器连接。2. 根据权利要求1所述的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，其特征在于所 述的模拟木屋安装位置是座南朝北。3. 根据权利要求1或2所述的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，其特征在于 木质材料经过碳化处理。4. 根据权利要求1或2所述的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，其特征在于 所述的模拟木屋装置固定在基座上。5. 根据权利要求1或2所述的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，其特征在于 所述模拟木屋装置的底面能自由活动。6. 根据权利要求1或2所述的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，其特征在于 所述的支架的材料是环氧树脂。7. 根据权利要求1或2所述的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，其特征在于 所述的的上、下透气孔装有网格。8. 根据权利要求1或2所述的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，其特征在于 所述的覆层是沥青材料。9. 根据权利要求4所述的一种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置，其特征在于所 述的基座的表面尺寸是:1.2米Xl. 2米。10. -种测定特定环境空气温度的模拟木屋装置的观测方法，该方法是，模拟木屋装置 的温度传感器实时采集并传输给数据采集器，数据采集器实时采集和处理木房子内部空气 温度，通过修正拟合，模拟出各种特定场所的实际温度。
【文档编号】G01K13/02GK105890805SQ201610371851
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】敖振浪, 刘艳中, 吕雪芹, 黄宏智, 林金田, 周钦强, 王明辉
【申请人】广东省气象探测数据中心