【摘 要】
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室内温度作为智慧供热中智能决策与智能控制的关键参数,在供热系统节能减排和增质提效中发挥着重要作用。室内温度数据目前主要依靠在热用户中安装传感器来获取,然而受到安装成本与人为因素等制约,实际应用安装比例较低,存在很多问题。本研究将基于目前室温传感器在工程应用中存在的问题,提出一种基于红外遥感的室温综合测量方法。该方法可降低传感器的安装数量和位置要求,为未来工程中的室温测量提供一种可行的技术路线。首先
【基金项目】
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国家重点研发计划课题(编号2018YFD1100703);
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室内温度作为智慧供热中智能决策与智能控制的关键参数,在供热系统节能减排和增质提效中发挥着重要作用。室内温度数据目前主要依靠在热用户中安装传感器来获取,然而受到安装成本与人为因素等制约,实际应用安装比例较低,存在很多问题。本研究将基于目前室温传感器在工程应用中存在的问题,提出一种基于红外遥感的室温综合测量方法。该方法可降低传感器的安装数量和位置要求,为未来工程中的室温测量提供一种可行的技术路线。首先,基于红外热像仪测温的基本公式,对测温原理和影响因素进行分析,讨论了使用遥感测温温差的合理性。利用无人机遥感设备,通过设计测温影响实验对测温距离、时间以及测温采集点进行了选择。为后续研究展开提供了依据。其次,设计热用户室温红外遥感测量实验,对实验建筑开展测量。通过实验数据,针对在方法中起着重要作用的基准房间选择,从朝向、户型和位置等方面进行分析。发现基准房间和待测房间统一朝向有利于数据测量,位置的影响较小,而户型和外窗样式会造成影响但规律不明显且难以量化。随着基准房间数量的增加和多元回归、SVM等方法的使用,精度会随之提高但程度有限。因此在本次实验的条件和精度下,确定误差范围为10%左右。然后,利用仿真软件进行模拟并比较两种方法的各自特点。在得到热用户室温红外遥感测量实验数据后,通过统计推断方法得到误差的分布情况。基于此,使用TRNSYS软件建立了标准建筑的仿真模型以实现对传感器监测结果和红外遥感结果的模拟。结果表明,与传感器监测结果相比,遥感测温结果的偏差相对较小但方差较大;在传感器安装比例较低时,能够发挥较好的应用价值。最后,通过实测对方法进行验证优化和应用分析。根据结果,当房间朝向、户型等因素一致后测量效果提高。在单个传感器时,遥感结果更优且受基准位置影响小,各房间主要误差在±2℃左右,RMSE均值为0.9~1.4℃。当基准房间增加到两个后,对误差的减小效果有限,其主要作用是减小数据误差的分散度和提高鲁棒性,其误差虽随基准房间的位置变化,但若校正后,主要误差范围基本在±1℃左右。而针对工程应用,通过典型房间的定量分析,发现基准房间数量增加至两个后收益最高,误差约在±1.5℃的范围内,范围减少了22.5%;而增加到三个后仅为9.6%。因此使用时可以根据需求来进行选择。对于安装位置经过对比发现,边-顶组合可作为一个较好的参考位置。最终结合智慧供热评价中的室温监测设备覆盖率指标,显示出该方法与常规方法相比能明显降低覆盖率指标中的传感器安装要求。方法将有效增强供热系统的感知能力,提高系统运行的经济性和灵活性,具有较好的应用价值。
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