Categories: РазноеAuthor alexxlabPosted on No comment on К параметрам микроклимата относятся: 18. Основные параметры микроклимата в производственных помещениях

К параметрам микроклимата относятся: 18. Основные параметры микроклимата в производственных помещениях

Содержание

18. Основные параметры микроклимата в производственных помещениях

Микроклимат в производственном помещении может меняться на протяжении всего рабочего дня, быть различным на отдельных участках одного и того же цеха.

В производственных условиях характерно суммарное (сочетанное) действие параметров  микроклимата: температуры, влажности, скорости движения воздуха.

Параметрами, характеризующими микроклимат являются: температура воздуха; температура поверхностей;  относительная влажность воздуха; скорость движения воздуха; интенсивность теплового облучения.  

Температура воздуха, измеряемая в градусах Цельсия, является одним из основных параметров, характеризующих тепловое состояние микроклимата.  Температура поверхностей и интенсивность теплового облучения учитываются только при наличии соответствующих источников тепловыделений.

Влажность воздуха — содержание в воздухе водяного пара.

Скорость движения воздуха измеряется в м/с.

19. Медицинские и технические средства защиты при действии биологических и химических факторов поражения.

Медицинская защита — комплекс мероприятий, проводимых службой медицины катастроф и медицинской службой гражданской обороны (МСГО) для предупреждения или максимального ослабления воздействия на население и спасателей поражающих факторов. Медицинская защита является составной частью медико-санитарного обеспечения.

Мероприятия по медицинской защите включают: • содействие в обеспечении индивидуальными средствами профилактики поражений, медицинскими препаратами для оказания первой медицинской помощи, а также участие в обучении правилам и приемам пользования ими; • проведение санитарно-гигиенических и противоэпидемических мероприятий по предупреждению или снижению отрицательного воздействия поражающих факторов ЧС; • разработку и выполнение комплекса мероприятий по медицинской защите населения и спасателей; • участие в психологической подготовке населения и спасателей; • организацию и соблюдение санитарного режима на этапах медицинской эвакуации, контроль радиоактивного и химического загрязнения пораженных и спасателей.

Индивидуальные медицинские средства защиты (ИМСЗ). Под медицинскими средствами защиты следует понимать лекарственные средства и медицинское имущество, предназначенные для выполнения мероприятий по защите населения и спасателей от воздействия неблагоприятных факторов ЧС.

Медицинские средства индивидуальной защиты (МСИЗ) предназначены для профилактики и оказания медицинской помощи населению и спасателям, пострадавшим (оказавшимся в зоне) от поражающих факторов ЧС радиационного, химического или биологического (бактериологического) характера.

Основными требованиями к МСИЗ населения и спасателей в ЧС являются: • возможность их заблаговременного применения до начала воздействия поражающих факторов; • простые методики применения и возможность хранения населением и спасателями; • эффективность защитного действия;

• исключение неблагоприятных последствий применения населением и спасателями;

По своему предназначению МСИЗ подразделяются на: • используемые при радиационных авариях;

• используемые при химических авариях и бытовых отравлениях различными токсичными веществами;

• применяемые для профилактики инфекционных заболеваний и ослабления поражающего воздействия на организм токсинов; • обеспечивающие наиболее эффективное проведение частичной специальной обработки с целью удаления радиоактивных, химических веществ, бактериальных средств с кожных покровов человека.

К МСИЗ относятся; радиопротекторы (радиозащитные препараты), антидоты (противоядия), противобактериальные средства (антибиотики, сульфаниламиды, вакцины, сыворотки) и средства специальной обработки.

Некоторые из указанных средств вложены в табельную индивидуальную аптечку.

К табельным средствам защиты относятся аптечка индивидуальная (АИ-2), индивидуальный противохимический пакет (ИПП-11), пакет перевязочный индивидуальный (ППИ) и антидот само- и взаимопомощи для ФОВ в шприц-тюбиках (атропин, афин, будаксим).

Контроль параметров микроклимата

Контроль параметров микроклимата и его необходимость.

Чем же важен микроклимат и каковы параметры микроклимата жилых и производственных помещений?

Микроклимат – это достаточно сложная система, требующая определения тех факторов, которые оказывают непосредственное влияние на человека.

На вопрос: какие санитарно-гигиенические требования нарушаются чаще всего, можно дать однозначный ответ – требования к микроклимату производственных помещений.

В процессе труда в производственном помещении человек находится под влиянием определенных метеорологических условий – климата внутренней среды этих помещений. К основным нормируемым показателям микроклимата воздуха рабочей зоны относятся:

  • температура (t, °С),
  • относительная влажность (φ, %),
  • скорость движения воздуха (V, м/с).

Существенное влияние на параметры микроклимата и состояние человеческого организма оказывает также интенсивность теплового излучения (I, Вт/м2) различных нагретых поверхностей, температура которых превышает температуру в производственном помещении.

Если ограничиться рутинными ситуациями, т.е. исключить наиболее экстремальные воздействия (эпидемии, вредные химические вещества на производстве, ионизирующие излучения и пр.), то микроклимат, несомненно, является одним из наиболее существенных факторов среды. Из других, сопоставимых по значимости, факторов можно отметить шум и вибрацию.

Вредному и опасному воздействию метеоусловий среды подвергаются работники таких производств, как кухни предприятий общественного питания, котельные центрального отопления, прачечные, продуктовые склады, теплицы и другие предприятия, действующие в любом населенном пункте.

Роль параметров микроклимата недооценена в общественном сознании, она растет вместе с индустриализацией общества, ведущей к увеличению времени, которое человек проводит в закрытых помещениях – жилых и производственных.

Измерение микроклимата на производстве – это весьма трудоемкая и дорогостоящая операция, требующая многократных измерений и последующего комплексного анализа результатов. Оценка микроклимата проводится на основе измерений его параметров (температура, влажность воздуха, скорость его движения, тепловое излучение) на всех местах пребывания работника в течение смены и сопоставляется с нормативами.

Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

Если измеренные параметры соответствуют требованиям, то условия труда по показателям микроклимата характеризуются как:

  • (1 класс) — оптимальные условия
  • (2 класс) — допустимые условия

Если показатели микроклимата не соответствуют допустимым нормам, то условия труда относят к вредным. В таком случае устанавливают степень вредности, которая характеризует уровень перегревания или охлаждения организма человека.

Наша компания позаботилась о том, чтобы облегчить эту работу – в комплект поставки наших приборов входит интеллектуальный комплекс НТМ-ЭкоМ. С его помощью в интерактивном режиме составляется план инструментальных измерений, который затем заносится в измерительный прибор. Полученные по этому плану результаты измерений передаются в ПК, где они анализируются программой на соответствие действующим нормативам. Программа оформляет всю необходимую документацию (рабочий журнал, протокол измерений, экспертное заключение).

Измерение микроклимата на рабочем месте в Екатеринбурге

Спе­ци­а­ли­сты ком­па­нии «Ека­те­рин­бург­ская Служ­ба Дез­ин­фек­ции» пред­ла­га­ют вам по­мощь в за­ме­рах па­ра­мет­ров мик­ро­кли­ма­та. К мик­ро­кли­ма­ти­че­ским па­ра­мет­рам жи­ло­го по­ме­ще­ния или ра­бо­чей зо­ны предъ­яв­ля­ют­ся опре­де­лен­ные тре­бо­ва­ния. Ор­га­ни­за­ция па­ра­мет­ров мик­ро­кли­ма­та в со­от­вет­ствие с нор­ма­ти­ва­ми обес­пе­чит вам ком­форт, хо­ро­шее са­мо­чув­ствие и, ко­неч­но, здо­ро­вье.

Из­ме­ре­ние па­ра­мет­ров мик­ро­кли­ма­та

Из­ме­ре­ние по­ка­за­те­лей вы­пол­ня­ет­ся с по­мо­щью спе­ци­аль­но­го обо­ру­до­ва­ния, за­ме­ры мик­ро­кли­ма­та про­из­во­дят­ся в раз­ное вре­мя и в раз­лич­ных точ­ках по­ме­ще­ния. По­лу­чен­ные дан­ные ана­ли­зи­ру­ют­ся, при­во­дят­ся к сред­не­ста­ти­сти­че­ским по­ка­за­те­лям, ко­то­рые и со­по­став­ля­ют­ся с уста­нов­лен­ны­ми нор­ма­ти­ва­ми.

К по­ка­за­те­лям, от­ве­ча­ю­щим за мик­ро­кли­ма­ти­че­ские осо­бен­но­сти по­ме­ще­ния, от­но­сят­ся:

  • Сред­няя тем­пе­ра­ту­ра;
  • Влаж­ность;
  • Ско­рость дви­же­ния по­то­ков воз­ду­ха;
  • Осве­щен­ность;
  • Уро­вень шу­ма и элек­тро­маг­нит­ных из­лу­че­ний.

Па­ра­мет­ры мик­ро­кли­ма­та иг­ра­ют важ­ную роль в том, удаст­ся ли вам со­здать до­маш­ний уют в сво­ей квар­ти­ре или до­ме, по­лу­чит­ся ли ор­га­ни­зо­вать ком­форт­ную ра­бо­чую зо­ну. Для юри­ди­че­ских лиц и ин­ди­ви­ду­аль­ных пред­при­ни­ма­те­лей, пла­ни­ру­ю­щих от­кры­тие соб­ствен­но­го пред­при­я­тия, из­ме­ре­ние па­ра­мет­ров мик­ро­кли­ма­та — обя­за­тель­ное ис­сле­до­ва­ние, ре­зуль­та­ты ко­то­ро­го предо­став­ля­ют­ся в ор­га­ны кон­тро­ля и над­зо­ра.

От­вет­ствен­ность за на­ру­ше­ния

За со­зда­ние и под­держ­ку оп­ти­маль­ных мик­ро­кли­ма­ти­че­ских усло­вий на ра­бо­те от­вет­ствен­ность несет ру­ко­во­ди­тель ор­га­ни­за­ции. От­кло­не­ния от нор­ма­ти­вов в мик­ро­кли­ма­те по­ме­ще­ния от­но­сит­ся к на­ру­ше­ни­ям, свя­зан­ным с ор­га­ни­за­ци­ей усло­вий тру­да.

Своевре­мен­ная за­бо­та о пра­виль­ной ор­га­ни­за­ции мик­ро­кли­ма­та поз­во­лит вам из­бе­жать труд­но­стей с ор­га­на­ми над­зо­ра и кон­тро­ля, а так­же жа­лоб со сто­ро­ны со­труд­ни­ков.

Из­ме­ре­ние мик­ро­кли­ма­та про­из­вод­ствен­ных по­ме­ще­ний

Из­ме­ре­ние мик­ро­кли­ма­та в по­ме­ще­нии, пред­на­зна­чен­ном под слож­ную про­из­вод­ствен­ную де­я­тель­ность, с каж­дым го­дом на­чи­на­ет иг­рать все бо­лее важ­ную роль в оцен­ке рис­ков и по­тен­ци­аль­ных воз­мож­но­стей про­из­вод­ства. Ру­ко­во­ди­тель про­из­вод­ства дол­жен со­здать в ра­бо­чей зоне усло­вия, в ко­то­рых со­труд­ни­ки смо­гут мак­си­маль­но про­явить свой по­тен­ци­ал, и мик­ро­кли­мат по­ме­ще­ния в этой про­бле­ме сто­ит да­ле­ко не на по­след­нем ме­сте.

Низ­кий уро­вень осве­щен­но­сти при­ве­дет к дис­ком­фор­ту со­труд­ни­ка, что неза­мед­ли­тель­но ска­жет­ся на его про­дук­тив­но­сти и ка­че­стве ра­бо­ты. Так же нега­тив­но на его ра­бо­те ска­жут­ся и от­кло­не­ния по па­ра­мет­рам влаж­но­сти, ра­бо­ты си­стем воз­ду­хо­об­ме­на, уров­ня шу­ма.

  • Тре­бо­ва­ния к па­ра­мет­рам мик­ро­кли­ма­та утвер­жде­ны СанПиН 2.2.4.548-96.
  • Еди­ные стан­дар­ты уста­нов­ле­ны для лю­бых про­из­водств, но они диф­фе­рен­ци­ру­ют­ся на 5 групп в за­ви­си­мо­сти от энер­го­за­трат со­труд­ни­ков.

Опыт­ные и ква­ли­фи­ци­ро­ван­ные со­труд­ни­ки «Сверд­лов­ской Служ­бы Дез­ин­фек­ции» по­мо­гут пра­виль­но оце­нить мик­ро­кли­ма­ти­че­ские па­ра­мет­ры на ва­шем про­из­вод­стве, под­го­то­вят ряд ре­ко­мен­да­ций, ко­то­рые по­мо­гут вам устра­нить вы­яв­лен­ные недо­че­ты.

За­ме­ры мик­ро­кли­ма­та на ра­бо­чем ме­сте

Из­ме­ре­ние по­ка­за­те­лей мик­ро­кли­ма­та вы­пол­ня­ет­ся на ра­бо­чих ме­стах, ес­ли в по­ме­ще­нии ни од­на, а несколь­ко ра­бо­чих зон, за­ме­ры про­во­дят­ся в каж­дой из них.

Обо­ру­до­ва­ние, с по­мо­щью ко­то­ро­го вы­пол­ня­ют­ся за­ме­ры:

  • Тем­пе­ра­ту­ра и влаж­ность из­ме­ря­ет­ся с по­мо­щью ас­пи­ра­ци­он­ных пси­хро­мет­ров;
  • Ско­рость дви­же­ния по­то­ков воз­ду­ха из­ме­ря­ет­ся ане­мо­мет­ра­ми вра­ща­тель­но­го дей­ствия или тер­мо­ане­мо­мет­ра­ми;
  • Элек­тро­тер­мо­мет­ры или пи­ро­мет­ры ис­поль­зу­ют­ся для из­ме­ре­ния тем­пе­ра­ту­ры по­верх­но­стей;
  • Ак­ти­но­мет­ры, ра­дио­мет­ры при­ме­ня­ют­ся для из­ме­ре­ния теп­ло­во­го из­лу­че­ния.

По ито­гам ис­сле­до­ва­ния спе­ци­а­ли­сты «Сверд­лов­ской Служ­бы Дез­ин­фек­ции» со­ста­вят по­дроб­ный про­то­кол, ко­то­рый вы смо­же­те предо­ста­вить в над­зор­ные ор­га­ны.

По­че­му сле­ду­ет об­ра­тить­ся к нам:

С на­шей по­мо­щью вы со­зда­ди­те мак­си­маль­но ком­форт­ные и без­опас­ные усло­вия в жи­лой или ра­бо­чей зоне. Мы вы­пол­ня­ем из­ме­ре­ние па­ра­мет­ров мик­ро­кли­ма­та в квар­ти­рах, до­мах, офи­сах, на пред­при­я­ти­ях и про­из­вод­ствах, в склад­ских по­ме­ще­ни­ях и хра­ни­ли­щах.

Ес­ли вас за­ин­те­ре­со­ва­ло на­ше пред­ло­же­ние, свя­жи­тесь с на­ши­ми спе­ци­а­ли­ста­ми по те­ле­фо­ну +7(343)361-71-83, ко­то­рые про­кон­суль­ти­ру­ют вас по всем ин­те­ре­су­ю­щим во­про­сам.

Бесплатная консультация Оставить отзыв

Санитарная служба рекомендует:

Микроклимат, его роль

Сущность понятия «производственный микроклимат» и его типы

Определение 1

Производственный микроклимат – это климат внутри помещения, который зависит от сочетания показателей температуры, влажности и скорости движения воздушных масс внутри производственного помещении, а также температуры поверхности предметов, находящихся в этом помещении.

Микроклимат зависит от ряда условий таких как время года, условий отопления или вентиляции, а также теплофизических свойств технологических процессов. Существует две группы факторов, которые могут оказывать влияние на параметры микроклимата.

Первая группа – нерегулируемые, который зависит от климатических условий региона и местности. Вторая группа регулируемые, зависящие от количества людей и животных, одновременно находящихся внутри помещения, кратности воздухообмена, от особенностей конструкции зданий и сооружений, а также материалов, применяемых при их строительстве и интенсивности теплового излучения. Все микроклиматические условия можно разделить на четыре группы.

  1. Микроклимат помещений, где применяется система искусственного охлаждения воздуха. Обычно к таким помещениям относят холодильные камеры.
  2. Микроклимат, который напрямую зависит от климатических условий района и местности. К таким можно отнести сельскохозяйственные угодья, пастбища, дорожные и строительные работы, производимые вне помещений.
  3. Микроклимат помещений, в которых технологические процессы не связаны с большим объем тепловыделения. Микроклимат таких помещений значительно зависит от работы систем отопления и вентиляции, а также от климатических условий, сложившихся на данной местности. Для таких помещений характерны незначительные охлаждения работника в холодное время года и незначительный перегрев в теплое время года.
  4. Микроклимат помещений, где технологическим процессам свойственно значительное тепловыделение. В таких помещениях на микроклимат оказывает большое влияние тепловое излучение от раскаленных и нагретых помещений. К таким помещениям можно отнести пекарни, цеха сахарных заводов, котельные, кузнечные, помещения, которых работают доменные или мартеновские печи.

Готовые работы на аналогичную тему

Параметры микроклимата и их влияние на человека

К основным параметрам микроклимата относятся:

  • скорость движения воздушных масс;
  • температура;
  • относительная влажность;
  • интенсивность теплового излучения нагретых или раскаленных поверхностей.

Условия микроклимата способны оказывать влияние на характер работы и процесс теплообмена организма. Длительное воздействие на человека неблагоприятных метеорологических условий снижает уровень его производительности и работоспособности, а также ухудшает его самочувствие.

Определение 2

Неблагоприятные производственные метеорологические условия – это условия, которые способствуют накоплению вредных веществ в воздухе помещения.

Правильная терморегуляция в организме человека может осуществляться только при определенном состоянии внешней среды. Человек, который находится в условиях метеорологического комфорта (температура 18-20 градусов по Цельсию, движение воздушных масс составляет 02,-0,3 метра в секунду, а относительная влажность находится в пределах 40-60 процентов отдача им тепла осуществляется не в одинаковой мере. На излучение, направленной на нагревание ближайших поверхностей и предметов расходуется 45 % тепла. На нагрев воздуха вокруг и одежды уходит 30 % тепла, а на испарение влаги примерно 25 % выделяемого тепла.

При повышении температуры объем тепловыделения на нагрев поверхности и воздуха вокруг уменьшается, при 30 градусах по Цельсию равна нулю. В этом случае все тепловыделение затрачивается на испарение влаги с поверхности тела. Такое явление способствует быстрому утомлению сотрудника, а также может стать причиной теплового удара.

При увеличении относительной влажности воздуха, испарения с поверхности тела человека уменьшается, что в совокупности с высокой температурой способствует нормализации процесса терморегуляции. Однако, при высокой температуре воздухе (25-30 градусов по Цельсию) и высокой относительной влажности (от 75 %) могут способствовать перегреву сотрудника. Также при невысокой температуре и невысокой относительной влажности воздуха возрастает риск простудного заболевания.

Также важным параметром производственного микроклимата является скорость движения воздушных масс, которая способствует процессу тепловыделения на нагрев одежды и воздуха вокруг (конвекция). Но при температуре воздуха более 30 градусов по Цельсию воздушные потоки не способствуют охлаждению кожи и происходит только обильное потовыделение. А при низких температурах движение воздуха не желательно, так как это способствует возникновению простудных заболеваний.

Из всего вышесказанного становится понятно, что оптимальный микроклимат представляет собой совокупность температуры, относительной влажности воздуха и скорости воздушных масс, показатели которых находятся в оптимальных пределах. Например, для работа класса 1 А, в холодное время года, оптимальные показатели температуры воздуха составляют 22-24 градуса по Цельсию, температура поверхностей 21-25 градусов по Цельсию, относительная влажность должна находиться в пределах от 40 до 60 процентов, скорость движения воздушных масс должна равняться 0,1 метру в секунду. В теплое время года эти показатели составляют 23-25 градусов по Цельсию для температуры воздуха, 22-26 градусов по Цельсию для температуры поверхности, а показатели относительной влажности и скорости движения воздушных потоков остаются такими же.

Замечание 1

Основными методами обеспечения оптимальных параметров микроклимата являются: кондиционирование воздуха, применение систем отопления и вентиляции.

Поддержание оптимальных параметров микроклимата на рабочих местах является очень важным мероприятием в рамках организации требуемых условий труда. Качественная организация данного мероприятия способствует увеличению работоспособности и производительности сотрудников.

Основные параметры микроклимата в производственных помещениях

В процессе труда в производственном помещении человек находится под влиянием определенных метеорологических условий, или микроклимата — климата внутренней среды этих помещений. К основным нормируемым показателям микроклимата воздуха рабочей зоны1 относятся температура (/, °С), относительная влажность (ф, %), скорость движения воздуха (К, м/с).. Существенное влияние на параметры микроклимата и состояние человеческого организма оказывает также интенсивность теплового излучения (/, Вт/м2) различных нагретых поверхностей, температура которых превышает температуру в производственном помещении.[ …]

Теплопроводность представляет собой перенос тепла вследствие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц (атомов, молекул или электронов), непосредственно соприкасающихся друг с другом. Конвекцией называется перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости. Тепловое излучение — это процесс распространения электромагнитных колебаний с различной длиной волны, обусловленный тепловым движением атомов или молекул излучающего тела. В реальных условиях тепло передается не каким-либо одним из указанных выше способов, а комбинированным.[ …]

Источником теплового излучения в производственных условиях является расплавленный или нагретый металл, открытое пламя, нагретые поверхности оборудования.[ …]

Человек в процессе труда постоянно находится в состоянии теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального протекания физиологических процессов в организме человека требуется поддержание практически постоянной температуры его внутренних органов (приблизительно 36,6°С). Способность человеческого организма к поддержанию постоянной температуры носит название терморегуляции. Терморегуляция достигается отводом выделяемого организмом тепла в процессе жизнедеятельности в окружающее пространство.[ …]

Величина тепловыделения организмом человека зависит от степени его физического напряжения и параметров микроклимата в производственном помещении и составляет в состоянии покоя 85 Вт, возрастая до 500 Вт при тяжелой физической работе.[ …]

Представленное уравнение носит название уравнения теплового баланса. Вклад перечисленных выше путей передачи тепла непостоянен и зависит от параметров микроклимата в производственном помещении, а также от температуры окружающих человека поверхностей (стен, потолка, оборудования и др.). Если температура этих поверхностей ниже температуры человеческого тела, то теплообмен излучением идет от организма человека к холодным поверхностям. В противном случае теплообмен осуществляется в обратном направлении — от нагретых поверхностей к человеку. Теплоотдача конвекцией зависит от температуры воздуха в помещении и скорости его движения на рабочем месте, а отдача теплоты путем испарения — от относительной влажности и скорости движения воздуха. Основную долю в процессе отвода тепла от организма человека (порядка 90% общего количества тепла) вносят излучение, конвекция и испарение.[ …]

Нормальное тепловое самочувствие человека при выполнении им работы любой категории тяжести достигается при соблюдении теплового баланса, уравнение которого приведено выше. Рассмотрим, как влияют основные параметры микроклимата на теплоотдачу от организма человека в окружающую среду.[ …]

Влияние температуры окружающего воздуха на человеческий организм связано в первую очередь с сужением или расширением кровеносных сосудов кожи. Под действием низких температур воздуха кровеносные сосуды кожи сужаются, в результате чего замедляется поток крови к поверхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела за счет конвекции и излучения. При высоких температурах окружающего воздуха наблюдается обратная картина: за счет расширения кровеносных сосудов кожи и увеличения притока крови существенно увеличивается теплоотдача в окружающую среду.[ …]

Повышенная влажность (ср>85%) затрудняет теплообмен между организмом человека и внешней средой вследствие уменьшения испарения влаги с поверхности кожи, а низкая влажность (ср[ …]

Постоянное отклонение от нормальных параметров микроклимата приводит к перегреву или переохлаждению человеческого организма и связанным с ними негативным последствиям: при перегреве — к обильному потоотделению, учащению пульса и дыхания, резкой слабости, головокружению, появлению судорог, а в тяжелых случаях — возникновению теплового удара. При переохлаждении возникают простудные заболевания, хронические воспаления суставов, мышц и др.[ …]

Вернуться к оглавлению

Микроклимат в производственных помещениях — Студопедия

В процессе труда в производственном помещении человек находится под влиянием определенных метеорологических условий — климата внутренней среды этих помещений. К основным нормируемым показателям микроклимата воздуха относятся: температура (t, °C), относительная влажность (φ, %), скорость движения воздуха (V, м/с).

В отечественных нормативных документах введены понятия оптимальных и допустимых параметров микроклимата (табл. 3.12).

Оптимальными параметрами микроклимата являются такие сочетания количественных параметров, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.

 

Таблица 3.12
Параметры микроклимата согласно ГОСТ 12.1.005-88

Параметр

Величина

оптимальная

допустимая

Температура воздуха, °С

16- 18

13- 19

Относительная влажность воздуха, %

40-60

Не более 75

Скорость движения воздуха, м/с

Не более 0,3

Не более 0,5

Допустимые параметры микроклимата обеспечиваются таким сочетанием количественных параметров, которое при длительном и систематическом воздействии на человека может вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но наблюдаются ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.

Для создания требуемых параметров микроклимата в производственном помещении применяют системы вентиляции и кондиционирования воздуха, а также различные отопительные установки.

Микроклимат производственных помещений: температура, влажность воздуха

. 

На показатели работоспособности и состояния здоровья любого работника постоянно производятся воздействия различных внешних и внутренних факторов. Большую роль в этом смысле играет микроклимат на производственных объектах.

Микроклимат на производственных объект влияет на показатели работоспособности работников

Температура, влажность, движение воздуха, пыль, другие элементы, содержащиеся в воздухе, излучения – всё это, во взаимодействии и сочетании, формирует климатический фон на рабочем месте человека. Он существенно разнится исходя из характера и отрасли производства. Микроклимат неразрывно связан с состоянием здоровья работающего человека. Болезни, нагрузки, профессиональные болячки оказывают существенное влияние на характер воздействия отдельных параметров микроклимата.

Все климатические факторы должны детально учитываться при разработке конкретных требований к безопасности на рабочем месте и выполнении трудовой деятельности. Стоит детально разобрать этот непростой вопрос и выяснить, от чего зависит микроклимат производственных помещений, как он воздействует на человека и какие параметры его формируют.

Понятие, виды климатических условий помещений

Понятие рассматриваемого термина можно сформулировать следующим образом — это комплекс факторов внутренней среды помещения, оказывающий влияние на процессы, происходящие в организме работника.

В перечень таких факторов входят следующие параметры:

  • Температура.
  • Влажность.
  • Концентрация пыли и других частиц.
  • Скорость воздушных потоков.
  • Характер термических и других видов излучений.
  • Тепловое выделение различных приборов и нагретых поверхностей.

Все факторы, формирующие и влияющие на микроклимат, можно разделить на две большие группы: регулируемые и нерегулируемые. К регулируемым факторам относятся такие параметры, как: конструктивные особенности зданий и помещений, эффективность работы инженерных сетей (отопление, вентиляция), количество людей в помещении. Нерегулируемым фактором является климат местности, так как на него нельзя воздействовать. Решающее значение на климатический фон рабочего пространства оказывают регулируемые факторы.

Определение и поддержание оптимальных характеристик климатических условий в замкнутом рабочем пространстве имеет большое значение, так как от этого зависит настроение, самочувствие, работоспособность, трудовая производительность и здоровье людей. Особенно это важно для производственных помещений, где человек часто проводит большое количество времени в небезопасных условиях. Ключевым понятием в вопросах микроклимата является тепловой баланс.

Оптимальный тепловой баланс достигается благодаря соотношению процессов воспроизведения, восприятия и отдачи тепла. Оптимальный тепловой баланс позволяет обеспечить стабильное состояние работника при нахождении в конкретном помещении, когда все жизненно важные системы организма функционируют в штатном режиме без лишних нагрузок и давления.

Выделяют три основных вида климатического фона в помещении:

  • Нейтральный.
  • Нагревающий.
  • Охлаждающий.

Нейтральный фон климата оптимален для теплового баланса. Потеря тепла за 8—10 часов постоянного пребывания в помещении с таким фоном приводит к потере тепла за счёт испарения влаги в 30%.

Охлаждающий фон приводит к состоянию организма, когда потеря тепла идёт быстрее, чем его принятие и восстановление самим человеком. Такой фон приводит к дефициту тепла и при постоянном воздействии на организм может привести к развитию заболеваний кожных покровов (ознобление, обморожение и т. д.), желудка (язва, гастрит), нервов спины (радикулит), дыхательной и сердечно-сосудистой систем (образование тромбов). Чем выше показатели охлаждающего фона, тем ниже работоспособность человека.

Нагревающий фон климата в помещении характеризуется параллельным ростом накопления тепла в организме и увеличением потери его при испарении влаги (потери превышают 30%). Такой фон приводит к снижению производительности и работоспособности, возникновению головокружений, головной боли, слабости, тошноте. Нормализация состояния происходит при перемещении в прохладное помещение с нейтральным или понижающим фоном.

По статистике, при повышающем фоне климата риск появления заболевания желудочно-кишечного тракта возрастает на 40%

По статистике постоянная работа в помещениях с повышающим фоном приводит к общему увеличению заболеваемости работников в 1,5—2 раза, болезни органов дыхания и пищеварения развиваются чаще почти на 40%. Существенно повышается риск стремительного развития опасных сердечно-сосудистых заболеваний, зафиксирован более высокий уровень смертности от таких недугов. В возрасте после 45—50 лет у рабочих наблюдается ускорение процессов общего старения организма.

Влажность, излучение, загрязнения воздуха

Под влажностью при расчёте климатического фона понимается количество паров воды, которые содержатся в воздухе под влиянием определённого температурного режима. Уровень влажности оказывает существенное влияние на воздействие температурного режима микроклимата.

Важным параметром оценки климатического фона является наличие различного рода излучений. Так, инфракрасное излучение на постоянной основе может оказать существенное влияние на состояние здоровья человека. Облучение длинноволновой радиацией приводит к местным поражениям, а коротковолновые воздействия грозят поражениями организма общего характера. Коротковолновая радиация приводит к повышению температуры внутренних тканей организма, что сказывается на состоянии многих систем и органов.

Концентрация пыли и других компонентов зависит от конкретного вида производства, а также от эффективности работы вентиляции. Все вентиляционные системы можно разделить на два вида: естественные и искусственные. Искусственная вентиляция более эффективна для создания благоприятного микроклимата, так как обладает рядом преимуществ:

  • Возможность регулирования температуры, влажности, напора и интенсивности подачи воздуха.
  • Непрерывная работа, вне зависимости от внешних климатических факторов.
  • Точечная или сплошная подача и замена воздуха в зависимости от обстановки.

Воздействие температуры

Характерным проявлением нагревающего фона в помещении на производстве является тепловой удар. Каждый пятый человек с таким симптомом умирает, даже если он выявлен на начальной стадии развития.

Повышенная смертность от тепловых ударов, в таких ситуациях, связана с тем, что у людей параллельно повышается предрасположенность к сердечно-сосудистым заболеваниям. Вероятность теплового удара выше у людей с весом выше нормы, а также у молодёжи в возрасте 18—22 года в процессе привыкания и акклиматизации к своеобразным условиям.

Слабость — признак теплового удара

Признаки теплового удара:

  • Изменение цвета кожи тела в сторону красного спектра. Она становится сухой и горячей.
  • Учащение и нарушение дыхания, появление одышки.
  • Слабость.
  • Нарушение работы желудка и кишечника, приводит к тошноте и рвоте.
  • Зрительные нарушения (потемнения, галлюцинации), головокружения, боли в голове.
  • Ослабление и учащение пульса.
  • Мышечные боли и спазмы.

В тяжёлых стадиях тепловой удар приводит к потере сознания, повышенной возбуждённости и смерти.

Ещё один важный показатель, который уязвим от климатического фона – тепловое состояние. Оно включает в себя следующие параметры:

  1. Температура кожных покровов и внутренних тканей.
  2. Общая температура тела.
  3. Уровень потерь влаги.
  4. Колебания частоты сердечных колебаний.

При оценке микроклимата применяется следующая классификация теплового состояния:

  • Оптимальная.
  • Допустимая.
  • Предельно допустимая.
  • Недопустимая.

Определение класса теплового состояния влияет на характер гигиенических требований к месту и производственному помещению, где выполняются трудовые обязанности.

Климатический фон можно разделить на четыре вида:

При оптимальном микроклимате работник может выполнять работу без вреда для здоровья около 10 часов

  • Оптимальный микроклимат помещений не оказывает никакого негативного влияния на протяжении 8—10 часов. Он характеризуется высокой работоспособностью.
  • Допустимый климат в рабочем пространстве означает наличие негативного влияния на работника и характеризуется постепенным «накоплением» негативных воздействий с течением времени. Такие условия могут приводить к временным снижениям эффективности выполнения функций, но на здоровье серьёзного воздействия не оказывают.
  • Вредный микроклимат характеризуется существенным воздействием на тепловое состояние человека, снижение работоспособности и отсутствием гарантий отсутствия негативного влияния на здоровье в последующем при постоянном нахождении в таком помещении. Характер вредности определяется интенсивностью и длительностью воздействия.
  • Опасный микроклимат подразумевает высокий уровень негативного воздействия на тепловое состояние и здоровье даже при краткосрочном пребывании в помещении (не более 60 минут). Он сопровождается наличием риска смерти.

Влияние теплоотдачи на микроклимат

Человек, находясь внутри определённого объекта, постоянно взаимодействует с климатическим режимом вокруг себя. Поэтому при рассмотрении климатического фона учитываются следующие параметры:

  • Терморегуляция.
  • Теплопроводность.
  • Конвекция (передача температуры внешним объектам).
  • Тепловое излучение.

Терморегуляция осуществляется путём теплоотдачи. Этот процесс производится несколькими способами: теплопроводность через одежду, конвекция, излучение на окружающие предметы, испарения с кожных покровов, выдыхаемый воздух.

Теплоотдача из организма осуществляется путём изменений в кровеносной системе под воздействием колебаний температур. При холоде – сосуды сужаются, снижается теплоотдача. При повышении термического режима – сосуды расширяются, повышается теплоотдача.

Микроклиматические условия существенно влияют на степень поглощения энергии человеком для поддержания нормального состояния. Здесь ключевое значение играет параметр основного обмена. Этот параметр подразумевает величину обмена энергии при спокойном положении человека без действия, воздействия внешних и внутренних факторов, при нормальном и спокойном уровне обменных процессов.

Показатели основного обмена зависят от возрастных, ростовых, весовых и половых факторов. Он зависит от состояния внутренних органов, комплексного характера воздействия извне на организм (питание, климат местности проживания).

Мышечные нагрузки оказывают существенное влияние на обменные процессы, поэтому особо учитывается специфика трудовой деятельности. На основной обмен оказывает влияние характер положения тела человека при осуществлении трудовых функций (сидя, стоя, в движении, согнувшись и т. д.). В зависимости от этого меняется и уровень теплоотдачи.

Меры по улучшению условий труда в условиях неблагоприятного климатического фона

Когда микроклимат рабочего пространства невозможно улучшить за счёт внедрения технологий или обновления оборудования, принимаются меры по защите работников. Эти меры включают следующие действия:

  • Оборудование эффективных и мощных систем кондиционирования, вентиляции.
  • Обязательное применение нательных средств защиты от термических воздействий.
  • Строгая регламентация и соблюдение периодов работы и времени отдыха в благоприятных условиях.
  • Сокращение рабочего дня и смены.
  • Компьютаризация производственных процессов, управление ими дистанционно с помощью оборудования.
  • Оборудование рабочих мест дополнительной защитой от термического воздействия.
  • Регулирование системы отопления.
  • Оборудование вокруг источников тепла температурных экранов поглощения, отражения и отведения. Для решения этой задачи используются различные материалы: алюминий, сталь, кирпич, асбестовый картон, стекло, современные композитные материалы. Для охлаждения таких экранов применяется специальная система циркулирующей холодной воды.

Регулирование и контроль микроклимата на объектах производства

Нормативы климатического фона регламентированы нормами технических требований обеспечения безопасности на произвосдтве. Допустимые и минимальные параметры климатического фона определяются для различных отраслей промышленности и производства на основе всех вышеназванных факторов с учётом индивидуальных особенностей и деталей в каждом конкретном случае. Учитывается уровень и возможности акклиматизации, изменения в зависимости от времени года и т. д.

На требования к параметрам микроклимата существенное влияние может оказывать степень психологических нагрузок, характер трудовой деятельности (физический или умственный труд). При высоких психических нагрузках и повышенной уязвимости требования по ряду факторов к климатическому фону должны снижаться.

Все требования относятся к рабочему пространству. Под рабочей зоной понимается пространство, где осуществляет свои основные трудовые функции работник на протяжении рабочего дня, ограниченное высотой до 2 метров. Постоянным рабочим местом является пространство, где работник проводит более 50% всего совокупного рабочего времени. Если работник постоянно перемещается, то рабочей является вся, охватываемая его действиями, зона.

Особые требования к микроклимату предъявляются на объектах животноводства, так как там помимо человеческого фактора присутствует фактор большого количества животных, расположенных в одном помещении.

Микроклимат — обзор | Темы ScienceDirect

Микроклимат

Микроклимат — это совокупность климатических условий, измеряемых в определенных областях у поверхности земли. Эти переменные окружающей среды, которые включают температуру, свет, скорость ветра и влажность, служат значимыми индикаторами для выбора среды обитания и другой экологической деятельности. В основополагающих исследованиях Ширли (1929, 1945) подчеркивал, что микроклимат является определяющим фактором экологических закономерностей как в растительных, так и животных сообществах и движущей силой таких процессов, как рост и гибель организмов.Важность микроклимата в влиянии на экологические процессы, такие как регенерация и рост растений, дыхание почвы, круговорот питательных веществ и выбор среды обитания диких животных, стала важным компонентом текущих экологических исследований (Chen et al. 1999).

Каждый компонент микроклиматической среды демонстрирует уникальные пространственные и временные отклики на изменения прибрежных структурных элементов. Кроме того, взаимосвязь между микроклиматом и биологическими процессами сложна и часто нелинейна.Эти особенности легко визуализировать, если учесть, что температура, солнечное излучение и влажность влияют на рост растений, влияя на физиологические процессы, такие как фотосинтез, дыхание, прорастание семян, смертность и активность ферментов. Следовательно, экосистемные процессы, такие как разложение, круговорот питательных веществ, сукцессия и продуктивность, также частично зависят от микроклиматических переменных. Многие животные также приспособлены к определенным микроклиматическим условиям. Скорость ветра, температура воздуха, влажность и солнечная радиация могут влиять на миграцию и распространение летающих насекомых.На активность почвенных микробов влияют температура и влажность почвы. Кроме того, у большинства рыб есть определенные температурные диапазоны, в которых они могут выживать и воспроизводиться, что позволяет предположить, что изменения в переменных, влияющих на температуру водотока, таких как солнечная радиация, вызывают изменения в пригодности среды обитания.

Хорошо известно, что прибрежные леса оказывают сильное влияние на микроклимат водотоков (Meehan 1991, Naiman 1992, Maridet et al. 1998). Количество и качество солнечной радиации, попадающей в потоки, определяется высотой лесной растительности, густотой лесного полога, шириной русла ручья и ориентацией русла по отношению к пути солнца.Свет важен для ручьев из-за его влияния на первичную продукцию водных растений и на поведение организмов. Количество солнечного излучения также влияет на температуру воды. Температура воды в ручье сильно коррелирует с температурой почвы в прибрежных водах, но меняется по мере того, как вода течет вниз по течению. Температурный режим воды является важным фактором жизнеспособности водотоков, поскольку он регулирует метаболизм, фенологию и активность организмов водотока.

Удивительно, но существует только одно всестороннее исследование микроклимата в прибрежных лесах, несмотря на то, что прибрежные зоны имеют особенно сложный микроклимат, связанный с изменениями в растительной структуре и процессах от уреза воды до возвышенностей.Однако ограниченные данные свидетельствуют о сильных различиях между микроклиматами прибрежных и возвышенностей.

Данные показывают микроклиматические градиенты в прибрежных лесах для температуры воздуха, почвы и поверхности, а также относительной влажности, но не для коротковолновой солнечной радиации или скорости ветра (Brosofske et al. 1997). Микроклиматические данные, собранные от активного русла до возвышенностей небольшого (<2 м в ширину) горного ручья в Вашингтоне, позволяют предположить, что среда ручья (активный канал) сильно отличается от прибрежных и возвышенных лесов.Поток значительно повлиял на температуру воздуха в прибрежных лесах на расстоянии до 60 м по обе стороны канала летом, либо за счет прямого охлаждения, либо путем подачи воды для испарительного охлаждения растительностью. За 12-дневный период средняя температура воздуха в прибрежной зоне, прилегающем лесу и сплошных рубках на возвышенности составляла 19 ° C, 21 ° C и 25 ° C соответственно. Также были обнаружены постепенные изменения температуры почвы и относительной влажности от ручья к возвышенности. Напротив, разницы в скоростях ветра не было.

Микроклимат играет решающую роль в регенерации, росте и распространении растений на возвышенностях, и очень ожидается, что то же самое верно и для прибрежных зон (Brosofske et al. 1997). Исследователи возвышенности обнаружили тесную взаимосвязь между распределением некоторых ассоциаций растительности и различными микроклиматическими факторами, такими как влажность почвы, температура воздуха и влажность. Другие предположили, что внутренний водный баланс, который является результатом как поглощения воды из почвы, так и транспирации (контролируемой местной температурой, светом и ветром), вероятно, более важен для роста растений, чем одно поглощение.Другие предположили, что высокая продуктивность и разнообразие растений у ручьев могут частично объясняться идеальным сочетанием микроклимата и условий влажности. В целом, экологические последствия многих из этих фундаментально важных микроклиматических градиентов и процессов еще предстоит обнаружить и количественно оценить для прибрежных сред.

Микроклиматические температуры увеличивают возможность передачи трансмиссивных болезней в скандинавском климате

Несмотря на прохладный скандинавский климат в Дании, в последнее время наблюдались вспышки трансмиссивных болезней 24 .Микроклиматические температуры могут помочь нам понять и количественно оценить потенциал передачи трансмиссивных болезней в Северной Европе. Мы обнаружили лишь незначительное расхождение между среднесуточными температурами по данным национального метеорологического института и нашими записями в шести микроместообитаниях. Однако мы выявили гораздо более значительные суточные колебания микроклиматических температур по сравнению с национальными метеорологическими температурами, что привело к более высоким максимальным температурам в большинстве микроклиматических местообитаний.

Микроклиматические среды обитания (особенно сухой луг, живые изгороди, поля для крупного рогатого скота и лошадей) в целом были теплее, чем температуры DMI — возможно, из-за прямого воздействия солнечного света. Согласие между температурами леса / деревьев и температурами DMI может быть связано с одинаковой высотой регистраторов микроклиматической температуры и метеостанций DMI или из-за сильного ветрового воздействия. Отсутствие прямого солнечного света на влажных лугах привело к более прохладному микроклимату, чем температуры DMI.В зависимости от сезона колебания температуры значительно различались на разных высотах над землей, вероятно, из-за роста травянистой растительности летом. В ранний период теплого сезона (весна) нижние высоты местообитаний были теплее, чем верхние и средние высоты, тогда как в конце лета и осенью температура в нижних местообитаниях становилась более прохладной, поскольку растительность росла и блокировала солнечный свет. . Таким образом, микроклиматические температуры сложны и очень зависят от местных факторов, таких как сезонный рост растительности.

Имеется ряд исследований по микроклиматическим температурам, но большинство из них сосредоточено на местообитаниях, отличных от тех, что были в нашем исследовании 9,10,11, 13, 15 . Примеры включают микроклимат леса 9, 12 , подземные температуры 9, 10 , температуры моря 14 , места размножения комаров (вода) 11 и тропический климат 16 — ни один из них не сопоставим с нашим исследованием. Одно исследование в тропических условиях в Ченнаи, Индия, показало, что микроклиматические среды обитания были теплее ночью, в отличие от наших результатов 16 .Исследование в Ченнаи проводилось в густонаселенной городской среде, описанной как «городские тепловые острова», что резко контрастирует с нашими местами сбора данных о температуре в сельской местности 25 . В другом исследовании изучались сезонные колебания микроклиматических условий в домашних и придомовых местообитаниях в сельских районах Аргентины, и было обнаружено, что микроклиматические среды обитания, как правило, были на 5,0–5,6 ° C выше по сравнению с температурой окружающей среды 17 . Однако мы обнаружили, что разница между микроклиматической и метеорологической температурой в основном проявляется в часовых распределениях и только в меньшей степени в среднесуточных или медианных температурах, поскольку микроклиматические среды обитания становятся теплее днем ​​и прохладнее ночью, чем метеорологическая температура.Температура ниже порога не влияет на развитие вируса или период переваривания кровяной пищи. Следовательно, среднесуточная или среднемесячная температура может маскировать почасовые колебания температур в модели и подвергать риску либо недооценку (когда средняя температура ниже порогового значения), либо переоценка (когда средняя температура выше порогового значения) развития вируса и переваривания пищи из крови. период. Поскольку в микроклиматических средах обитания было больше часов выше пороговой температуры, влияние микроклиматической температуры на скорость развития вируса и переваривание кровяной пищи было заметным.Поэтому микроклиматическая температура очень важна, особенно для таких стран, как Дания, где среднесуточные и среднемесячные температуры часто близки к порогу развития патогенов (от 10 до 15 ° C).

Основываясь на наших оценках EIP для трансмиссивных патогенов в 2015 году, мы обнаружили два важных различия между моделями, использующими метеорологические и микроклиматические температуры для оценки интенсивности передачи: 1) патогены развиваются более быстрыми темпами в микроклиматических средах обитания (кроме влажных лугов). ) и 2) при моделировании с микроклиматическими температурами более длительный сезон передачи трансмиссивных болезней по сравнению с температурами метеорологического института.Увеличение продолжительности сезона развития патогенов у переносчика является важным открытием. Используя микроклиматические температуры 2015 года, мы обнаружили, что полное развитие вируса возможно за период не менее 2,5 месяцев для денге, 4 месяцев для малярии, 4,5 месяца для дирофилярии и вируса Западного Нила и 5 месяцев для вируса блютанга и Шмалленберга. В последние годы вирус Шмалленберга был обнаружен поздней осенью (сентябрь) в Дании и других странах Европы 26 .При использовании метеорологической температуры в нашей модели передачи вирус Шмалленберга не развивался после середины августа 2015 года. Однако, когда наблюдаемая микроклиматическая температура использовалась в той же модели, развитие вируса было возможным в течение еще одного месяца. Таким образом, микроклиматическая температура увеличила как суточную скорость передачи, так и количество дней, в течение которых может происходить передача, что может привести к резкому изменению накопленного числа случаев в конце сезона, когда вспышка болезни начнется в начале лета.Мы начали сбор микроклиматических данных с мая (сухой луг, влажный луг, живые изгороди и леса / деревья) и июня (на полях крупного рогатого скота и лошадей), но наша модель показывает, что развитие вируса и переваривание кровяной муки могут происходить даже раньше в этом году. . Однако важно отметить, что, хотя скорость развития вируса выше при более высоких температурах, выживаемость переносчиков, соответственно, ниже.

В то время как стандартные температуры доступны в национальных метеорологических бюро для любого места в Европе, почасовые микроклиматические температуры — нет.Наши модели позволили нам предсказать температуру в различных микроклиматических средах обитания на основе доступных стандартных переменных из метеорологического института. Важные метеорологические переменные в нашей модели (например, метеорологическая температура, солнечная радиация, влажность, осадки и скорость ветра) также были определены как ключевые переменные для прогнозирования микроклиматической температуры в предыдущих исследованиях 10, 13 .

Температура в течение предыдущего часа также сыграла важную роль в прогнозировании микроклиматической температуры, указывая на то, что для изменения температуры в микроклиматической среде обитания требуется время.Например, если солнечная радиация нагревает растительность и почву в местах обитания, потребуется время, чтобы остыть, в то время как стандартная метеорологическая температура на высоте 2 м над землей может измениться гораздо быстрее. Кроме того, была обнаружена корреляция между скоростью ветра и солнечной радиацией. Днем, когда солнечная радиация была выше, скорость ветра увеличивалась, а ночью наблюдалось обратное. Мы обнаружили, что относительная влажность была более важной, чем осадки для прогнозирования микроклиматической температуры (см. Таблицу S1), хотя это могло быть связано с тем, что в период нашего исследования было всего несколько дней с дождем.Наши модели включали месяц периода исследования в качестве категориальной переменной, и поэтому прогнозируемые микроклиматические температуры различались от месяца к месяцу, несмотря на то, что все остальные входные переменные были одинаковыми. Это говорит о том, что модели применимы только для мест обитания и климата, которые напоминают датскую модель роста растительности и сезонности климата (например, Северная Европа и Южная Скандинавия). В целом модель хорошо предсказывала микроклиматическую температуру, но прогнозы занижали температуру по сравнению с наблюдаемой микроклиматической температурой во время сильного дождя.Скорость ветра на сухом лугу, живой изгороди и конном поле положительно коррелировала с микроклиматической температурой. Мы выбрали сухой луг, влажный луг и живую изгородь из зоны природного заповедника, окруженной большими деревьями, чтобы скорость ветра была ограничена лесом и не могла изменить температуру на более низких и средних участках местообитаний сухих лугов и живых изгородей. Точно так же конные поля также были окружены деревьями, и влияние скорости ветра могло быть другим в других микроместообитаниях, не окруженных лесом.

Наши оценки EIP для различных патогенов подтверждаются эмпирическими данными, полученными в Дании. Наша оценка показывает, что передача вируса блютанга и Шмалленберга возможна даже поздней осенью. В стране произошли вспышки вируса блютанга в 2007 и 2008 гг. 24 и вспышки вируса Шмалленберга осенью 2012 г. 27 . Было несколько вспышек малярии в шестнадцатом-восемнадцатом веках, а совсем недавно — в девятнадцатом веке 28 , при этом 33 случая были зарегистрированы только в 1911 году в Дании 29 , что подтверждает наши выводы о том, что микроклиматическая температура была теплой. достаточно, чтобы в то время у комаров могло развиться малярийное паразитирование.Переносчики вируса Западного Нила и дирофилярии недавно были зарегистрированы в Дании 30 . Наши результаты показывают, что дирофилярия (минимум 20 дней EIP) и вирус Западного Нила (минимум 17 дней EIP) могут передаваться в Дании в случае их интродукции. В настоящее время в Дании не сообщается о каких-либо известных переносчиках лихорадки денге, и, по нашим оценкам, если они занесены и заразятся; им придется прожить минимум 45 дней, чтобы передать вирус, учитывая наблюдаемую в 2015 году температуру в Дании.

Места отдыха мокрецов и комаров в значительной степени неизвестны, но разные типы комаров и мокрецы могут покоиться на разных типах и высоте растительности 31,32,33 . Распространение комаров и Culicoides зависит от распределения их хозяев и микроклимата их мест обитания 34 . Местами отдыха взрослых особей Culicoides были густая растительность, влагалище листьев и кустарники 35 .Карпентер (1951) сообщил, что имаго Culicoides отдыхает на наземной подстилке и на нижней стороне листвы; он нашел одинаково распределенную взрослую особь Culicoides на высоте 7, 23 и 35 футов над землей 36 . Карпентер и др. . (2008) подтвердили присутствие Culicoides impunctatus в очень большом количестве на европейской белой березе ( Betula pubescens ), листопадном дереве, произрастающем по всей Северной Европе, 37 . О естественных местах отдыха комаров восьми родов, включая Anopheles , Culex и Aedes , сообщили Burkett-Cadena et al. .(2008). Преимущественно естественными местами отдыха взрослых самок комаров были небольшие и большие дупла деревьев, подлесок и мусорные баки 38 . При температуре выше 35 ° C все Anopheles ищут еще более темное и, следовательно, более прохладное убежище. Они также избегают мест обитания с высокими температурами и низкой влажностью 39 . Литература предполагает, что и комары, и комары Culicoides не выбирают места для отдыха случайным образом, а скорее ищут благоприятные микроместа обитания для отдыха, и эти микробычи могут быть связаны с тенью и повышенной влажностью.Однако мало что известно об их поведении в покое во время низких температур, наблюдаемых в Скандинавии весной и осенью, когда численность Culicoides может быть высокой. Клещи и комары могут быстро перемещаться между микроструктурами на ферме и могут перемещаться между местами отдыха для оптимизации условий. Здесь мы количественно определили диапазон микроклимата, относящегося к фермам и пастбищам, но необходимо понять фактический выбор переносчиками покоящихся микроместообитаний, чтобы смоделировать время развития патогенов и период переваривания кровяной муки в переносчиках и, в конечном итоге, смоделировать потенциал передачи эти векторы.

Мы собрали данные о микроклиматических температурах в разных местообитаниях. Хотя мы не знаем, где находятся переносчики, мы считаем, что диапазон температур, полученных в микроклиматических средах обитания на разных высотах, более важен для передачи болезней, чем температуры, измеренные в ящике на высоте 2 м над землей стандартной метеорологической станцией. Мы не знаем, какая конкретная микроклиматическая температура наиболее актуальна для выбора в качестве места отдыха для различных видов переносчиков, поэтому вместо единичных оценок EIP, основанных на конкретном микроклимате, мы предлагаем лучше оценивать EIP и период переваривания пищи с кровью как диапазон, основанный на на разных микроклиматах в пределах интересующей территории.Если данные о микроклиматических температурах недоступны или их неудобно собирать, мы рекомендуем использовать модели, описанные здесь, для прогнозирования температур, при условии, что настройки аналогичны датскому климату.

Успешное завершение EIP трансмиссивной болезни зависит от продолжительности жизни насекомого. В нашей модели мы рассмотрели окно продолжительности жизни комаров и мокрецов в 60 дней. В опубликованной литературе продолжительность жизни комаров описывается как 24–67 дней 40 , а у мокрецов — от 10 до 30 дней, но они могут выжить до 90 дней при очень прохладных погодных условиях 41 .

Влияние ландшафтного дизайна на городской микроклимат и тепловой комфорт в тропическом климате

Ландшафтный дизайн, учитывающий климат, может создать более благоприятный для жизни городской микроклимат с достаточным комфортом для человека. Настоящая работа направлена ​​на количественное исследование влияния элементов ландшафтного дизайна дорожных материалов, зелени и водоемов на городской микроклимат и тепловой комфорт в многоэтажном жилом районе в тропическом климате Сингапура. Для получения реальных данных о параметрах микроклимата для калибровки программы моделирования микроклимата ENVI-met 4 проводятся комплексные полевые измерения.0. С помощью откалиброванного ENVI-met моделируются семь сценариев городского ландшафта и оценивается их влияние на тепловой комфорт, измеряемый физиологически эквивалентной температурой (ПЭТ). Установлено, что максимальное улучшение снижения содержания ПЭТ с предлагаемым ландшафтным дизайном составляет около 12 ° C, а материалы дорожного покрытия и водоемы с высоким альбедо неэффективны для снижения теплового стресса в условиях жаркого и влажного климата. Сочетание тенистых деревьев над травой — самая эффективная ландшафтная стратегия для охлаждения микроклимата.Результаты исследования могут вооружить городских дизайнеров знаниями и методами снижения теплового стресса в городах.

1. Введение

Мир находится на самых высоких темпах урбанизации. С 2008 года более половины населения мира проживает в городских районах. Тенденция к увеличению мирового населения привела к увеличению спроса на жилье. Сингапур прошел путь от одной из самых серьезных проблем нехватки жилья в мире в 1960-х годах до страны, где 90% ее граждан теперь владеют собственным домом, а бездомность практически ликвидирована, несмотря на то, что ее население утроилось за последние 50 лет.Благодаря успеху жилищной политики, естественные земли были заменены искусственными поверхностями в Сингапуре с нежелательными тепловыми эффектами. Эта проблема, вместе с растущей индустриализацией, привела к значительному ухудшению городской среды. В тропических странах, таких как Сингапур, жаркий климат с точки зрения высокой температуры, высокой влажности и высокой солнечной радиации часто вызывает тепловой стресс у жителей, что отрицательно сказывается на здоровье населения и производительности. Градостроительный дизайн с учетом климатических требований может создавать микроклимат, который люди воспринимают как более прохладный, чем преобладающий климат, делая городские пространства приятными.Таким образом, влияние городского ландшафта на микроклимат и тепловой комфорт человека необходимо учитывать в процессе городского проектирования и планирования.

Признано, что передача климатических знаний в практику планирования все еще отсутствует [1, 2]. Хотя многие меры по снижению теплового стресса в городах и / или повышению теплового комфорта на открытом воздухе были предложены различными исследователями и в разных пространственных масштабах [2–6], их эффективность является предметом дискуссий. Основная причина заключается в том, что доминирующие профессии в области городского дизайна и планирования, а именно архитектура и инженерия, до сих пор сосредоточены на влиянии озеленения на температуру воздуха и поверхности и их последующем влиянии на здания [7].Однако влияние контрмер городского дизайна на городской тепловой комфорт нельзя в достаточной степени описать простыми факторами микроклимата, такими как температура поверхности или воздуха. Есть семь факторов (или параметров), которые влияют на тепловой комфорт человека на открытом воздухе. Это температура воздуха, влажность воздуха, ветер, солнечная радиация, земная радиация, метаболическое тепло и изоляция одежды [8]. Первые пять параметров зависят от городской среды, а последние два связаны с индивидуальным выбором.В масштабе района или сообщества элементы ландшафта могут изменять не только ветер и радиацию, но также температуру и влажность воздуха [2–9]. Следовательно, необходимо изучить влияние различных элементов ландшафта на разные параметры микроклимата и соответствующий тепловой комфорт человека.

В последние годы некоторые исследователи поняли, что тепловой стресс в городах можно снизить с помощью соответствующего ландшафтного дизайна. Было проведено множество полевых измерений и численного моделирования для изучения влияния элементов ландшафта на городской микроклимат и тепловой комфорт.Например, Ng et al. [5] провели параметрические исследования в Гонконге и обнаружили, что правильное озеленение может значительно улучшить городской микроклимат и снизить летнюю температуру городского воздуха. Яхия и Йоханссон [10] исследовали, как растительность и элементы ландшафта влияют на тепловой комфорт на открытом воздухе для отдельно стоящих зданий в жарком сухом климате Дамаска, Сирия, и обнаружили, что ПЭТ (физиологически эквивалентная температура) может быть снижена примерно на 19 ° C для востока и запада. уличная ориентация за счет соответствующего ландшафтного дизайна.Перини и Мальокко [11] исследовали влияние растительности, плотности городов, высоты зданий и атмосферных условий на местные температуры и тепловой комфорт в трех разных городах Италии и обнаружили, что растительность имеет более сильный охлаждающий эффект с более высокими зданиями. Ли и др. [12] изучили потенциал городского зеленого покрытия для смягчения теплового стресса человека с использованием модели ENVI-met и обнаружили, что деревья более эффективны в смягчении теплового стресса человека, чем просто луга. Yahia et al. [2] исследовали взаимосвязь между городским дизайном, городским микроклиматом и комфортом на открытом воздухе в четырех населенных пунктах с разной морфологией и обнаружили, что использование густых деревьев помогает снизить тепловой стресс, но растительность может отрицательно влиять на ветровую вентиляцию.

Хотя предыдущие исследования добавили новые знания и дали новое понимание, они в основном были сосредоточены на дизайне улиц, таком как ориентация улиц, уличная зелень и геометрия улиц [3–5, 10, 13]. В городских жилых районах, особенно в многоэтажных жилых районах, мало исследований. Качество микроклимата открытых пространств в жилом районе влияет на качество жизни его жителей. Поэтому цель данной статьи — изучить, как элементы ландшафта влияют на городской микроклимат и тепловой комфорт человека в многоэтажном жилом районе Сингапура, исследуя различные сценарии ландшафтного дизайна материалов дорожного покрытия, зелени и водоемов.Изучение взаимосвязи между озеленением и микроклиматом в таких городах, как Сингапур, может дать ценные рекомендации как для поддержания прохлады жителей Сингапура, так и для информирования городов с умеренным климатом, которые станут намного теплее в будущем.

2. Материалы и методы
2.1. Район исследования

Район исследования — это два жилых квартала в Бедоке на юго-востоке Сингапура, как показано на Рисунке 1. Бедок — это городская жилая зона для новой застройки в Сингапуре. Два жилых квартала представляют собой кондоминиумы под названием Clearwater и Aquarius By The Park рядом с водохранилищем Бедок.Два жилых квартала находятся в непосредственной близости друг от друга с Клируотером на западной стороне Бедок-Резервуар-Вью-роуд и Водолеем у парка на восточной стороне дороги. Здания в исследуемых жилых кварталах от 4 до 18 этажей. Городской парк расположен в непосредственной близости от двух жилых кварталов на севере.


2.2. Полевые измерения

Полевые измерения проводились на исследуемой территории с 13 апреля по 6 июня 2012 года. Цель полевых измерений — подтвердить результаты моделирования ENVI-met (см. Ниже), а также помочь определить начальные условия общей модели ENVI. -встретились.

Пять точек измерения были размещены, как показано на рисунке 1. Точки измерения были выбраны для представления изменений в городской геометрии, тепловых свойствах грунта и зелени, как показано на рисунке 2. Точки 1 и 2 находятся в городском парке, а точки 3 , 4 и 5 находятся в густонаселенном жилом районе. Коэффициент обзора неба (SVF) варьируется от сильно затененной точки 2 (SVF = 0,17) до менее затененной точки 5 (SVF = 0,67). Измеряемыми микроклиматическими параметрами являются температура воздуха, температура на земном шаре, относительная влажность и скорость ветра, которые измерялись непрерывно в течение 24 часов и принимались за 2.0 м над уровнем земли. В таблице 1 приведены измеренные микроклиматические параметры и оборудование, использованное для полевых измерений.

12 от 0 ° C до 50 ° C максимум до ± 3,5%
Переменный Прибор Точность
Температура воздуха / относительная влажность Данные HOBOmp Данные HOBOmp
Глобальная температура Регистратор данных термопары HOBO, U12-014 с медно-константановыми термопарами Type-T и шариком для пинг-понга диаметром 40 мм ± 1.5 ° C
Скорость ветра Интеллектуальный датчик скорости ветра в начале, S-WSA-M003 ± 1,1 м / с или ± 4% от показаний, в зависимости от того, что больше
Коротковолновое и длинноволновое излучение Kipp & Zonen, CNR 4 со встроенным пиранометром, пиргеометром, Pt-100 и термистором Пиранометр: погрешность <5% (уровень достоверности 95%)
Пиргеометр: погрешность <10% (уровень достоверности 95%)
Pt- 100 / термистор: ± 0,7 ° C
2.3. Моделирование микроклимата

Для этого исследования тепловые характеристики различных сценариев городского проектирования были исследованы с помощью ENVI-met 4.0 [14, 15]. Это программа анализа микроклимата, которая моделирует тепловые характеристики и потоки энергии в искусственной среде с высоким пространственным и временным разрешением. Модель генерирует большой объем выходных данных, включая необходимые переменные для расчета индексов термического напряжения. Многие исследователи использовали его для изучения влияния различных вариантов городского дизайна на микроклимат и тепловой комфорт на открытом воздухе [1–4,10–13].ENVI-met 4.0 позволяет пользователям использовать измеренные метеорологические данные в качестве входных данных, заставляя модель следовать входным данным пользователя во время моделирования. В предыдущих версиях ENVI-met в качестве входных данных можно было использовать только относительно простые погодные профили, предписанные ENVI-met. Детали модели ENVI-met были полностью объяснены и представлены на ее веб-сайте [15] и во многих исследовательских работах [1, 4, 14, 16].

Были выбраны данные о погоде с ближайшей станции в аэропорту Чанъи.Установлено, что суточная температура воздуха 30 апреля 2012 г. была максимальной за исследуемый период. Поэтому в этот день было проведено симуляционное исследование. Ежечасные метеорологические данные с метеостанции и наблюдения на месте использовались для создания «файла принуждения» (в качестве входных данных) для моделирования. Было замечено, что погодные условия во время периода измерений характеризовались высокой температурой, сильным солнечным излучением и слабым ветром с преобладающим направлением ветра юго-западного направления.Модель запускалась в течение 18 часов, начиная с 4 утра и заканчивая в 22:00 для каждого моделирования микроклимата.

2.4. Параметрическое исследование и оценка городского теплового комфорта

Параметрическое исследование состоит из базового случая и семи сценариев проектирования. Базовый вариант был построен в соответствии с фактическими условиями исследуемой территории. Область модели охватывает всю область исследуемой области и расширяется до окружающих зданий, улиц и городского парка. Пространственная протяженность исследуемой территории составляет 600 × 392 × 120 м в размерах X , Y и Z соответственно.Разрешение сетки по горизонтали и вертикали установлено равным 4 м. Область модели базового варианта для исследуемой области показана на рисунке 3. Входные данные общей настройки модели, начальные атмосферные / почвенные условия и свойства здания приведены в таблице 2.


Местоположение Сингапур 103 ° 51’E, 1 ° 18’N
Климат Тропический климат
Имитация даты / времени От 04 22:00 (18 часов) 30 апреля 2012 г.
Область модели Бедок: сетки 150 × 98 × 30

Примечание: вертикальная сетка с эквидистантным методом
Метеорологические данные Температура и относительная влажность воздуха : почасовые данные измерений на месте
Скорость и направление ветра: почасовые данные с метеостанции
Удельная влажность (2500 м) = 7 г / кг
Исходная масса почвы температура и относительная влажность Верхний слой (0–20 см): 305 K / 30%
Средний слой (20–50 см): 307 K / 40%
Более глубокий слой (ниже 50 см): 306 K / 50%
Условия строительства Внутренняя температура = 293 K (постоянная)
Теплопередающие стены = 1.94 Вт / м 2 · K
Крыши с теплопередачей = 6 Вт / м 2 · K
Стены из альбедо = 0,2
Крыши из альбедо = 0,3
Растения Деревья: 10 м, плотное основание без листьев
Деревья : 20 м плотная, безлистная основа
Трава: средняя плотность 20 см

Другие сценарии, которые необходимо исследовать, разработаны на основе изменения различных элементов ландшафта, таких как материалы дорожного покрытия (кирпич, бетон, дерево , и светлый гранит) и количество деревьев, травы и водоемов, как указано в таблице 3.Для первых 5 сценариев единовременно изменяется только один параметр, чтобы определить относительный эффект каждого. Последние два сценария представляют собой комбинацию двух элементов дизайна для дальнейшего изучения влияния материалов грунта и затенения деревьев.

Сценарий проектирования Тротуарные материалы Растительность и водоем
Базовый корпус Красный кирпич (ID). PP) Редкие деревья и трава
Небольшая площадь водоемов (30 м 2 )
Сценарий 1 Деревянные доски (ID: WD) В качестве базового варианта
Сценарий 2 Легкий -цветный гранит (ID: G2) В качестве базового варианта
Сценарий 3 Поверхность травы В качестве базового варианта
Сценарий 4 В качестве базового варианта Добавить больше деревьев (увеличение на 200%)
Сценарий 5 В качестве базового варианта Добавить больше водных объектов (увеличение на 200%)
Сценарий 6 Светлый гранит (ID: G2 ) Добавить больше деревьев (увеличение на 200%)
Сценарий 7 Поверхность травы Добавить больше деревьев (увеличение на 200%)

Для оценки городского тепловой комфорт, в качестве индекса теплового комфорта выбран ПЭТ (физиологически эквивалентная температура).ПЭТ был откалиброван на основе субъективной оценки теплового ощущения Янгом и соавт. [17] в Сингапуре (Таблица 4), что позволяет сравнивать различные предложения городского дизайна. Обнаружено, что жители тропиков переносят более высокие уровни ПЭТ, чем жители Западной / Средней Европы, из-за тепловой адаптации к местному климату. ПЭТ рассчитывается с использованием модели RayMan [18, 19]. Его можно легко оценить по температуре воздуха, относительной влажности, скорости ветра, средней температуре излучения, одежде и уровню активности людей.Карта теплового комфорта с точки зрения ПЭТ создана для сравнения.

Температурная чувствительность Диапазон ПЭТ для Сингапура (° C) Диапазон ПЭТ для Западной / Средней Европы (° C)
9050 Неприменимо

<4
Холодное Неприменимо 4–8
Холодное Неприменимо 8–13
Слегка холодное 90–24
Нейтрально 24–30 18–23
Слегка теплый 30–34 23–29
Теплый 34–38 34–38 Горячий 38–42 35–41
Очень горячий> 42> 41
Источник: Y Ang et al.[17].
3. Результаты и обсуждение
3.1. Базовый сценарий: измерение и моделирование

Микроклиматические параметры температуры воздуха, средней радиационной температуры, скорости ветра и относительной влажности, собранные в точках измерения 1–5, сравнивались с соответствующими выходными данными модели ENVI-met.

На Рисунке 4 показано сравнение измеренных и смоделированных температур воздуха. Можно видеть, что смоделированные и измеренные температуры воздуха имеют одинаковый тренд для всех пяти точек с, возможно, более плавными кривыми для смоделированных.На характер температуры воздуха явно влияет фактор обзора неба и окружающая городская среда. Точка 2 имеет самую низкую температуру воздуха, поскольку расположена в соседнем парке и имеет низкий коэффициент обзора неба (0,17).


В точках 3, 4 и 5 температура воздуха выше, чем в точках 1 и 2, поскольку эти три точки расположены вдоль жилых домов с высокой плотностью застройки. Также видно, что ENVI-met занижает дневную температуру воздуха примерно на 0,1–0,7 ° C. Это связано с тем, что ENVI-met рассчитывает городской климат в микромасштабе или локальном масштабе и что более крупные региональные (мезомасштабные) эффекты не принимаются во внимание [15].Ночью температура воздуха занижена на 0,5 ° C и завышена на 0,3 ° C согласно ENVI-met в этом исследовании.

Сравнение средней радиационной температуры между результатами моделирования и измерения показано на рисунке 5. Можно видеть, что моделируемые и измеренные средние радиационные температуры имеют одинаковую тенденцию для всех точек. Точки 3, 4 и 5 имеют более высокий профиль средней лучистой температуры, чем точки 1 и 2 в течение дня. Это связано с тем, что точки 1 и 2 расположены в парке и имеют меньший коэффициент обзора неба.Также можно обнаружить, что дневная средняя лучистая температура завышена, а ночная средняя лучистая температура недооценена ENVI-met. Разница в дневное время составляет около 0,1–6,7 ° C, а в ночное время — около 2,6–6,6 ° C. В ряде других исследований также сообщается о разнице средней лучистой температуры до 7,97 ° C между измеренными и смоделированными результатами [1, 4, 13, 20]. Расхождения связаны с тем, что ENVI-met не учитывает накопление и передачу тепла зданиями или антропогенное производство тепла надлежащим образом [13, 21].Следовательно, исследования влияния ландшафтного дизайна на тепловой комфорт на открытом воздухе в ночное время и городской тепловой остров требуют дальнейшего изучения в будущем из-за ограничений моделирования с соблюдением требований ENVI.


Результаты измерения и моделирования скорости ветра и относительной влажности показывают небольшую разницу (менее 5%) для всех точек. В данном исследовании скорость ветра на входе составляет менее 2 м / с. Также сообщалось, что скорости ветра, предсказанные ENVI-met, согласуются с полевыми данными для входных скоростей ветра ниже 2 м / с [22].

Таблицы 5 и 6 показывают соответствие модели между результатами моделирования и измерений для температуры воздуха и средней радиационной температуры, соответственно. Очень высокое общее согласие можно найти как для температуры воздуха ( R 2 от 0,95 до 0,99), так и для средней радиационной температуры ( R 2 от 0,74 до 0,96). Относительно более низкое соответствие модели R 2 = 0,74 для точки 2, а также разница в 5 ° C между результатами моделирования и измерений с точки зрения средней радиационной температуры могут быть частично объяснены ошибкой измерения; например, солнечное излучение внезапно стало очень интенсивным в это конкретное время измерения.

905 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015
Точка 1 Точка 2 Точка 3 Точка 4 Точка 5
9014		 −0,1 0 0,01 0,03
Максимальная ошибка (° C) −0,67 −0,63 −0,68 −0,72
(средняя ошибка ° С) -0.16 −0,19 −0,31 −0,41 −0,28
Стандартное отклонение (° C) 0,21 0,26 0,20 0,23 900 2 0,98 0,97 0,99 0,99 0,95
RMSE (° C) 0,27 0,32
), переключатель передач с подогревом (например, публикация США № 2013/0061603 и т. Д.) Для достижения индивидуального микроклимата. система. Система микроклимата обеспечивает желаемый личный комфорт пассажира более автоматизированным способом с минимальным вмешательством со стороны пассажира или без него.Следует понимать, что сами по себе устройства микроклимата (то есть без устройства макроклимата) могут обеспечить как макроклимат, так и индивидуальный микроклимат в пределах макроклимата. Упомянутые патенты, публикации и заявки полностью включены в настоящий документ посредством ссылки.

В одном примере транспортное средство 10 включает в себя систему термического кондиционирования 18 HVAC и вспомогательную систему термического кондиционирования 20 (с устройствами микроклимата), которые связаны с контроллером 22 .Различные входы 24 могут связываться с контроллером 22 , чтобы влиять на работу системы кондиционирования 18 и / или вспомогательной системы 20 кондиционирования воздуха и управлять ею.

В одной примерной системе микроклимата контроллер 22 принимает различные входные данные через датчики и / или устройства в системе микроклимата, например, из внешней среды транспортного средства 26 , показанной на фиг. 2. Внешняя среда , 26, транспортного средства может включать в себя такие параметры, как местоположение транспортного средства, направление и высоту транспортного средства, время дня и дату, а также параметры, связанные с погодой (наружная температура, наружная влажность и солнечная нагрузка на транспортное средство).

Макроклиматическая среда 28 также передает параметры в контроллер 22 . Параметры макроклиматической среды могут включать в себя внутреннюю температуру и / или влажность в одном или нескольких местах, а также текущие настройки системы HVAC.

Среда микроклимата 30 передает параметры контроллеру 22 . Параметры микроклиматической среды могут включать в себя температуру и / или влажность на одном или нескольких устройствах микроклимата, настройки вспомогательной системы кондиционирования и обратную связь о комфорте пассажиров.Обратная связь о комфорте пассажира может быть обеспечена, когда пассажир предоставляет вход для управления одним из устройств микроклимата, например, путем изменения положения переключателя.

Информация о пассажирах 32 предоставляется контроллеру 22 для настройки и учета различий в терморецепции между различными людьми. Было показано, например, что женщины и мужчины, вообще говоря, по-разному реагируют на тепло и холод, причем женщины более резко и быстрее реагируют на холод, а мужчины — на тепло.Кроме того, информация 32 о жителях может предоставлять информацию для определения тепловой массы, теплоемкости и скорости производства внутренней энергии. Информация о жителе 32 включает в себя такую ​​информацию, как пол, рост, вес и другие данные, предоставленные жильцом, для предоставления профиля пользователя. Затем, например, первоначальный набор данных по умолчанию или профиль микроклимата может быть определен в процессе покупки автомобиля клиентом перед сбором каких-либо данных. Затем на основе профиля микроклимата по умолчанию система может начать процесс интуитивного сбора данных, а затем приспособиться к индивидуальным потребностям / желаниям на основе фактических входных данных и использования пользователем с течением времени.Этот первоначальный профиль микроклимата может быть основан на любом количестве факторов, включая количественные факторы, такие как место первоначальной покупки, характеристики водителя (пол, рост, вес и т. Д.), А также качественные факторы, такие как опрос, в ходе которого респондент отвечает на вопросы. об их нормальном состоянии теплового комфорта / стресса. Эта информация может храниться на брелоке или мобильном устройстве, которое передается контроллеру 22 . Профиль пользователя и изученный профиль микроклимата могут «перемещаться» вместе с пассажиром, например, через канал передачи данных транспортного средства, облако, беспроводную передачу данных и / или смартфон.

Обнаруженная информация о пассажирах также может быть предоставлена ​​(см., Например, датчик 79 на фиг. 3), например, путем определения температуры людей. Эти считываемые входы личного комфорта пассажира подаются на контроллер 22, для определения воспринимаемого личного комфорта пассажира. Входные данные могут включать в себя один или несколько измеренных физиологических параметров, таких как температура кожи или другие температуры тела, такие как внутренняя температура тела.

Множественные параметры из внешней среды транспортного средства 26 , среды макроклимата 28 , среды микроклимата 30 и информации о жителях 32 могут быть сохранены в памяти, например, в одной или нескольких справочных таблицах 34 .В памяти может храниться информация, относящаяся к одному или нескольким профилям , 31, пользователей и профилям , 33, микроклимата для различных сценариев использования, соответствующих конкретному пользователю. Контроллер 22, может учиться на корректировках системы микроклимата, сделанных обитателем, и обновлять профиль микроклимата 33 в справочных таблицах 34 , чтобы можно было ожидать личного комфорта пассажира и автоматически настраивать систему микроклимата.Интерполяция значений справочной таблицы или другой подходящий метод может использоваться для определения настроек между уже существующими заданными значениями.

Как показано на фиг. 3 примерная система термического кондиционирования HVAC 18 связана с контроллером 22 . Система 18 термического кондиционирования HVAC включает в себя теплообменник 36 , сообщающийся по текучей среде с нагревательным контуром, соединенным с двигателем 42 . Двигатель , 42, может включать в себя двигатель внутреннего сгорания, систему электродвигателя и / или топливный элемент.Двигатель 42 является источником тепла для системы термического кондиционирования HVAC 18 . Испаритель , 40, расположен в охлаждающем контуре, который может включать в себя хладагент и обычные компоненты кондиционирования воздуха, обычно встречающиеся в транспортном средстве. Следует понимать, что вместо этого обычная система HVAC может быть обеспечена одним или несколькими микрокомпрессорами с электрическим приводом, если это необходимо. Также может быть предусмотрена система вентиляции , 38, , которая подает свежий воздух в систему HVAC.Система кондиционирования 18 HVAC обычно включает в себя воздуховоды 44 с несколькими вентиляционными отверстиями 46 . Один или несколько клапанов 48 выборочно регулируют поток воздуха из системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в вентиляционные отверстия 46 . Эти компоненты системы HVAC обеспечивают макроклиматическую среду.

Вспомогательная система термического кондиционирования 20 включает в себя несколько устройств микроклимата, таких как обогреватель окон 50 , панель крыши 52 , одну или несколько панелей 58 на приборной панели 54 (которые могут включая вентиляционные отверстия 56 ), дверную панель 60 , подлокотник двери 62 , подлокотник центральной консоли 63 , сиденье 64 с термоэлементом 66 и устройство для кондиционирования шеи 67 , имеющее дефлектор 68 и / или рулевое колесо 70 .Эти устройства микроклимата предназначены для повышения комфорта пассажиров, превышающего возможности системы HVAC, путем обеспечения обогрева и / или охлаждения в непосредственной близости от человека и, таким образом, более персонализированной микроклиматической среды в окружающей внутренней среде. Нагрев и охлаждение могут быть обеспечены, например, одним или несколькими нагревательными элементами, вентиляторами, термоэлектрическими устройствами, тепловыми насосами и / или микрокомпрессорами.

Входы 24 используются для настройки макроклимата и микроклимата с помощью контроллера 22 для достижения желаемого личного комфорта пассажира.Входы 24 включают в себя сигналы датчиков и другие входные данные, указывающие различные параметры внешней среды транспортного средства 26 , среды макроклимата 28 и среды микроклимата 30 . Входы 24 дополнительно включают в себя один или несколько переключателей 72 , брелок 74 , содержащий информацию о посетителе, мобильное устройство 76 , содержащее информацию о пользователе, и / или дисплей 78 . Дисплей , 78, может визуально отображать выходные данные или рабочие режимы системы 18 термического кондиционирования HVAC и / или вспомогательной системы 20 термического кондиционирования.Дисплей , 74, может также обеспечивать средства ввода, например, через сенсорный экран. Датчик , 79, может предоставлять в режиме реального времени обнаруженную информацию о пассажирах, такую ​​как температура, влажность, влажность или другую информацию.

Обычно система микроклимата транспортного средства включает в себя по меньшей мере одно устройство микроклимата, сконфигурированное для размещения во внутреннем пространстве транспортного средства. Внутреннее пространство 12 обеспечивает микроклимат для обитателя 16 .Устройство микроклимата сконфигурировано для обеспечения микроклимата для пассажира 16 в соответствии с профилем пользователя 31 и профилем микроклимата 33 . В одном примерном режиме работы устройство микроклимата сконфигурировано так, чтобы оно находилось в непосредственной близости от области обитателя, имеющей повышенную личную реакцию по сравнению с другими областями обитания, подверженными воздействию макроклиматической среды. Эти зоны обитания могут включать в себя по меньшей мере одну руку, ступню, шею, лицо, ногу, руку, голову и туловище.

Контроллер 22 связан с устройством микроклимата. Контроллер сконфигурирован для определения личного комфорта жителя, например, на основе информации 30 жителя. Контроллер 22 подает команду устройству микроклимата в ответ на личный комфорт пассажира, чтобы обеспечить повышенный комфорт пассажира сверх того, что может обеспечить система HVAC, тем самым точно настраивая среду, непосредственно окружающую человека. Например, поступление тепловой энергии может нарушить баланс макроклиматической среды, например, солнце, интенсивно освещающее лицо пассажира в течение длительного периода времени, может вызвать потливость спины пассажира.Предвидя это нежелательное состояние, контроллер 22 подает команду на охлаждение сиденья и, таким образом, осушение спины, шеи и / или рук пассажира с помощью тепловых элементов , 66, и / или устройства кондиционирования шеи. Охлаждение спины может подавить и / или устранить потоотделение в области спины и связанный с этим дискомфорт, который такое потоотделение может вызвать. Охлаждение одной или обеих рук может снизить температуру кожи и нейтрализовать воздействие солнечной нагрузки на наиболее уязвимые участки. Таким образом, вспомогательная система термического кондиционирования 20, может поддерживать комфортное состояние, подавляя и / или устраняя потоотделение, что может быть дополнительным источником дискомфорта.

Система HVAC в основном используется для изменения точки равновесия окружающей среды в кабине, в то время как дополнительная система теплового комфорта 20 управляет ощущением комфорта пассажирами. Это может позволить уменьшить размер системы HVAC, поскольку тепловым комфортом пассажира можно более непосредственно управлять с помощью более целенаправленных, локализованных устройств. Кроме того, усилия двух систем могут быть скоординированы, чтобы ограничить необходимость вмешательства оператора для изменения настроек управления во время работы.Например, когда садишься в горячую машину, кондиционер почти всегда включается на полную мощность, снижаясь до более низкого значения после достижения желаемого состояния. Этим можно довольно легко управлять без ввода драйвера.

Система микроклимата и ее контроллер могут быть спроектированы с использованием одной или нескольких методологий. Например, может использоваться методология «разомкнутого цикла», в которой конкретная модель реализована на вычислительной платформе, которая может быть или не быть в транспортном средстве. Затем эта модель используется для определения того, как следует управлять тепловым комфортом пассажиров.Модель может быть заполнена с использованием данных автономного тестирования и проверки, а затем будут созданы соответствующие управляющие эффекты на основе входных данных датчика (например, влажности, внешней температуры и т. Д.).

Может использоваться методология «замкнутого контура», в которой система (например, с инфракрасной камерой, являющейся частью системы безопасности, а также датчиком влажности) определяет состояние водителя и пассажира, и регулирует температуру. условия, основанные на этой информации. Например, методы обработки изображений могут определять, что водитель носит шляпу или что водитель перегрет из-за физических упражнений, на основе инфракрасного (ИК) изображения.

Методология «обучения» может использоваться, когда методология замкнутого или разомкнутого цикла изменяется с течением времени на основе выбора, сделанного конкретным жильцом или группой агентов для корректировки профиля микроклимата 33 . Например, транспортное средство может записывать внешнюю температуру, внутреннюю температуру и влажность в справочных таблицах 34 и запоминать настройки терморегулирования, выбранные водителем в этих условиях, которые затем могут быть воспроизведены (или интерполированы), а затем в следующий раз, когда возникнут похожие условия.Чем дольше водитель использует транспортное средство, тем больше информации доступно и тем более «индивидуализированный» профиль микроклимата для системы микроклимата будет для этого конкретного человека. Кроме того, отличным показателем пригодности любого набора параметров при конкретном наборе условий, вероятно, будет то, как долго система остается в определенном состоянии, то есть без того, чтобы житель регулировал какие-либо тепловые настройки.

РИС. 4 показан пример методологии управления системой микроклимата.В процессе работы контроллер 22, включает в себя метод 80 , который идентифицирует характеристики агентов, как указано в блоке , 82, , такие как информация 32 (фиг.2) для обеспечения профиля пользователя 31 . Это включает в себя определенный уровень обнаружения пассажиров и идентификации личности, которые могут использовать различные системы транспортного средства. Например, у многих автомобилей есть «предварительные настройки», идентифицирующие водителя. Кроме того, датчики веса, которые обнаруживают присутствие пассажира и могут добавить еще один уровень информации, используемый для его идентификации.Внутренние визуальные системы (например, как часть безопасности / срабатывания подушки безопасности и т. Д.) Могут значительно улучшить идентификацию конкретного пассажира. Смартфоны с подключением по Bluetooth также значительно упростили эту задачу. Также можно использовать распознавание голоса или идентификацию по отпечатку пальца. Наличие определенного устройства позволит с высокой степенью достоверности идентифицировать водителя (а в некоторых случаях и пассажира). Затем эту информацию можно использовать для создания пользовательского профиля 31 жителя и связанных данных «теплового профиля» для создания профиля 33 микроклимата, используемого для реализации раскрытой схемы управления температурным режимом.Затем эта информация может храниться в телефоне или в транспортном средстве, что позволяет передавать эту информацию от одного транспортного средства к другому.

Контроллер 22 затем определяет личный комфорт пассажира, как указано в блоке 84 . Личный комфорт пассажира может быть определен на основе оценки внешней среды транспортного средства (этап 86 ; 26 на фиг. 2), оценки среды макроклимата (этап 88 ; 28 на фиг.2) и / или оценка микроклимата окружающей среды (блок 90 ; 30 на фиг. 2). Входы личного комфорта жильцов также могут быть оценены (блок 94 ; 32 на фиг.2), например, с помощью инфракрасной камеры (например, датчика 79 на фиг.3) для определения температуры тела или другого состояние жильца.

Как только личный комфорт пассажира определен, устройство микроклимата подает команду в соответствии с профилем микроклимата 33 , как указано в блоке 92 , для достижения желаемого личного комфорта пассажира.Кроме того, устройству макроклимата также может быть дана команда, как указано в блоке 96 , для дальнейшего и более быстрого достижения желаемого личного комфорта пассажира. Персональный комфорт пассажира может быть повторно оценен, как указано в блоке 98 , путем регулировки профиля 33 микроклимата. Эта обратная связь может быть предоставлена ​​пассажиром, предоставляющим дополнительные входы через переключатели или другие устройства ввода, что указывает на то, что человек еще не чувствует себя комфортно, или посредством активного ощущения комфорта пассажира.

Контроллер 22 учится на основе настроек, обычно используемых агентом для данного набора условий. Контроллер 22 также учится на корректировках настроек во время периодов автоматического управления, когда система микроклимата работает в соответствии с профилем микроклимата человека 33 , связанным с его профилем пользователя 31 . Обогрев сиденья, например, можно включить в положение «High» на заданное время, а затем выключить, когда пассажир становится более комфортным, а система HVAC в достаточной степени регулирует макроклиматическую среду.В более сложном примере можно включить обогреватель шеи сиденья, чтобы расширять кровоток к рукам, при этом координируя кондиционирование рулевого колеса для достижения максимального ощущения теплового комфорта со стороны водителя. Когда транспортное средство узнает, что нравится конкретному пассажиру, на основании того, что он не регулирует систему управления температурой во время работы, те же самые условия могут быть воспроизведены в следующий раз, когда они возникнут.

Кроме того, устройства микроклимата, такие как поверхности сидений, могут нагреваться или охлаждаться, чтобы пассажирам было комфортно.В одном примере в особенно жарком салоне транспортного средства недостаточно просто обеспечить поток охлажденного воздуха в кабину транспортного средства. Сиденья, особенно виниловые или кожаные, могут быть горячими или неудобными на ощупь, вызывая потоотделение спины пассажира даже при входе в охлажденный салон автомобиля. Быстрый нагрев или охлаждение сиденья в зависимости от условий повышает тепловой комфорт пассажиров.

Чем больше степеней свободы управления, тем более чувствительной может стать система микроклимата для пассажира.Добавление датчиков влажности в стратегически важных местах или использование маломощных ИК-датчиков для измерения температуры кожи (или их комбинация) можно использовать для непосредственного управления восприятием теплового комфорта. Кроме того, координация с системой HVAC позволяет системе микроклимата транспортного средства иметь компонент прямой связи, позволяя системе микроклимата достичь плавного перехода от динамического состояния или окружающей среды (тепловые элементы сиденья на полной мощности, система HVAC на полной мощности) к состоянию желаемое статическое / гомеостатическое состояние или окружающая среда.Переход может одновременно управлять температурным переходом в салоне 12 и переходом теплового комфорта пассажира.

Раскрытая система микроклимата позволяет более эффективно решать многие уникальные ситуации теплового комфорта в транспортном средстве. Несколько примеров проиллюстрировано на фиг. 5. Способ , 80, включает в себя систему, в которой модуль 100 информации о пассажирах и модуль 102 среды транспортного средства обмениваются данными с контроллером 22 , который генерирует профили микроклимата для конкретных пассажиров для использования при настройке системы микроклимата на конкретное местоположение пассажира в автомобиле.

Переходный модуль для кондиционирования климата , 104, включает в себя алгоритмы, которые координируют работу системы термического кондиционирования HVAC 18 и вспомогательной системы термического кондиционирования 20 (примеры которых показаны на фиг.6 и 7 и обсуждаются в более подробной информации) подробно ниже). Модуль , 104, перехода для кондиционирования климата может включать в себя вход, который имеет режимы нагрева, охлаждения и нейтрали. В режиме обогрева пассажир указывает, что требуется больше тепла, а в режиме охлаждения пассажир указывает, что требуется большее охлаждение.В режимах нагрева и охлаждения вспомогательная система 20 термического кондиционирования может работать в динамическом состоянии для перехода работы к желаемому статическому / гомеостатическому состоянию или к нему. Режимы нагрева и охлаждения могут отменять автоматическое управление, обеспечиваемое системой микроклимата. В нейтральном режиме пассажир указал, что текущая тепловая среда комфортна для пассажира. В этом режиме переходный модуль , 104, климатического кондиционирования автоматически регулирует систему термического кондиционирования 18 и / или вспомогательную систему термического кондиционирования 20 для поддержания этого комфортного теплового состояния для конкретного пассажира.Контроллер 22 может регулировать профили микроклимата жителя в памяти на основе настроек жильца во время работы в нейтральном режиме.

Модуль 106 управления мощностью минимизирует мощность, используемую, например, системой термического кондиционирования HVAC 18 и вспомогательной системой термического кондиционирования 20 . Функции управления питанием снижают нагрузку компрессора и / или генератора переменного тока на двигатель, одновременно регулируя или уменьшая работу системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, одновременно регулируя или увеличивая мощность определенных устройств вспомогательной системы термического кондиционирования.

Модуль 108 водителя сонливости может обнаруживать сонливость водителя и давать команду системе HVAC и / или устройствам микроклимата для поддержания бдительности водителя, например, путем быстрого охлаждения рулевого колеса или продувки холодным воздухом на ноги или лицо обитателя.

Модуль детского сиденья 110 управляет системой кондиционирования HVAC 18 и вспомогательной системой кондиционирования 20 в области детского сиденья, что определяется датчиком ремня безопасности, датчиком веса пассажира или другим устройством ввода. .

Модуль 112 чувствительности к температуре поверхности управляет устройствами микроклимата, например сиденьем, для пассажиров, которые могут иметь особую температурную чувствительность, например, страдающих параличом нижних конечностей. Это гарантирует, что температура поверхности регулируется в соответствии с конкретными потребностями и желаниями человека. Использование Bluetooth в качестве идентификатора пассажира может облегчить идентификацию пассажира, страдающего параличом нижних конечностей, что позволит системе микроклимата отключить опцию обогрева сиденья, если это необходимо.Это потребует некоторой формы самоидентификации со стороны парализованного.

Модуль удаленного запуска , 114, может управлять устройствами микроклимата в состоянии удаленного запуска. Определив брелок, запускающий дистанционный запуск, система микроклимата сможет предварительно подготовить автомобиль на основе температуры и влажности внутри кабины, температуры и влажности за пределами кабины, а также на основе личных данных водителя. включая идентификацию и профиль человека, время суток, настройки системы микроклимата в конце последнего ключевого цикла.Модуль , 114, дистанционного запуска быстро регулирует микроклимат на основе работы системы HVAC и окружающей внутренней среды, чтобы добиться желаемого комфорта и избежать «превышения» желаемого микроклимата для пассажиров.

Модуль солнечной нагрузки 116 учитывает иногда значительное комфортное воздействие солнца на пассажира в автомобиле. В некоторых ситуациях яркое солнце, падающее на пассажира, может вызвать у пассажира пот, даже если температура и влажность в салоне остаются стабильными и ранее были комфортными для пассажира.Модуль солнечной нагрузки , 116, учитывает это условие, которое более полно проиллюстрировано в связи с примером на фиг. 6 и 7, обсуждаемые ниже.

Транспортное средство 10 и его внутреннее пространство 12 схематично показаны на фиг. 6. Транспортное средство 10 размещается во внешней среде 14 транспортного средства. В иллюстративных целях автомобиль 10 включает в себя приборную панель , 54, , имеющую вентиляционные отверстия 56 , сиденье 64 и рулевое колесо 70 .Конечно, могут быть предоставлены дополнительные или другие устройства. Микроклимат окружающей среды можно проиллюстрировать приведенными ниже уравнениями.
TE occ = Σq r + Σq cv + Σq cd Уравнение 1
TE occ = q r1 = q r1 + q cv1 + q cv2 + q cd1 + q cd2 Уравнение 2
TE occ = 1.2 q r1 +0,8 q r2 +1,8 q cv1 +1,1 q cv2 +2,0 q cd1 +1,6 q 3 cd2 9 Уравнение

Ссылаясь на уравнение 1, TE occ — это тепловая энергия, испытываемая человеком, q r соответствует источникам теплового излучения, q cv соответствует источникам тепловой конвекции, а q cd соответствует тепловой энергии. источники проводимости.В уравнении 2 для наглядности представлены множественные тепловые входы. Система управления микроклиматом может использовать большее или меньшее количество тепловых вводов. В одном примере, представленном в уравнении 3 и показанном на фиг. 6, q r1 — источник солнечного излучения, q r2 — тепловая нагрузка от компонентов внутри транспортного средства, таких как приборная панель, q cv1 — воздушный поток из первого вентиляционного отверстия, q cv2 — воздушный поток от второй дефлектор, q cd1 охлаждает от спинки сиденья, а q cd2 охлаждает от рулевого колеса.

Во время работы контроллер 22 определяет солнечную нагрузку на внутреннее пространство транспортного средства 12 на основе, например, местоположения транспортного средства, направления движения транспортного средства, обнаруженной интенсивности света и местоположения солнца, чтобы определить влияние на человека, находящегося в автомобиле. комфорт. В одном примере контроллер 22 определяет объем микроклимата, на который влияет солнечная нагрузка (объем, подверженный влиянию микроклимата), и компенсирует солнечную нагрузку, регулируя (представленное коэффициентами в уравнении 3) по крайней мере одно устройство в пределах микроклимата. затронутый объем, пример которого графически показан на фиг.7.

Во время эксплуатации автомобиля солнечная нагрузка q r1 может увеличиваться, что нарушает личный комфорт пассажиров. В ответ контроллер 22 автоматически дает команду системе HVAC направлять поток холодного воздуха q cv1 через вентиляционное отверстие 56 на пассажира 16 . Контроллер 22 также автоматически подает команду сиденью 64 для охлаждения спины q cd1 пассажира 16 . Воздушный поток из вентиляционного отверстия 56 может быть сужен быстрее, чем охлаждение от сиденья 64 , потому что контроллер 22 мог узнать, что направление воздушного потока на пассажира 16 воспринимается этим конкретным пассажиром как неудобство. .

Следует отметить, что контроллер 22 может использоваться для реализации различных функциональных возможностей, раскрытых в этой заявке. Контроллер 22, может включать в себя один или несколько дискретных блоков. Более того, часть контроллера 22 может быть предусмотрена в транспортном средстве 10 , в то время как другая часть контроллера 22 может быть расположена в другом месте. С точки зрения аппаратной архитектуры такое вычислительное устройство может включать в себя процессор, память и один или несколько интерфейсов устройства ввода и / или вывода (I / O), которые коммуникативно связаны через локальный интерфейс.Локальный интерфейс может включать в себя, например, но не ограничиваясь ими, одну или несколько шин и / или другие проводные или беспроводные соединения. Локальный интерфейс может иметь дополнительные элементы, которые для простоты опущены, такие как контроллеры, буферы (кеши), драйверы, повторители и приемники для обеспечения связи. Кроме того, локальный интерфейс может включать в себя соединения для адресации, управления и / или передачи данных для обеспечения надлежащей связи между вышеупомянутыми компонентами.

Контроллер 22 может быть аппаратным устройством для выполнения программного обеспечения, в частности программного обеспечения, хранящегося в памяти.Контроллер 22 может быть изготовленным на заказ или имеющимся в продаже процессором, центральным процессором (ЦП), вспомогательным процессором из нескольких процессоров, связанных с контроллером, микропроцессором на основе полупроводников (в форме микрочипа или набора микросхем). или вообще любое устройство для выполнения программных инструкций.

Память может включать в себя любой один или комбинацию энергозависимых элементов памяти (например, оперативную память (RAM, такую ​​как DRAM, SRAM, SDRAM, VRAM и т. Д.))) и / или элементы энергонезависимой памяти (например, ROM, жесткий диск, лента, CD-ROM и т. д.). Кроме того, память может включать в себя электронные, магнитные, оптические и / или другие типы носителей информации. Память также может иметь распределенную архитектуру, в которой различные компоненты расположены удаленно друг от друга, но могут быть доступны процессору.

Программное обеспечение в памяти может включать в себя одну или несколько отдельных программ, каждая из которых включает упорядоченный список исполняемых инструкций для реализации логических функций.Системный компонент, воплощенный в виде программного обеспечения, также может быть истолкован как исходная программа, исполняемая программа (объектный код), сценарий или любой другой объект, содержащий набор инструкций, которые должны быть выполнены. Созданная как исходная программа, программа транслируется с помощью компилятора, ассемблера, интерпретатора и т.п., которые могут быть включены или не включены в память.

Раскрытые устройства ввода и вывода, которые могут быть связаны с системным интерфейсом (ами) ввода / вывода, могут включать в себя устройства ввода, например, но не ограничиваясь ими, клавиатуру, мышь, сканер, микрофон, камеру, мобильное устройство, бесконтактное устройство, и т.п.Кроме того, устройства вывода, например, но не ограничиваясь ими, принтер, дисплей, устройство макроклимата, устройство микроклимата и т. Д. Наконец, устройства ввода и вывода могут дополнительно включать в себя устройства, которые взаимодействуют как в качестве входов, так и в качестве выходов, например, но не ограничиваясь этим. к, модулятор / демодулятор (модем; для доступа к другому устройству, системе или сети), радиочастотный (RF) или другой приемопередатчик, телефонный интерфейс, мост, маршрутизатор и т. д.

Когда контроллер 22 в процессе работы, процессор может быть сконфигурирован для выполнения программного обеспечения, хранящегося в памяти, для передачи данных в память и из памяти и для общего управления операциями вычислительного устройства в соответствии с программным обеспечением.Программное обеспечение в памяти, полностью или частично, считывается процессором, возможно, буферизуется внутри процессора, а затем выполняется.

Следует также понимать, что хотя конкретная компоновка компонентов раскрыта в проиллюстрированном варианте осуществления, другие компоновки от этого выиграют. Хотя конкретные последовательности этапов показаны, описаны и заявлены, следует понимать, что этапы могут выполняться в любом порядке, разделены или объединены, если не указано иное, и все равно будут извлекать выгоду из настоящего изобретения.

Хотя в различных примерах есть определенные компоненты, показанные на иллюстрациях, варианты осуществления этого изобретения не ограничиваются этими конкретными комбинациями. Можно использовать некоторые компоненты или функции из одного из примеров в сочетании с функциями или компонентами из другого примера.

Хотя был раскрыт примерный вариант осуществления, специалист в данной области техники поймет, что определенные модификации будут входить в объем формулы изобретения.По этой причине следует изучить следующие пункты формулы, чтобы определить их истинный объем и содержание.

Характеристика микроклимата в городских условиях передачи малярии: тематическое исследование из Ченнаи, Индия | Malaria Journal

  • 1.

    Parham PE, Michael E: Моделирование воздействия погоды и изменения климата на передачу малярии. Перспектива здоровья окружающей среды. 2010, 118: 620-626.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 2.

    Paaijmans KP, Imbahale SS, Thomas MB, Takken W. Соответствующий микроклимат для определения скорости развития малярийных комаров и возможных последствий изменения климата. Малар Дж. 2010, 9: 196-10.1186 / 1475-2875-9-196.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 3.

    Афран Ю.А., Чжоу Дж., Лоусон Б.В., Гитеко А.К., Ян Дж.: Влияние микроклиматических изменений, вызванных обезлесением, на выживаемость и репродуктивную пригодность Anopheles gambiae в высокогорьях западной Кении.Am J Trop Med Hyg. 2006, 74: 772-778.

    PubMed Google ученый

  • 4.

    Rua GL, Quinones ML, V’elez ID, Zuluaga JS, Rojas W., Poveda G, Ruiz D: Лабораторная оценка влияния повышения температуры на продолжительность гонотрофного цикла Anopheles albimanus (Diptera : Culicidae). Mem Instit Oswaldo Cruz. 2005, 100: 515-520. 10.1590 / S0074-02762005000500011.

    Артикул Google ученый

  • 5.

    Paaijmans KP, Blanford S, Chan BHK, Thomas MB: Более высокие температуры снижают переносимость малярийных комаров. Biol Lett. 2011, 8: 465-468.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 6.

    Мердок К.С., Паайджманс К.П., Белл А.С., Кинг Дж. Г., Хиллиер Дж. Ф., Рид А. Ф., Томас МБ: Комплексное влияние температуры на иммунную функцию комаров. Proc R Soc B. 2012, 279: 3357-3366. 10.1098 / rspb.2012.0638.

    PubMed Central CAS Статья PubMed Google ученый

  • 7.

    MacDonald G: Эпидемиология и борьба с малярией. 1957, Лондон: Oxford University Press

    Google ученый

  • 8.

    Boyd M: Маляриология: всестороннее исследование всех аспектов этой группы болезней с глобальной точки зрения. 1949, Филадельфия: W.B. Компания Saunders

    Google ученый

  • 9.

    Killeen GF, McKenzie FE, Foy BD, Schieffelin C, Billingsley PF, Beier JC: упрощенная модель для прогнозирования темпов энтомологической инокуляции малярии на основе энтомологических и паразитологических параметров, имеющих значение для борьбы.Am J Trop Med Hyg. 2000, 62: 535-544.

    PubMed Central CAS PubMed Google ученый

  • 10.

    Hay SI, Snow RW: Проект «Атлас малярии»: разработка глобальных карт риска малярии. PLoS Med. 2006, 3: e473-10.1371 / journal.pmed.0030473.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 11.

    Guerra CA, Gikandi PW, Tatem AJ, Noor AM, Smith DL, Hay SI, Snow RW: Пределы и интенсивность передачи Plasmodium falciparum : последствия для борьбы с малярией и ее ликвидации во всем мире.PLoS Med. 2008, 5: e38-10.1371 / journal.pmed.0050038.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 12.

    Роджерс Д. Д., Рэндольф С. Е.: Изменение климата и трансмиссивные болезни. Adv Parasitol. 2006, 62: 345-381.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 13.

    Craig MH, Snow RW, le Sueur D: климатическая модель распространения передачи малярии в Африке к югу от Сахары.Паразитол сегодня. 1999, 15: 105-111. 10.1016 / S0169-4758 (99) 01396-4.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 14.

    Мартенс П., Коватс Р.С., Нейхоф С., Де Врис П., Ливермор М.Т.Дж., Брэдли Д.Дж., Кокс Дж., МакМайкл А.Дж .: Изменение климата и будущие группы населения, подверженные риску малярии. Глобальные изменения окружающей среды. 1999, 9: S89-S107.

    Артикул Google ученый

  • 15.

    Роджерс Д. Д., Рэндольф С. Е.: Глобальное распространение малярии в будущем, в более теплом мире.Наука. 2000, 289: 1763-1766.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 16.

    Эби К.Л., Хартман Дж., Чан Н., МакКоннелл Дж., Шлезингер М., Вейант Дж .: Пригодность климата для стабильной передачи малярии в Зимбабве при различных сценариях изменения климата. Клим Чанг. 2005, 73: 375-393. 10.1007 / s10584-005-6875-2.

    Артикул Google ученый

  • 17.

    Паайманс К.П., Томас МБ: Влияние покоя комаров и связанного с ним микроклимата на риск малярии.Малар Дж. 2011, 10: 183-10.1186 / 1475-2875-10-183.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 18.

    Имбахале С.С., Мукабана В.Р., Оринди Б., Гитеко А.К., Таккен В.: Различия в динамике передачи малярии в трех разных местах в Западной Кении. J Trop Med. 2012, 8-

    Google ученый

  • 19.

    Omumbo JA, Lyon B, Waweru SM, Connor SJ, Thomson MC: Повышение температуры над чайными плантациями Керичо: пересмотр климата в дебатах о малярии в высокогорных районах Восточной Африки.Малар Дж. 2011, 10: 12-10.1186 / 1475-2875-10-12.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 20.

    Кун К.Г., Кэмпбелл-Лендрам Д.Х., Дэвис К.Р .: Карта континентального риска переносчиков малярийных комаров (Diptera: Culicidae) в Европе. J Med Ent. 2002, 39: 621-630. 10.1603 / 0022-2585-39.4.621.

    Артикул Google ученый

  • 21.

    Паайманс К.П., Рид А.Ф., Томас МБ: Понимание связи между риском малярии и климатом.Proc Natl Acad Sci USA. 2009, 106: 13844-13849. 10.1073 / pnas.0

    • 905 901
    0 Средняя погрешность 905 905 905 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 можно сказать, что, хотя есть некоторые расхождения между результатами моделирования и измерений, ENVI-met может представить аналогичные тенденции для микроклиматических параметров по сравнению с результатами полевых измерений.По сравнению с предыдущим исследованием, проведенным в Сингапуре [13], также можно увидеть, что новая модель ENVI-met версии 4.0 показывает гораздо лучшую производительность, чем предыдущая версия ENVI-met 3.1. Поскольку тепловые характеристики различных геометрических форм города и поверхности земли и их влияние на среднюю лучистую температуру могут быть смоделированы с помощью ENVI-met, можно провести относительное сравнение для различных сценариев проектирования. Кроме того, результаты моделирования были откалиброваны с данными полевых измерений, а затем использованы в качестве эталона для исследования изменений в конструкции.Следовательно, все изменения в конструкции согласованы и относятся к смоделированному случаю, благодаря чему ошибка калибровки была эффективно устранена.

    3.2. Различия в микроклимате

    По результатам измерений и моделирования было установлено, что самое жаркое время — 15:00 в день моделирования. Таким образом, влияние различных сценариев ландшафтного дизайна на микроклимат и тепловой комфорт сравнивается по результатам в 15:00. За исключением температуры поверхности, остальные параметры микроклимата сравниваются на отметке 2.0 м над уровнем земли.

    3.2.1. Температура поверхности и температура воздуха

    На рисунке 6 показаны графики температуры поверхности для всех сценариев проектирования. Разница в температуре поверхности очевидна. Тротуар из светлого гранита (сценарий 2) имеет самую низкую температуру поверхности с максимальным снижением на 12 ° C по сравнению с базовым вариантом. Снижение температуры поверхности за счет травяного покрытия (Сценарий 3) и добавления большего количества деревьев (Сценарий 4) также очевидно, со снижением до 8 ° C для травы и 10 ° C для деревьев.

    Снижение температуры поверхности за счет деревянного покрытия (сценарий 1) может достигать 6 ° C. При добавлении большего количества водоемов разница в температуре поверхности невелика. И сценарий 6 (сочетание светлого гранита и добавление большего количества деревьев), и сценарий 7 (сочетание покрытия травы и добавления дополнительных деревьев) привели к значительному снижению температуры поверхности. Однако Сценарий 6 более эффективен для снижения температуры поверхности, чем Сценарий 7.

    На рисунке 7 показаны модели температуры воздуха для всех расчетных сценариев.Различия в температуре воздуха между разными сценариями не так очевидны, как в температуре поверхности. Температура воздуха примерно на 0,25–0,75 ° C ниже для сценариев со светлым гранитом по сравнению с базовым вариантом. Для сценариев с травяным покрытием и большим количеством деревьев снижение температуры воздуха составляет примерно 0,25–0,5 ° C. Для сценария с древесиной явное снижение температуры у поверхности на 6 ° C не вызывает значительного снижения локальной температуры воздуха на высоте 2,0 м над уровнем земли.Однако температура воздуха в затененных зданиях для деревянного сценария примерно на 0,25 ° C ниже, чем в базовом варианте. Сценарий 6 и сценарий 7 вызывают снижение температуры воздуха до 0,75 ° C.

    Небольшая разница в температуре воздуха может быть обнаружена для сценария добавления дополнительных водоемов. В текущем исследовании установлено, что водоемы неэффективны для снижения температуры воздуха в Сингапуре. Это согласуется с исследованием полевых измерений, проведенным Wong et al.[23], которые исследовали характеристики испарительного охлаждения водного пути в Сингапуре и обнаружили, что температура воздуха снижалась всего на 0,1 ° C на каждые 30 м от водного пути. Одной из возможных причин этого может быть климат с высокой влажностью и слабый ветер.

    3.2.2. Средняя лучистая температура

    Образцы средней лучистой температуры для всех расчетных сценариев представлены на рисунке 8. Для освещенных солнцем мест средние лучистые температуры составляют 50–54 ° C для всех сценариев, кроме сценариев поверхности травы, которые имеют средние лучистые температуры 4 –8 ° C ниже, чем в других сценариях.Для мест, затененных зданиями, разница в средней лучистой температуре очевидна. Как для дерева, так и для сценария со светлым гранитом средние лучистые температуры на 4–8 ° C выше, чем в базовом сценарии. Для сценариев с деревьями существует значительный охлаждающий эффект, и средняя лучистая температура под затененными деревьями участками может быть снижена на 12–16 ° C по сравнению с солнечными участками. Сценарий 7 (комбинация травяного покрытия и большего количества деревьев) является наилучшим со снижением средней лучистой температуры на 4–8 ° C для участков, подверженных воздействию солнца, и со снижением на 12–16 ° C для участков, затененных деревьями.Не наблюдается большой разницы в сценарии добавления дополнительных водоемов.

    Результаты ENVI-met показывают, что смена материалов дорожного покрытия оказывает незначительное влияние на снижение средней лучистой температуры в местах, подверженных сильному солнечному излучению. В местах, затененных зданиями, средняя лучистая температура даже увеличивается за счет использования материалов дорожного покрытия с высоким альбедо. Это согласуется с другими исследованиями, которые также обнаружили увеличение средней лучистой температуры за счет применения материалов с высоким альбедо [4, 16, 24] в жарком и влажном климате.

    3.2.3. Скорость ветра и относительная влажность

    Из-за небольших различий между различными проектными сценариями с точки зрения скорости ветра и относительной влажности, цифры здесь не показаны. Результаты показывают, что скорость ветра немного снижается на 0,2 м / с при посадке большего количества деревьев. Различия в скорости ветра не очевидны для других сценариев проектирования. Это связано с тем, что для данного исследования в жилых кварталах была определена планировка строительных блоков. По сравнению с элементами ландшафта расположение строительных блоков в большей степени влияет на воздушный поток в городских пространствах.

    Что касается относительной влажности, сценарии с травяной поверхностью, большим количеством деревьев и водоемов являются более влажными, с увеличением на 4–6% по сравнению с базовым сценарием. Смена элементов ландшафта не может привести к значительным колебаниям относительной влажности при очень высокой влажности в течение года. Такой климат в Сингапуре, и поэтому результаты имеют смысл.

    3.3. Карты теплового комфорта для ПЭТ

    На рис. 9 показаны смоделированные карты теплового комфорта (ПЭТ) для всех сценариев проектирования на 15:00.В значениях ПЭТ для освещенных солнцем мест для всех сценариев проектирования преобладают чрезвычайно жаркие условия с ПЭТ от 46 до 50 ° C, которые находятся в условиях сильного теплового стресса и намного превышают комфортный температурный диапазон (24–30 ° C), необходимый для Сингапура. пассажиры (таблица 4). Хотя в таких жарких климатических условиях трудно достичь теплового комфорта, некоторые улучшения можно сделать с помощью ландшафтного дизайна.

    Наилучшие тепловые условия наблюдаются в затененных областях, в тени зданий или деревьев, с ПЭТ 34–38 ° C, что соответствует «теплым» согласно Таблице 4.Усиление тени деревьями или зданиями оказывает явное положительное влияние на снижение теплового стресса на открытом воздухе, о чем свидетельствует снижение количества ПЭТ.

    Сценарий 3 (поверхность травы) приводит к снижению температуры ПЭТ на 4–8 ° C только на ограниченных участках, а условия теплового стресса для большинства исследуемых участков не улучшаются. Сценарии с деревьями (4, 6 и 7) имеют одинаковые модели ПЭТ, несмотря на то, что в каждом сценарии используются разные материалы дорожного покрытия. Снова обнаружено, что добавление большего количества водоемов мало влияет на ПЭТ.

    4. Обсуждение

    Таблица 7 суммирует влияние различных сценариев проектирования на микроклимат и тепловой комфорт человека (ПЭТ).

    Точка 1 Точка 2 Точка 3 Точка 4 Точка 5
    0.71 0,01 0,81 −0,07
    Максимальная погрешность (° C) −4,23 6,24 6,78 −6,25 −6,59
    0,08 1,10 0,88 −1,13 −0,6
    Стандартное отклонение (° C) 3,16 3,35 4,97 4,34

    5    		 4,34 900 0.96 0,74 0,95 0,91 0,94
    RMSE (° C) 3,16 3,56 5,05 4,49
    Сценарии проектирования Темп. редукция Темп. уменьшение Средняя излучаемая температура. редукция ПЭТ редукция
    1 Деревянные доски 2–6 ° C 0–0.25 ° C для участков, затененных зданиями от −8 до −4 ° C для участков, затененных зданиями Без изменений
    2 Светлый гранит 2–12 ° C 0,25–0,75 ° C от −8 до −4 ° C для участков, затененных зданиями Без изменений
    3 Поверхность травы 2–8 ° C 0,25–0,5 ° C 4–8 ° C для солнечные участки 4–8 ° C для ограниченных участков
    4 Больше деревьев 2–10 ° C 0.25–0,5 ° C 12–16 ° C для участков с тенистыми деревьями 4–12 ° C
    5 Больше водоемов Без изменений Без изменений Без изменений Без изменений
    6 Светлый гранит и другие деревья 2–12 ° C 0,25–0,75 ° C от –8 до –4 ° C для участков, затененных зданиями
    12–16 ° C для дерева -затененные участки    		 4–12 ° C
    7 Трава и другие деревья 2–10 ° C 0.25–0,75 ° C 4–8 ° C для участков, подверженных воздействию солнца
    12–16 ° C для затененных деревьями участков    		 4–12 ° C

    Может Следует заметить, что стратегии проектирования, которые могут снизить температуру поверхности и температуру воздуха, не обязательно могут снизить состояние теплового стресса. Такие дизайнерские стратегии, как использование деревянных досок и светлого гранита, имеют некоторый охлаждающий эффект, но незначительно снижается тепловая нагрузка. И деревянная доска, и светлый гранит — материалы с высоким альбедо с альбедо 0.8 в этом исследовании. Хотя более высокое альбедо снижает температуру поверхности и, следовательно, температуру воздуха, оно одновременно увеличивает количество отраженного коротковолнового излучения в окружающей среде. Как известно, увеличение потока энергии приведет к увеличению средней лучистой температуры. Средняя лучистая температура является основным фактором, влияющим на тепловой комфорт на открытом воздухе в жарком и влажном климате, как в Сингапуре [17]. Таким образом, можно ожидать незначительного влияния материалов с высоким альбедо на снижение теплового стресса.Однако эффективность покрытия с высоким альбедо при тепловом стрессе является спорной, поскольку ПЭТ не принимает во внимание температуру поверхности. Снижение температуры поверхности не отражается на ПЭТ, что поднимает вопрос о том, влияет ли температура поверхности на городской тепловой комфорт. В отличие от внутренней среды, которая имеет однородную и относительно более низкую температуру поверхности, наружное пространство имеет большие колебания и колебания температуры поверхности. Оценка городского теплового комфорта — сложная тема в области исследований биоклимата человека, которая все еще требует дальнейшего изучения.

    Вода может смягчить эффект городского теплового острова, поскольку большее количество поступающего тепла может быть преобразовано в скрытое тепло, а не в явное тепло. Однако выяснилось, что водоемы неэффективны для смягчения теплового стресса в жарком и влажном климате, как это изучено в этой статье. Добавление большего количества водоемов не меняет никаких параметров микроклимата, за исключением небольшого увеличения влажности. Это может быть связано с тем, что площадь водоемов в этом исследовании недостаточно велика для создания охлаждающего эффекта для окружающей среды.Кроме того, из-за высокой влажности в Сингапуре термический комфорт не может сильно выиграть от испарения из водоемов.

    Широко признано, что затенение является ключевой стратегией повышения теплового комфорта на открытом воздухе в жарком климате. Улавливание солнечного излучения — наиболее эффективное средство повышения теплового комфорта на открытых площадках в жарком и сухом климате [6]. Текущее исследование также подтверждает этот принцип проектирования, потому что сценарии, затененные большим количеством деревьев, имеют наилучшие условия теплового комфорта, при этом максимальный ПЭТ снижен на 12 ° C.Однако для сценариев с деревьями (сценарии 4, 6 и 7) не наблюдается большой разницы с точки зрения теплового стресса в городе, даже если в каждом сценарии используются разные материалы покрытия. Различные материалы покрытия могут приводить к колебаниям температуры поверхности, температуры воздуха и средней лучистой температуры в городских помещениях, но эти колебания могут быть недостаточно эффективными для снижения теплового стресса в дневное время. Однако ночью влияние различных материалов покрытия на тепловой комфорт может быть очевидным, поскольку разные материалы имеют разные тепловые свойства.Кроме того, температура воздуха является основным фактором, влияющим на городской тепловой комфорт в ночное время. Следует отметить, что из-за временных ограничений и ограничений моделирования в соответствии с ENVI, тепловой комфорт в ночное время в этом исследовании не исследуется.

    По сравнению с травяным покрытием, посадка деревьев является более эффективной стратегией, способствующей затенению, что снижает тепловую нагрузку в городе. Хотя посадка деревьев приведет к повышению относительной влажности и уменьшению скорости ветра, эти отрицательные эффекты незначительны по сравнению с положительными эффектами снижения температуры воздуха и средней лучистой температуры.Как и предполагалось, сочетание тенистых деревьев над травой оказывается наиболее эффективной ландшафтной стратегией с точки зрения обеспечения охлаждения: максимальная температура поверхности снижена на 10 ° C, температура воздуха снижена на 0,75 ° C, средняя лучистая температура снижена на 16 ° C. ° C, а ПЭТ — на 12 ° C.

    5. Выводы

    В данной статье исследовано влияние городского ландшафтного дизайна на городской микроклимат и тепловой комфорт в многоэтажном жилом районе в тропическом климате Сингапура.Изучены различные элементы ландшафта дорожных покрытий, зелени и водоемов. Реальные данные о микроклимате, полученные в результате комплексных полевых измерений в нескольких точках, были представлены и использованы для калибровки новой версии программного обеспечения для моделирования микроклимата EVNI-met. С помощью откалиброванного ENVI-met было смоделировано семь сценариев городского проектирования с различным альбедо поверхности, зеленью и водоемами с различными микроклиматическими параметрами, а также оценено их влияние на тепловой комфорт человека, измеренное с помощью ПЭТ.Было обнаружено, что максимальное улучшение ПЭТ между существующим ландшафтом (то есть базовым вариантом) и предлагаемым ландшафтным дизайном составляет около 12 ° C, и достижение теплового комфорта в самое жаркое время дня невозможно. Также было обнаружено, что сочетание тенистых деревьев над травой является наиболее эффективной ландшафтной стратегией для охлаждения: максимальная температура поверхности снижается на 10 ° C, температура воздуха снижается на 0,75 ° C, средняя лучистая температура снижается на 16 ° C и ПЭТ уменьшен на 12 ° C.Хотя материалы дорожного покрытия и водоемы с высоким альбедо оказываются неэффективными для снижения теплового стресса в условиях жаркого и влажного климата, результаты сомнительны, поскольку оценка городского теплового комфорта не включает температуру поверхности. Оценка городского теплового комфорта — сложная тема в области исследований биоклимата человека, которая все еще требует дальнейшего изучения. Можно сделать вывод, что выводы, сделанные в документе, могут вооружить городских планировщиков и проектировщиков знаниями и методами при планировании будущих городских территорий / регионов и перепланировке существующих городских территорий / регионов с целью смягчения теплового стресса в городах.Однако из-за ограничений моделирования с соблюдением требований ENVI влияние ландшафтного дизайна на тепловой комфорт в ночное время и городской тепловой остров требует дальнейшего изучения в будущем.

    Доступность данных

    Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Благодарности

    Эта работа была поддержана исследовательской стипендией Национального университета Сингапура и Фондом естественных наук провинции Хубэй, Китай, номер гранта 2015CFB510.2 горных луговых участка в округе Ганнисон, Колорадо, США. Нагревание ускорило таяние снега на @? 1 неделю, повышение летних температур почвы до 3 ° C и снижение уровня влажности почвы летом на 25% по сравнению с контрольными участками. Реакция микроклимата почвы на нагревание варьировалась в зависимости от сезона, времени суток, погодных условий и местоположения в соответствии с микроклиматом и градиентом растительности на каждом участке, при этом наибольшее повышение температуры наблюдалось в дневное время и в более сухой, редко засаженной растительностью зоне каждого участка.Ежедневные изменения среднесуточной реакции температуры на нагревание в более сухой зоне отрицательно коррелировали с таковой в более влажной зоне. Наши экспериментальные манипуляции обеспечивают новый и эффективный метод исследования процессов обратной связи, связывающих климат, почву и растительность.

    Информация о журнале

    Ecological Applications в целом занимается приложениями экологической науки к проблемам окружающей среды. Он публикует статьи, в которых разрабатываются научные принципы для поддержки принятия экологических решений, а также статьи, в которых обсуждается применение экологических концепций к экологическим проблемам, политике и управлению.Документы могут содержать информацию об экспериментальных тестах, реальных приложениях, научных методах поддержки принятия решений, экономическом анализе, социальных последствиях экологических проблем или других соответствующих темах. Приветствуются статьи о статистических или экспериментальных методах, поддерживающие исследования и приложения. Статьи, представленные в Экологические приложения, должны быть доступны как для ученых, так и для практиков.

    Информация об издателе

    Wiley — глобальный поставщик решений для работы с контентом и контентом в областях научных, технических, медицинских и научных исследований; профессиональное развитие; и образование.Наши основные направления деятельности выпускают научные, технические, медицинские и научные журналы, справочники, книги, услуги баз данных и рекламу; профессиональные книги, продукты по подписке, услуги по сертификации и обучению и онлайн-приложения; образовательный контент и услуги, включая интегрированные онлайн-ресурсы для преподавания и обучения для студентов и аспирантов, а также для учащихся на протяжении всей жизни. Основанная в 1807 году компания John Wiley & Sons, Inc. уже более 200 лет является ценным источником информации и понимания, помогая людям во всем мире удовлетворять их потребности и воплощать в жизнь их чаяния.Wiley опубликовал работы более 450 лауреатов Нобелевской премии во всех категориях: литература, экономика, физиология и медицина, физика, химия и мир. Wiley поддерживает партнерские отношения со многими ведущими мировыми обществами и ежегодно издает более 1500 рецензируемых журналов и более 1500 новых книг в печатном виде и в Интернете, а также базы данных, основные справочные материалы и лабораторные протоколы по предметам STMS. Благодаря растущему предложению открытого доступа, Wiley стремится к максимально широкому распространению и доступу к публикуемому контенту, а также поддерживает все устойчивые модели доступа.Наша онлайн-платформа, Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com), является одной из самых обширных в мире междисциплинарных коллекций онлайн-ресурсов, охватывающих жизнь, здоровье, социальные и физические науки и гуманитарные науки.

    Патент США на систему микроклимата транспортного средства и способ управления таким же патентом (Патент № 11014424, выданный 25 мая 2021 г.)

    ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

    Эта заявка заявляет о приоритете U.S. Предварительная заявка № 62 / 073,589, которая была подана 31 октября 2014 г. и включена в настоящий документ посредством ссылки.

    Уровень техники

    Это раскрытие относится к контролю температуры внутренней среды транспортного средства, например, внутри автомобиля. Более конкретно, раскрытие относится к системе микроклимата транспортного средства и способу управления ею для повышения личного комфорта пассажира.

    Системы отопления, вентиляции и охлаждения (HVAC) широко используются в автомобильной промышленности для регулирования температуры в автомобиле с целью повышения комфорта пассажиров.Все чаще автомобили включают в себя дополнительные вспомогательные устройства кондиционирования воздуха, такие как сиденья с подогревом и охлаждением, а также рулевые колеса с подогревом. Эти вспомогательные устройства термического кондиционирования предназначены для дальнейшего повышения комфорта пассажиров.

    Работа системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и дополнительных устройств термического кондиционирования не согласована. Каждое устройство в транспортном средстве обычно управляется независимо на основе входных данных от пассажира, например, с помощью переключателей и дисковых переключателей.Кроме того, не существовало системы термического кондиционирования, которая учитывала бы индивидуальное восприятие теплового комфорта, называемое здесь «личным комфортом пассажира», который может сильно различаться между разными пассажирами. Более того, даже когда пассажир прекращает регулировку входов, потому что он считает, что тепловой комфорт наконец-то достигнут, изменение тепловых нагрузок на транспортное средство может нарушить тепловой комфорт пассажира, требуя от пассажира большего количества действий.

    СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    В одном примерном варианте осуществления система микроклимата транспортного средства включает в себя устройство микроклимата, которое сконфигурировано для размещения во внутреннем пространстве, которое обеспечивает среду макроклимата для пассажира.Устройство микроклимата сконфигурировано для обеспечения микроклимата для обитателя. Устройство микроклимата сконфигурировано так, чтобы оно находилось в непосредственной близости от области обитателя, имеющей повышенную терморецептивную реакцию по сравнению с другими областями обитания, подверженными воздействию окружающей среды макроклимата. Контроллер взаимодействует с устройством микроклимата. Контроллер сконфигурирован для определения личного комфорта пассажира и автоматического управления устройством микроклимата в ответ на личный комфорт пассажира для достижения желаемого личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного система термического кондиционирования HVAC сконфигурирована для обеспечения макроклиматической среды.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного система микроклимата транспортного средства имеет по меньшей мере одно из двигателя внутреннего сгорания, системы электродвигателя и топливного элемента. Система термического кондиционирования HVAC приводится в действие по меньшей мере одним из двигателя внутреннего сгорания, системы электродвигателя и топливного элемента.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных существует вспомогательная система термического кондиционирования, которая имеет несколько устройств микроклимата.Множественные устройства микроклимата, предусмотренные по крайней мере одним из рулевого колеса, сиденья, дверной панели, подлокотника, обогревателя окон, передней панели и панели крыши.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных область пассажира включает в себя по меньшей мере одно из: руки, ступни, шеи, лица, ноги, руки, головы и туловища.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер включает в себя память, которая имеет характеристики агента, обеспечивающие профиль пользователя, соответствующий этому агенту.Контроллер настроен на использование профиля пользователя для определения личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных характеристики пассажира включают в себя, по меньшей мере, одно из следующих данных: пол, рост, вес и данные о комфорте пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных, память включает в себя по меньшей мере одну справочную таблицу с профилем микроклимата, причем контроллер сконфигурирован для изменения профиля микроклимата на основе, по меньшей мере, одного ввода пользователя.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных датчик комфорта пассажира связан с контроллером. Датчик комфорта пассажира настроен на определение характеристик пассажира. Контроллер сконфигурирован так, чтобы использовать обнаруженные характеристики пассажира для определения личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных характеристики пассажира включают в себя по меньшей мере одно из следующих значений: внутренняя температура человека, температура кожи человека, влажность кожи человека, влажность макроклимата и температура макроклимата.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер сконфигурирован для настройки команды на устройство микроклимата в ответ на профиль пользователя и профиль микроклимата, связанный с профилем пользователя.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер сконфигурирован для оценки внешней среды транспортного средства за пределами внутреннего пространства, оценки среды макроклимата и оценки среды микроклимата для определения личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер сконфигурирован для управления устройством макроклимата в ответ на профиль пользователя и профиль микроклимата.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного внешняя среда транспортного средства соответствует внешним параметрам, включая по меньшей мере одно из местоположения транспортного средства, времени и погодных условий.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных контроллер включает в себя модуль сонливости, сконфигурированный для обнаружения сонливости обитателя на основе параметра сонливости.Устройство микроклимата подает команду в ответ на параметр сонливости.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных контроллер включает в себя модуль солнечной нагрузки, сконфигурированный для обнаружения солнечной нагрузки на транспортном средстве на основе параметра солнечной нагрузки. На устройство микроклимата подается команда в ответ на параметр солнечной нагрузки.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных контроллер включает в себя модуль температурной чувствительности поверхности, который сконфигурирован для определения температурной чувствительности поверхности человека на основе параметра температурной чувствительности поверхности.Управление микроклиматом осуществляется в зависимости от параметра чувствительности поверхности к температуре.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных контроллер включает в себя модуль детского сиденья, сконфигурированный для обнаружения находящегося в сиденье ребенка пассажира на основе параметра детского сиденья, причем устройство микроклимата подает команду в ответ на параметр детского сиденья.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер включает в себя модуль удаленного запуска, сконфигурированный для обнаружения ввода удаленного запуска на основе входного параметра удаленного запуска.На устройство микроклимата поступает команда в ответ на входной параметр дистанционного запуска.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных контроллер включает в себя модуль перехода для кондиционирования климата, сконфигурированный для обнаружения желаемого перехода для кондиционирования на основе параметра перехода для кондиционирования климата. На устройство микроклимата поступает команда в ответ на переходный параметр кондиционирования климата.

    В другом примерном варианте осуществления система микроклимата транспортного средства включает в себя устройство микроклимата, которое сконфигурировано для размещения во внутреннем пространстве, которое обеспечивает среду макроклимата для пассажира.Устройство микроклимата сконфигурировано для обеспечения микроклимата для обитателя. Контроллер взаимодействует с устройством микроклимата. Контроллер настроен на определение солнечной нагрузки и личного комфорта жильцов. Контроллер настроен на автоматическое управление устройством микроклимата в ответ на солнечную нагрузку и личный комфорт пассажира для достижения желаемого личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного система термического кондиционирования HVAC сконфигурирована для обеспечения макроклиматической среды.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных существует вспомогательная система термического кондиционирования, которая имеет несколько устройств микроклимата. Множественные устройства микроклимата, предусмотренные по крайней мере одним из рулевого колеса, сиденья, дверной панели, подлокотника, обогревателя окон, передней панели и панели крыши.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер включает в себя память, которая имеет характеристики агента, обеспечивающие профиль пользователя, соответствующий этому агенту. Контроллер настроен на использование профиля пользователя для определения личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных характеристики пассажира включают в себя, по меньшей мере, одно из следующих данных: пол, рост, вес и предоставленные пассажирами данные о комфорте.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных, память включает в себя, по меньшей мере, одну справочную таблицу с профилем микроклимата, причем контроллер сконфигурирован для изменения профиля микроклимата на основе, по меньшей мере, одного ввода пользователя.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных датчик комфорта пассажира связан с контроллером.Датчик комфорта пассажира настроен на определение характеристик пассажира. Контроллер сконфигурирован так, чтобы использовать обнаруженные характеристики пассажира для определения личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных характеристики пассажира включают в себя по меньшей мере одно из следующих значений: внутренняя температура человека, температура кожи человека, влажность кожи человека, влажность макроклимата и температура макроклимата.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер сконфигурирован для настройки команды на устройство микроклимата в ответ на профиль пользователя и профиль микроклимата, связанный с профилем пользователя.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер сконфигурирован для оценки внешней среды транспортного средства за пределами внутреннего пространства, оценки среды макроклимата и оценки среды микроклимата для определения личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного внешняя среда транспортного средства соответствует внешним параметрам, включая по меньшей мере одно из местоположения транспортного средства, времени и погодных условий.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер сконфигурирован для определения солнечной нагрузки на основе по меньшей мере одного из местоположения транспортного средства, направления движения транспортного средства, обнаруженной интенсивности света и местоположения солнца.

    В другом примерном варианте осуществления система микроклимата транспортного средства включает в себя устройство микроклимата, сконфигурированное для размещения во внутреннем пространстве, которое обеспечивает среду макроклимата для пассажира. Устройство микроклимата сконфигурировано для обеспечения микроклимата для обитателя. Контроллер взаимодействует с устройством микроклимата. Контроллер сконфигурирован для обнаружения желаемого перехода для кондиционирования на основе параметра перехода для кондиционирования и определения личного комфорта пассажира.Устройство микроклимата управляет переходным параметром климатической установки и личным комфортом пассажира для достижения желаемого личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных переход для кондиционирования климата включает в себя режимы нагрева, охлаждения и нейтрали. Режим обогрева соответствует условиям, при которых обитатель желает получить больше тепла. Режим охлаждения соответствует другому состоянию, при котором пассажиру требуется большее охлаждение.Нейтральный режим соответствует еще одному состоянию, в котором текущая тепловая среда комфортна для пассажира. Контроллер настроен на автоматическое управление в нейтральном режиме по меньшей мере одним из устройства микроклимата и устройства макроклимата для достижения желаемого личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного система термического кондиционирования HVAC сконфигурирована для обеспечения макроклиматической среды.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных вспомогательная система термического кондиционирования имеет несколько устройств микроклимата.Множественные устройства микроклимата, предусмотренные по крайней мере одним из рулевого колеса, сиденья, дверной панели, подлокотника, обогревателя окон, передней панели и панели крыши.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер включает в себя память, которая имеет характеристики агента, которые обеспечивают профиль пользователя, соответствующий этому агенту. Контроллер настроен на использование профиля пользователя для определения личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных характеристики пассажира включают в себя, по меньшей мере, одно из следующих данных: пол, рост, вес и данные о комфорте пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных запоминающее устройство включает в себя, по меньшей мере, одну справочную таблицу с профилем микроклимата. Контроллер сконфигурирован для изменения профиля микроклимата на основании, по меньшей мере, одного пользовательского ввода.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных датчик комфорта пассажира связан с контроллером. Датчик комфорта пассажира настроен на определение характеристик пассажира. Контроллер сконфигурирован так, чтобы использовать обнаруженные характеристики пассажира для определения личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленных характеристики пассажира включают в себя по меньшей мере одно из следующих значений: внутренняя температура человека, температура кожи человека, влажность кожи человека, влажность макроклимата и температура макроклимата.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного контроллер сконфигурирован для оценки внешней среды транспортного средства за пределами внутреннего пространства, оценки среды макроклимата и оценки среды микроклимата для определения личного комфорта пассажира.

    В дополнительном варианте осуществления любого из вышеперечисленного внешняя среда транспортного средства соответствует внешним параметрам, включая по меньшей мере одно из местоположения транспортного средства, времени и погодных условий.

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

    Раскрытие может быть дополнительно понято посредством ссылки на следующее подробное описание при рассмотрении в связи с прилагаемыми чертежами, на которых:

    Фиг. 1 — схематический вид транспортного средства с системой микроклимата.

    РИС. 2 — схематический вид контроллера системы микроклимата и пример входных сигналов, предоставленных контроллеру для транспортного средства, показанного на фиг. 1.

    РИС. 3 — схематический вид контроллера, связанного с устройствами макроклимата и устройствами микроклимата для транспортного средства, показанного на фиг. 1.

    РИС. 4 — примерная блок-схема, изображающая методологию управления системой микроклимата, выполняемую контроллером.

    РИС. 5 — схематический вид контроллера и примерных модулей климат-контроля транспортного средства.

    РИС. 6 — схематический вид тепловой энергии транспортного средства.

    РИС. 7 — график, изображающий ввод тепловой энергии для различных нагревательных и / или охлаждающих устройств для среды тепловой энергии, показанной на фиг. 6.

    Варианты осуществления, примеры и альтернативы из предыдущих абзацев, формулы изобретения или следующего описания и чертежей, включая любой из их различных аспектов или соответствующих индивидуальных особенностей, могут быть взяты независимо или в любой комбинации.Функции, описанные в связи с одним вариантом осуществления, применимы ко всем вариантам осуществления, если только такие функции не являются несовместимыми.

    ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

    Транспортное средство 10 , такое как автомобиль, схематично показано на фиг. 1. Транспортное средство 10, включает в себя кабину или внутреннее пространство 12 для одного или нескольких пассажиров 16 , которое обеспечивает внутреннюю среду транспортного средства, в которой пассажир испытывает тепловой комфорт. Транспортное средство , 10, размещается во внешней среде , 14, транспортного средства, что также может влиять на тепловой комфорт внутреннего пространства , 12, , создавая дисбаланс тепловой энергии во внутреннем пространстве транспортного средства.

    Каждый пассажир обычно имеет уникальный личный комфорт. То есть конкретный обитатель определяет уровень тепловой энергии иначе, чем другой обитатель. В результате одна и та же тепловая среда внутри транспортного средства может восприниматься одним пассажиром как комфортная, а другим — как неудобная. С этой целью настоящее раскрытие относится к обеспечению интегрированного подхода к управлению температурным режимом человека путем управления и координации как устройств макроклимата (например, центральная система HVAC), так и устройств микроклимата (например,ж., сиденья с климат-контролем (например, патенты США №№ 5 524 439 и 6 857 697), кондиционер для подголовника / шеи (например, временная заявка США № 62/039 125), обивка потолка с климат-контролем (например, временная заявка США № 61 / 900,334), рулевое колесо (например, патент США № 6727467 и публикация США № 2014/00

    3106.

    PubMed Central CAS Статья PubMed Google ученый

  • 22.

    Паайманс К.П., Бланфорд С., Белл А.С., Бланфорд Д.И., Рид А.Ф., Томас МБ: Влияние климата на передачу малярии зависит от суточных колебаний температуры. Proc Natl Acad Sci USA. 2010, 107: 15135-15139. 10.1073 / pnas.1006422107.

    PubMed Central CAS Статья PubMed Google ученый

  • 23.

    Нагпал Б.Н., Шривастава А., Даш А.П., Валеха Н.: Поведение в покое формы типа Anopheles stephensi для оценки его способности бороться с малярией с помощью остаточного распыления в помещении. J Vector Borne Dis. 2012, 49: 175-180.

    CAS PubMed Google ученый

  • 24.

    Батра С.П., Рубен Р., Дас П.К .: Исследования дневных мест отдыха Anopheles stephensi Листон в Салеме (Тамил Наду). Индийский журнал J Med Research.1979, 69: 583-588.

    CAS Google ученый

  • 25.

    Хати А.К., Чаттерджи К.К., Бисвас Д: Дневные привычки отдыха Anopheles stephensi в районе Калькутты. Индийский J Malariol. 1987, 24: 85-87.

    CAS PubMed Google ученый

  • 26.

    Хати А.К., Чаттерджи К.К., Бисвас Д., Мукхопадхьяй А.К., Саха Д. Недавно обнаруженная среда обитания Anopheles stephensi в современной Калькутте с доказательствами естественной малярийной инфекции.Trop Geogr Med. 1988, 40: 376-377.

    CAS PubMed Google ученый

  • 27.

    Oringanje C, Alaribe AAA, Oduola AO, Oduwole OA, Adeogun AO, Meremikwu MM, Awolola TS: Обилие переносчиков и видовой состав комаров Anopheles в Калабаре, Нигерия. J. Vector Borne Dis. 2011, 48: 171-173.

    CAS PubMed Google ученый

  • 28.

    Коргаонкар Н.С., Кумар А., Ядав Р.С., Кабади Д., Даш А.П.: Укусы комаров у людей и обнаружение инфекции Plasmodium falciparum у Anopheles stephensi в Гоа, Индия.Индийский J Med Res. 2012, 135: 120-126. 10.4103 / 0971-5916.93434.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 29.

    Спутниковая и информационная служба Национального управления океанических и атмосферных исследований: NNDC Climate Data Online. Http://www7.ncdc.noaa.gov/CDO/cdo,

  • 30.

    Обнаружение статистики с помощью SPSS. Отредактировано: Field A. 2009, SAGE Publications, London, 3

    Google ученый

  • 31.

    Briere JF, Pracros P, Le Roux AY, Pierre JS: новая модель скорости развития членистоногих в зависимости от температуры. Environ Entomol. 1999, 28: 22-29.

    Артикул Google ученый

  • 32.

    Stratman-Thomas WK: Влияние температуры на Plasmodium vivax . Am J Trop Med. 1940, 20: 703-715.

    Google ученый

  • 33.

    Ноулз Р., Басу, Британская Колумбия: Лабораторные исследования инфекционности Anopheles stephensi .J Mal Inst India. 1943, 5: 1-29.

    Google ученый

  • 34.

    Siddons LB: Наблюдения за влиянием температуры и влажности воздуха на инфекционность Anopheles culicifacies Giles. J Mal Inst India. 1944, 5: 375-388.

    Google ученый

  • 35.

    Шут П.Г., Мэрион М: исследование малярийных ооцист человека как помощь в диагностике видов. Trans Roy Soc Trop Med Hyg.1952, 46: 275-292. 10.1016 / 0035-9203 (52) -Х.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 36.

    Collins WE, Orihel TC, Peter G, Jeter MH, Gell LS: Некоторые наблюдения за спорогоническим циклом Plasmodium schwetzi, P. vivax и P. ovale у пяти видов Anopheles . J Eukaryotic Microbiol. 1969, 16: 589-596. 10.1111 / j.1550-7408.1969.tb02318.x.

    Google ученый

  • 37.

    Брюс-Чватт LJ: Основы маляриологии. 1980, Лондон: William Heinemann Medical Books Ltd

    Google ученый

  • 38.

    Детинова Т.С.: Методы возрастной группировки двукрылых, имеющие медицинское значение, с особым акцентом на некоторых переносчиках малярии. Monogr Ser World Health Organ. 1962, 47: 13-191.

    CAS PubMed Google ученый

  • 39.

    Hu XP, Appel AG: Сезонные колебания критических температурных пределов и толерантности к температуре у Формозана и восточных подземных термитов (Isoptera: Rhinotermitidae).Environ Entomol. 2004, 33: 197-205. 10.1603 / 0046-225X-33.2.197.

    CAS Статья Google ученый

  • 40.

    R Основная группа разработчиков: R: язык и среда для статистических вычислений. 2008, Вена, Австрия: Фонд R для статистических вычислений

    Google ученый

  • 41.

    Говард С.Н.: Температурное поведение городских ландшафтов и городского теплового острова. Phys Geo.1981, 2: 19-33.

    Google ученый

  • 42.

    ОКЕ TR: Энергетическая основа городского острова тепла. Quart J Roy Meteorol Soc. 1982, 108: 1-24.

    Google ученый

  • 43.

    Виджаялакшми Дж., Секар С.П.: Тепловые характеристики вентилируемых жилых помещений с использованием сеток от мух в жарком и влажном климате Ченнаи, Индия. J Зеленое здание. 2009, 4: 150-157. 10.3992 / jgb.4.2.150.

    Артикул Google ученый

  • 44.

    Минакава Н., Омукунда Э, Чжоу Г., Гитеко А., Ян Г.: Продуктивность переносчиков малярии в отношении окружающей среды высокогорья в Кении. Am J Trop Med Hyg. 2006, 75: 448-453.

    PubMed Google ученый

  • 45.

    Кирби MJ, Линдси SW: Ответы взрослых комаров двух видов-братьев, Anopheles arabiensis и A.gambiae s.s. (Diptera: Culicidae) до высоких температур. Исследования быка-энтомола. 2004, 94: 441-448.

    CAS Статья Google ученый

  • 46.

    Бланфорд С., Рид А.Ф., Томас МБ: Температурное поведение Anopheles stephensi в ответ на заражение малярией и грибковыми энтомопатогенами. Малар Дж. 2009, 8: 72-10.1186 / 1475-2875-8-72.

    PubMed Central Статья PubMed Google ученый

  • 47.

    Бенуа Дж. Б., Лопес-Мартинес Дж., Патрик К. Р., Филлипс З. П., Краузе Т. Б., Денлингер Д. Л.: Прием горячей кровяной еды вызывает защитный ответ на тепловой шок у комаров. Proc Natl Acad Sci. 2011, 108: 8026-8029. 10.1073 / pnas.1105195108.

    PubMed Central CAS Статья PubMed Google ученый

  • 48.

    Motard A, Marussig M, Rénia L, Baccam D, Landau I, Mattei D, Targett G, Mazier D. Иммунизация малярийным тепловым шоком, таким как протеин hsp70-1, усиливает передачу комарам.Int Immunol. 1995, 7: 147-150. 10.1093 / intimm / 7.1.147.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 49.

    Kiszewski A, Mellinger A, Spielman A, Malaney P, Sachs SE, Sachs J: Глобальный индекс, отражающий стабильность передачи малярии. Am J Trop Med Hyg. 2004, 70: 486-498.

    PubMed Google ученый

    • Прогнозы микроклимата: возможность принятия гиперлокальных решений для сельского хозяйства и возобновляемых источников энергии

    Сейчас весна в восточном Вашингтоне, США, и температура немного выше нуля.Фермер готовится удобрять свои поля пшеницы и чечевицы, поскольку зимний сток и заморозки почти закончились. Растения восприимчивы к удобрениям при отрицательных температурах, поэтому фермер проверяет прогнозы на местной метеостанции, которая находится на расстоянии около 50 миль. Трехдневный прогноз показывает температуры выше нуля. Фермер арендует оборудование и начинает удобрять ферму. Но ночью температура на некоторых участках полей опускается ниже нуля, и погибает около 20% урожая.К сожалению, это обычная ситуация, поскольку климатические параметры могут меняться на небольших расстояниях и даже между участками фермы.

    Для решения этой и других проблем мы разработали DeepMC, основу для прогнозирования микроклимата или накопления климатических параметров, сформированных вокруг относительно небольшого однородного региона. Прогнозы микроклимата полезны в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве, архитектуре, городском дизайне, сохранении экологии, морской и других сферах. DeepMC прогнозирует различные параметры микроклимата с точностью более 90% в местах расположения датчиков Интернета вещей, развернутых по всему миру.

    Эта работа является частью исследовательской инициативы Microsoft Research for Industry, которая направлена ​​на решение проблем, включая изменение климата, пандемии и продовольственную безопасность, с помощью технологических достижений. Чтобы узнать больше о работе Microsoft, направленной на обеспечение сельского хозяйства на основе данных, посетите страницу проекта FarmBeats: AI, Edge и IoT в сельском хозяйстве.

    Фотография Maryatt Photography

    Прогнозирование соответствует принятию практических решений

    Климатические параметры имеют стохастический (случайный) характер, что затрудняет их моделирование для задач прогнозирования.Методология, используемая для построения модели прогнозирования, должна отвечать четырем важным задачам:

    • Точность : Нехватка помеченных наборов данных, неоднородность объектов и нестационарность входных объектов затрудняют получение высокоточных результатов.
    • Надежность : Нестационарность данных климатических временных рядов затрудняет надежную характеристику отношений между входами и выходами. Каждая входная функция влияет на выходную переменную в разном временном масштабе.Например, осадки влияют на влажность почвы мгновенно, а влияние температуры на влажность почвы накапливается с течением времени.
    • Воспроизводимость : Ожидается, что любая система прогнозирования микроклимата будет работать на различных территориях, а также в географических и климатических условиях, где данные с маркировкой высокого качества могут быть недоступны. Требуются более умные методы для переноса моделей, изученных в одном домене, в другой домен с несколькими парными помеченными наборами данных.
    • Приспособляемость : На тенденцию изменения конкретного климатического параметра влияют различные факторы. Например, прогнозы влажности почвы коррелируют с климатическими параметрами, такими как температура окружающей среды, влажность, осадки и температура почвы, тогда как влажность окружающей среды коррелирует с температурой окружающей среды, скоростью ветра и осадками. Система машинного обучения должна иметь возможность принимать векторы разных размеров в качестве входных данных для воспроизведения прогнозов для различных вариантов использования.

    DeepMC разработан для удовлетворения каждого из этих требований, которые мы обсудим ниже, наряду с построением соответствующей архитектуры. Мы также представляем сценарии, в которых DeepMC используется сегодня, и исследуем его потенциальное влияние на экологическую устойчивость и более широкие промышленные приложения. «Чтобы получить более подробные сведения, прочтите наш документ под названием« Предсказание микроклимата — структура глубокого обучения на основе многоуровневого кодировщика и декодера », который был опубликован в Proceedings of 27 th ACM SIGKDD Conference on Knowledge Discovery and Data Mining.

    Требования к данным

    DeepMC построен на платформе Azure FarmBeats для прогнозирования микроклиматических параметров в режиме реального времени с использованием данных прогнозов метеостанции и датчиков Интернета вещей. Собранные параметры зависят от интересующей прогнозируемой переменной. Мы можем собирать текущие данные, а также прогнозы температуры окружающей среды, атмосферного давления, влажности, влажности почвы, температуры почвы, радиации, осадков, скорости ветра и направления ветра.

    Методология

    Обучающая среда DeepMC, показанная на рисунке 1, основана на структуре последовательного кодировщика-декодера, состоящей из пяти отдельных частей: 1) препроцессор, 2) компьютер прогнозирования ошибок, 3) разложение вейвлет-пакетов, 4) многомасштабное глубокое обучение и 5) механизм внимания.Декодер представляет собой многослойную долговременную краткосрочную память (LSTM) и полносвязный слой. Каждый компонент описан в следующих подразделах с некоторыми деталями реализации для воспроизводимости.

    Данные датчика

    получают с помощью датчиков Интернета вещей, развернутых на ферме. Необработанные данные обычно зашумлены, с отсутствующими данными и различным временным разрешением. Мы стандартизируем временное разрешение, используя средние значения для собранных данных.

    Рис. 1. Архитектура DeepMC для многомасштабной системы глубокого обучения кодирования-декодера.Архитектура состоит из 6 отдельных частей: A) препроцессор, B) вычисление ошибки прогноза, C) разложение вейвлет-пакета, D) многомасштабное глубокое обучение, E) механизм внимания, F) декодер.

    DeepMC использует прогнозы метеостанции для прогнозируемой переменной, чтобы изучить более совершенные модели для прогнозов микроклимата. Вместо прямого прогнозирования климатических параметров мы прогнозируем ошибку между прогнозом ближайшей коммерческой метеостанции и прогнозом местного микроклимата.Это основано на гипотезе о том, что гиперлокализация прогнозов метеостанции более эффективна, чем изучение взаимосвязей прогнозируемого климатического параметра y с другими параметрами z и автосвязь y с самим собой в более ранние моменты времени.

    Одним из артефактов использования ошибки прогноза в качестве сигнала прогнозирования является то, что она по своей сути не учитывает влияние расстояния метеостанции от интересующей точки. Для этого мы включаем относительную широту (RLat) и относительную долготу (Rlong) в качестве дополнительных функций.

    RLat = Lat ( метеостанция ) — Lat ( Micro — регион ) ,

    RLong = Long ( Метеостанция ) — Long ( Micro — регион ) .

    Wavelet Packet Decomposition (WPD) — это классический метод обработки сигналов, основанный на вейвлет-анализе, который дает эффективный способ разложения временных рядов из временной области в масштабную.Он локализует изменение во времени в разных масштабах исходного сигнала. Разложение исходного временного ряда с использованием WPD дает сигналы с несколькими уровнями тенденций и деталей. В контексте климатических данных это соответствует таким вариациям, как долгосрочные тренды, годовые колебания, сезонные колебания, суточные колебания и т. Д.

    Рисунок 2. {(n, m)}, \ forall n, m \ in [1, N] \), мы вводим их в глубокую обучающая сеть.Мы разделяем данные на крупномасштабные (латекс] n [/ latex] или \ (m = 1 \)), средние (\ (n, m ∈ \) [2, \ (N \) −1]) и короткомасштабные (\ (n \) или \ (m = N \)) сигналы. Сигналы с большим масштабом проходят через стек CNN-LSTM. Среднемасштабные и короткомасштабные сигналы проходят через многослойный стек CNN. Для данных с краткосрочными зависимостями (средние и краткосрочные данные) уровень CNN имеет аналогичную производительность и более высокую скорость вычислений по сравнению с рекуррентным уровнем LSTM. Таким образом, мы используем сетевые уровни CNN для средне- и краткосрочных данных.Для данных длительного масштаба сетевые уровни CNN извлекают глубокие особенности временных рядов, а слой LSTM последовательно обрабатывает временные данные с долгосрочной и краткосрочной зависимостью. Поэтому архитектура CNN-LSTM используется для крупномасштабных данных.

    DeepMC использует два уровня моделей внимания, аналогичные тем, которые используются в задачах преобразования видения в язык. Во-первых, это модель долгосрочного управляемого внимания, которая используется с выходными данными CNN-LSTM и запоминает долгосрочную динамику входных временных рядов.{(m, n)}, m, n \ in [1, N] \).

    Рисунок 3. Сравнение прогнозов скорости ветра в микроклимате на 24-й час с разрешением один час за 10-дневный период.

    Декодер DeepMC использует LSTM для генерации последовательности выходных данных L , которая равна количеству будущих временных шагов, которые необходимо спрогнозировать. Уровень LSTM декодера принимает многомерный кодированный временной ряд и создает вектор для каждого шага прогнозирования. Каждый выход LSTM связан с двумя уровнями распределенного по времени, полностью связанного уровня.

    Реальные развертывания

    DeepMC развернут во многих регионах мира поверх Azure FarmBeats. В этом разделе мы представляем четыре реальных сценария воздействия погодных условий на сельское хозяйство и энергетику. Мы также показываем некоторые результаты по сравнению с общими моделями, используемыми для решения задач прогнозирования, в дополнение к сравнениям с некоторыми вариантами DeepMC.

    Рисунок 4. Прогноз скорости ветра в микроклимате. Сравнение RMSE по 24-часовым прогнозам.

    Сравнение: прогнозы скорости микроветра

    На рисунке 3 показаны прогнозы скорости ветра на 24-й час в течение 10 дней с часовым разрешением.На рисунке 4 показан график RMSE (среднеквадратичная ошибка) для каждого часа прогноза и сравнивается с другими моделями. DeepMC показывает значительно лучшую производительность и с большей вероятностью будет отслеживать детали и тенденции данных временных рядов. Другие модели, используемые для сравнения (в данном случае для скорости ветра), — это модель CNNLSTM, модифицированная CNNLSTM с декодером LSTM, обычная сверточная сеть с декодером LSTM, предсказатель на основе ванильного LSTM и предсказатель на основе ванильного CNN. Интересно: производительность всех моделей снижается по мере увеличения горизонта прогнозирования, что и следовало ожидать, поскольку прогнозировать следующий ближайший час более точно, чем прогноз на 24-й час.На рисунке 5 показаны значения RMSE, MAE (максимальная абсолютная ошибка) и MAPE (максимальная абсолютная ошибка в процентах) для прогнозов скорости микроветра с использованием различных моделей, усредненных по всем 24-шаговым прогнозам.

    Солнечная ферма: прогнозы микро-излучения

    Прогнозы микроизлучения необходимы для оценки электроэнергии, производимой на коммерческих солнечных фермах. Эти прогнозы вводятся в модель оптимизации для выполнения обязательств по ценам и энергопотреблению коммунальной компании на энергетических рынках.Радиация, получаемая от солнечной панели, чувствительна к сезонам сильной облачности или дождя. На рисунке 6 показаны прогнозы по месяцам в пасмурный сезон и после него. Прогнозы достигают высокой точности на месяц после дождя в июле, с оценками MASE 1 = 1,86, MAE = 65,14, RMSE = 116,30. В таблице 1 сравниваются показатели MAE, MAPE и RMSE DeepMC с другими широко используемыми моделями.

    Рисунок 5. Сравнение RMSE, MAPE и MAE для прогнозов скорости ветра в микроклимате. Рисунок 6.Прогнозирование радиации DeepMC Micro-Climate с 24-часовым и одночасовым разрешением с помощью полос Боллинджера 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 MA 9015 5 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015
    DeepMC CNN LSTM CNNLSTM ARIMA
    RMSE 124,5 130,99 90,02 397,45
    MASE 1.95 3,20 3,75 2,89 11,39
    Таблица 1: Показатели прогноза микрорадиации для различных моделей Рисунок 7. Последовательные прогнозы температуры микроклимата DeepMC на шесть дней с разрешением в шесть часов

    Фенотипические исследования: прогноз влажности микропочв

    Виноградные томаты подвержены гниению, если они сидят слишком близко к почве с высоким содержанием влаги. Фермеры используют решетку, чтобы поднять лозу и обеспечить структурную устойчивость, но это создает проблемы.Выращивание томатов без решетки критически требует точных прогнозов местных значений влажности почвы. Фермер использует DeepMC для анализа микропочвенно-влажностных условий, используя данные датчиков Интернета вещей вместе с предикторами температуры окружающей среды, влажности окружающей среды, осадков, скорости ветра, влажности почвы и температуры почвы, а также исторических данных о влажности почвы с метеостанции. Результаты показаны на рисунке 8 с зарегистрированным значением RMSE 3,11 и значением MAPE 14,03% (что подразумевает точность 85,97%).Значения влажности почвы быстро увеличиваются во время сильных дождей и медленно снижаются во время продолжительных засушливых периодов, что видно на Рисунке 8. DeepMC отслеживает эти резкие изменения довольно точно и намного лучше, чем прогнозы метеостанции, что демонстрирует надежность модели.

    Обсуждение, устойчивость и заключение

    Прогнозы микроклимата с помощью DeepMC генерируют прогнозы с использованием относительно доступных датчиков Интернета вещей, которые помогают фермерам применять химические вещества с более точным временем и эффективностью, что экономит деньги и повышает устойчивость.

    «Возможность быстро применять результаты, полученные с помощью моделей искусственного интеллекта, является большим преимуществом», — говорит Эндрю Нельсон, который установил FarmBeats на своей ферме в восточном Вашингтоне.

    «И прогнозы на будущее, которые дает искусственный интеллект, помогают нам максимизировать наши вложения времени и денег с более масштабным тестированием различных методов, которые улучшили прибыльность, устойчивость, а иногда и то и другое».

    В трудоемком бизнесе, таком как сельское хозяйство, данные могут помочь принимать решения, которые в противном случае были бы слишком сложными и трудоемкими, помогая фермерам оптимизировать свои ресурсы и производительность.

    «В напряженные сезоны мы уже работаем при всем доступном солнечном свете», — говорит Нельсон. «Любая экономия времени означает больше времени для ухода за урожаем, что обычно приводит к более высоким урожаям».

    DeepMC также помогает повысить эффективность коммерческого производства возобновляемой энергии. Энергетические компании могут лучше выполнять свои обязательства по электроэнергии и ценам, если они могут успешно прогнозировать радиацию и скорость ветра на своих солнечных и ветровых электростанциях.

    «Прогнозирование возобновляемых источников энергии и принятие решений в условиях неопределенности формируют основу искусственного интеллекта для будущего глубокой декарбонизации электросетей, предполагающей высокий уровень интеграции возобновляемых источников энергии», — говорит Шивкумар Калянараман, технический директор подразделения энергетики и мобильности, Azure Global, Microsoft India.

    «Механизм прогнозирования DeepMC продемонстрировал свою точность и универсальность при работе с различными типами возобновляемых источников энергии, такими как ветровая и солнечная, а также с различными конфигурациями и различными географическими регионами. Сочетание точности, надежности, гибкости и масштабируемости важно для того, чтобы помочь отрасли возобновляемых источников энергии перейти к будущему, основанному на программном обеспечении и искусственном интеллекте ».

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    *

    © 2011-2024 Компания "Кондиционеры"