户外作业条件分析系统的制作方法

本实用新型涉及户外作业领域。更具体地说，本实用新型涉及一种户外作业条件分析系统。

背景技术：

户外作业作业条件恶劣，作业人员需面临高温、低温、大风、暴雨、雷电等天气条件，尤其是高温和低温情况，是作业人员遇到最多的，通常情况下只能够通过人为去判断是否适合户外作业，或者通过天气预报所播报的气温来决定是否适合户外作业。人为判断存在个体差异性，而天气预报所播报的气温并不能真实反映局部的实际温度，二者作为判断条件均具有其片面性，不能全面的对户外条件作出分析。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种户外作业分析系统，通过对温度、风速和湿度等与户外作业条件对应的参数进行分析，从而判断当前环境下是否适合进行户外作业。

为了实现本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种户外作业条件分析系统，包括：温度传感器、风速传感器、湿度传感器、显示器、处理器和操控面板，所述处理器分别与所述温度传感器、风速传感器、湿度传感器、显示器和操控面板电连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的户外作业条件分析系统通过温度传感器、风速传感器、湿度传感器分别获取户外的温度数据、风速数据和湿度数据，再发送到处理器中，计算得到舒适温度、当量温度、风冷指数和实效温度，并将计算得到的舒适温度、当量温度、风冷指数和实效温度与预先设定的舒适温度、当量温度、风冷指数和实效温度的标准值作比较，当其中任一参数与标准值不符时，处理器判断该户外条件不适宜户外作业，并将判断结果发送到显示器显示；通过操控面板向处理器发送各项操作指令，如开始收集各种传感器所采集的参数，并进行相应的计算处理，进而判断是否适合户外作业；或者也可以单独控制温度传感器、风速传感器和湿度传感器，进行温度、风速和湿度中某一项的测量，以满足需要单独测量户外的温度、风速和湿度中某一项进行测量时，可以直接测量其中的某一项。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步，该系统还包括语音播报器，所述语音播报器与所述处理器电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步方案中，通过语音播报器向工作人员播放所述处理器处理得到的结果，提醒工作人员是否应该停止户外作业。

进一步，该系统还包括无线信号发射器，所述处理器通过所述无线信号发射器与云服务器进行通讯连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用上述进一步方案中，通过设置无线信号发射器，实现处理器和云服务器的连接，获取气象台预报的户外所在地的温度数据、风速数据和湿度数据，并与户外作业条件分析系统获取的温度数据、风速数据和湿度数据进行比对，当户外作业条件分析系统获取的温度数据、风速数据和湿度数据与气象台预报的数据差别过大时，处理器发出报警信号，并重新进行温度数据、风速数据和湿度数据的测量。

进一步，所述温度传感器为热电偶式温度传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步方案中，温度传感器为热电偶式温度传感器，热电偶式温度传感器是一种自发电式传感器，测量时不需要外加电源，直接将被测量转换成电势输出。

进一步，所述风速传感器为三杯风速传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步方案中，风速传感器为三杯风速传感器，三杯风速传感器采用非接触式磁传感检测原理，抗干扰能力强，可靠性高，能够准确的测得户外的风速数据。

进一步，所述湿度传感器为电容式湿度传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步方案中，湿度传感器为电容式湿度传感器，电容式湿度传感器价格便宜，能够降低成本。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型所述一实施例提供的户外作业条件分析系统的连接关系示意图；

图2为本实用新型所述另一实施例提供的户外作业条件分析系统的连接关系示意图；

图3为本实用新型所述另一实施例提供的户外作业条件分析系统的连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种户外作业条件分析系统，包括：温度传感器1、风速传感器2、湿度传感器3、显示器4、处理器5和操控面板6，所述处理器5分别与所述温度传感器1、风速传感器2、湿度传感器3、显示器4和操控面板6电连接，所述温度传感器1获取户外的温度数据、所述风速传感器2获取户外的风速数据、所述湿度传感器3获取户外的湿度数据，所述温度传感器1、风速传感器2和湿度传感器3将其获得的数据发送到所述处理器5，所述处理器5对接收的户外的温度数据、风速数据和湿度数据进行分析处理后，将处理得到的结果发送至所述显示器4显示。

该实施例中，通过温度传感器1、风速传感器2、湿度传感器3分别获取户外的温度数据、风速数据和湿度数据，再发送到处理器5中，计算得到舒适温度、当量温度、风冷指数和实效温度，并将计算得到舒适温度、当量温度、风冷指数和实效温度与设定的舒适温度、当量温度、风冷指数和实效温度的标准值作比较，当其中任一参数与标准值不符时，处理器5判断该户外条件不适宜户外作业，并将判断结果发送到显示器4显示；通过操控面板6向处理器5发送各项操作指令，如开始收集各种传感器所采集的参数，并进行相应的计算处理，进而判断是否适合户外作业；或者也可以单独控制温度传感器1、风速传感器2和湿度传感器3，进行温度、风速和湿度中某一项的测量；

其中，舒适温度，是指某一环境在给定人体活动量、衣着热阻值及环境温度的条件下满足舒适要求的当量温度，其为人的主观感到舒适的温度，是作业环境微气候对人体冷热调节作用的综合指标。测定舒适温度的标准条件是人坐着休息，穿着薄衣服(指气温为21℃、相对湿度为50％、气流速度为1m/s时，人坐着休息感到温度舒适所穿的衣服)，无强迫对流(空气基本静止，气流速度不超过0.075m/s)，正常的地球引力和海平面气压。在这种条件下测定的舒适温度为21±3℃；

实效温度指在不同温度、湿度、风速的综合作用下人体有热感觉的气温，是对作业环境微气候进行综合评价的指标。它是与气流静止不动(气流速度为零)、相当湿度为100％的条件下人体感到舒适所对应的气温。不同于球、湿球温度、不同气流速度条件下的实效温度，可通过实效温度诺模图上查找确认；实效温度至今尚无公认的标准值。有的国家规定为26.7℃，有的国家规定为28℃，也有的国家规定实效温度超过32℃必须停止作业；

当量温度以干球湿度、辐射温度和气流速度表示的一种综合性指标，辐射温度可按下式计算：

上式中T_r为以绝对温度表示的辐射温度；T_q为以绝对温度表示的黑球温度；T_q1为黑球温度，℃；T_a为空气温度，℃；V为气流速度，(m/s)；

当量温度按下式计算：

上式中T_r为当量温度；

当量温度为25℃时，穿一般衣服的人的代谢是平衡的，当量温度低于25℃为冷环境，高于33℃为热环境。因此，可根据当量温度判断人体热平衡情况。实验表明，当量温度与人体皮肤温度的相关系数为0.52，与实效温度的相关系数为0.48，与空气干球温度的相关系数为0.48，70％的受试者感觉气温适宜的范围是，以当量温度表示为14.5-18.9℃；以实效温度表示为13.9-17.2℃；以干球温度表示为15.6-20.0℃。当量温度适用于偏冷地区，使用范围不如实效温度广泛；

风冷指数为评价风速与空气温度对人体综合影响的指标，其计算公式为

I＝h(t_s-t_a)

h＝4.1868(10.45-V+10V^1/2)

式中I为风冷指数，kJ/(m²·h)；h为传热系数，kJ/(m²*h*K)；V为气流速度，m/s；t_S为皮肤温度，K；t_a为环境温度，K。

舒适温度、当量温度、风冷指数和实效温度的标准值如下：

夏季时舒适温度的标准值为17-26.1℃，冬季时舒适温度的标准值为15.6-23.3℃；当量温度的标准值为14.5-18.9℃；风冷指数的标准值为不超过68kJ/(m²·h)；实效温度的标准值为不超过26.7℃。

优选地，如图2所示，作为本实用新型另外一个实施例，在图1所示实施例的基础上，该系统还包括：

语音播报器7，所述语音播报器7与所述处理器5电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步方案中，通过语音播报器7向工作人员播放所述处理器5处理得到的结果，提醒工作人员是否应该停止户外作业。

优选地，如图3所示，作为本实用新型另外一个实施例，在图2所示实施例的基础上，该还包括：

无线信号发射器8，所述处理器5通过所述无线信号发射器8与云服务器进行通讯连接，以获取气象台预报的户外所在地的温度数据、风速数据和湿度数据，并发送到所述处理器5。

该实施例中，通过设置无线信号发射器8，实现处理器5和云服务器的连接，无线信号发射器8无需架设电缆或挖掘电缆沟，可以节省成本，无线信号发射器8可采用Wi-Fi或移动通信的方式；

无线信号发射器8通过云服务器获取气象台预报的户外所在地的温度数据、风速数据和湿度数据，并与户外作业条件分析系统获取的温度数据、风速数据和湿度数据进行比对，当户外作业条件分析系统获取的温度数据、风速数据和湿度数据与气象台预报的数据差别过大时，处理器5发出报警信号，并重新进行温度数据、风速数据和湿度数据的测量。

需要说明的是，在上述任一所示实施例中，所述温度传感器1可以为热电偶式温度传感器1。热电偶式温度传感器1是一种自发电式传感器，测量时不需要外加电源，直接将被测量转换成电势输出；

热电偶的热电势EAB(T，T₀)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为T₀，称为自由端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势，进而通过RS232或RS485传输至处理器5。

进一步的，所述风速传感器2可以为三杯风速传感器2。

风速传感器2为三杯风速传感器2，三杯风速传感器2采用非接触式磁传感检测原理，抗干扰能力强，可靠性高，能够准确的测得户外的风速数据；

三杯风速传感器2采用三杯旋转架结构，锥形轴承支撑，在旋转架的轴上固定有一个齿状的叶片，当旋转架在随风旋转时，轴带动着叶片旋转，齿状叶片在光电开关的光路中不断切割光束，从而将风速线性的变换成光电开关的输出脉冲频率。仪器内的单片机对风传感器的输出频率进行采样、计算，将电信号通过RS232或RS485传输至处理器5。

进一步的，所述湿度传感器3为电容式湿度传感器3。

电容式湿度传感器3价格便宜，能够降低成本；

电容式湿度传感器3采用湿敏电容，湿敏电容是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比，进而通过RS232或RS485传输至处理器5。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。