CN106907836B - 一种空调设备的节能控制系统及控制方法、空调系统 - Google Patents

一种空调设备的节能控制系统及控制方法、空调系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空调设备的节能控制系统，空调设备安装于第一空间中；所述节能控制系统包括：无线信号发送装置、无线信号接收装置、和控制装置；其中，无线信号发送装置和无线信号接收装置中的一个设置于第一空间中，另一个设置于第二空间中，第二空间与第一空间之间设置有门窗；无线信号接收装置用于与无线信号发送装置通讯；控制装置与无线信号接收装置、空调设备相连，用于读取无线信号接收装置的RSSI值以判断门窗的开关状态，以控制空调设备的运行。本发明可判断出空调设备所处的空间的门窗的开关状态，以便采取相应的控制措施，达到节能的目的。本发明还公开了该节能控制系统的控制方法以及一种空调系统。

Description

一种空调设备的节能控制系统及控制方法、空调系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种空调设备的节能控制系统及控制方法。本发明还涉及一种空调系统。
背景技术
空调通常使用在相对封闭的空间中，以便为该封闭的空间提供舒适的环境。如果空调所在的空间不封闭，例如与其它的空间连通，则会导致空调的负荷明显增大，进而导致空调的能源消耗明显增大。人们在使用空调时经常会忘记关闭门窗，使得空调所在的房间与其它空间通过门窗连通，而空调又不能识别门窗的开关状态，继续运行必然会造成巨大的能源浪费。
为了检测空调房间的门窗开关状态，现有技术中的检测方法主要包括：红外探测器检测，通过红外线发射和接收装置以及信号放大处理装置来检测门窗开关状态；超声波测距检测，通过对超声波的发射和反射来测量距离，从而判断门的开关状态。然而，这些检测方法都存在一些明显的弊端，如：①需额外增加硬件设施和电路，增加了空调的整体成本。②安装难度大，需要在有空调的房间的每个门窗都安装相应的装置，门窗较多时不仅安装费时，而且浪费资源。③无论是红外线还是超声波，当在发射装置和接收装置之间有异物遮挡时，都会出现错误的反馈，这必然会给用户带来不好的用户体验。④长期使用超声波测距有可能不利于人体健康。
因此，有必要针对门窗的开关状态开发空调设备的新的节能控制系统和方法。
发明内容
基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种空调设备的节能控制系统及控制方法，其能够更方便、准确地判断出门窗的开关状态，并且实现成本低。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种空调设备的节能控制系统，所述空调设备安装于第一空间中；所述节能控制系统包括：无线信号发送装置、无线信号接收装置、和控制装置；其中，所述无线信号发送装置和所述无线信号接收装置中的一个设置于第一空间中，另一个设置于第二空间中，所述第二空间与所述第一空间之间设置有门窗；所述无线信号接收装置用于与所述无线信号发送装置通讯；所述控制装置与所述无线信号接收装置、所述空调设备相连，用于读取所述无线信号接收装置的RSSI值，并根据读取的RSSI值与预设值进行比较来判断所述门窗的开关状态，以控制所述空调设备的运行。
优选地，所述无线信号发送装置为WI-FI路由器，所述无线信号接收装置包括WI-FI模块。
优选地，所述无线信号接收装置内置于所述空调设备中，或者，所述无线信号接收装置设置于移动终端或者带无线通讯功能的电脑中；和/或，
所述控制装置内置于所述空调设备中，或者，所述控制装置设置于移动终端或者带无线通讯功能的电脑中。
一种如前面所述的节能控制系统的控制方法，包括步骤：
S10、在空调设备开机的状态下，所述控制装置读取所述无线信号接收装置的RSSI值；
S20、所述控制装置将读取到的RSSI值与预设值进行比较，以判断门窗是否处于关闭状态；
S30、在判断为门窗处于关闭状态时，所述控制装置控制所述空调设备正常运行。
优选地，步骤S20中，如果判断为门窗处于打开状态，则执行步骤：
S40、所述控制装置控制向用户发出警告信息、或者控制空调设备降低功率运行、或者控制空调设备关机。
优选地，步骤S40中，由空调设备本身发出所述警告信息，或者，由所述控制装置本身发出所述警告信息，或者，所述控制装置通过所述无线信号发送装置发出所述警告信息。
优选地，步骤S40中，若所述控制装置控制向用户发出警告信息或者控制空调设备降低功率运行，那么在预定的时间之后，执行步骤：
S60、所述控制装置再次读取所述无线信号接收装置的RSSI值；
S70、所述控制装置将再次读取到的RSSI值与预设值进行比较，以再次判断门窗是否处于关闭状态；
S80、在判断为门窗处于关闭状态时，所述控制装置控制所述空调设备正常运行；否则，在判断为门窗处于打开状态时，控制所述空调设备关机。
优选地，所述预设值包括第一下限值和第一上限值，当实际读取到的RSSI值介于第一下限值和第一上限值的范围内时，判断为门窗处于打开状态；
和/或，所述预设值包括第二下限值和第二上限值，当实际读取到的RSSI值介于第二下限值和第二上限值的范围内时，判断为门窗处于关闭状态。
优选地，在步骤S10之前，还包括步骤：
S00、在门窗打开和/或关闭的情况下，多次读取所述无线信号接收装置的RSSI值，并将其中的最小值和最大值预置为第一下限值和第一上限值和/或第二下限值和第二上限值。
优选地，所述预设值为单一数值，当实际读取到的RSSI值大于所述单一数值时，判断为门窗处于打开状态；当实际读取到的RSSI值小于所述单一数值时，判断为门窗处于关闭状态。
本发明的另一目的在于提供一种空调系统，技术方案如下：
一种空调系统，其包括空调设备和根据前面所述的节能控制系统。
本发明的空调设备的节能控制系统通过检测无线信号接收装置的RSSI值，即可判断出空调设备所处的空间与另一空间之间的门窗的开关状态，于是便可以在门窗打开的情况下采取相应的控制措施，从而可避免空调设备长时间高负荷运转，达到节能的目的。
特别地，由于WI-FI网络在家庭、办公等场合已大量普及，而空调设备中也较为普遍地配置有WI-FI模块，因此，本发明的节能控制系统的优选方案可以在几乎不增加硬件成本的前提下，实现对门窗开关状态的准确检测，达到节能的目的。
附图说明
以下将参照附图对根据本发明的一种空调设备的节能控制系统及控制方法的优选实施方式进行描述。图中：
图1为根据本发明的一种空调设备的节能控制系统的优选实施方式的系统简图；
图2为根据本发明的一种空调设备的节能控制系统的控制方法的优选实施方式的流程图。
具体实施方式
随着WI-FI等无线网络的普及和发展，目前大部分空调都已安装有WI-FI模块等无线通讯模块，并且，大部分空调的WI-FI模块等只是用于通讯以及基本的数据转换，没有充分利用WI-FI等的自身功能。对于无线网络而言，其接收端的RSSI(Received SignalStrength Indicator，接收信号强度指示)是用来判定链接质量的重要指标，然而，现有技术中的空调基本都没有有效利用这个指标。
为了解决门窗开启状态下空调设备的连续高负荷运转所带来的能源浪费问题，本发明意识到，可以利用空调端的WI-FI模块的RSSI值分析出有空调的房间的门窗开关情况，进而可根据WI-FI模块的RSSI值来自动控制空调的温度及模式，从而达到节能的目的。更一般地，当空调设备端配置有其他种类的无线通讯模块时，例如ZigBee通讯模块、BLE通讯模块等，同样可以利用该无线通讯模块的RSSI值进行相同任务的分析。
具体地，如图1所示，本发明首先提供了一种空调设备的节能控制系统，所述空调设备110安装于第一空间100(例如房间A)中；所述节能控制系统包括：无线信号发送装置210，无线信号接收装置120，以及控制装置130。其中，所述无线信号发送装置210和所述无线信号接收装置120中的一个设置于第一空间100中，另一个设置于第二空间200中(例如房间B)，所述第二空间200与所述第一空间100之间设置有门窗300。
例如，在图示的优选实施方式中，无线信号发送装置210设置于第二空间200中，所述第二空间200与所述第一空间100之间设置有门窗300。例如如图1所示，第二空间200与所述第一空间100之间设置有共用的墙壁400，墙壁400上设置有门窗300以用于连通或隔断第二空间200与所述第一空间100；替代地，第二空间200与所述第一空间100之间也可以设置有通道，并在该通道中设置门窗。
对应地，无线信号接收装置120设置于所述第一空间100中。所述无线信号接收装置120用于与所述无线信号发送装置210通讯。需要说明的是，无线信号接收装置120并不意味着仅具有接收功能的无线通讯装置，而是只要具有无线信号接收功能即可，当然也可以具有无线信号发送功能，至于是否具备无线信号发送功能对于本发明的实现没有影响。
控制装置130与所述无线信号接收装置120、所述空调设备110相连，用于读取所述无线信号接收装置120的RSSI值，并根据读取的RSSI值判断所述门窗300的开关状态，以控制所述空调设备110的运行。
另外需要说明的是，本发明中，门窗300可以是门，也可以是窗，还可以同时包括门和窗。
容易理解的是，门窗300无论是门还是窗，或者是二者都有，在其处于打开和关闭的不同状态下，无线信号发送装置210所发送至第一空间100内的信号的强度会有所不同，因此，位于第一空间100内的无线信号接收装置120的RSSI值也就有所不同，于是，只要检测出RSSI值的不同，就能够判断出门窗300到底处于何种状态。
本发明的节能控制系统通过检测无线信号接收装置的RSSI值，即可判断出空调设备所处的空间与另一空间(例如，当无线信号接收装置与空调设备同处于一个空间时，另一空间即为无线信号发送装置所处的空间，反之亦然)之间的门窗的开关状态，于是便可以在门窗打开的情况下采取相应的控制措施，从而可避免空调设备长时间高负荷运转，达到节能的目的。
同时，本发明的节能控制系统还具有检测准确和易于实现的优点。由于RSSI值可以从传感器节点自身直接得到，无需增加测量工具，这杜绝了测量误差，而且不存在异物遮挡的干扰，使得检测结果更加精确、可靠；而基于RSSI的门窗状态检测以及基于门窗状态控制空调设备无需增加硬件结构，只需要在软件的控制方面做相应的处理，便可以快捷地完成相关检测和技术实现，降低了空调的制造成本和维护成本。
另外，由于本发明的节能控制系统采用的是无线传输技术，减少了人体的接触，从而降低或消除了对人体可能的伤害，如现有技术中采用超声波测距所带来的可能的伤害。
优选地，所述无线信号发送装置210可以为WI-FI路由器，对应地，所述无线信号接收装置120包括WI-FI模块。
由于WI-FI网络在家庭、办公等场合已大量普及，而空调设备中也较为普遍地配置有WI-FI模块，因此，本发明的节能控制系统可以在几乎不增加硬件成本的前提下，实现对门窗开关状态的准确检测，达到节能的目的。即使空调设备中未配置有WI-FI模块，但由于具有WI-FI模块的移动终端(如手机、平板电脑等)和电脑设备已大量普及，使得本发明的节能控制系统仍然可以低成本地实现。
优选地，本发明的节能控制系统中，所述无线信号接收装置120可以内置于所述空调设备110中，也即，空调设备110自带无线信号接收装置，如WI-FI模块。
替代地，所述无线信号接收装置120也可以与空调设备110相对独立，例如可以是设置于移动终端(如手机、平板电脑等)中，或者是设置于带无线通讯功能的电脑(如笔记本电脑或台式电脑等)中。
类似地，本发明的节能控制系统中，所述控制装置130可以内置于所述空调设备110中，例如可由空调控制器来充当。
替代地，所述控制装置130也可以与空调设备110相对独立，例如可以是设置于移动终端(如手机、平板电脑等)中，或者是设置于带无线通讯功能的电脑(如笔记本电脑或台式电脑等)中，其优选通过无线连接的方式与空调设备110相连。
以下详细说明本发明的空调设备的节能控制系统的控制方法，如图2所示，该控制方法包括步骤：
S10、在空调设备开机的状态下，所述控制装置读取所述无线信号接收装置的RSSI值；
S20、所述控制装置将读取到的RSSI值与预设值进行比较，以判断门窗是否处于关闭状态；其中，所述预设值例如可事先存储在控制装置的主控芯片中；
S30、在判断为门窗处于关闭状态时，所述控制装置控制所述空调设备正常运行，例如按照原先设定的模式运行即可。
也即，本发明的控制方法通过读取无线信号接收装置的RSSI值便可以判断出门窗的状态，并且只有在确定门窗处于关闭状态时，才允许空调设备按照原先设定的模式运行，因此可以达到节能的目的。
优选地，步骤S20中，如果判断为门窗处于打开状态，则执行步骤：
S40、所述控制装置向用户发出警告信息，例如提醒用户关闭门窗；或者，控制空调设备降低功率运行；或者控制空调设备关机。
可选地，还可以在发出警告信息的同时或随后控制空调设备降低功率运行。
也即，如果经过判断后，控制装置确定门窗处于打开状态，则优先提醒用户关闭门窗，以避免能源浪费，或者还可以同时使可空调设备降低功率运行，当然也可以直接关闭空调设备，以便在用户关闭门窗后再手动调回原先的状态或手动开启空调设备。
其中，步骤S40中，警告信息可以是声音信号，如蜂鸣音、警报音等；也可以是光信号，如指示灯闪烁等；还可以是文字显示或语音播报等。
优选地，步骤S40中，可以由空调设备本身发出所述警告信息，例如，可以直接利用空调设备上配置的蜂鸣器、警报器等，或者利用空调设备上的指示灯、显示屏、或扬声器等。
或者，步骤S40中，还可以由所述控制装置本身发出所述警告信息，例如，当控制装置为与空调设备相对独立的移动终端或电脑时，该移动终端或电脑可以方便地发出相应的警告信息，包括但不限于文字信息或语音信息等。
又或者，步骤S40中，还可以由所述控制装置通过所述无线信号发送装置发出所述警告信息，例如，控制装置可以通过WI-FI路由器连接互联网，从而向用户的手机、电脑等发出相应的警告信息。
在发出相应的警告信息后，控制装置优选可以等待用户关闭门窗，暂时不改变空调设备的运行模式，除非用户没有及时关闭门窗。
为此，优选地，在步骤S40中，若所述控制装置向用户发出警告信息或者控制空调设备降低功率运行，那么在预定的时间之后，可进一步执行步骤：
S60、所述控制装置再次读取所述无线信号接收装置的RSSI值；
S70、所述控制装置将再次读取到的RSSI值与预设值进行比较，以再次判断门窗是否处于关闭状态；
S80、在判断为门窗处于关闭状态时，所述控制装置控制所述空调设备正常运行；否则，在判断为门窗处于打开状态时，控制所述空调设备关机。
也即，控制装置在等待预定的时间(例如3～10min)后，可再次读取RSSI值以判断门窗状态，如果确定门窗已关闭，则控制空调设备正常运行，否则，如果门窗仍未关闭，则很有可能房间无人，或者用户未收到警告信息，继续等待的话则明显造成能源浪费，因此可强行关闭空调设备。
本发明的控制方法中，用于与读取的RSSI值进行比较的预设值可以采用多种不同的形式。
作为一种优选实施方式，所述预设值可以包括第一下限值和第一上限值，当实际读取到的RSSI值介于第一下限值和第一上限值的范围内时，判断为门窗处于打开状态；也即，第一下限值和第一上限值可分别对应于门窗打开状态下无线信号接收装置的RSSI值的可能的下限值和上限值。
和/或，所述预设值可以包括第二下限值和第二上限值，当实际读取到的RSSI值介于第二下限值和第二上限值的范围内时，判断为门窗处于关闭状态；也即，第二下限值和第二上限值可分别对应于门窗关闭状态下无线信号接收装置的RSSI值的可能的下限值和上限值。
通过设置相应的上限值和下限值作为预设值，能够保证检测结果精确，避免出现误判断。
例如，上述各上限值和下限值可以通过实验方式确定，例如在空调设备和相应的无线信号接收装置、无线信号发送装置完成布置后进行测定并存储。
为此，优选地，本发明的控制方法中，在步骤S10之前，还可以包括步骤：
S00、在门窗打开和/或关闭的情况下，多次读取所述无线信号接收装置的RSSI值，并将其中的最小值和最大值预置为第一下限值和第一上限值和/或第二下限值和第二上限值。
例如，可以在门窗打开的情况下，多次读取无线信号接收装置的RSSI值，取其中的最大值作为门窗打开状态下的上限值，即第一上限值，取其中的最小值作为门窗打开状态下的下限值，即第一下限值，并将此二值写入主控芯片中。
同样，可以在门窗关闭的情况下，多次读取无线信号接收装置的RSSI值，取其中的最大值作为门窗关闭状态下的上限值，即第二上限值，取其中的最小值作为门窗关闭状态下的下限值，即第二下限值，并将此二值写入主控芯片中。
作为另一种优选实施方式，所述预设值可以为单一数值，当实际读取到的RSSI值大于所述单一数值时，即判断为门窗处于打开状态；当实际读取到的RSSI值小于所述单一数值时，即判断为门窗处于关闭状态。
该单一数值同样可以在房间布置完成后通过实验进行确定，例如可以是介于前述第二上限值和第一下限值之间的值。
由于本发明的控制方法主要关心的是对门窗的打开状态进行准确检测，因此，所述单一数值例如可以采用前述的第一下限值。也即，只要实际读取的RSSI值大于该第一下限值，即可认为门窗处于打开状态，进而可采取相应的节能控制措施；而如果实际读取的RSSI值小于该第一下限值，则可认为门窗处于关闭状态，无需对空调设备的运行进行干预。
在所述预设值预置完成后，在空调设备随后的使用过程中，只要房间的布局不变(主要是指无线信号发送装置和无线信号接收装置的位置不变)，就可以一直按照前述的控制流程对空调设备进行节能控制，从而达到最大程度的节能降耗的目的。
例如，在实际工作过程中，假设第一空间100的门和窗在同侧，并且无线信号发送装置在第二空间200内，第一空间100内安装有空调设备和无线信号接收装置(如可以是带WI-FI模块的空调设备)。第一空间100与第二空间200由门窗和墙阻隔，墙是固定不动的，只有门窗能够打开和关闭。此时，可以在第一空间100的无线信号接收装置上读出RSSI值，而在门窗的不同开关情况下读取的相应的RSSI值也会有所不同。
当门和窗都关闭时，通过无线信号接收装置读取此时的RSSI值，基于准确性可以多次读取，找到该情况下的最大值和最小值，便可以据此确定门窗均关闭的情况下的RSSI范围。
由于门和窗的面积有差异，当门打开、窗关闭，窗打开、门关闭，以及门和窗全部打开时，RSSI值的变化程度会有所不同，但是依据空调设备的节能要求，门和窗全都打开以及门和窗只有其中一个打开均应视为门窗打开的情况。针对以上三种情况，均可以通过无线信号接收装置读取相应的RSSI值，并且多次测量找到以上各种情况下的最大值和最小值，从而最终计算出在门窗打开的情况下的RSSI的范围。
在之后的工作过程中，如果房间布局发生比较大的变动(如无线信号接收装置的位置，无线信号发送装置的位置有比较大的变动，或是门窗结构发生比较大的变动)，则需要重新测量在以上各种情况下的RSSI值的最大值和最小值，并且将相应的最大值和最小值重新写入主控芯片中存储，然后以新确定的RSSI范围并依据图2的流程来控制空调设备的运行即可。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种空调设备的节能控制系统，所述空调设备安装于第一空间中；其特征在于，所述节能控制系统包括：无线信号发送装置、无线信号接收装置、和控制装置；其中，所述无线信号发送装置和所述无线信号接收装置中的一个设置于第一空间中，另一个设置于第二空间中，所述第二空间与所述第一空间之间设置有门窗；所述无线信号接收装置用于与所述无线信号发送装置通讯；所述控制装置与所述无线信号接收装置、所述空调设备相连，用于读取所述无线信号接收装置的RSSI值，并根据读取的RSSI值与预设值进行比较来判断所述门窗的开关状态，以控制所述空调设备的运行。
2.根据权利要求1所述的节能控制系统，其特征在于，所述无线信号发送装置为WI-FI路由器，所述无线信号接收装置包括WI-FI模块。
3.根据权利要求1或2所述的节能控制系统，其特征在于，所述无线信号接收装置内置于所述空调设备中，或者，所述无线信号接收装置设置于移动终端或者带无线通讯功能的电脑中；和/或，
所述控制装置内置于所述空调设备中，或者，所述控制装置设置于移动终端或者带无线通讯功能的电脑中。
4.一种如权利要求1-3之一所述的节能控制系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：
S10、在空调设备开机的状态下，所述控制装置读取所述无线信号接收装置的RSSI值；
S20、所述控制装置将读取到的RSSI值与预设值进行比较，以判断门窗是否处于关闭状态；
S30、在判断为门窗处于关闭状态时，所述控制装置控制所述空调设备正常运行。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，步骤S20中，如果判断为门窗处于打开状态，则执行步骤：
S40、所述控制装置控制向用户发出警告信息、或者控制空调设备降低功率运行、或者控制空调设备关机。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤S40中，由空调设备本身发出所述警告信息，或者，由所述控制装置本身发出所述警告信息，或者，所述控制装置通过所述无线信号发送装置发出所述警告信息。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤S40中，若所述控制装置控制向用户发出警告信息或者控制空调设备降低功率运行，那么在预定的时间之后，执行步骤：
S60、所述控制装置再次读取所述无线信号接收装置的RSSI值；
S70、所述控制装置将再次读取到的RSSI值与预设值进行比较，以再次判断门窗是否处于关闭状态；
S80、在判断为门窗处于关闭状态时，所述控制装置控制所述空调设备正常运行；否则，在判断为门窗处于打开状态时，控制所述空调设备关机。
8.根据权利要求4-7之一所述的控制方法，其特征在于，所述预设值包括第一下限值和第一上限值，当实际读取到的RSSI值介于第一下限值和第一上限值的范围内时，判断为门窗处于打开状态；
和/或，所述预设值包括第二下限值和第二上限值，当实际读取到的RSSI值介于第二下限值和第二上限值的范围内时，判断为门窗处于关闭状态。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在步骤S10之前，还包括步骤：
S00、在门窗打开和/或关闭的情况下，多次读取所述无线信号接收装置的RSSI值，并将其中的最小值和最大值预置为第一下限值和第一上限值和/或第二下限值和第二上限值。
10.根据权利要求4-7之一所述的控制方法，其特征在于，所述预设值为单一数值，当实际读取到的RSSI值大于所述单一数值时，判断为门窗处于打开状态；当实际读取到的RSSI值小于所述单一数值时，判断为门窗处于关闭状态。
11.一种空调系统，其特征在于，包括空调设备和根据权利要求1-3之一所述的节能控制系统。
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