[发明专利]通过红外热成像从室外快速批量获取室内空气温度的方法

权利要求书

1.一种通过红外热成像从室外快速批量获取室内空气温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取被测建筑的环境参数并批量获取被测建筑外立面的红外图像和可见光图像；其中，所述环境参数包括环境反射温度、室外空气温度和室外风速；批量获取的被测建筑外立面的红外图像和可见光图像中每个房间含有的1个或多个外窗洞，每个外窗洞上安装一扇窗户或者多扇窗户；所述环境参数、红外图像和可见光图像均在无太阳直射的条件下获取；

2)对步骤1)获取的所有可见光图像分别识别各图像内每扇窗户的区域，以得到外窗洞内各扇窗户区域的坐标；

3)根据步骤2)获得的外窗洞内各单扇窗户区域的坐标，读取坐标区域内红外图像上各像素点的RGB值，匹配温标图上RGB值对应的温度值，求取外窗洞内各单扇窗户的红外温度场的温度平均值和标准差；

4)判断外窗洞内各单扇窗户是否满足使用开窗区域温度计算室内温度的条件，具体过程如下：

4.1)对步骤3)得到的任一单扇窗户，将该单扇窗户红外温度场的温度平均值存储至集合U中；判断该单扇窗户的红外温度场是否不均匀，如果红外温度场不均匀，则执行步骤4.2)；如果红外温度场均匀，则执行步骤4.4)；

4.2)将该单扇窗户的红外温度场分为高温区和低温区两类，计算该单扇窗户的高温区和低温区的红外温度场的中位数差值，若该中位数差值大于设定阈值，则判断该单扇窗户为开窗，执行步骤4.3)，否则将该单扇窗户的红外温度场的温度平均值从集合U中删除；若外窗洞内存在单扇窗户未完成判断，则返回步骤4.1)，若外窗洞内所有单扇窗户均完成判断，则执行步骤4.5)；

4.3)若该单扇窗户的开度大于等于设定的窗户开度阈值，则取该单扇窗户的高温区的中位数作为此扇窗户的计算温度，执行步骤5)，否则将该单扇窗户的红外温度场的温度平均值从集合U中删除；若外窗洞内存在单扇窗户未完成判断，则返回步骤4.1)，若外窗洞内所有单扇窗户均完成判断，则执行步骤4.5)；

4.4)若该单扇窗户的开度接近100％，则取该单扇窗户的红外温度场的平均温度作为此扇窗户的计算温度，执行步骤5)，否则判定该单扇窗户的开度为0，即为关窗状态；若外窗洞内存在单扇窗户未完成判断，则返回步骤4.1)，若外窗洞内所有单扇窗户均完成判断，则执行步骤4.5)；

4.5)对集合U中存储的外窗洞内各单扇窗户的红外温度场的平均温度求取平均值作为有效关窗窗户温度的平均值，执行步骤6)；

5)将得到的各扇窗户的计算温度作为开窗前的室内空气温度并输出，所述方法结束；

6)根据所述有效关窗窗户温度的平均值计算相应的室内空气温度，具体过程如下：

6.1)根据各单扇窗户的发射率，以及步骤1)获取的环境反射温度和室外空气温度分别对步骤4.5)得到的有效关窗窗户温度的平均值进行修正，得到有效关窗窗户的外表面温度；

6.2)根据传热模型计算室内空气温度并输出，所述方法结束；

所述传热模型的计算公式如下：

q_conv,a-si＝q_conv,se-amb+q_rad,se-sky+q_rad，se-gnd (1)

q_conv，a-si＝K_window·(T_a-T_amb) (2)

q_{conv，se-amb}＝h_c·(T_surf，ext-T_amb) (3)

q_rad，se-sky＝0.5ε·σ·(T_surf，ext⁴-T_sky⁴) (4)

q_rad，se-gnd＝0.5ε·σ·(T_surf,ext⁴-T_ground⁴) (5)

h_c＝0.365V_wind+4.967 (6)

T_sky＝T_amb-6 (7)

T_ground＝0.89T_amb+2.25 (8)

式中：

q_conv，a-si为室内空气向外窗内表面的对流换热热流系数；

q_conv,se-amb为外窗外表面向室外空气的对流换热热流系数；

q_rad,se-sky为外窗外表面向天空的长波辐射换热热流系数；

q_rad,se-gnd为外窗外表面向地面的长波辐射换热热流系数；

T_ground，T_sky，T_amb，T_surf,ext，T_a分别为地面温度，天空温度，室外空气温度，有效关窗窗户外表面温度和室内空气温度；

V_wind为室外风速；

h_c为室外壁面对流换热系数，ε为单扇窗户外表面发射率，σ为斯蒂芬玻尔兹曼常数，K_window为单扇窗户的传热系数；

所述传热模型的输入参数为：步骤1)获取的室外空气温度T_amb和室外风速V_wind，步骤6.1)得到的有效关窗窗户外表面温度T_surf,ext，以及窗户传热系数K_window；所述传热模型的输出参数为：室内空气温度T_a。