CN105333559A - 暖通空调控制系统、暖通空调系统及控制方法 - Google Patents

暖通空调控制系统、暖通空调系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及暖通空调控制系统、暖通空调系统及控制方法。所述暖通空调控制系统包括自动控制模块、用于实时地监控暖通空调的目标区域并且获取采集数据的数据采集模块、数据分析模块和数据存储模块，数据分析模块接收和分析来自数据采集模块的采集数据以判断目标区域的实时的空调需求情况，数据存储模块中存储有历史的空调需求情况并供数据分析模块读取，自动控制模块通信连接并控制其它模块、结合实时的空调需求情况和历史的空调需求情况配置暖通空调的空气调节参数。本发明使用监控设备的空调预配置能有效节省能源、弥补常规暖通空调系统控制优化；能在各种场合提供客户期望的舒适环境。

Description

暖通空调控制系统、暖通空调系统及控制方法
技术领域
本发明涉及供热通风与空气调节技术领域；更具体地说，本发明涉及一种暖通空调（HVAC）控制系统，并进一步涉及使用这种控制系统的暖通空调系统及控制方法。
背景技术
暖通空调是建筑物内或车内负责暖气、通风及空气调节的系统或相关设备。暖通空调系统可以调节和控制空气的温度、湿度、洁净度、速度、压力等参数，提高目标空间内的舒适度，尤其是中大型工业建筑或办公建筑（如摩天楼）中重要的一环。另外，在制药、电子以及油气等领域和行业中，暖通空调的作用也是举足轻重。
在当前的智能型建筑的楼宇自控系统中，暖通空调是关键的组成部分。通常来说，楼宇中的暖通空调系统可以手动地进行开关或者基于预先设定的时间间隔进行开关控制。比较典型的情况包括在办公用写字楼的情况和大型购物商场的情况。在办公写字楼中，通常是通过电脑程序或总开关根据办公时间控制办公区的暖通空调，并且在办公时间期间具体的办公位置可以根据具体需要配置相应出风口的开关、温度、湿度、洁净度、速度等参数；多数大型购物商场中也采用类似的控制。
可见，当前智能楼宇的暖通空调系统主要通过人工手动开关和调节以及按预定间隔的自动开关控制。这在楼宇自控系统中并未根据目标空间的有效使用情况进行“智能”调节，不能满足系统优化、能源节省的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够克服前述现有技术缺陷的暖通空调控制系统。进一步地，本发明还提供了使用这种控制系统的暖通空调系统及控制方法。
为了解决前述技术问题，本发明的第一方面提供了一种暖通空调控制系统，所述暖通空调控制系统包括自动控制模块，以及：
数据采集模块，用于实时地监控所述暖通空调的目标区域并且获取采集数据；
数据分析模块和数据存储模块，所述数据分析模块接收来自所述数据采集模块的采集数据并对其进行分析以判断所述目标区域的实时的空调需求情况，所述数据存储模块中存储有历史的空调需求情况并供所述数据分析模块进行读取，
其中，所述自动控制模块通信连接并控制所述数据采集模块、所述数据分析模块和所述数据存储模块，并且结合所述实时的空调需求情况和所述历史的空调需求情况配置所述暖通空调的空气调节参数。
可选地，在如前所述的控制系统中，所述数据采集模块为拍摄设备，包括照相机或摄像头。
可选地，在如前所述的控制系统中，所述数据存储模块中存储有工作日模式和假日模式，所述工作日模式作为所述自动控制模块在工作日控制所述暖通空调的依据，所述假日模式作为所述自动控制模块在假日时控制所述暖通空调的依据。
可选地，在如前所述的控制系统中，所述数据存储模块中存储有工作日模式和假日模式，所述工作日模式作为所述自动控制模块在工作日控制所述暖通空调的依据；所述控制系统还具有手动控制模块，在所述假日模式下默认不开启所述暖通空调，而是通过所述手动控制模块配置所述暖通空调的空气调节参数。
可选地，在如前所述的控制系统中，所述工作日模式为：当所述实时的空调需求情况与所述历史的空调需求情况的相符程度未超出预定误差或预设范围时采用历史的暖通空调配置数据配置所述暖通空调的空气调节参数；当所述实时的空调需求情况与所述历史的空调需求情况的相符程度超出预定误差或预设范围时根据实时的空调需求情况配置暖通空调的空气调节参数。
为了解决前述技术问题，本发明的第二方面提供了一种暖通空调系统，所述暖通空调系统包括如前述第一方面中任一项所述的控制系统。
为了解决前述技术问题，本发明的第三方面提供了一种通过暖通空调控制系统控制暖通空调的方法，所述暖通空调控制系统包括：
数据采集模块，用于实时地监控所述暖通空调的目标区域并且获取采集数据；
数据分析模块和数据存储模块，所述数据分析模块接收来自所述数据采集模块的采集数据并对其进行分析以判断所述目标区域的实时的空调需求情况，所述数据存储模块中存储有历史的空调需求情况并供所述数据分析模块进行读取；
自动控制模块，所述自动控制模块通信连接并控制所述数据采集模块、所述数据分析模块和所述数据存储模块，
其中，所述自动控制模块结合所述实时的空调需求情况和所述历史的空调需求情况配置所述暖通空调的空气调节参数。
可选地，在如前所述的方法中，所述数据采集模块为拍摄设备，包括照相机或摄像头。
可选地，在如前所述的方法中，所述方法包括工作日模式和假日模式两种控制模式；在启动所述暖通空调前首先判断当前日期是工作日还是假日，如果当前日期为工作日则启动工作日模式；如果当前日期是假日则启动假日模式。
可选地，在如前所述的方法中，在所述工作日模式下，首先依据历史的暖通空调配置数据配置所述暖通空调的调节参数，然后比较所述实时的空调需求情况和所述历史的空调需求情况，如果二者的相符程度超出预定误差或预设范围则采用所述实时的空调需求情况配置所述暖通空调的调节参数。
可选地，在如前所述的方法中，所述控制系统还具有手动控制模块，
在所述假日模式下默认所述自动控制模块不开启所述暖通空调，所述暖通空调的空气调节参数通过所述手动控制模块进行配置。
可选地，在如前所述的方法中，所述暖通空调还包括换风装置，所述换风装置根据需要分布在所述目标区域处用于将所述暖通空调内经过调节的空气换送到所述目标区域，并且所述控制系统还包括安装在所述目标区域的现场的、用于配置所述换风装置的调节参数的手动开关。
可选地，在如前所述的方法中，所述自动控制模块根据所述历史的空调需求情况配置所述所述暖通空调的开启和关闭时间，并按照所述手动开关的常用配置设置所述暖通空调的空气调节参数。
可选地，在如前所述的方法中，所述历史的空调需求情况根据对所述数据采集装置的采集数据进行分析而获知的所述目标区域内的工作时间规律配置。
可选地，在如前所述的方法中，所述历史的暖通空调配置数据为对应历史上设定天数内每个时间段的人流量的平均值的数据或者为对应历史上设定天数内每个时段概率最大的人流量的数据。
可选地，在如前所述的方法中，在所述工作日模式下，比较所述实时的空调需求情况和所述历史的空调需求情况所采用的指标包括目标区域内的人流方向和人流数量。
通过以上描述可以了解，本发明使用监控设备的自动HVAC预配置能够实现更优化的能源节省效果，并且弥补常规HVAC系统控制优化，应用场合包括办公楼宇和购物商场等、更先进地还可以应用于VIP房间的私人订制，以提供客户期望的舒适环境。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在限制本发明的保护范围。图中：
图1为根据本发明的一个实施方式的暖通空调控制系统的示意性框图；以及
图2为根据本发明的一个实施方式的通过暖通空调控制系统控制暖通空调的方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面参照附图详细地说明本发明的具体实施方式。
图1为根据本发明的一个实施方式的暖通空调控制系统的示意性框图。从图中可以看出，本实施方式中的暖通空调控制系统10可以包括有自动控制模块11、拍摄模块12、数据分析模块13和数据存储模块14等，以对暖通空调15进行控制。可以了解，此处的术语“模块”可以指一个控制系统或设备内的不同功能分区，也可以表示控制系统或设备内不同的装置或器件。为清楚起见，在此仅以框图进行阐明而略去了各模块的其它细节。
在图示本实施方式中，拍摄模块12是一种数据采集模块，可用于实时地拍摄暖通空调15的目标区域并且获取拍摄数据，通过对照片（图像数据）或视频等拍摄数据的分析可以了解目标区域内的人数、人员增减、人流速度、人流方向等便于判断目标区域空调需求情况的信息。所属领域的技术人员已经掌握通过照片或视频获取前述信息的技术。可以了解，本实施方式中的拍摄模块12仅为多种采集模块（用于实时采集暖通空调的目标区域中的空调需求情况的信息的装置）中的一种。例如，也可以用各种传感器作为数据采集模块来替换该拍摄模块来判断实时的空调需求情况。本发明中采用实时的空调需求情况作为控制暖通空调的参数之一有利于为目标区域提供更舒适的环境，并且有利于实时调整控制策略、节省能源。
在此，“目标区域”指的是需要暖通空调进行空气调节的区域，例如但不限于，这些区域可以包括办公区域、购物中心、会议和其它商业活动场合、VIP房间等，还可以包括需要进行空气调节的工厂车间、设备间、动物养殖间等；或者，“目标区域”也可以特指前述区域中的若干分区（例如，写字楼宇可以分成若干办公楼层，办公楼层又可以分成若干办公区域，每个办公区域中又可以分成对应不同换气口若干细分区域），有利于细化控制设定、满足不同区域的空调需求。在这些目标区域中，需要调节的暖通空调参数可以包括但不限于空调的开关、空气的温度、湿度、洁净度、空气流动速度、压力等中的一个或多个。相应地，也可以用例如空调状态信号、温度传感器、湿度传感器、空气洁净度传感器、空气流速传感器等替换图示实施方式中的拍摄模块作为数据采集模块来直接判断目标区域中的空调需求情况，从而实现对目标区域的实时控制。
在本申请的上下文中，除非另外说明，则仅以楼宇的办公区域作为“目标区域”的示例并且仅以拍摄模块作为空调需求情况的获取装置的示例进行说明，以便于所属领域的技术人员能够清楚地了解本发明的原理。结合本申请上下文的说明，所属领域的技术人员可以了解其它形式的目标区域和空调需求情况的获取装置的可选实施方式。
数据分析模块13可以通过有线方式或者无线方式与拍摄模块12、数据存储模块14通信连接，能够从拍摄模块12接收拍摄数据并对其进行分析以判断目标区域的实时的空调需求情况。数据存储模块14也可以与拍摄模块12、数据分析模块13通信相连，其中可以存储有历史的空调需求情况相关的分析数据并且可以供数据分析模块13进行读取。这种控制方式兼顾能源节省和目标区域舒适度两个方面，适合应用于现代办公楼宇。例如，数据分析模块可以从办公区域的监控摄像头（拍摄模块）获取不同时刻的照片或视频数据，并进行分析处理获取该办公区域的人流量估计和历史数据的统计，并将相应的数据存储到数据存储模块中，供数据分析模块和自动控制模块读取调用。所属领域的技术人员了解现有技术中如何利用照片和视频数据分析获取人流量的信息，所以不对其进行赘述。
在可选的实施方式中，数据分析模块13和数据存储模块14可以是计算机系统的处理器和存储器，技术成熟且不需要另外设计，方便、高效且成本效益高。另外，数据分析模块和数据存储模块也可以集成为同一个模块。可以了解，这种集成将有利于制造时节省空间成本和提高工作稳定性。
自动控制模块11可以通信连接并控制拍摄模块12、数据分析模块13和数据存储模块14，并且结合实时的空调需求情况和历史的空调需求情况配置暖通空调15的空气调节参数。所属领域的技术人员可以了解，通过以不同的方式结合实时的空调需求情况和历史的空调需求情况，能够满足各种目的区域的空气调节要求。例如，在24小时运行的例如设备间的情况下，在正常情况下可以依据历史的空调需求情况配置暖通空调的空气调节参数；在某些情况下，如果以温度传感器或湿度传感器等作为空调需求情况的获取装置获取的信息经分析发现设备间的温度和湿度异常时，则通过自动控制模块根据实时的空调需求情况重新配置暖通空调的温度或湿度参数。再例如，在有空气洁净度要求的场合中，正常情况下可以依据历史的空调需求情况配置空气调节的洁净度参数；如果经分析洁净度传感器的数据发现洁净度异常时，则通过自动控制模块根据实时的空调需求情况重新配置暖通空调的洁净度参数。
在办公楼宇的办公区域情况下，在依据历史的空调需求情况配置空气调节参数时，自动控制系统将会依据数据存储模块中的历史数据按照历史的控制规律在不同的时刻或不同的时段对暖通空调参数进行自动控制、调节，这种控制模式规律性高，便于能源应用的规划，能够避免由于控制波动而引起的能源过度消耗。此处，也可以有不同的历史数据的统计方法。例如包括并不限于，可以计算历史上设定的天数内每个时间段的人流量的平均值作为参考的历史数据；或者可以计算历史上设定的天数内每个时间段的人流量的概率的最大的数据作为参考的历史数据。这两种统计方法均考虑了尽可能保证平均或多数情况的空调需求，以使目标区域的人员满意。可以了解，在完成自动控制的同时系统将当前日期的控制数据更新到数据存储模块中以便于将来作为历史数据读取并参考使用，进一步优化控制策略。
在目标区域为办公区域的情况下，可以将工作日和假日的暖通空调控制设定成不同的模式，即工作日模式和假日模式。这些控制模式可以存储在数据存储模块中。
工作日模式可以作为自动控制模块在工作日控制暖通空调的依据。在工作日模式下，自动控制模块先根据历史数据进行空调的开关、温度、出风量等参数配置。这些历史数据表示正常的工作日情况下的空调需求情况，即，在工作日模式开启时首先默认为当前日期为正常的工作日，保证办公区域正常的空调需求；同时，将历史的人流数据（即历史的空调需求情况）与实时的人流数据（即实时的空调需求情况）相比较，如果两者不匹配，则表明当前日期下有正常办公之外的活动或者当前日期为例外的休息日等例外情况，则自动根据实时人流量（经实时分析拍摄模块的拍摄数据获得）进行空调的参数配置，以满足活动时的空调需求或者在人员较少时减少空调负荷、节省能源。此处，所比较的数据可以包括人流方向和人流数量两类。例如，人流方向可以包括但不限于进入、通过、徘徊、退出等；人流数量则可以根据拥挤程度进行分成低、中、高档或低、中低、中、中高、高档，也可以调节为其它的档次个数，档数越多则分得越细。在实时的人流方向和人流数量与历史数据的相符程度超出预定误差或预设范围时，启动活动设定或例外设定根据实时情况配置暖通空调的参数。可见，在本实施方式中工作日模式设定为：当实时的空调需求情况与历史的空调需求情况的相符程度未超出预定误差或预设范围时采用历史的暖通空调配置数据配置暖通空调的空气调节参数；当实时的空调需求情况与历史的空调需求情况的相符程度超出预定误差或预设范围时根据实时的空调需求情况配置暖通空调的空气调节参数。例如，在档数分的较细时，如果历史的空调需求情况对应的档次为中高档，而实时的空调需求情况对应的档次为与中高档相邻的中或高档，则只要其相符程度未超出预定误差或预设范围则不必对暖通空调进行重新配置，以免暖通空调反复改变工作状态反而不利于节省能源。该预定误差或预设范围可以根据经验或通过对系统的多次调试来选定。
假日模式可以作为自动控制模块在假日时控制暖通空调的依据，以便于尽量节能。由于在假日期间目标区域通常人员较少或者没有工作人员在场，所以，在假日模式下可以默认不开启暖通空调。但是，暖通空调控制系统还可以具有手动控制模块以供特殊需求。这样，在假日模式下可以默认不通过自动控制模块开启暖通空调，但是可以通过手动控制模块开启空调和配置暖通空调的空气调节参数。
众所周知，暖通空调包括有根据需要分布在目标区域处的换风装置，用于将暖通空调内经过调节的空气换送到目标区域。常见的换风装置包括空调的室内机以及换风口等。为了使得空调的出风参数更加符合目标区域的需要，并且控制系统还可以包括安装在目标区域的现场的、用于配置换风装置的调节参数的手动开关。这样，在暖通空调已经开启的情况下，目标区域中的人员可以根据实际需要直接调节空气温度、湿度、风量等各项参数，方便快捷。
从图1中整体上是包括暖通空调控制系统10的暖通空调系统。本发明的暖通空调系统可以包括前述的暖通空调15及前述的暖通空调控制系统10，该控制系统控制暖通空调的工作运转。
图2为根据本发明的一个实施方式的通过暖通空调控制系统控制暖通空调的方法的示意性流程图。本实施方式中控制暖通空调的方法采用了暖通空调控制系统，暖通空调控制系统包括数据采集模块（例如拍摄模块）、数据分析模块和数据存储模块、自动控制模块，还可以包括有手动控制模块等，例如可参见图1。可以了解，本实施方式中的控制方法也可以通过图1所示的控制系统控制暖通空调。关于自动控制模块、数据采集模块、数据分析模块和数据存储模块等请参见上文的描述，不再赘述。
如上文中所述，本实施方式的方法可以包括工作日模式和假日模式两种控制模式，在启动暖通空调前首先判断当前日期是工作日还是假日，如果当前日期为工作日则启动工作日模式，如果当前日期是假日则启动假日模式。工作日信息和假日信息可由人员事先输入到系统中，此处不再赘述。在工作日模式下，首先依据历史的暖通空调配置数据配置暖通空调的调节参数，然后比较实时的空调需求情况和历史的空调需求情况，如果二者的相符程度超出了预定误差或者预设范围则采用实时的空调需求情况配置暖通空调的调节参数。控制系统还具有手动控制模块，在假日模式下默认自动控制模块不开启暖通空调，暖通空调的空气调节参数通过手动控制模块进行配置。关于本控制方法的更详细的描述也可以参见上文的相关描述。
本发明还可以提供VIP房间的特殊控制，例如，自动控制模块可以根据VIP房间的历史的空调需求情况配置VIP房间的暖通空调的开启和关闭时间，例如提前（或推迟）开启VIP房间的空调、推迟（或提前）关闭VIP房间的空调等，并按照所述手动开关的常用配置设置所述暖通空调的空气调节参数。在这种VIP房间定制化服务中，历史的空调需求情况可以根据照片或视频等采集数据的分析获知VIP的工作时间规律配置，在VIP进入房间之前就提前打开空调，并按照VIP的暖通空调常用配置来进行预设，在VIP离开之后自动关闭空调。
如前根据附图对本发明的优选实施方式进行的描述仅是示例性和说明性的；所属领域的技术人员在本文的教示下也能够对本发明的优选实施方式进行等同或类似形式的变通或改型，这些变通或改型也将落入由本发明的权利要求书所覆盖的保护范围内。

Claims (16)

1.一种暖通空调控制系统，其特征在于，所述暖通空调控制系统包括自动控制模块，以及：
数据采集模块，用于实时地监控所述暖通空调的目标区域并且获取采集数据；
数据分析模块和数据存储模块，所述数据分析模块接收来自所述数据采集模块的采集数据并对其进行分析以判断所述目标区域的实时的空调需求情况，所述数据存储模块中存储有历史的空调需求情况并供所述数据分析模块进行读取，
其中，所述自动控制模块通信连接并控制所述数据采集模块、所述数据分析模块和所述数据存储模块，并且结合所述实时的空调需求情况和所述历史的空调需求情况配置所述暖通空调的空气调节参数。
2.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述数据采集模块为拍摄设备，包括照相机或摄像头。
3.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述数据存储模块中存储有工作日模式和假日模式，所述工作日模式作为所述自动控制模块在工作日控制所述暖通空调的依据，所述假日模式作为所述自动控制模块在假日时控制所述暖通空调的依据。
4.如权利要求1所述的控制系统，其中，所述数据存储模块中存储有工作日模式和假日模式，所述工作日模式作为所述自动控制模块在工作日控制所述暖通空调的依据；所述控制系统还具有手动控制模块，在所述假日模式下默认不开启所述暖通空调，而是通过所述手动控制模块配置所述暖通空调的空气调节参数。
5.如权利要求3或4所述的控制系统，其中，所述工作日模式为：当所述实时的空调需求情况与所述历史的空调需求情况的相符程度未超出预定误差或预设范围时采用历史的暖通空调配置数据配置所述暖通空调的空气调节参数；当所述实时的空调需求情况与所述历史的空调需求情况的相符程度超出预定误差或预设范围时根据实时的空调需求情况配置暖通空调的空气调节参数。
6.一种暖通空调系统，其特征在于，所述暖通空调系统包括如前述权利要求1至5中任一项所述的控制系统。
7.一种通过暖通空调控制系统控制暖通空调的方法，其特征在于，所述暖通空调控制系统包括：
数据采集模块，用于实时地监控所述暖通空调的目标区域并且获取采集数据；
数据分析模块和数据存储模块，所述数据分析模块接收来自所述数据采集模块的采集数据并对其进行分析以判断所述目标区域的实时的空调需求情况，所述数据存储模块中存储有历史的空调需求情况并供所述数据分析模块进行读取；
自动控制模块，所述自动控制模块通信连接并控制所述数据采集模块、所述数据分析模块和所述数据存储模块，
其中，所述自动控制模块结合所述实时的空调需求情况和所述历史的空调需求情况配置所述暖通空调的空气调节参数。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述数据采集模块为拍摄设备，包括照相机或摄像头。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括工作日模式和假日模式两种控制模式；在启动所述暖通空调前首先判断当前日期是工作日还是假日，如果当前日期为工作日则启动工作日模式；如果当前日期是假日则启动假日模式。
10.如权利要求9所述的方法，其中，在所述工作日模式下，首先依据历史的暖通空调配置数据配置所述暖通空调的调节参数，然后比较所述实时的空调需求情况和所述历史的空调需求情况，如果二者的相符程度超出预定误差或预设范围则采用所述实时的空调需求情况配置所述暖通空调的调节参数。
11.如权利要求9或10所述的方法，其中，所述控制系统还具有手动控制模块，
在所述假日模式下默认所述自动控制模块不开启所述暖通空调，所述暖通空调的空气调节参数通过所述手动控制模块进行配置。
12.如权利要求7至10中任一项所述的方法，其中，所述暖通空调还包括换风装置，所述换风装置根据需要分布在所述目标区域处用于将所述暖通空调内经过调节的空气换送到所述目标区域，并且所述控制系统还包括安装在所述目标区域的现场的、用于配置所述换风装置的调节参数的手动开关。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述自动控制模块根据所述历史的空调需求情况配置所述暖通空调的开启和关闭时间，并按照所述手动开关的常用配置设置所述暖通空调的空气调节参数。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述历史的空调需求情况根据对所述数据采集装置的采集数据进行分析而获知的所述目标区域内的工作时间规律配置。
15.如权利要求10所述的方法，其中，所述历史的暖通空调配置数据为对应历史上设定天数内每个时间段的人流量的平均值的数据或者为对应历史上设定天数内每个时段概率最大的人流量的数据。
16.如权利要求10所述的方法，在所述工作日模式下，比较所述实时的空调需求情况和所述历史的空调需求情况所采用的指标包括目标区域内的人流方向和人流数量。
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