本發(fā)明涉及異形金屬屋面溫度檢測，尤其涉及一種異形金屬屋面溫度場分布檢測方法。

背景技術(shù)：

1、隨著建筑設(shè)計(jì)的多樣化和技術(shù)進(jìn)步，異形金屬屋面因其良好的結(jié)構(gòu)性能、耐久性和美觀性，在現(xiàn)代建筑中得到了廣泛應(yīng)用，然而，這些異形金屬屋面由于形狀復(fù)雜、表面積大且暴露于自然環(huán)境中，其溫度場分布受多種因素影響，如太陽輻射、環(huán)境溫度、風(fēng)速風(fēng)向以及自身材料的熱工性能等，這種復(fù)雜性使得傳統(tǒng)的溫度測量方法難以準(zhǔn)確獲取其全面的溫度場分布，從而給建筑的能源管理、熱工性能評估及結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來挑戰(zhàn)。

2、傳統(tǒng)的溫度測量方法，如點(diǎn)式溫度計(jì)、紅外熱像儀等，雖然能夠在一定程度上反映金屬屋面的溫度狀況，但存在諸多局限性，點(diǎn)式溫度計(jì)只能測量局部區(qū)域的溫度，無法全面反映整個(gè)屋面的溫度場分布；而紅外熱像儀雖然可以獲取表面的溫度分布圖像，但對于復(fù)雜形狀的金屬屋面，其測量精度和準(zhǔn)確性往往受到遮擋、反射等因素的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出一種異形金屬屋面溫度場分布檢測方法，可以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的無法全面反映整個(gè)屋面的溫度場分布、測量精度和準(zhǔn)確性比較差的缺陷。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種異形金屬屋面溫度場分布檢測方法，具體包括：

4、將異形金屬屋面進(jìn)行離散化處理，利用正方形網(wǎng)格或三角形網(wǎng)格，將連續(xù)的金屬屋面表皮切割為等距的三維空間點(diǎn)，得到每個(gè)離散點(diǎn)的幾何參數(shù)；

5、根據(jù)離散點(diǎn)所處的地理位置、季節(jié)、時(shí)刻以及離散點(diǎn)本身的幾何參數(shù)，計(jì)算離散點(diǎn)與太陽的相對位置關(guān)系；

6、依據(jù)離散點(diǎn)與太陽的相對位置關(guān)系，計(jì)算太陽對離散點(diǎn)的輻射強(qiáng)度；

7、計(jì)算離散點(diǎn)與環(huán)境之間的熱對流熱流密度；

8、計(jì)算由地面和天空長波輻射引起的長波輻射熱流密度；

9、依據(jù)離散點(diǎn)的輻射強(qiáng)度、熱對流熱流密度和長波輻射熱流密度，得到每個(gè)離散點(diǎn)的溫度值；

10、通過插值處理，將所有離散點(diǎn)的溫度值組合起來，得到異形金屬屋面的溫度場分布。

11、作為所述異形金屬屋面溫度場分布檢測方法的進(jìn)一步可選方案，所述將異形金屬屋面進(jìn)行離散化處理，利用正方形網(wǎng)格或三角形網(wǎng)格，將連續(xù)的金屬屋面表皮切割為等距的三維空間點(diǎn)，得到每個(gè)離散點(diǎn)的幾何參數(shù)，具體包括：

12、依據(jù)金屬屋面的邊界形狀和尺寸，確定網(wǎng)格單元的大小；

13、獲取金屬屋面的曲面幾何信息；

14、依據(jù)金屬屋面的曲面幾何信息和網(wǎng)格單元的大小要求，使用cad軟件自動(dòng)生成網(wǎng)格；

15、在網(wǎng)格生成后，記錄每個(gè)網(wǎng)格頂點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)；

16、依據(jù)每個(gè)網(wǎng)格頂點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)，計(jì)算出每個(gè)網(wǎng)格頂點(diǎn)的法線向量；

17、將每個(gè)網(wǎng)格頂點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)和法線向量進(jìn)行輸出，得到每個(gè)離散點(diǎn)的幾何參數(shù)。

18、作為所述異形金屬屋面溫度場分布檢測方法的進(jìn)一步可選方案，所述根據(jù)離散點(diǎn)所處的地理位置、季節(jié)、時(shí)刻以及離散點(diǎn)本身的幾何參數(shù)，計(jì)算離散點(diǎn)與太陽的相對位置關(guān)系，具體包括：

19、獲取離散點(diǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括離散點(diǎn)的地理位置、時(shí)間信息、季節(jié)信息和幾何參數(shù)；

20、依據(jù)離散點(diǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算出離散點(diǎn)與太陽的相對位置關(guān)系，所述太陽的位置包括太陽赤緯角、太陽時(shí)角、太陽高度角和方位角；

21、獲取結(jié)構(gòu)表面方位角；

22、依據(jù)離散點(diǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、以及離散點(diǎn)與太陽的相對位置關(guān)系，計(jì)算出太陽入射角。

23、作為所述異形金屬屋面溫度場分布檢測方法的進(jìn)一步可選方案，所述依據(jù)離散點(diǎn)與太陽的相對位置關(guān)系，計(jì)算太陽對離散點(diǎn)的輻射強(qiáng)度，具體包括：

24、依據(jù)離散點(diǎn)與太陽的相對位置關(guān)系，計(jì)算離散點(diǎn)的太陽直接輻射強(qiáng)度；

25、依據(jù)離散點(diǎn)的太陽直接輻射強(qiáng)度，計(jì)算出離散點(diǎn)的太陽散射強(qiáng)度；

26、依據(jù)太陽直接輻射強(qiáng)度和太陽散射強(qiáng)度，計(jì)算出離散點(diǎn)的地表反射強(qiáng)度；

27、依據(jù)太陽直接輻射強(qiáng)度、太陽散射強(qiáng)度和地表反射強(qiáng)度，計(jì)算出太陽對離散點(diǎn)的輻射強(qiáng)度。

28、作為所述異形金屬屋面溫度場分布檢測方法的進(jìn)一步可選方案，所述計(jì)算離散點(diǎn)與環(huán)境之間的熱對流熱流密度，具體包括：

29、獲取離散點(diǎn)溫度、環(huán)境溫度和風(fēng)速；

30、依據(jù)風(fēng)速和離散點(diǎn)表面的幾何形狀，計(jì)算出對流換熱系數(shù)；

31、依據(jù)離散點(diǎn)溫度、環(huán)境溫度和對流換熱系數(shù)，計(jì)算出熱對流熱流密度。

32、作為所述異形金屬屋面溫度場分布檢測方法的進(jìn)一步可選方案，所述計(jì)算由地面和天空長波輻射引起的長波輻射熱流密度，具體包括：

33、獲取地面溫度、天空溫度、地面輻射率和天空輻射率；

34、依據(jù)地面溫度和地面輻射率計(jì)算出地面輻射功率密度；

35、依據(jù)天空溫度和天空輻射率計(jì)算出天空輻射功率密度；

36、依據(jù)地面輻射功率密度和天空輻射功率密度計(jì)算出長波輻射熱流密度。

37、作為所述異形金屬屋面溫度場分布檢測方法的進(jìn)一步可選方案，所述依據(jù)離散點(diǎn)的輻射強(qiáng)度、熱對流熱流密度和長波輻射熱流密度，得到每個(gè)離散點(diǎn)的溫度值，具體包括：

38、依據(jù)離散點(diǎn)的輻射強(qiáng)度、熱對流熱流密度和長波輻射熱流密度納入熱平衡方程，建立離散點(diǎn)熱平衡狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型；

39、求解該數(shù)學(xué)模型，得到每個(gè)離散點(diǎn)的溫度值。

40、作為所述異形金屬屋面溫度場分布檢測方法的進(jìn)一步可選方案，所述通過插值處理，將所有離散點(diǎn)的溫度值組合起來，得到異形金屬屋面的溫度場分布，具體包括：

41、識別并處理所有離散點(diǎn)的溫度值中的異常值；

42、依據(jù)克里金插值方法對整個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行插值處理，以生成連續(xù)的溫度場；

43、將連續(xù)的溫度場數(shù)據(jù)可視化為溫度場圖，展示異形金屬屋面的溫度分布。

44、一種計(jì)算設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述所述異形金屬屋面溫度場分布檢測方法的步驟。

45、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述所述異形金屬屋面溫度場分布檢測方法的步驟。

46、本發(fā)明的有益效果是：通過將異形金屬屋面進(jìn)行離散化處理，利用正方形網(wǎng)格或三角形網(wǎng)格切割為等距的三維空間點(diǎn)，可以確保對金屬屋面進(jìn)行精細(xì)化的溫度監(jiān)測，這種方法能夠捕捉到金屬屋面表面細(xì)微的溫度變化，提高溫度場分布的準(zhǔn)確性，在計(jì)算離散點(diǎn)的溫度值時(shí)，不僅考慮了離散點(diǎn)本身的幾何參數(shù)，還綜合考慮了地理位置、季節(jié)、時(shí)刻等外部因素，以及太陽輻射、熱對流、長波輻射等多種熱傳遞方式，這種全面的考慮使得溫度值的計(jì)算更加接近實(shí)際情況，提高了溫度場分布的可靠性，通過計(jì)算離散點(diǎn)與太陽的相對位置關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算太陽對離散點(diǎn)的輻射強(qiáng)度，這種方法能夠精確反映太陽輻射對金屬屋面溫度的影響，除了太陽輻射外，還計(jì)算了離散點(diǎn)與環(huán)境之間的熱對流熱流密度，以及由地面和天空長波輻射引起的長波輻射熱流密度，這些熱傳遞方式的全面考慮，使得溫度值的計(jì)算更加全面和準(zhǔn)確，能夠更真實(shí)地反映金屬屋面的熱環(huán)境，通過插值處理，將所有離散點(diǎn)的溫度值組合起來，得到異形金屬屋面的溫度場分布，這種方法能夠?qū)㈦x散的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為連續(xù)的溫度場圖，便于直觀地展示和分析金屬屋面的溫度分布情況。