一种城市公交候车亭喷雾降温系统

1.本发明涉及城市热环境调控技术领域，具体涉及一种城市公交候车亭喷雾降温系统。


背景技术：

2.公路交通是城市居民出行的常用方式，人们在炎热的候车区域一般要停留10～15min，高峰期甚至停留30min以上。湿热地区的气候特点使得公交候车亭的热环境问题极为突出，改善夏季公交候车亭的局部热环境尤为重要。
3.目前用于改善候车区域热环境的技术主要有优化顶棚与背板材质、周边进行绿化等，但降温效果一般。喷雾技术已被广泛用于降低室外场所的空气温度，其降温效果显著且初投资与运行成本低。
4.公开号为cn109914859a的中国专利公开了一种候车亭节能降温装置，该候车亭节能降温装置通过太阳能板、蓄电池的配合缓解了城市用电的压力，通过集水槽、合水管、水箱、流水管的配合达到了对雨水的利用，缓解了城市用水的压力，从而降低了对水电的浪费，保护了人们生存的环境，为人与自然和谐相处做出了贡献，通过扇叶、马达、喷头、水箱、分水管的配合达到了降温的目的，让候车亭在高温时不至于过热，给夏日的人们带来一阵清凉，解决了候车亭在炎热天气无法降温的问题。但是该降温装置缺乏有效的控制调节，降温装置的开启、关闭无法根据环境实现智能化控制，也无法根据环境实现对喷雾量的控制，容易导致水资源的浪费。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提出了一种城市公交候车亭喷雾降温系统，本系统可以根据人体热舒适为控制指标对喷雾过程进行调节控制，智能化程度高，可以有效提升降温效果，并实现节水、节能。
6.为实现上述技术方案，本发明提供了一种城市公交候车亭喷雾降温系统，包括：喷雾机构、补水机构、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、太阳辐射强度传感器和控制系统，其中喷雾机构与补水机构连接，所述补水机构与市政管网连接，温度传感器、湿度传感器、风速传感器、太阳辐射强度传感器分别安装在候车亭下方区域和周边区域，控制系统分别与喷雾机构、补水机构、温度传感器、湿度传感器、风速传感器和太阳辐射强度传感器连接，所述控制系统按照如下方法进行系统控制：
7.s1、通过温度传感器、湿度传感器、风速传感器、太阳辐射强度传感器分别采集候车亭和周边区域的温度、湿度、风速和太阳辐射强的环境参数，并通过控制系统计算出utci；
8.s2、如果采集到的环境参数中为湿度≥80％rh或者空气温度≤28℃时，则无论喷雾机构中的水泵是否运行都强制停止，否则进一步判断喷雾机构中的水泵是否开启；
9.s3、若水泵未开启，且utci≤24.22℃，那么结束流程；
10.s4、如果utci》24.22℃，则通过控制系统打开水泵，并进一步判断utci是否大于30.33℃；
11.s5、如果utci≤30.33℃，水泵以最低转速运行，utci》30.33℃，则通过已获得的utci、utci阈值和回归模型进行计算得到喷嘴压力来调节水泵的转速，实现节水、节能。
12.优选的，所述步骤s5中，回归模型为δutci＝-3.952v-0.005i+0.638p+6.748，其中，
△
utci是实测参数得到的utci计算值与阈值30.33℃的差值，v为风速，m/s；i为太阳辐射强度，w/m2；p为喷嘴压力，mpa；通过上述公式计算得到喷嘴压力，如果判断喷嘴压力为2～6mpa，则调节水泵转速为中速；如果判断喷嘴压力小于2mpa，则水泵以最低转速运行；如果判断喷嘴压力大于6mpa，则水泵以高转速运行。通过上述控制，可以实现水泵能耗及喷雾量的自动控制，从而达到节能、节水的目的。
13.优选的，所述喷雾机构包括喷嘴、喷淋管和水泵，所述喷嘴通过喷淋管与水泵连接，所述水泵与补水机构连接。实际工作时，水泵将补水机构中的水输送到喷淋管中，并由喷嘴向外喷出，水泵的转速既与喷雾量有关，也与系统的整个能耗相关，因此需要对水泵的转速进行智能化精确控制。
14.优选的，多个喷嘴沿着喷淋管均匀分布在候车亭立柱上，以扩大喷雾的范围，并使得喷雾雾滴均匀的散布在候车亭下方区域，达到对所述候车亭下方区域快速降温的目的。
15.优选的，所述喷嘴与地面之间的安装高度为1.8～2.2m，并与候车亭背板呈45
°
角安装，以便达到更好的降温效果。
16.优选的，所述温度传感器、湿度传感器、风速传感器和太阳辐射强度传感器均安装在1～2m的人行高度处，使得采集的数据更能反映行人的热舒适，从而使得装置的启停和调控更加合理。
17.本发明提供的一种城市公交候车亭喷雾降温系统的有益效果在于：本城市公交候车亭喷雾降温系统结构简单，智能化程度高，操作方便，并利用温度传感器、湿度传感器、风速传感器和太阳辐射强度传感器采集数据，并结合通用热气候指数(utci)作为启停和运行调控的条件，在保障候车人员热舒适的前提下，合理调控喷雾装置的运行，从而减少水资源和电能的浪费，提升了系统的节能性。
附图说明
18.图1为本发明的硬件连接结构示意图。
19.图2为本发明中控制系统的运行逻辑图。
20.图中：1、喷嘴；2、温度传感器；3、湿度传感器；4、风速传感器；5、太阳辐射强度传感器；6、喷淋管；7、水泵；8、补水机构；9、控制系统。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通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，均属于本发明的保护范围。
22.实施例：一种城市公交候车亭喷雾降温系统。
23.参照图1至图2所示，一种城市公交候车亭喷雾降温系统，包括：喷雾机构、补水机构8、温度传感器2、湿度传感器3、风速传感器4、太阳辐射强度传感器5和控制系统9，其中喷雾机构包括喷嘴1、喷淋管6和水泵7，所述喷嘴1通过喷淋管6与水泵7连接，所述水泵7与补水机构8连接，补水机构8与市政管网连接。实际工作时，水泵7将补水机构8中的水输送到喷淋管6中，并由喷嘴1向外喷出，由于水泵7的转速既与喷雾量有关，也与系统的整个能耗相关，因此需要对水泵7的转速进行智能化精确控制，并且实现对水泵自动开启和关闭的控制。多个喷嘴1沿着喷淋管6均匀分布在候车亭立柱上，以扩大喷雾的范围，并使得喷雾雾滴均匀的散布在候车亭下方区域，达到对候车亭下方区域快速降温的目的。喷嘴1与地面之间的安装高度为1.8～2.2m，并与候车亭背板呈45
°
角安装，设置此角度能让雾滴直接进入所述候车亭下方区域，以便达到更好的降温效果。
24.温度传感器2、湿度传感器3、风速传感器4、太阳辐射强度传感器5分别安装在候车亭下方区域和周边区域，且温度传感器2、湿度传感器3、风速传感器4和太阳辐射强度传感器5均安装在1～2m的人行高度处，使得采集的数据更能反映行人的热舒适，从而使得装置的启停和调控更加合理。其中，设定公交候车亭下方区域为候车亭顶棚覆盖的区域，周边区域为顶棚外2m以内的区域。
25.控制系统9分别与喷雾机构中的水泵7、补水机构8、温度传感器2、湿度传感器3、风速传感器4和太阳辐射强度传感器5连接，所述控制系统按照如下方法进行系统控制：
26.(1)通过温度传感器2、湿度传感器3、风速传感器4、太阳辐射强度传感器5分别采集候车亭和周边区域的温度、湿度、风速和太阳辐射强的环境参数，并通过控制系统调用已有的室外热舒适计算软件rayman计算出utci，其中utci为通用热气候指数，可以用于评价人体的体表舒适度。
27.(2)如果采集到的环境参数中为湿度≥80％rh或者空气温度≤28℃时，则无论喷雾机构中的水泵7是否运行都强制停止，否则进一步判断喷雾机构中的水泵7是否开启；当环境参数中为湿度≥80％rh或者空气温度≤28℃时，表示当前环境处于比较舒适的状态，不需要开启喷雾；
28.s3、若水泵7未开启，且utci≤24.22℃，那么结束流程，如果utci≤24.22℃，但是水泵7处于开启状态，则关闭水泵7后再结束流程；
29.s4、如果utci》24.22℃，则通过控制系统8打开水泵7，并进一步判断utci是否大于30.33℃；
30.s5、如果utci≤30.33℃，水泵7以最低转速运行，utci》30.33℃，则通过已获得的utci、utci阈值和回归模型进行计算得到喷嘴1压力来调节水泵的转速，实现节水、节能。其中，回归模型为δutci＝-3.952v-0.005i+0.638p+6.748，公式中，
△
utci是实测参数得到的utci计算值与阈值30.33℃的差值，v为风速，m/s；i为太阳辐射强度，w/m2；p为喷嘴压力，mpa；通过上述公式计算得到喷嘴1压力，如果判断喷嘴1压力为2～6mpa，则调节水泵7转速为中速；如果判断喷嘴1压力小于2mpa，则水泵7以最低转速运行；如果判断喷嘴压力大于6mpa，则水泵7以高转速运行，保持高喷雾量。通过上述控制，可以实现水泵7能耗及喷雾量的自动智能控制，从而达到节能、节水的目的。
31.本城市公交候车亭喷雾降温系统结构简单，智能化程度高，操作方便，并利用温度传感器、湿度传感器、风速传感器和太阳辐射强度传感器采集数据，并结合通用热气候指数
(utci)作为启停和运行调控的条件，在保障候车人员热舒适的前提下，合理调控喷雾装置的运行，从而减少水资源和电能的浪费，提升了系统的节能性。并且，本系统将湿度、温度作为系统的启停条件，热舒适值utci变化情况作为系统流量的控制依据，更科学节能的控制所述城市公交候车亭的喷雾降温效果，在保障人体热舒适的前提下，提高节能潜力，实现热舒适和节电节水等多重目标，智能化程度高，实用性强。
32.以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

技术特征：
1.一种城市公交候车亭喷雾降温系统，其特征在于包括：喷雾机构、补水机构、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、太阳辐射强度传感器和控制系统，其中喷雾机构与补水机构连接，所述补水机构与市政管网连接，温度传感器、湿度传感器、风速传感器、太阳辐射强度传感器分别安装在候车亭下方区域和周边区域，控制系统分别与喷雾机构、补水机构、温度传感器、湿度传感器、风速传感器和太阳辐射强度传感器连接，所述控制系统按照如下方法进行系统控制：s1、通过温度传感器、湿度传感器、风速传感器、太阳辐射强度传感器分别采集候车亭和周边区域的温度、湿度、风速和太阳辐射强的环境参数，并通过控制系统计算出utci；s2、如果采集到的环境参数中为湿度≥80％rh或者空气温度≤28℃时，则无论喷雾机构中的水泵是否运行都强制停止，否则进一步判断喷雾机构中的水泵是否开启；s3、若水泵未开启，且utci≤24.22℃，那么结束流程；s4、如果utci>24.22℃，则通过控制系统打开水泵，并进一步判断utci是否大于30.33℃；s5、如果utci≤30.33℃，水泵以最低转速运行，utci>30.33℃，则通过已获得的utci、utci阈值和回归模型进行计算得到喷嘴压力来调节水泵的转速，实现节水、节能。2.如权利要求1所述的城市公交候车亭喷雾降温系统，其特征在于，所述步骤s5中，回归模型为δutci＝-3.952v-0.005i+0.638p+6.748，其中，
△
utci是实测参数得到的utci计算值与阈值30.33℃的差值，v为风速，m/s；i为太阳辐射强度，w/m2；p为喷嘴压力，mpa；通过上述公式计算得到喷嘴压力，如果判断喷嘴压力为2～6mpa，则调节水泵转速为中速；如果判断喷嘴压力小于2mpa，则水泵以最低转速运行；如果判断喷嘴压力大于6mpa，则水泵以高转速运行。3.如权利要求1所述的城市公交候车亭喷雾降温系统，其特征在于，所述喷雾机构包括喷嘴、喷淋管和水泵，所述喷嘴通过喷淋管与水泵连接，所述水泵与补水机构连接。4.如权利要求3所述的城市公交候车亭喷雾降温系统，其特征在于，多个喷嘴沿着喷淋管均匀分布在候车亭立柱上。5.如权利要求3或4所述的城市公交候车亭喷雾降温系统，其特征在于，所述喷嘴与地面之间的安装高度为1.8～2.2m，并与候车亭背板呈45
°
角安装。6.如权利要求1所述的城市公交候车亭喷雾降温系统，其特征在于，所述温度传感器、湿度传感器、风速传感器和太阳辐射强度传感器均安装在1～2m的人行高度处。

技术总结
本发明提供了一种城市公交候车亭喷雾降温系统，包括：喷雾机构、补水机构、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、太阳辐射强度传感器和控制系统，其中喷雾机构与补水机构连接，补水机构与市政管网连接，温度传感器、湿度传感器、风速传感器、太阳辐射强度传感器分别安装在候车亭下方区域和周边区域，控制系统分别与喷雾机构、补水机构、温度传感器、湿度传感器、风速传感器和太阳辐射强度传感器连接。本系统结构简单，智能化程度高，操作方便，结合了通用热气候指数(UTCI)作为启停和运行调控的条件，在保障候车人员热舒适的前提下，合理调控喷雾装置的运行，从而减少水资源和电能的浪费，提升了系统的节能性。升了系统的节能性。升了系统的节能性。


技术研发人员：李琼 黎珊 毛会军 孟庆林
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/9