一种夯土建筑智能监测维护方法技术

本发明专利技术涉及一种夯土建筑智能监测维护方法，包括采集夯土建筑室内外的温湿度以及粉尘浓度、室外的光强、室内的气压，利用室内湿度均值计算湿度激活函数，通过湿度激活函数控制加湿器及除湿器的开关；利用室内的气压均值以及湿度激活函数计算加湿器及除湿器的档位调节函数，实现档位的自动调节；通过监测室外湿度及光强，控制外墙体上雨蓬设备模块的关闭及开启；通过监测室内外墙体表面的粉尘浓度及变化率来判断是否存在墙体脱落现象。本发明专利技术设计了适用于夯土建筑的智能监测维护系统，并给出了该监测系统的监测维护方法，实现了夯土建筑的健康智能维护。

【技术实现步骤摘要】
一种夯土建筑智能监测维护方法
：本专利技术涉及建筑维护领域，具体涉及一种夯土建筑智能监测维护方法。
技术介绍
：夯土建筑，指的是利用未经焙烧的土壤(如粘土、砂土等)通过夯筑方式建成的建筑。相较于当前诸多高技术高成本的绿色建筑，夯土建筑作为传统民居常见的建筑形式，本身具有就地取材、可降解再生、造价低廉、热工性能好等优势，蕴含着巨大的生态应用潜力。然而，夯土建筑也存在一定的局限性，需要定期的监测和维护。以潮湿多雨地区的夯土建筑为例，夯土建筑若长期不维护，夯土墙体落灰将加重，影响室内空气质量；夯土砌块之间易出现风化开裂等问题，严重时会存在结构安全问题；此外，潮湿多雨地区雨水较多，随着时间的推移，夯土外墙容易受潮产生发霉、雨水碱蚀等现象。现有夯土建筑的监测大多依赖住户肉眼判断较为耗时耗力，且准确度也不够高，发现建筑问题往往不及时。近几年，也有一部分人设计了建筑健康监测系统，通过在建筑物上安装一些监测参数的传感器，通过网络将传感器的监测数据传输给服务器以及工作站，进而能够实时掌握建筑物的监测指标是否正常，以便及时提醒进行维护处理。为了实现智能化的监测维护，对监测参数的选取以及监测维护方法的设定就显得重关重要。特别是针对夯土建筑，易受温湿度影响发生墙体脱落现象，因此，监测参数设置的合理性以及监测维护方法是否恰当非常关键，否则起不到很好的监测维护效果。目前在现有技术中尚未有针对夯土建筑的智能监测维护系统，也没有适合于夯土建筑监测维护的方法，有鉴于此，本案由此而生。
技术实现思路
：本专利技术在现有建筑监测系统的基础上设计了夯土建筑专用的智能监测维护系统，并给出了利用该监测维护系统对夯土建筑的健康状态实时监测维护的方法，能实现智能化的维护。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种夯土建筑智能监测维护方法，包括夯土建筑房屋节点、无线网络、云服务器和管理终端，房屋节点的室内安装有空调、加湿器和除湿器，房屋节点的外墙体上安装有雨蓬设备模块；房屋节点还包括汇聚节点A、安装在外墙体表面的传感器节点B、安装在内墙体表面的传感器节点C、同时安装在内墙体和外墙体表面的传感器节点D；传感器节点B、C、D分别与汇聚节点A双向通信并上传采集数据给汇聚节点A，汇聚节点A接收到反馈数据后进行数据处理，处理后的数据连同原始数据一并上传给云服务器，云服务器连接控制空调、加湿器、除湿器以及雨蓬设备模块的开启或关闭；(1)传感器节点的数据采集：传感器节点B采集外墙体表面的温湿度以及光强度，传感器节点C采集内墙体表面的温湿度以及气压，传感器节点D采集外墙体及内墙体表面的粉尘浓度；(2)汇聚节点A数据预处理：汇聚节点A根据接收到的传感器数据进行计算，分别计算：湿度激活函数、档位控制函数、以及粉尘浓度变化率；所述湿度激活函数用于判断是否开启或者关闭加湿器以及除湿器，档位控制函数用于自动控制调节加湿器以及除湿器的档位大小，粉尘浓度以及粉尘浓度变化率用于判断墙体脱落情况；(3)云服务器中控制参数阈值设定：设定开启加湿器的室内湿度下限值RHinD，设定开启除湿器的室内湿度上限值RHinP；设定控制雨蓬设备模块开启或关闭的参数阈值，包括室外湿度上限值δ2，室外湿度下限值δ1，室外光强的上限值μ2，室外光强的下限值μ1；设定判断墙体脱落情况的粉尘浓度上限值ω1以及粉尘浓度变化率上限值控制参数阈值设定完毕，云服务器将各项参数阈值返回至汇聚节点A；(4)监测参数的控制：根据湿度激活函数判断室内湿度情况是否需要启动/关闭加湿器或者除湿器，根据档位控制函数自动调节加湿器或者除湿器档位，维持室内湿度在设定范围内；根据当前的日期时间以及室内温度判断是否开启/关闭空调，维持室内温度在设定范围内；根据室外的湿度以及光强度来判断是否开启/关闭雨蓬设备模块保护外墙体；根据粉尘浓度或者粉尘浓度变化率来判断墙体脱落情况，并及时发出告警信号进行提醒。进一步设置，所述传感器节点B设置三个，三个传感器节点B水平均匀分布在外墙体距离地面二分之一垂直高度的位置处，三个传感器节点B分别采集房屋节点室外的湿度数据RHout1～RHout3、温度数据TEMPout1～TEMPout3、以及光强度数据LGT1～LGT3；所述传感器节点C设置三个，三个传感器节点C水平均匀分布在内墙体距离地面二分之一垂直高度的位置处，三个传感器节点C分别采集房屋节点室内的湿度数据RHin1～RHin3、温度数据TEMPin1～TEMPin3以及气压数据Pt1～Pt3；所述传感器节点D设置n个，n个传感器节点D水平均匀分布在墙体距离地面三分之二垂直高度的位置，n个传感器节点D分别采集房屋节点室内及室外的粉尘浓度数据Dust1～Dustn。进一步设置，所述步骤(2)中湿度激活函数为f(RHin)，计算方法如下：计算夯土建筑房屋节点室内湿度均值RHinAVG，计算公式为：计算夯土建筑房屋节点墙体内表面的湿度激活函数f(RHin)，计算公式如下：上述公式5和6中的ε(RHinAVG)为阶跃函数。进一步设置，所述步骤(2)中档位控制函数为G，计算方法如下：计算夯土建筑房屋节点室内温度均值TEMPinAVG，计算公式为：计算当前室温下夯土建筑房屋节点室内的气体压强Pt0，计算公式如下：Pt0＝P0(1+TEMPinAVG/273)(公式7)公式7中，P0为0℃时的气体压强；计算夯土建筑房屋节点墙体内表面的气压均值PtAVG，计算公式如下：计算档位控制函数G，计算公式如下：上述公式中，Pst为当前房屋节点室温下饱和水蒸气压强，函数G1用于自动调节加湿器的档位控制，G2用于自动调节除湿器的档位控制。进一步设置，所述步骤(2)中的粉尘浓度变化率为f′(Dust)，计算公式如下：进一步设置，所述步骤(2)中的数据预处理还包括计算夯土建筑房屋节点室外湿度均值RHoutAVG和室外光强度均值LGTAVG，计算公式如下：进一步设置，所述步骤(4)中，若RHoutAVG＞δ2且LGTAVG＜μ1，云服务器开启雨篷设备模块；若RHoutAVG＞δ2且LGTAVG＞μ2，关闭雨篷设备模块8；若RHoutAVG＜δ1，开启雨蓬设备模块8。进一步设置，所述步骤(4)中，若为夏季且TEMPinAVG＞29℃，云服务器开启空调，并设置为制冷模式，使室内温度保持在22℃～26℃；若为冬季且TEMPinAVG＜10℃，则开启空调并将空调设置为制热模式，使室内温度保持21℃～24℃。进一步设置，所述步骤(4)中，若f1(RHin)＝0且f2(RHin)＝0，加湿器和除湿器均不工作；若f1(RHin)＝1，云服务器开启加湿器，并根据G1自动调整当前室内湿度条件下加湿器的档位，使湿度恢复至正常范围；若f2(RHin)＝1，开启抽湿器，并根据G2自动调整当前室内湿度条件下除湿器的档位，直至湿度恢复至正常范围。进一步设置，所述步骤(4)中，若粉尘浓度f(Dusti)≥ω1或粉尘浓度变化率则判断夯土建筑此处的墙体脱落严重，此时根据该粉尘传感器的编号i确定脱落位置，发出告警信号。本专利技术利用传感器技术及物联网技术，设计了一种夯土建筑的智能监测维护系统，通过监测夯土建筑室内外的温湿度、光强度、气压、粉尘浓度等特征参数，对夯土建筑的室内外环境进行了分析及控制，并给出了适合该监测系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种夯土建筑智能监测维护方法，其特征在于：包括夯土建筑房屋节点、无线网络、云服务器和管理终端，房屋节点的室内安装有空调、加湿器和除湿器，房屋节点的外墙体上安装有雨蓬设备模块；房屋节点还包括汇聚节点A、安装在外墙体表面的传感器节点B、安装在内墙体表面的传感器节点C、同时安装在内墙体和外墙体表面的传感器节点D；传感器节点B、C、D分别与汇聚节点A双向通信并上传采集数据给汇聚节点A，汇聚节点A接收到反馈数据后进行数据处理，处理后的数据连同原始数据一并上传给云服务器，云服务器连接控制空调、加湿器、除湿器以及雨蓬设备模块的开启或关闭；(1)传感器节点的数据采集：传感器节点B采集外墙体表面的温湿度以及光强度，传感器节点C采集内墙体表面的温湿度以及气压，传感器节点D采集外墙体及内墙体表面的粉尘浓度；(2)汇聚节点A数据预处理：汇聚节点A根据接收到的传感器数据进行计算，分别计算：湿度激活函数、档位控制函数、以及粉尘浓度变化率；所述湿度激活函数用于判断是否开启或者关闭加湿器以及除湿器，档位控制函数用于自动控制调节加湿器以及除湿器的档位大小，粉尘浓度以及粉尘浓度变化率用于判断墙体脱落情况；(3)云服务器中控制参数阈值设定：设定开启加湿器的室内湿度下限值RHinD，设定开启除湿器的室内湿度上限值RHinP；设定控制雨蓬设备模块开启或关闭的参数阈值，包括室外湿度上限值δ2，室外湿度下限值δ1，室外光强的上限值μ2，室外光强的下限值μ1；设定判断墙体脱落情况的粉尘浓度上限值ω1以及粉尘浓度变化率上限值...

【技术特征摘要】
1.一种夯土建筑智能监测维护方法，其特征在于：包括夯土建筑房屋节点、无线网络、云服务器和管理终端，房屋节点的室内安装有空调、加湿器和除湿器，房屋节点的外墙体上安装有雨蓬设备模块；房屋节点还包括汇聚节点A、安装在外墙体表面的传感器节点B、安装在内墙体表面的传感器节点C、同时安装在内墙体和外墙体表面的传感器节点D；传感器节点B、C、D分别与汇聚节点A双向通信并上传采集数据给汇聚节点A，汇聚节点A接收到反馈数据后进行数据处理，处理后的数据连同原始数据一并上传给云服务器，云服务器连接控制空调、加湿器、除湿器以及雨蓬设备模块的开启或关闭；(1)传感器节点的数据采集：传感器节点B采集外墙体表面的温湿度以及光强度，传感器节点C采集内墙体表面的温湿度以及气压，传感器节点D采集外墙体及内墙体表面的粉尘浓度；(2)汇聚节点A数据预处理：汇聚节点A根据接收到的传感器数据进行计算，分别计算：湿度激活函数、档位控制函数、以及粉尘浓度变化率；所述湿度激活函数用于判断是否开启或者关闭加湿器以及除湿器，档位控制函数用于自动控制调节加湿器以及除湿器的档位大小，粉尘浓度以及粉尘浓度变化率用于判断墙体脱落情况；(3)云服务器中控制参数阈值设定：设定开启加湿器的室内湿度下限值RHinD，设定开启除湿器的室内湿度上限值RHinP；设定控制雨蓬设备模块开启或关闭的参数阈值，包括室外湿度上限值δ2，室外湿度下限值δ1，室外光强的上限值μ2，室外光强的下限值μ1；设定判断墙体脱落情况的粉尘浓度上限值ω1以及粉尘浓度变化率上限值控制参数阈值设定完毕，云服务器将各项参数阈值返回至汇聚节点A；(4)监测参数的控制：根据湿度激活函数判断室内湿度情况是否需要启动/关闭加湿器或者除湿器，根据档位控制函数自动调节加湿器或者除湿器档位，维持室内湿度在设定范围内；根据当前的日期时间以及室内温度判断是否开启/关闭空调，维持室内温度在设定范围内；根据室外的湿度以及光强度来判断是否开启/关闭雨蓬设备模块保护外墙体；根据粉尘浓度或者粉尘浓度变化率来判断墙体脱落情况，并及时发出告警信号进行提醒。2.根据权利要求1所述的一种夯土建筑智能监测维护方法，其特征在于：所述传感器节点B设置三个，三个传感器节点B水平均匀分布在外墙体距离地面二分之一垂直高度的位置处，三个传感器节点B分别采集房屋节点室外的湿度数据RHout1～RHout3、温度数据TEMPout1～TEMPout3、以及光强度数据LGT1～LGT3；所述传感器节点C设置三个，三个传感器节点C水平均匀分布在内墙体距离地面二分之一垂直高度的位置处，三个传感器节点C分别采集房屋节点室内的湿度数据RHin1～RHin3、温度数据TEMPin1～TEMPin3以及气压数据Pt1～Pt3；所述传感器节点D设置n个，n个传感器节点D水平均匀分布在墙体距离地面三分之二垂直高度的位置，n个传感器节点D分别采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪凝，洪榛，
申请(专利权)人：浙江财经大学，浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33