CN105485863A - 一种空调的控制装置及控制空调用电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调的控制装置，包括空调器和用于控制所述空调器的电控板，其特征在于：还包括用于设置预设参数的预设装置，以及接收所述电控板和预设装置的数据、并在计算后向所述电控板输出用于控制所述空调器的运行参数指标的服务器。还公开了一种通过上述控制装置控制空调用电的方法。

Description

一种空调的控制装置及控制空调用电的方法

技术领域

本发明涉及一种控制装置，尤其是一种空调的控制装置，以及一种控制空调用电的方法。

背景技术

我国电能资源紧张，尤其是用电高峰期，有时不得不通过拉闸来强制限电，给生产、生活带来诸多不便，因此，当前社会越来越提倡低碳节能。而空调作为家庭用电的一大电器，如何合理地分配空调器的电量消耗，在一定时间段内将空调器的用电量限制在合理范围内，但又能满足用户舒适性的要求成为亟需解决的问题。

现有的变频空调器，通常通过设定室内环境目标温度的方法实现空调控制，单位时间内的耗电量对于用户而言是模糊的，不能实现相对精确的耗电量控制。为此，申请号为201210236422.X的中国专利公开了一种变频空调器的节能控制方法及装置，包括：空调器主控单元接收耗电量及运行时间的设定；根据设定的耗电量及运行时间，计算或调取变频空调器在设定的运行时间内消耗设定的耗电量情况下的运行参数；控制变频空调器根据计算或调取的运行参数运行。

这种控制方法，通过空调器的主控单元处理判断相关逻辑，实现空调的变频节能控制。而基于主控单元处理，不能处理复杂的算法，处理速度过慢，实现精度低，占用单片机资源大，对单片机要求高，同时增加芯片成本。对于现有用户体现空调器用电可视化，现低端单片机处理速度无法满足用户要求。因此，还有待进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种运算速度快、控制精度高的空调的控制装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种使用上述控制装置的控制空调用电的方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种空调的控制装置，包括空调器和用于控制所述空调器的电控板，其特征在于：还包括用于设置预设参数的预设装置，以及接收所述电控板和预设装置的数据、并在计算后向所述电控板输出用于控制所述空调器的运行参数指标的服务器。

优选的，电控板与服务器的连接方式，所述电控板内设有Wifi模块，从而使得所述电控板通过路由器与所述服务器通过因特网实现连接，不仅便于数据的传输，而且可实现远程监控。

进一步地，所述预设装置为移动终端，如智能手机、平板电脑等。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种控制空调用电的方法，其特征在于：采用如上所述的控制装置，所述方法包括如下步骤：

1)所述电控板按照单位时间向所述服务器上传所述空调器的单位时间实际用电和额定功率；

2)通过所述预设装置设置预设运行时间和预设用电量，并发送到所述服务器；

3)所述服务器根据所述预设运行时间、预设用电量、以及所述电控板上传的单位时间实际用电，计算得到运行参数指标并发送给所述电控板；或者，所述服务器根据所述预设运行时间、预设用电量、以及所述电控板上传的单位时间实际用电和额定功率，计算得到运行参数指标并发送给所述电控板；

4)所述电控板根据接收到的由所述服务器输出的运行参数指标，调整所述空调器的运行参数。

根据本发明的一个方面，在步骤3)中，所述服务器按照人体舒适性模糊算法得到运行参数指标，所述运行参数指标为占空比，所述人体舒适性模糊算法包括将实际运行时间与所述预设运行时间比较、或将所述单位时间实际用电与所述预设用电量比较，根据比较的结果调整所述占空比。

优选的，比较的方式为，3.1)当T_运行时间<1/4T或Ws<1/4Wq时，其中，T_运行时间为实际运行时间，T为所述预设运行时间，Ws为所述单位时间实际用电，Wq为所述预设用电量，则所述服务器输出占空比为100％；3.2)当T_运行时间≥1/4T或W_{实际用电量}≥1/4Wq，其中，W_{实际用电量}为实际累计用电量，所述服务器根据从所述电控板接收到的单位时间实际用电计算单位时间剩余用电量，将单位时间实际用电与单位时间剩余用电量进行比较，从而根据单位时间实际用电和单位时间剩余用电量的差值调节占空比。

进一步地，在步骤3.2)中，当单位时间实际用电＞单位时间剩余用电量，所述服务器根据单位时间实际用电和单位时间剩余用电量的差值等比例下调占空比；当单位时间实际用电≤单位时间剩余用电量，所述服务器根据单位时间实际用电和单位时间剩余用电量的差值等比例上调占空比。

进一步地，在下调占空比时，限制占空比的最小值，以免出现一次下降到最低参数运行；在上调占空比时，则限制占空比的最大值，以免依次上升到最高参数运行，以保证用户体验舒适度。

根据本发明的另一个方面，在步骤3)中，所述服务器按照人体舒适性模糊算法得到运行参数指标，所述运行参数指标为单位时间的预设功率百分比，包括：

3.1)首先，所述服务器计算出△W₁和P₁％:△W₁＝Wq/6T，P₁％＝(6*1000*△W1/Pe)*100％，其中，△W为单位时间预设用电量，P％为单位时间的预设功率百分比，所述服务器将此时的P₁％作为运行参数指标；

3.2)经过第一个单位时间后，所述服务器根据此时从所述电控板接收到的单位时间实际用电计算得到△W₂和P₂％：△W₂＝(Wq-Ws₁)/(6T-1)，P₂％＝(6*1000*△W₂/Pe)*100％，其中，Ws₁为第一次上报的单位时间实际用电，所述服务器将此时的P₂％作为运行参数指标；依此类推；

3.3)经过最后一次单位时间后，所述服务器根据此时从所述电控板接收到的单位时间实际用电计算得到△W_6T和P6T％：△W_6T＝Wq-Ws₁-Ws₂-….-W_6T-1，P_6T％＝(6*1000*△W_6T/Pe)*100％，其中，W_6T-1为最后一次上报的单位时间实际用电，所述服务器将此时的P_6T％作为运行参数指标。

为便于让用户体验不同舒适节能模式，所述服务器将单位时间的预设功率百分比输出到所述电控板时，在单位时间的预设功率百分比上根据所述空调器运行的不同模式加权相应的系数。

进一步地，所述空调器的运行参数包括功率、温度和风档。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过基于服务器来智能控制空调的用电，所有复杂算法，自适应学习的数据库由服务器计算而成，由此使得运算速度快、控制精度高，让空调器在最大预设用电量下最大负荷运行，既能满足用户预设用电量，也能最快降温/升温，最大地满足用户舒适性。

附图说明

图1为本发明的控制装置示意图；

图2为本发明的控制方法中不同占空比与对应的输出风档的关系示意图；

图3为本发明的控制方法中不同模式下加权系数和占空比的关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

参见图1，一种空调的控制装置，包括服务器1、空调器2、设置在空调器2内的用于控制空调器2的电控板3、以及用户用于设置参数如时间和用电量的预设装置4。

电控板3可采集空调器2的用电量、功率等指标数据，从而发送给服务器1；预设装置4可以为移动终端，如智能手机、平板电脑等，用户可通过如安装在智能手机内的APP实现设置，并将设置的内容发送到服务器；服务器1根据电控板3和预设装置4的数据计算后输出运行参数指标到电控板3，由电控板3调整空调器2的运行。

服务器1可控制一个家庭内的多台空调器2，还可以控制不同家庭内的空调器2。电控板3内设有Wifi模块，可通过每个家庭内的路由器与服务器1通过因特网实现连接而进行数据传输。

基于服务器1的控制能发挥空调器2的功能最大化，而且由于采用了服务器1进行复杂的计算和控制，而服务器1的运算能力可进行大数据分析，从而可对不同区域的家庭内的空调器2采用适合的、不同的计算模型，从而可实现针对性的控制，以使得空调器2的功能最大化。

为便于用户设置参数，一台空调器2对应一个预设装置4，或者一个空调器2组(比如一个家庭内)对应一个预设装置4。

实施例一

当用户不通过预设装置4预设用电量时，空调器2自由运行，根据空调器2当时运行工况条件、用户设定习惯，电控板3按照一定单位时间运行上传用电量，服务器1存储不同工况、不同用户设定状态下对应计算出的额定用电量(或系统默认额定用电量)。

而当用户预设用电量时，控制空调的用电方法包括如下步骤：

1)电控板3向服务器1上传单位时间实际用电Ws：电控板3按照单位时间向服务器1上传相应空调器2的单位时间实际用电Ws，服务器1存储该单位时间实际用电Ws，用于与用户预设的期望用电量Wq进行比较判断；此外，电控板3也可以向服务器1上传运行的额定功率Pe，以区别不同能效的空调器2；

2)预设时间和用电量：用户通过预设装置4设置预设运行时间T(如2小时，最小预设运行时间为1小时)与预设用电量Wq，并通过预设装置4发送到服务器1；

3)服务器1输出运行参数指标到电控板3：服务器1根据用户设置的预设运行时间T和预设用电量Wq、以及电控板3按照单位时间上传的单位时间实际用电Ws，计算后输出运行参数指标给电控板3；

4)电控板3调整空调器2的运行参数：电控板3根据接收到的由服务器1输出的运行参数指标，调整空调器2运行参数，优选的，电控板3调整时为无极调整；运行参数指标变化，空调器2运行参数跟随运行参数指标变化而闭环调整空调器2运行参数，提高空调器2自适应调整运行能力；在本实施例中，运行参数指标优选的为占空比，而空调器2的运行参数如下，包括有功率、温度、风档等：

4.1)空调器2按照接收的占空比D，相对额定功率下，调整压缩机/风机运行功率，当调整运行小于最小功率，则按照最小功率运行；

4.2)当D≤80％，对用户设定目标温度控制：

①当制冷模式运行时，

若用户设定目标温度≥27℃，维持用户设定状态；

若用户设定目标温度＜27℃，用户设定状态默认为27℃；

②当制热模式运行时，

若用户设定目标温度≤20℃，维持用户设定状态；

若用户设定目标温度＞20℃，用户设定状态默认为20℃；

4.3)根据不同占空比D，自动进行风档切换，参见图2，

当D≥80％，高风运行；

当60％≤D＜80％，中风运行；

当D＜60％，低风运行；

当接收到遥控设定风档，按用户设定风档执行，风档切换最小时间为4min。

在本实施例中，在步骤3)中，模糊算法为人体舒适性模糊算法，具体的为：

3.1)当T_运行时间<1/4T或Ws<1/4Wq时，其中T_运行时间为实际运行时间，则服务器1对相应的电控板3输出占空比D为100％，由该电控板3控制的空调器2以自由功率运行，即让空调器2自由判断高频运行，以最大负荷运行从而快速制冷或加热，让用户在节电情况下，能最大化体验舒适温差；

3.2)当T_运行时间≥1/4T或W_{实际用电量}≥1/4Wq，其中W_{实际用电量}为实际累计用电量，服务器1根据从电控板3接收到的单位时间实际用电Ws计算单位时间剩余用电量W_{剩余用电量}，同步重新计算单位时间的W_{剩余用电量}，将Ws与W_{剩余用电量}进行比较：

当Ws＞W_{剩余用电量}，由此，服务器1预知最终的用电量会超过用户的预设用电量Wq，根据Ws和W_{剩余用电量}的不同差值，不同等比例下调占空比D，差值和占空比D调整比例可预先设定在服务器1内；当差值大于一定阀值，需限制最大下调占空比D，以免出现一次下降到最低参数运行，保证用户体验舒适度；

当Ws≤W_{剩余用电量}，由此，服务器1预知用电量会低于用户预设用电量Wq，放宽条件，根据Ws和W_{剩余用电量}的不同差值，不同等比例上调占空比D，差值和占空比D调整比例可预先设定在服务器1内；当差值大于一定阀值，同等需限制最大上调占空比D，以免出现一次上升到最高参数运行，保证用户体验舒适度。

服务器1根据电控板3单位时间上传的实际用电量与计算单位时间剩余用电量闭环计算比较，输出可量化的占空比D，下达占空比D比例指令到电控板3，形成闭环反馈，由此实现对空调器2的用电量的高精度控制。

由此，上述的控制方法，可根据当时工况，用户设定条件，预知当时工况用电量与用户预设用电量差异范围，合理计算输出占空比，让空调器在最大预设用电量下最大负荷运行，既能满足用户预设用电量，也能最快降温/升温，最大地满足用户舒适性。

实施例二

在本实施例中，与上述实施例一的区别在于，在步骤3)中，模糊算法为人体舒适性模糊算法，具体的为：服务器1计算出△W₁和P₁％，△W为单位时间预设用电量，P％为单位时间的预设功率百分比，△W₁和P₁％为接收到预设用电量Wq和额定功率Pe时计算得到的值，其中，

△W₁＝Wq/6T；

P₁％＝(6*1000*△W1/Pe)*100％；

经过第一个单位时间10分钟(单位时间以10分钟为例)后，接收到电控板3的第一次单位时间实际用电Ws₁上报后，计算得到△W₂和P₂％，△W₂和P₂％为第一次接收到单位时间实际用电Ws时计算得到的值，单位时间实际用电Ws后的数字表示接收时的次数：

△W₂＝(Wq-Ws₁)/(6T-1)；

P₂％＝(6*1000*△W₂/Pe)*100％；

依次类推；

…

…

…

接收到最后一次单位时间实际用电W_6T-1上报后，

△W_6T＝Wq-Ws₁-Ws₂-….-W_6T-1；

P_6T％＝(6*1000*△W_6T/Pe)*100％；

其中：△W_最小值＝30％*Pe/(6*1000)。

用户可选不同模式，如急速模式，均衡模式，标准模式，在占空比D(本实施例中为P％)上可以加权不同系数，让用户体验不同舒适节能模式，参见图3。

服务器1每次计算出占空比(P％)后，可将X*P％作为运行参数指标发送给电控板3，X*P％最大为200％。

表1：急速模式下的加权系数

计算出

P1％

P2％

P3％

P4％

P5％

P6％

….

P6T％

X

5

4

3

2

1

1

….

1

表2：均衡模式下的加权系数

计算出

P1％

P2％

P3％

P4％

P5％

P6％

….

P6T％

X

1

1

1

1

1

1

….

1

表3：标准模式下的加权系数

计算出

P1％

P2％

P3％

P4％

P5％

P6％

….

P6T％

X

3

2

1

1

1

1

….

1

Claims (11)

1.一种空调的控制装置，包括空调器(2)和用于控制所述空调器(2)的电控板(3)，其特征在于：还包括用于设置预设参数的预设装置(4)，以及接收所述电控板(3)和预设装置(4)的数据、并在计算后向所述电控板(3)输出用于控制所述空调器(2)的运行参数指标的服务器(1)。

2.如权利要求1所述的空调的控制装置，其特征在于：所述电控板(3)内设有Wifi模块，从而使得所述电控板(3)通过路由器与所述服务器(1)通过因特网实现连接。

3.如权利要求1所述的空调的控制装置，其特征在于：所述预设装置(4)为移动终端。

4.一种控制空调用电的方法，其特征在于：采用如权利要求1～3中任一项所述的控制装置，所述方法包括如下步骤：

1)所述电控板(3)按照单位时间向所述服务器(1)上传所述空调器(2)的单位时间实际用电(Ws)和额定功率(Pe)；

2)通过所述预设装置(4)设置预设运行时间(T)和预设用电量(Wq)，并发送到所述服务器(1)；

3)所述服务器(1)根据所述预设运行时间(T)、预设用电量(Wq)、以及所述电控板(3)上传的单位时间实际用电(Ws)，计算得到运行参数指标并发送给所述电控板(3)；或者，所述服务器(1)根据所述预设运行时间(T)、预设用电量(Wq)、以及所述电控板(3)上传的单位时间实际用电(Ws)和额定功率(Pe)，计算得到运行参数指标并发送给所述电控板(3)；

4)所述电控板(3)根据接收到的由所述服务器(1)输出的运行参数指标，调整所述空调器(2)的运行参数。

5.如权利要求4所述的控制空调用电的方法，其特征在于：在步骤3)中，所述服务器(1)按照人体舒适性模糊算法得到运行参数指标，所述运行参数指标为占空比(D)，所述人体舒适性模糊算法包括将实际运行时间(T_运行时间)与所述预设运行时间(T)比较、或将所述单位时间实际用电(Ws)与所述预设用电量(Wq)比较，根据比较的结果调整所述占空比(D)。

6.如权利要求5所述的控制空调用电的方法，其特征在于：

3.1)当T_运行时间<1/4T或Ws<1/4Wq时，其中，T_运行时间为实际运行时间，T为所述预设运行时间，Ws为所述单位时间实际用电，Wq为所述预设用电量，则所述服务器(1)输出占空比(D)为100％；

3.2)当T_运行时间≥1/4T或W_{实际用电量}≥1/4Wq，其中，W_{实际用电量}为实际累计用电量，所述服务器(1)根据从所述电控板(3)接收到的单位时间实际用电(Ws)计算单位时间剩余用电量(W_{剩余用电量})，将单位时间实际用电(Ws)与单位时间剩余用电量(W_{剩余用电量})进行比较，从而根据单位时间实际用电(Ws)和单位时间剩余用电量(W_{剩余用电量})的差值调节占空比(D)。

7.如权利要求6所述的控制空调用电的方法，其特征在于：在步骤3.2)中，当单位时间实际用电(Ws)＞单位时间剩余用电量(W_{剩余用电量})，所述服务器(1)根据单位时间实际用电(Ws)和单位时间剩余用电量(W_{剩余用电量})的差值等比例下调占空比(D)；当单位时间实际用电(Ws)≤单位时间剩余用电量(W_{剩余用电量})，所述服务器(1)根据单位时间实际用电(Ws)和单位时间剩余用电量(W_{剩余用电量})的差值等比例上调占空比(D)。

8.如权利要求7所述的控制空调用电的方法，其特征在于：在下调占空比(D)时，限制占空比(D)的最小值；在上调占空比(D)时，则限制占空比(D)的最大值。

9.如权利要求4所述的控制空调用电的方法，其特征在于：在步骤3)中，所述服务器(1)按照人体舒适性模糊算法得到运行参数指标，所述运行参数指标为单位时间的预设功率百分比(P％)，包括：

3.1)首先，所述服务器(1)计算出△W₁和P₁％:△W₁＝Wq/6T，P₁％＝(6*1000*△W1/Pe)*100％，其中，△W为单位时间预设用电量，P％为单位时间的预设功率百分比，所述服务器(1)将此时的P₁％作为运行参数指标；

3.2)经过第一个单位时间后，所述服务器(1)根据此时从所述电控板(3)接收到的单位时间实际用电(Ws)计算得到△W₂和P₂％：△W₂＝(Wq-Ws₁)/(6T-1)，P₂％＝(6*1000*△W₂/Pe)*100％，其中，Ws₁为第一次上报的单位时间实际用电，所述服务器(1)将此时的P₂％作为运行参数指标；依此类推；

3.3)经过最后一次单位时间后，所述服务器(1)根据此时从所述电控板(3)接收到的单位时间实际用电(Ws)计算得到△W_6T和P6T％：△W_6T＝Wq-Ws₁-Ws₂-….-W_6T-1，P_6T％＝(6*1000*△W_6T/Pe)*100％，其中，W_6T-1为最后一次上报的单位时间实际用电，所述服务器(1)将此时的P_6T％作为运行参数指标。

10.如权利要求9所述的控制空调用电的方法，其特征在于：所述服务器(1)将单位时间的预设功率百分比(P％)输出到所述电控板(3)时，在单位时间的预设功率百分比(P％)上根据所述空调器(2)运行的不同模式加权相应的系数(X)。

11.如权利要求4～10中任一项所述的控制空调用电的方法，其特征在于：所述空调器(2)的运行参数包括功率、温度和风档。