一种基于热扩散的建筑物能耗监测装置

1.本实用新型涉及监测装置技术领域，具体为一种基于热扩散的建筑物能耗监测装置。


背景技术：

2.在我国建筑节能专项规划，控制建筑能耗和发展低碳建筑的要求下，准确监测特征建筑的碳排放特征必要性突出，其目的是在于应对未来气候变化和碳减排与碳中和挑战，对新建建筑实施全生命周期内的能源高效使用和低水平碳排放量，满足低碳建筑的概念要求。在实践要求中，由于建筑物的建筑类型不同，存在大量老旧住宅或商业建筑，鉴于国内建筑的自有特征，其使用期间的能耗时空特征在应用于现有碳排放量计算模型中存在显著地不适用性,具体表现为基础数据获取困难，能耗数据不精准，模拟结果偏差，严重阻碍了实现控制建筑能耗强度、发展低碳建筑的目标实现。
3.在能源消耗计算中，空调、电脑、照明等设施设备的能源消耗在民用、办公建筑和商场中占据主要能耗占比，根据粗略计算，在办公建筑和商场中，仅空调设备的能源消耗占总能耗的最高比例可以达40％。我国南方区域的夏季和冬季，建筑物内部的空调能耗会在此数据上继续攀升。以建筑物为本体，由于夏季强烈的太阳辐射和大气温度显著的昼夜变化，会发生由环境高温向建筑本体低温的热力传播；而在冬季，则会发生由建筑物本体高温向低温的热扩散。加之能耗设备在以电能为驱动的工作中，电能存在自身损耗而转变为热能形式。因此在终端统计碳排放因子的统计计算存在一定误差。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种基于热扩散的建筑物能耗监测装置，具备降低误差的优点，以解决存在一定误差的问题。
5.为实现降低误差的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于热扩散的建筑物能耗监测装置，包括底座，所述底座的顶部螺钉固定连接有支撑柱，所述支撑柱的顶部螺钉固定连接水平支撑板，所述水平支撑板的顶部螺钉固定连接有红外探测器和处理组件，所述处理组件固定连接在红外探测器的右端螺钉，所述水平支撑板的顶部且位于红外探测器的外侧螺钉固定连接有环形光栅，所述环形光栅的顶部曲面螺钉固定连接有全景红外镜头和辅助广角镜头，所述水平支撑板的顶部且位于全景红外镜头和辅助广角镜头的外侧螺钉固定连接有顶盖，其中一个所述支撑柱的外壁螺钉固定连接有温度传感器，所述底座的顶部且位于支撑柱和温度传感器的外侧螺钉固定连接有圆柱形外罩，所述圆柱形外罩的曲面外壁螺钉固定连接有led显示屏，所述底座的顶部且位于所有支撑柱围成的空间内部螺钉固定连接有wifi发射器，所述底座的底部螺钉固定连接有底部封盖，所述底座的底部且位于底部封盖的内部螺钉固定连接有温度处理器，所述底部封盖的底部螺纹连接有铝合金基座。
6.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述环形光栅为半空心球形，且环形光栅
空心部分的水平面到最高点的距离大于红外探测器和处理组件的高度。
7.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述水平支撑板的曲面外壁开设有sd卡插接槽。
8.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述红外探测器、温度传感器、处理组件、全景红外镜头、led显示屏、温度处理器和辅助广角镜头的网络信号输入端与wifi发射器网络信号输出端连接。
9.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述全景红外镜头信号输入端与辅助广角镜头的信号输出端连接，所述全景红外镜头信号输出端与红外探测器的信号输入端连接，所述红外探测器的信号输出端与处理组件的信号输入端连接，所述处理组件的信号输出端与led显示屏的信号输入端连接，所述led显示屏的信号输入端与温度处理器信号输出端连接。
10.与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于热扩散的建筑物能耗监测装置，具备以下有益效果：
11.1、该基于热扩散的建筑物能耗监测装置，通过本装置对能耗量计算模型参数调试，建立基于电能耗建立数字孪生平台监测，建立点(监测点)线(楼层)面(区域)空间(建筑物全域)的立体监测等手段，实现建筑物的碳排放量的准确监测，减小碳排放监测值与实际消耗值之间产生的数据波动，进而实现降低误差的效果。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构示意图；
13.图2为本实用新型图1中去掉顶盖和圆柱形外罩之后的轴测图；
14.图3为本实用新型中温度传感器和处理组件的连接轴测图；
15.图4为本实用新型中铝合金基座、底部封盖、温度处理器、wifi发射器和底座的连接轴测图。
16.图中：1、顶盖；2、水平支撑板；3、圆柱形外罩；4、底座；5、底部封盖；6、铝合金基座；7、led显示屏；8、全景红外镜头；9、辅助广角镜头；10、环形光栅；11、wifi发射器；12、温度处理器；13、支撑柱；14、温度传感器；15、sd卡插接槽；16、红外探测器；17、处理组件。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.请参阅图1-4，本实用新型公开了一种基于热扩散的建筑物能耗监测装置，包括底座4，底座4的顶部螺钉固定连接有支撑柱13，支撑柱13的顶部螺钉固定连接水平支撑板2，水平支撑板2的顶部螺钉固定连接有红外探测器16和处理组件17，处理组件17固定连接在红外探测器16的右端螺钉，水平支撑板2的顶部且位于红外探测器16的外侧螺钉固定连接有环形光栅10，环形光栅10的顶部曲面螺钉固定连接有全景红外镜头8和辅助广角镜头9，水平支撑板2的顶部且位于全景红外镜头8和辅助广角镜头9的外侧螺钉固定连接有顶盖1，
其中一个支撑柱13的外壁螺钉固定连接有温度传感器14，底座4的顶部且位于支撑柱13和温度传感器14的外侧螺钉固定连接有圆柱形外罩3，圆柱形外罩3的曲面外壁螺钉固定连接有led显示屏7，底座4的顶部且位于所有支撑柱13围成的空间内部螺钉固定连接有wifi发射器11，底座4的底部螺钉固定连接有底部封盖5，底座4的底部且位于底部封盖5的内部螺钉固定连接有温度处理器12，底部封盖5的底部螺纹连接有铝合金基座6。
19.具体的，环形光栅10为半空心球形，且环形光栅10空心部分的水平面到最高点的距离大于红外探测器16和处理组件17的高度。
20.具体的，水平支撑板2的曲面外壁开设有sd卡插接槽15。
21.具体的，红外探测器16、温度传感器14、处理组件17、全景红外镜头8、led显示屏7、温度处理器12和辅助广角镜头9的网络信号输入端与wifi发射器11网络信号输出端连接。
22.具体的，全景红外镜头8信号输入端与辅助广角镜头9的信号输出端连接，全景红外镜头8信号输出端与红外探测器16的信号输入端连接，红外探测器16的信号输出端与处理组件17的信号输入端连接，处理组件17的信号输出端与led显示屏7的信号输入端连接，led显示屏7的信号输入端与温度处理器12信号输出端连接。
23.本装置的实施步骤为：
24.步骤f1：在建筑内完成能耗监测装置的分区、分层、分域布设。检查网络关口，调用请求，对建筑物全域内的能耗监测装置进行底层基础设备调试并统一化分类描述。底层基础设备调试应保证能耗监测装置的监测信息通过wifi发射器11正常传送，监测信息集主要涵盖监测区域温度，热力图像，图像信息。统一化分类描述应保证监测信息向建筑物数字孪生平台的映射匹配。
25.步骤f2：对能耗监测装置监测区内的排放因子进行统计，统计对象参考dest模型,equest模型，esp-r模型和energy plus模型中的特征对象，特征对象应尽可能涵盖能耗消耗设备，包括集中供热设备、空调制冷制热设备、照明设备、办公设备、水供应设备等；在步骤f1建立的建筑物数字孪生平台基础上，填充电能耗集成平台监测，以电能消耗的分项统计为底层计算思维实现对能耗阶段性的动态统计，即能耗监测是对能耗的某一时点或者连续性的动态统计。
26.步骤f3:对构建热量-电消耗映射的数字孪生平台开展试行监测，对比真实环境与工况环境下的排放因子和热力参数的准确度进行初步校正，进一步调试数字孪生平台的终端映射模型，监测平台的数据采集和传输稳定性。
27.步骤f4:在监测信息完成建筑物数字孪生平台的映射匹配后，首先构建以监测获取的热力学数据、温度数据为主的数据库，数据库应集合气象学数据，环境温度数据，楼宇分域各时段特征温度数据，热传导系数，局部热扰动等特征参数数据；其次，依据构建的数据库信息建立具有分时特征的建筑空间温度场，并以此为基础进一步构建建筑-环境的双向热辐射模型；最后，以数据库中涵盖的元数据应作为新的训练集训练建筑-环境的双向热辐射模型，实现数字孪生平台能耗监测的参数更新。
28.步骤f5：融合数据。对选定的碳排放量计算模型和数字孪生平台监测的点-热数据进行深度融合，基于实测数据训练电流监测和电-碳转换或二者耦合模型，有必要可以引入碳排放及扩散模型，应对所有的引入模型的默认参数进行适用性替换，训练模型适用性，目的是提高建筑电能耗监测的准确性；针对未监测区域，在孪生平台中动态检测楼宇内监测
全域的碳排放量，将未监测区进行分区、分层、分域布设的相似性匹配，将碳计算模型模拟推演至未监测区域，计算全域碳排放总量。
29.步骤f6：结合建筑-环境的双向热辐射模型计算监测全域的总热量，进行热-碳换算为全域校正碳排放量。根据步骤f5的计算结果，得出校准后的建筑物碳排放值。
30.本实用新型的工作原理及使用流程：在使用时，通过全景红外镜头8的实现接收和汇聚目标测物体发射的红外辐射，通过辅助广角镜头9开阔全景红外镜头8的视角，增强数字孪生模型的立体感，再通过红外探测器16将全景红外镜头8收集的热辐射型号变成电信号，用过处理组件17对电信号进行处理，并且将电信号翻译为电磁波信号，再将电磁波信号通过wifi发射器11汇总至所有监测装置的信息将会映射至数字孪生的建筑物结构中进行全域热力图像还原，将电磁信号转变为可见光热力图像，通过led显示器对wifi发射器11、全景红外镜头8、温度处理器12、温度传感器14是否处于正常工作状态进行指示，同时将监测装置所在的环境温度进行实时监测，采集，用于将全域的可见光热力图像进行温度匹配，通过温度处理器12的将处理采集到的温度数据，转换成温度读数，后将其处理成电磁信号进行传输，在sd卡插接槽插接储存器从而将数据进行储存，通过对能耗量计算模型参数调试，建立基于电能耗建立数字孪生平台监测，建立点(监测点)线(楼层)面(区域)空间(建筑物全域)的立体监测等手段，实现建筑物的碳排放量的准确监测，减小碳排放监测值与实际消耗值之间产生的数据波动，进而实现降低误差的效果。
31.需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
32.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。