CN106681166B - 一种楼宇节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种楼宇节能控制系统，包括数据获取模块、服务器、指令控制终端、楼宇耗电设备和耗电设备控制器，服务器与数据获取模块连接，还分别与指令控制终端和耗电设备控制器连接；数据获取模块用于获取环境参数数据；耗电设备控制器用于接收来自服务器的控制指令，并对楼宇耗电设备进行控制；服务器用于接收数据获取模块发送的环境参数数据，并生成控制指令并发送至耗电设备控制器；指令控制终端与服务器连接，用于向服务器发出用户指令。与现有技术比较本发明的有益效果在于：该系统能够及时修正各传感器误差，减小各传感器个体精度差异对输出控制指令的影响。同时避免了因为传感器的故障造成的用电设备持续耗电的情况发生。

Description

一种楼宇节能控制系统

技术领域

本发明涉及控制设备或系统技术领域，具体涉及一种楼宇节能控制系统。

背景技术

智能楼宇的建设是未来发展的需求，其应该满足节能、绿色的要求，智能化、集成化的解决方案是满足要求的必然途径。但现有楼宇节能控制系统在集成化过程中，由于系统庞大，传感器和其他设备个体精度差异等因素，导致协同策略制定困难。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种楼宇节能控制系统，其特征在于，包括数据获取模块、服务器、指令控制终端、楼宇耗电设备和耗电设备控制器，所述服务器与所述数据获取模块连接，还分别与所述指令控制终端和所述耗电设备控制器连接；所述数据获取模块用于获取环境参数数据并发送至所述服务器；所述耗电设备控制器与所述楼宇耗电设备连接，所述耗电设备控制器用于接收来自所述服务器的控制指令，并对所述楼宇耗电设备进行控制；所述服务器用于接收所述数据获取模块发送的所述环境参数数据，并生成控制指令并发送至所述耗电设备控制器；所述指令控制终端与所述服务器连接，用于向所述服务器发出用户指令。

较佳的，所述数据获取模块包括传感器模块和第一网络通信模块，所述第一网络通信模块一端与所述传感器模块连接，另一端与所述服务器连接，所述第一网络通信模块用于将所述传感器模块获取到的传感器信号发送至所述服务器。

较佳的，所述传感器模块至少包括声音传感器、红外传感器及感应雷达，所述传感器模块还能够包括温度传感器，湿度传感器，光传感器，PM2.5传感器、可燃气体传感器中的一种或多种。

较佳的，所述服务器包括信号处理模块、参考模块和比对模块；所述信号处理模块与所述数据获取模块连接，用于将所述数据获取模块获取的信号进行处理；所述比对模块分别与所述信号处理模块和所述参考模块电连接，所述比对模块用于将所述信号处理模块处理后的信号或参数与所述参考模块中的参考值进行比对，所述比对模块通过比对后输出控制指令，所述比对模块与所述耗电设备控制器连接，所述比对模块通过所述耗电设备控制器控制所述楼宇耗电设备的开启以及关闭或调节耗电设备的工作参数。

较佳的，所述服务器还包括存储模块，所述存储模块分别与所述信号处理模块和所述比对模块连接，用于存储经由所述信号处理模块和所述比对模块处理的全部数据，所述存储模块还用于存储用户指令的数据。

较佳的，所述信号处理模块包括分析模块和输出模块，所述分析模块与所述数据获取模块连接，所述分析模块用于将所述数据获取模块获取的信号进行分类；所述输出模块与所述比对模块连接；

所述输出模块的输出表示为：

Y＝X(∑_i＝1∑_j＝1ω_iM_ij-a_i)

X(d)＝1/(1+e^-2d)

其中，i表示所述数据获取模块中的传感器种类数量，M_ij表示第i种第j个所述传感器所获取的信号，ω_i为所述分析模块与所述输出模块的连接权值，X(d)表示激励函数，a_i表示第i类传感器信号的阈值；

所述传感器模块系统误差D表示为：

其中，D代表系统误差，Y代表所述输出模块的输出，Z表示所述比对模块中存储的期望输出值。

较佳的，所述连接权值和所述能够进行更新；

所述连接权值ω_i更新公式如下：

ω^N+1 _i＝ω^N _i+YM_ij∑_i＝1ω^N _iD

其中，ω^N+1 _i表示更新后的所述分析模块和所述输出模块的连接权值，ω^N _i表示更新前的所述分析模块和所述输出模块的连接权值，M_ij表示第i种第j个传感器所获取的信号。D代表系统误差。Y代表所述输出模块的输出；

所述阈值a_i更新公式如下：

a_i ^K+1＝a_i ^K+YM_ij∑_i＝1ω_iD

其中，a_i ^K+1表示更新后的第i类传感器信号的阈值，a_i ^K表示更新前的第i类传感器信号的阈值。ω_i表示所述分析模和所述输出模块的连接权值。M_ij表示第i种第j个传感器所获取的信号。D代表系统误差。Y代表所述输出模块的输出。

较佳的，所述耗电设备控制器包括所述耗电控制模块和所述第二网络通信模块，所述第二网络通信模块分别与所述楼宇耗电设备和所述耗电控制模块电连接，所述第二网络通信模块用于将所述服务器生成的控制指令所述楼宇耗电设备。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：智能控制用户的多个用电设备的开启关闭或调节用电设备的工作参数，减少少用户的主动参与度，既能够自动匹配楼宇用电设备的使用环境，又能达到节能、环保的目的。另外本发明提供的一种楼宇节能控制系统能够及时修正各传感器误差，减小各传感器个体精度差异对输出控制指令的影响。同时避免了因为传感器的故障造成的用电设备持续耗电的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例一中楼宇节能控制系统结构示意图；

图2是本发明实施例一中数据获取模块结构示意图；

图3是本发明实施例一中耗电设备控制其结构示意图；

图4是本发明实施例一中服务器结构示意图；

图5是本发明实施例一中信号处理模块结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例1

如图1所示，为本发明实施例一中楼宇节能控制系统组成示意图。本发明提供的一种楼宇节能控制系统包括：数据获取模块1、服务器2、指令控制终端3、楼宇耗电设备4和耗电设备控制器5，服务器2分别与数据获取模块1、指令控制终端3电连接，数据获取模块1用于获取楼宇环境参数数据，并将楼宇环境参数数据发送至服务器2。服务器2用于接收数据获取模块1传输的楼宇环境参数数据，还用于接收终端控制器3发送的用户定制指令。耗电设备控制器5分别与楼宇耗电设备4和服务器2电连接，服务器2通过耗电设备控制器5控制楼宇耗电设备4的开启以及关闭或调节耗电设备的工作参数。

终端控制器3可以是计算机、单片机、智能手机以及具有显示功能的智能设备。终端控制器3能够采取有线或无线的方式访问服务器2。

如图2所示，是本发明实施例一中数据获取模块结构示意图。本发明实施例一中的数据获取模块1包括多种感知环境参数数据的传感器10，传感器10至少包括：声音传感器、红外传感器及感应雷达，还可以包括温度传感器，湿度传感器，声音传感器，光传感器，PM2.5传感器、可燃气体传感器中的一种或多种。

声音传感器用于检测楼宇内的噪声水平，也用于检测声音传感器放置处周围是否有人员经过。服务器2通过分析声音传感器获取的噪声水平和周围是否存在人员等至少两方面因素，控制自动门窗。当噪声水平偏高以及周围存在人员时，服务器2通过耗电设备控制器5控制自动门窗关闭，进而实现噪声隔离。

温度传感器用于获取周围环境中的温度数据，服务器2通过分析温度传感器获取的周围环境中的温度数据和周围是否存在人员等至少两方面因素，智能地打开或关闭空调，或者调整空调的工作参数，以提供适宜的室内环境。空调用电功率随环境因素变化而改变，因此达到了节省能源的目的。

湿度传感器用于获取周围环境中的湿度数据，服务器2通过分析湿度传感器获取的周围环境中的湿度数据和周围是否存在人员等至少两方面因素，智能地打开或关闭空气加湿器，或者调整空气加湿器的工作参数，以提供适宜的室内环境。空气加湿器用电功率随环境因素变化而改变，因此达到了节省能源的目的。

光敏传感器一方面用于检测楼宇内部的光线强弱，服务器2通过分析光敏传感器获取的楼宇内部的光线强弱程度和周围是否存在人员等至少两方面因素，智能地打开或关闭室内照明灯具，或者调整室内照明灯具的工作参数，以提供适宜的室内环境。

光敏传感器另一方面用于检测楼宇外部的光线强弱，服务器2通过分析光敏传感器获取的楼宇外部的光线强弱程度和时间等至少两方面因素，智能地打开或关闭室外景观照明灯具，或者调整室外景观照明灯具的亮度和灯具的开启数量。例如，当深夜时分，关闭或部分关闭楼宇外部景观灯具。

光敏传感器还用于检测室内或室外停车场的光线强弱，服务器2通过分析光敏传感器获取的室内或室外停车场的光线强弱程度和周围是否存在车辆等至少两方面因素，智能地打开或关闭停车场照明灯具，或者调整停车场照明灯具的工作参数。

综上，能够使得照明设备用电功率随环境因素变化而改变，因此达到了节省能源的目的。

PM2.5传感器用于获取周围环境中的空气质量水平，服务器2通过分析PM2.5传感器获取的空气质量水平和周围是否存在人员等至少两方面因素，智能地打开或关闭空气净化装置，或者调整空气净化装置的工作参数，以提供适宜的室内环境。能够使得空气净化装置用电功率随环境因素变化而改变，因此达到了节省能源的目的。

可燃气体传感器则用于获取周围环境中有可燃气体的含量，服务器2通过分析可燃气体传感器获取的可燃气体的含量，及时启动自动煤气控制装置，关闭楼宇内可燃气体阀门，同时启动警报装置。

声音传感器、红外传感器及感应雷达共同用于检测周围环境中是否有人或车辆，红外传感器判定环境中是否有处于静止状态的人或车辆，感应雷达判定判定环境中是否有处于运动状态的人或车辆。声音传感器、红外传感器及感应雷达共同组成有人探测装置。

数据获取模块1还包括第一网络通信模块11，第一网络通信模块11分别与传感器模块10和服务器2电连接，第一网络通信模块11用于将传感器模块10采取到的环境参数数据通过网络协议传输至服务器2。优选的，第一网络通信模块11为无线通信模块。

如图3所示，是本发明实施例一中耗电设备控制其结构示意图。耗电设备控制器5包括耗电控制模块50和第二网络通信模块51，第二网络通信模块51分别与楼宇耗电设备4和耗电控制模块50电连接，第二网络通信模块51用于将服务器2生成的控制指令通过网络协议传输至楼宇耗电设备4。优选的，第二网络通信模块51为无线通信模块。

楼宇耗电设备4包括一种或多种电器设备，例如空调设备、照明设备、空气净化设备、空气加湿器、自动门窗等。

本发明实施例一中的楼宇节能控制系统通过开环方式控制耗电设备的工作参数，使得服务器2内存储的环境参数数据参考值与用户使用习惯一致。

如图4所示，是本发明实施例一中服务器结构示意图。服务器2设置有信号处理模块20、参考模块21、比对模块22和存储模块23。比对模块22与耗电设备控制器5电连接。信号处理模块20用于接收数据获取模块1发来的环境参数数据，再将数据获取模块1发来的环境参数数据进行信号处理。比对模块22分别与信号处理模块20和参考模块21电连接，比对模块22用于将信号处理模块20处理后的信号或参数与参考模块21中的参考值进行比对，比对后输出控制指令，进而控制楼宇耗电设备4的开启以及关闭或调节耗电设备的工作参数。经由信号处理模块20和比对模块22处理的数据，全部存储于存储模块23当中。存储模块23分别与信号处理模块20和比对模块22连接。

如图5所示，是本发明实施例一中信号处理模块结构示意图。信号处理模块20包括分析模块201和输出模块202，分析模块201与数据获取模块1连接，输出模块202与比对模块22连接。分析模块201用于将获取的信号进行分类。数据获取模块1的传感器种类数量为i，而M_ij表示第i种第j个传感器所获取的信号。

输出模块202的输出为：

Y＝X(∑_i＝1∑_j＝1ω_iM_ij-a_i)

X(d)＝1/(1+e^-2d)

其中，i表示数据获取模块中的传感器种类数量，M_ij表示第i种第j个传感器所获取的信号，ω_i为分析模块201与输出模块202的连接权值，X(d)表示激励函数，a_i表示第i类传感器信号的阈值。

传感器模块10系统误差D表示为：

其中，D代表系统误差，Y代表输出模块202的输出，Z表示比对模块22中存储的期望输出值。

依据系统误差判断是否更新连接权值ω_i和阈值a_i，若判定不需要更新连接权值和阈值，则直接输出Y，否则更新连接权值和阈值；

连接权值ω_i更新公式如下：

ω^N+1 _i＝ω^N _i+YM_ij∑_i＝1ω^N _iD

其中，ω^N+1 _i表示更新后的分析模块201和输出模块202的连接权值，ω^N _i表示更新前的分析模块201和输出模块202的连接权值。M_ij表示第i种第j个传感器所获取的信号。D代表系统误差。Y代表输出模块202的输出。

阈值a_i更新公式如下：

a_i ^K+1＝a_i ^K+YM_ij∑_i＝1ω_iD

其中，a_i ^K+1表示更新后的第i类传感器信号的阈值，a_i ^K表示更新前的第i类传感器信号的阈值。ω_i表示分析模块201和输出模块202的连接权值。M_ij表示第i种第j个传感器所获取的信号。D代表系统误差。Y代表输出模块202的输出。

更新连接权值ω_i和阈值a_i直至准确获得输出模块202的输出。进一步，将连接权值ω_i、阈值a_i和传感器信号M_ij分别与参考模块21内参考值进行比较，根据比较结果自动调节每个传感器的传感距离或传感精度，以及打开或关闭相应的传感器。

连接权值ω_i和阈值a_i的更新公式的有益效果在于，能够及时排除干扰、修正误差，减小各传感器个体精度差异对后续输出控制指令的影响。同时避免了因为传感器的故障造成的用电设备持续耗电的情况发生。利于形成稳定的用户使用习惯数据。

指令控制终端3能够通过服务器2直接下达用户控制指令，控制楼宇耗电设备4的开启以及关闭或调节耗电设备的工作参数，并将通过指令控制终端3设置的耗电设备的工作参数存储至存储模块23中，进而形成用户指令的数据。

本发明实施例一中提供的一种楼宇节能控制系统能够存储日常采集的环境参数数据和耗电设备的工作参数，形成用户使用习惯数据。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，耗电设备控制器5为继电器驱动模块，继电器驱动模块与楼宇耗电设备4电连接，根据解析的控制指令，继电器驱动模块打开或关闭用电设备。

实施例三

本实施例与实施例二的不同之处在于，耗电设备控制器5为ZigBee通讯模块，ZigBee通讯模块与楼宇耗电设备4连接，根据解析的控制指令，ZigBee通讯模块控制楼宇耗电设备4的工作参数。

实施例四

本实施例与实施例三的不同之处在于，耗电设备控制器5为红外通讯模块红外通讯模块与楼宇耗电设备4连接，根据解析的控制指令，红外通讯模块控制楼宇耗电设备4的工作参数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种楼宇节能控制系统，其特征在于，包括数据获取模块、服务器、指令控制终端、楼宇耗电设备和耗电设备控制器；

所述服务器与所述数据获取模块连接，还分别与所述指令控制终端和所述耗电设备控制器连接；

所述数据获取模块用于获取环境参数数据并发送至所述服务器；

所述耗电设备控制器与所述楼宇耗电设备连接，所述耗电设备控制器用于接收来自所述服务器的控制指令，并对所述楼宇耗电设备进行控制；

所述服务器用于接收所述数据获取模块发送的所述环境参数数据，并生成控制指令并发送至所述耗电设备控制器；所述指令控制终端与所述服务器连接，用于向所述服务器发出用户指令；

所述数据获取模块包括传感器模块和第一网络通信模块，所述第一网络通信模块一端与所述传感器模块连接，另一端与所述服务器连接，所述第一网络通信模块用于将所述传感器模块获取到的传感器信号发送至所述服务器；

所述传感器模块至少包括声音传感器、红外传感器及感应雷达，所述传感器模块还能够包括温度传感器，湿度传感器，光传感器，PM2.5传感器、可燃气体传感器中的一种或多种；

所述楼宇耗电设备包括空调设备、照明设备、空气净化设备、空气加湿器、自动门窗中的一种或多种；

所述服务器包括信号处理模块、参考模块、比对模块和存储模块；

所述信号处理模块与所述数据获取模块连接，用于将所述数据获取模块获取的信号进行处理；

所述比对模块分别与所述信号处理模块和所述参考模块电连接，所述比对模块用于将所述信号处理模块处理后的信号或参数与所述参考模块中的参考值进行比对，所述比对模块通过比对后输出控制指令，所述比对模块与所述耗电设备控制器连接，所述比对模块通过所述耗电设备控制器控制所述楼宇耗电设备的开启以及关闭或调节耗电设备的工作参数；

所述存储模块分别与所述信号处理模块和所述比对模块连接，用于存储经由所述信号处理模块和所述比对模块处理的全部数据，所述存储模块还用于存储用户指令的数据；

所述信号处理模块包括分析模块和输出模块，所述分析模块与所述数据获取模块连接，所述分析模块用于将所述数据获取模块获取的信号进行分类；所述输出模块与所述比对模块连接；

所述输出模块的输出表示为：

Y＝X(∑_i＝1∑_j＝1ω_iM_ij-a_i)

X(d)＝1/(1+e^-2d)

其中，i表示所述数据获取模块中的传感器种类数量，M_ij表示第i种第j个所述传感器所获取的信号，ω_i为所述分析模块与所述输出模块的连接权值，X(d)表示激励函数，a_i表示第i类传感器信号的阈值；

所述传感器模块系统误差D表示为：

其中，D代表系统误差，Y代表所述输出模块的输出，Z表示所述比对模块中存储的期望输出值；

所述连接权值和所述阈值能够进行更新，所述连接权值ω_i更新公式如下：

ω^N+1 _i＝ω^N _i+YM_ij∑_i＝1ω^N _iD

其中，ω^N+1 _i表示更新后的所述分析模块和所述输出模块的连接权值，ω^N _i表示更新前的所述分析模块和所述输出模块的连接权值，M_ij表示第i种第j个传感器所获取的信号，D代表系统误差，Y代表所述输出模块的输出；

所述阈值a_i更新公式如下：

a_i ^K+1＝a_i ^K+YM_ij∑_i＝1ω_iD

其中，a_i ^K+1表示更新后的第i类传感器信号的阈值，a_i ^K表示更新前的第i类传感器信号的阈值，ω_i表示所述分析模块和所述输出模块的连接权值，M_ij表示第i种第j个传感器所获取的信号，D代表系统误差，Y代表所述输出模块的输出。

2.如权利要求1所述的楼宇节能控制系统，其特征在于，所述耗电设备控制器包括耗电控制模块和第二网络通信模块，所述第二网络通信模块分别与所述楼宇耗电设备和所述耗电控制模块电连接，所述第二网络通信模块用于将所述服务器生成的控制指令传输至所述楼宇耗电设备。

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