本發(fā)明公開了一種通用的歷史建筑舒適度測(cè)量技術(shù)。發(fā)明通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在高精度定位基礎(chǔ)上形成歷史建筑內(nèi)式功能區(qū)物理參數(shù)獲取，形成歷史建筑舒適度計(jì)算顯示。發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、舒適度算法軟件技術(shù)、傳感器技術(shù)與arm芯片技術(shù)、顯示技術(shù)，涉及到歷史建筑環(huán)境學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)以及軟件技術(shù)領(lǐng)域。傳感器網(wǎng)絡(luò)通過將歷史建筑內(nèi)、外環(huán)境中溫度、濕度、風(fēng)速與亮度、顆粒密度參數(shù)融合，形成歷史建筑的生活舒適度、工作舒適度與綜合舒適度。本發(fā)明可以快速、客觀的為歷史建筑的宜居性與質(zhì)量評(píng)介提供測(cè)量級(jí)設(shè)備。

歷史建筑的舒適度測(cè)量是當(dāng)前對(duì)歷史建筑評(píng)介標(biāo)準(zhǔn)化的需求滿足。歷史建筑的大量出現(xiàn)與歷史建筑的可居住性的評(píng)介了，適合人類居住的指標(biāo)與對(duì)不同歷史建筑環(huán)境中，人體普遍舒適度的測(cè)量需求十分迫切，如在新建歷史建筑的居住質(zhì)量，歷史建筑的發(fā)展研究以及對(duì)歷史建筑的設(shè)計(jì)規(guī)劃上，均具有巨大的應(yīng)用需求。本發(fā)明可以通過對(duì)歷史建筑的環(huán)境物理參數(shù)的測(cè)量，快速形成對(duì)歷史建筑的舒適程度計(jì)算與測(cè)量。

背景技術(shù)：

舒適度的測(cè)量有傳統(tǒng)物理儀器探測(cè)方法[t1]、人體體驗(yàn)方法adam[２]、個(gè)體的舒適度測(cè)量[３,4]。所進(jìn)行的舒適度是以個(gè)體體驗(yàn)為核心計(jì)算形成的，所形成的舒適度是點(diǎn)式測(cè)量完成的，測(cè)量中出現(xiàn)的精度差、代表性不均勻、測(cè)量周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)。熱量測(cè)試人體舒適度模型是adam（高級(jí)熱量人體模型），一般用來檢測(cè)飛機(jī)和車輛的各種短暫的環(huán)境變化,adam是由國(guó)家可再生資源實(shí)驗(yàn)室研制的，用來檢測(cè)車輛和飛行器內(nèi)的各種短暫的環(huán)境變化。adam有126個(gè)獨(dú)立的發(fā)汗區(qū)，可以高度精確的模擬人在不同的條件下的感覺和舒適度。模型模擬不同的環(huán)境氣候條件下，人的各種反映(出汗，呼吸)。成本極高且單純表現(xiàn)的是微小尺度（環(huán)境）人體舒適度。本發(fā)明屬于中小尺度區(qū)域舒適度的測(cè)量技術(shù)，能夠低成本測(cè)量區(qū)域舒適度，達(dá)到對(duì)區(qū)域中人類為對(duì)象的環(huán)境舒適度測(cè)量。

[文獻(xiàn)與產(chǎn)品資料]：

[１]雷衛(wèi)延,敖振浪,楊志健等.舒適度測(cè)量?jī)x探測(cè)系統(tǒng)開發(fā).氣象科技.2013年10月:960-963；

[２]肖晶?；谌梭w舒適度指數(shù)負(fù)荷特性分析方法的研究.《東南大學(xué)》2005年碩士論文；

[３]b+人體舒適度的綜合評(píng)價(jià)問題.第六屆大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽(東南大學(xué)組)；

[4]劉顏,于佐軍.基于嵌入式技術(shù)的人體舒適度指數(shù)測(cè)量系統(tǒng)開發(fā).2011年中國(guó)石油大學(xué)碩士論文。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種標(biāo)準(zhǔn)化探測(cè)歷史建筑舒適性的電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)品技術(shù)。發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、舒適度算法軟件技術(shù)、傳感器技術(shù)與arm芯片技術(shù)、顯示技術(shù)，涉及到歷史建筑環(huán)境學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)以及軟件技術(shù)領(lǐng)域。傳感器網(wǎng)絡(luò)采集歷史建筑內(nèi)、外環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速與亮度、顆粒密度參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具有10cm高精度定位，將歷史建筑的建筑結(jié)構(gòu)與傳感參數(shù)融合，形成功能區(qū)舒適度計(jì)算值，不同功能區(qū)的舒適度結(jié)構(gòu)形成歷史建筑的生活舒適度、工作舒適度與綜合舒適度，并顯示三類舒適度的值，同時(shí)顯示出歷史建筑的修繕建議，以提高歷史建筑舒適度。

本發(fā)明由測(cè)量部署、探測(cè)網(wǎng)絡(luò)與舒適度算法三個(gè)部分組成。

部署方法

其中測(cè)量部署是由二個(gè)過程組成：

先是確定歷史建筑的主要五個(gè)功能房間（臥室、廳堂、廚房、衛(wèi)生間或貯藏室、院落或陽(yáng)臺(tái)）與相應(yīng)數(shù)量，并確定功能房間的必要器具或家俱完整；

再是對(duì)歷史建筑的功能房間按要求部署節(jié)點(diǎn)，部署方法按節(jié)點(diǎn)功能對(duì)應(yīng)編號(hào)部署。編號(hào)方法如下：

依房間功能號(hào)編號(hào)為a、b、c……，表示房間的功能數(shù)量；

依傳感器的類型與數(shù)據(jù)采集時(shí)間周期t編號(hào)1(t)、2(2t)、3(3t)、4(4t)、……

定義最大周期（傳感器數(shù)量）為所有傳感器的平均周期２倍取整t；

則傳感器節(jié)點(diǎn)編號(hào)為房間功能號(hào)_傳感器編號(hào)。并以此為節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)（ｉｄ）。

測(cè)量技術(shù)

歷史建筑舒適度測(cè)量?jī)x由探測(cè)參數(shù)網(wǎng)絡(luò)a與舒適度計(jì)算器b組成。探測(cè)網(wǎng)絡(luò)a由具有高精度定位的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成，網(wǎng)絡(luò)完成溫度、濕度、風(fēng)速、亮度、顆粒密度傳感參數(shù)獲取，并通過定位參數(shù)與時(shí)間參數(shù)、歷史建筑功能區(qū)id形成數(shù)據(jù)報(bào)文。數(shù)據(jù)報(bào)文傳送到計(jì)算器b進(jìn)行生活舒適度、工作舒適度與綜合舒適度計(jì)算，并顯示出影響舒適度的歷史建筑修繕建議。本發(fā)明電路由無線傳感器節(jié)點(diǎn)與arm芯片計(jì)算器組成。原理框架如圖1所示。

圖1中部件①為點(diǎn)舒適度、②為舒適度修正值無線傳感器測(cè)量單元，用于采集確定位置的物理傳感器數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集（定位與時(shí)間、傳感參數(shù)、節(jié)點(diǎn)（功能）id）后傳送到本歷史建筑測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的管理節(jié)點(diǎn)，管理節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)本歷史建筑測(cè)試節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收集與遠(yuǎn)程傳送。數(shù)據(jù)由管理節(jié)點(diǎn)傳送到歷史建筑舒適度計(jì)算③。③負(fù)責(zé)接收來自①的數(shù)據(jù)，形成功能間的舒適度數(shù)值。舒適度修正④值由主觀舒適度計(jì)算④形成，由部件②提供數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算系統(tǒng)⑤完成整個(gè)歷史建筑的多功能間與歷史建筑內(nèi)主要器件數(shù)量的計(jì)算，形成歷史建筑舒適度輸出顯示⑦。功能器件完整系數(shù)⑥是指歷史建筑內(nèi)非建筑結(jié)構(gòu)的家俱與設(shè)施，數(shù)量由歷史建筑使用對(duì)象確定，一般系數(shù)人為設(shè)定為１（滿足使用）與0.5（不滿足使用）。舒適度計(jì)算顯示器⑧由如圖五個(gè)部分組成。

測(cè)量技術(shù)中的①②由通用傳感器節(jié)點(diǎn)組成。傳感器節(jié)點(diǎn)之間使用測(cè)距確定之間的距離。通過傳感器擴(kuò)展板增加了超聲、紅外、激光測(cè)距傳感器，測(cè)距數(shù)據(jù)由編碼測(cè)距形成，如圖２節(jié)點(diǎn)的多測(cè)距傳感器板載電路框架。

歷史建筑的一個(gè)功能性的網(wǎng)絡(luò)由３到２０個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，其中至少包括一個(gè)管理節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)測(cè)距原點(diǎn)校準(zhǔn)、距離確認(rèn)、節(jié)點(diǎn)功能id定義、數(shù)據(jù)校驗(yàn)與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信功能，管理節(jié)點(diǎn)是錨節(jié)點(diǎn)。單元數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)如圖３所示。

節(jié)點(diǎn)形成的數(shù)據(jù)發(fā)送到管理節(jié)點(diǎn)，由于管理節(jié)點(diǎn)的位置是已經(jīng)知道并確定的，稱之為錨點(diǎn)。其它節(jié)點(diǎn)與自己管理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確定位，形成數(shù)據(jù)集發(fā)送到管理節(jié)點(diǎn)，管理節(jié)點(diǎn)將收集到的數(shù)據(jù)形成本功能區(qū)數(shù)據(jù)，傳送到計(jì)算顯示器⑧進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算顯示器由arm９組成計(jì)算核心電路，集成傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與sink功能（中央數(shù)據(jù)收集），進(jìn)行計(jì)算。如圖４為計(jì)算顯示器的電路框架。

點(diǎn)舒適度算法由公式[３，４]進(jìn)行計(jì)算獲取點(diǎn)值?i，i為歷史建筑內(nèi)功能房間數(shù)量，即測(cè)量網(wǎng)絡(luò)在時(shí)刻tk產(chǎn)生i個(gè)舒適度值。且取歷史建筑內(nèi)器件完整度為1，功能間對(duì)于計(jì)算對(duì)象的重要性權(quán)值為ξi，那么歷史建筑的無修正值的舒適度?計(jì)算公式為公式一，詳見附圖6。

值為△?并由氣體參數(shù)與照度、顆粒密度形成，并由固化在ｒｏｍ中數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過計(jì)算形成，算法偽代碼如下：

[舒適度修正值形成算法]

；ｒｏｍ中具有多種氣體與照度、顆粒密度閾值對(duì)應(yīng)修正值表

；輸入傳感網(wǎng)絡(luò)獲取的數(shù)據(jù)（參數(shù)集）

；對(duì)應(yīng)每功能間或歷史建筑網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，查詢獲得對(duì)應(yīng)閾值△?氣體、△?照度、△?顆粒密度

；對(duì)每功能間修正值△?i=△?氣體+△?照度+△?顆粒密度

；結(jié)束

則歷史建筑的舒適度計(jì)算值為修正值由照度值、顆粒密度與氣體參數(shù)（二個(gè)）的閾值集合形成，以每功能間的修正值形式對(duì)功能間舒適度進(jìn)行修正計(jì)算。具有修正的歷史建筑舒適度計(jì)算為最終輸出值，計(jì)算公式為公式二，詳見附圖7。其中△?i取值范圍為[-0.5,0.5]。

計(jì)算結(jié)果由lcd顯示屏顯示，并形成當(dāng)前實(shí)時(shí)舒適度、一年周期舒適度曲線與當(dāng)前環(huán)境日平均舒適度值顯示。顯示界面如圖５所示。

產(chǎn)品相比較傳統(tǒng)的測(cè)試儀與方法，具有明顯的不同，與進(jìn)步。表1例出了其它產(chǎn)品與本發(fā)明的測(cè)試比較結(jié)果，并例出了在測(cè)量周期（時(shí)間）、精度與人體驗(yàn)、成本的比較結(jié)果，結(jié)果顯示本發(fā)明具有明顯的不同，技術(shù)測(cè)試所給出的結(jié)果說明了產(chǎn)品的本質(zhì)差異。具有測(cè)量周期極短、精度與體感一致性達(dá)到81%（傳統(tǒng)是47%）、成本極低。

附圖說明：

圖1歷史建筑測(cè)試儀結(jié)構(gòu)框架原理圖；

圖2帶測(cè)距多傳感器板載電路框架；

圖３歷史建筑數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)單元；

圖４計(jì)算顯示器電路框架；

圖5歷史建筑舒適度綜合顯示界面；

圖6公式一；

圖7公式二。