CN1079815A - 空调系统 - Google Patents

Abstract

一种空调系统和控制该系统的控制方法，使红外 线检测部件能够测出人的数量和人的活动范围并控 制百叶窗的方向和风扇的风量，根据人的活动状态和 数量来调整百叶窗的摆动角度以便使用户不管在房 间的哪个地方都能感到舒适的空调环境。

Description

本发明涉及到一种空调系统，尤其是一种根据人员的所在及其活动范围来调整吸风方向和吹风量，使室内获取最佳空气调节的空调器的控制方法。

传统的空调器是根据室内负载的波动来完成空调的，其运行过程是计算出设定温度与测定温度之差，调节吹风量并控制压缩机，依照算出的温差使室温达到设定温度为止。可是，这种传统的空调器仅通过吸入的空气来判断室内负载的波动并调节整个室内温度，而不考虑室内人员所处位置，以致于人们需等较长时间才能处于舒服的空调环境中。

为了解决这个问题，特许公开号为89-79532的日本专利公开了一种调节空调器吹风方向的控制方法以及对应的装置。该发明由多个包括红外方向传感器的测出装置、放大红外信号的装置，将放大信号和参比信号相比较的装置、控制吹风方向的装置、根据比较装置发出的信号来判断人员所处位置的装置以及使控制装置运行的装置组成。这种空调器测出由人体放射的红外线，以便在制冷时通过驱动百叶窗来控制风向使其朝向人所处的地方或由许多人所占据的范围，相反，在加热时，朝着无人的地方或由少数几个人所停留的地方。因此，该空调器的目的是根据身体传感装置所确定有无人的情况控制百叶窗驱动来改变风向。仅仅依靠风向不可能在某人所处的高于设定温度的环境下达到空调的理想效果，因此室内的人感到空调的环境温度总高于事先设定的室温。

从而，本发明的目的是提供一种检测室内人的有无和人的活动范围，以便对整个室内温度进行控制的，同时控制风的方向及风量的空调系统。

本发明的另外一个目的是提供一种能使红外线传感器的检测装置依次转向到被予分为确定数目的一个范围中的各个部分上去，监测室内人的有无及人的活动范围，并控制百叶窗的偏转方向和风扇和压缩工作的空调控制方法。

本发明的另一个目的是提供一种检测室内人的有无及人的活动范围并控制整个房间温度的空调控制方法。

本发明的还有一个目的是提供一种适用于通过空调来加热整个房间而又避开人存在和活动范围的空调控制方法。

为了完成这些目的，本发明由依次上、下、左、右转向到分成预定数目的区域的装置，以便检测人体放射的红外线，和控制检测装置运动到预分区域，确定有无人存在和活动并控制百叶窗的转向和风扇及压缩机运动的装置组成。

本发明的空调控制方法包括以下步骤：使红外线传感器转向到分成预定数目的区域并在预定时期内检测该分区的温度;计算测定温度和室温间的差值;测定温度是否超过了预定的温度或超过了预定的辐射温度;确定是否完成了对于人所处位置及所有分区作的检测;计算室温和设定温度的差来确定是否测到了人的存在，并将测出人在的区域温度与靠近人在区的区域温度进行比较;并控制百叶窗的风向、风扇的风量和压缩机的运行。

根据本发明的另一个实施例的空调控制方法包括以下步骤：测定人是否存在和活动范围;计算室温与辐射温度差;确定人所在位置及辐射温度;并以至少两步来控制每个百叶窗的风向和风扇的风量

下面将靠附图对本发明作详细描述，其中：

图1是表示根据本发明的原理用一红外线检测部件来测定分成预定数目的区域内人是否存在的一种方法的一个实例示图;

图2是表示本发明的空调系统的框图;

图3是表示本发明的空调系统的红外线检测部件的工作状态的示意图;

图4A和4B是根据本发明的原理用红外检测部件鉴定人存在或不存在状态的曲线和图表;

图5A、5B和5C表示本发明的控制风向或风量方法的程序框图;

图6A和6B是表示本发明的另一个实施例的控制风向或风量方法的程序框图;

图7是表示本发明的还有一个实施例的，当要空调的室内仅留有一人时控制风向和风量方法的程序框图;

图8是表示本发明还有一个实施例的，当要空调室内留有至少两个人时控制风向或风量的方法的程序框图。

图1是表示根据本发明的原理，一红外线检测部件检测分成预定数目区域的过程的示意图。空调器1包括测定分成12个区域A-L内有无人的红外线检测部件2。

图2是本发明的空调系统的控制框图。空调系统带有检测室内有无人及人的活动范围、人员数量和温度，并把测出的状态信号输出的红外线检测部件2;测定室温的部件5;输入空调器的运行模式及设定室温的遥控器3和接收红外检测部件2、遥控器3和室温测定部件5的信号，并根据预定系统程序控制风向和风量以及压缩机运行的微处理机4。

图3是表示根据本发明的红外线检测部件运行的示意图。红外检测部件2包括可向上、向下、向左和向右移动，以便测定室内有无人的红外线传感器。用一台步进电机（未画）来使红外线传感器绕垂直和水平旋转轴转过预定角度。换句话说，红外线传感器从B区移动到A区域从C区移动到D区都要转过一预定角θ₁，而从上面位置移动到下面位置要转过一预定角θ₂。

图4是表示红外线检测部件检测室内区域A-L中存在人的一个实施例的图。图4A是表示红外线检测部件测出有人的信号波形。测定部件2的红外线传感器以用10秒时间扫过每个区并当测出有人时，输出实线所示的上升波形的信号。图4B表示根据测出的辐射温度和人的运动状态，用微处理机4确定图4A中每个区中的人员目前位置的方法。

图5A、5B和5C图示了本发明一个实施例的空调系统的控制方法的程序框图。空调器1首先通过向其输入电源而予以复位。在初始复位步骤401中，微机4接收了运行模式的信号，例如由遥控器3或其它具有许多所需按键的控制部件所输出的制冷模式或加热模式以及设定温度。微机4执行步骤402，以便移动红外线检测部件2到区域A-L的起始位置A。从步骤402继续到步骤403，对应于每个区设定检测时间，如10秒。在步骤404中，检测时间1秒秒地减少。在步骤405中，接收在室内任何区域检测的辐射温度T_a的信号。在步骤406中，由室温检测部件5检测出室温T_b。

之后，微机4在步骤407中计算辐射温度T_a和室温T_b之间的温差△T。步骤407进行到408是确定温差△T的值是否超过3℃，此外，应注意由人体放射的辐射热通常测出为35℃。如果温差可以低于3℃，则从步骤408继续到步骤409，以便判断在第一个要检测的区域A中检测时间是否已过。在预定检测时间过去之后，在步骤410中确定辐射温度，而在步骤411中把红外线传感器移动到下一个检测区中。在传感器对整个房间内待测的各分区重复这些移动的过程中，在预定时间用完之后，从步骤411进行到步骤412，以便确定对所有预定数目，如12个分区的检测是否完成。

在另一方面，当在步骤408中的温差△T超过3℃，则从步骤408继续到步骤413，以便判断辐射温度是否超过35℃，如果低于35℃，则步骤从413回到409执行下一步骤409。否则进入步骤414，确定人的位置。因此，在这些重复的过程中，分别用10秒时间对所有分区中的人员进行检测，以致于微机检测到图4A所示的相应区域B和L中存在人。

然而，当在步骤412中确认全面检测了所有区域，微机4执行百叶窗控制程序。首先，执行步骤416以便阅读来自遥控器3的设定温度T_s和室温T_b。在步骤417中，预置每个待测区ni。在步骤418中，待测区ni一个一个地增加，而根据红外线检测部件2的信号识别出人所处的地方。接下来，由步骤418进行到步骤419，以便确认是否完成在所有检测区内对人员的证实。如果完成了，微机4就退出百叶控制程序而返回空调系统的其它预定程序。

如果在区域内的人员检测并没有完成，那么就从步骤419跳到步骤421，以便确定遥控器设定温度T_s是否高于室温检测部件5所测到的室温T_b。如果在制冷模式工作过程中设定温度T_s高于室温T_b或设定温度低于室温，则从步骤421继续到步骤422，以确定是否证实了检测区内有人Ps存在。当室内无人时，进行步骤423，使风扇进入弱工作状态，并调整百叶窗方向使其处于垂直平面内，以便使室温T_b不致下降到低于设定温度T_s。

在另一方面，并证实存在人时，则从步骤422进入到424，以确定在待测区ni中是否检测出人的存在。若没有，从步骤424返回到步骤418，继续检测留有人区ni。在证实了有人区ni时，则从步骤424进行到步骤425，移动红外线传感器到紧靠测出有人存在的区ni的上一个区ni-1和下一个区ni+1，以及分别测出上一个区ni-1和下一个区ni+1的温度T₁和T₂。当测定了温度T₁和T₂时，从步骤425继续到步骤426，使室温T_b减去上一区ni-1的温度T₁，以便确定减出的差值是否高于预定温度X⁰ _C。如果相差的差值超过预定值X⁰ _C，从步骤426进行到步骤427，把百叶窗偏转到相邻区ni-1。与之相反，当减出的差值低于预定值X⁰ _C，从步骤426进入到步骤428，由室温T_b减去下一区ni+1的测出温度T₂，以及确定差值是否高于预定值X⁰ _C。如果差值高于预定值X⁰ _C，从步骤428进入步骤429，强制百叶窗转向相邻区ni+1。如果差值低于预定值X⁰ _C，则从步骤428进行到步骤430，调整百叶窗的方向，使其在区ni内。

另一方面，当设定温度T_s低于室温T_b，从步骤421跳到步骤431，判断室内是否有人存在。若没有，则从步骤431继续到步骤432，保持百叶窗的方向处于水平面内，直到全部检测区域的室温达到设定温度为止。但当室内有人，则从步骤431进入到步骤433，判断是否在任何区域ni有人存在。如果在区域ni无人，则从步骤433返回到步骤418，对区域ni的位置相同，步骤433就继续到步骤434，使百叶窗导向人所在位置的状态下进行空调。

同时，本发明的另一个实施例是改进了一种根据是否有人和人活动来控制风量的方法，与风向无关。参考图6，首先通过向空调机输给电能重调空调器1。在初始的重调步骤401中，微机4接收到一个操作模式的信号，例如一种冷却模式或一种加热模式的信号，以及由遥控器3或其他人为按键控制部件决定的设定温度的信号，然后使空调器运行。并使空调器运行。在那时，红外线检测部件2的传感器，如图3那样依次向上、向下、向左和向右移动并扫描如图1那样分成的区A-L确定区内是否有人。传感器检测室温T_b，是否有人存在及人数。

然后，微处理机4执行步骤502，调整检测计时器T₁，使计数器复位，并设定人体检测部件2的频率J为1，其中检测计时器T₁是用于确定人体检测的频率，不过为达到清楚地说明的目的，本实施例中限于两次。微处理机4执行步骤503，设定一检测区Ⅰ为1，并把检测延时器T₂的检测设在预定时间T_c，如相应于每个区用10秒时间，执行步骤505，使检测延时器T₂一秒秒递减，以便使红外线检测部件2的传感器检测室内预分成一定区域A-L的每个区的温度。

从步骤505继续到步骤506，计算出由红外线检测部件2在区Ⅰ测出的人体辐射温度T_a和室温T_b之间的温差。以步骤506进入步骤507，以确定温差△T是否超过了预定温度，如3℃。如果温差△T低于3℃，就从步骤507进行到步骤508，判断在第一个待测区Ⅰ的检测时间是否已用完。当预定的检测时间用完之后，就执行步骤511，以确定辐射温度，执行步骤512，以确定完成贯穿全部检测区Ⅰ的扫描。之后，微处理机4继续操作红外线检测部件2，从而，通过一个挨一个地增加检测区Ⅰ的数量来达到检测其它的区Ⅰ+1。

在另一方面，当温差△T高于3℃时，就从步骤507继续到步骤509，判断辐射温度T_a是否超过35℃的预定温度。如果不超过35℃，就从步骤509通过步骤508执行下面的步骤。相反，若超过35℃，就从步骤509进行到510，判断人数K和位置P_J1。继续地，从步骤510进入到步骤511，以确定辐射温度，且从步骤511进行到512。确定完成对整个区Ⅰ的检测。如果未完成，那么在步骤513以逐一递增的方式增加检测区的数量，并返回到步骤503，确认人数和位置。因此，微处理机确定了人员的存在和数量以及如图4A和4B所示那样对应区B和L的辐射温度。

然后，在确定了人数和位置以及辐射温度的区域检测完成时，微处理机4执行步骤514，确定区域Ⅰ的检测频率是否为两次。如果检测频率不是两次，就执行步骤515，增加检测频率J和检测计时器T₁加1并重设人员K的数量，来计算人数。为了证实室内整个待测区Ⅰ的人数和位置以及辐射温度而重复地执行这些步骤。

在另一方面，当检测频率是两次时，从步骤514跳到步骤516，确定人数是否超过两人。如果超过两人，以图7所示那样执行百叶窗控制程序Ⅰ。否则，以图8所示那样执行百叶窗控制程序Ⅱ。

当测出人数不足2人，百叶窗控制程序Ⅰ起动。微处理机执行步骤601，读遥控器的设定温度，被测区Ⅰ和检测频率Ⅰ的计数上增加一个，以便测出对应区的温度。下面，从步骤602进行到步骤603，以确定是否在全部待测区内完成了人员存在的检测。如果没完成，就执行步骤604确定遥控器设定温度T_s是否高于室温T_b。如果设定温度T_s超过室温T_b或者室温低于设定温度，从步骤604进入到步骤605，以确定是否已证实控制区内有人。当室内有人时，执行步骤606，使风扇处于弱工作状态，并调整百叶窗方向对着人P_s所处位置。

在另一方面，当设定温度T_s低于室温T_b时，就从步骤604继续到步骤607，确定证实所有区内是否有人P_s，这是为快速冷却室内的目的。如果没有测出人来，就执行步骤608，使风扇处于强工作状态以及把有百叶窗方向P_J1调至水平面内。

相反，当在步骤604中设定温度高于室温，且在步骤607中测出有人，那么，就从步骤607进行到步骤609，使风扇处于强工作状态，以及把百叶窗方向P_J1调至朝人的地方。

回到步骤603，当完成了对相应区13的留人区检测时，从步骤603跳到步骤610，清除检测区Ⅰ的计数，然后增加检测频率J。之后，执行步骤611，以确定检测频率是否为3次。如果不是，就返回到605执行下面的步骤。否则，返回执行百叶窗控制程序Ⅰ。

当测出人员数量K超过2时，起动百叶窗控制程序Ⅱ。微处理机4执行步骤701，以便阅读检测区Ⅰ、人数K和百叶窗的起始位置R_a。从步骤701继续到步骤702，检测区Ⅰ的计数增加1，以便检测相应区的温度。然后，从步骤702进行到步骤703，以确定是否已完成了与13相对应的全部区域内对人的检测。如果已完成，就返回到初始状态。如果未完成，就执行步骤704，以确定检测频率J是否是一次，以及是否已证实检测的预定区内有人存在。

当一旦完成了是否有人的检测，并检测出人P_1I的数量后，从步骤704进行到步骤705，使人数K增加1。然后，当在步骤706中进行第一次和第二次是否有人的检测时，没能确定是否有人的存在，微处理机4又执行步骤702。如果测出有人，就执行步骤707，判断人数K。若人数K与在第一次和第二次是否有人的检测中所测得的人数相同时，就从步骤707进行到步骤708，以确定百叶窗是否设在起始位置。若百叶窗在起始位置，则在步骤709中，使百叶窗移向对着测出人的区域Ⅰ。之后，在重复执行步骤702到709的过程中，若人数K不同，则步骤707跳到714，以确定计数器的计数值是否等于人数K。若不同，就执行步骤702。若相同，步骤714继续到步骤715，把百叶窗的位置R_e设定在最终位置，然后，执行步骤716，使百叶窗能够从起始位置摆动到最终位置。

在另一方面，当一旦完成了是否有人的检测，而没有测出人数P_1I，步骤704就继续到步骤710，以确定在第二次人员检测P₂₁的时间内是否测出在检测区Ⅰ中有人。如果在检测区中有人，步骤710继续到步骤711，使人数K加1。然后，在步骤712中确定是否测出有人。如果是，则步骤712进行到713，以便把百叶窗起始位置设定在测出人的位置。相反，如果没有，则步骤712进入到步骤714，以确定计数器的计数值是否等于人数K。如果不等，就执行步骤702，如果相等，则步骤714继续到步骤715，把百叶窗的位置R_e设定在最终位置，然后执行步骤716，使百叶窗能从起始位置摆动到最终位置。

如上所述，本发明的一种测出有无人和人的活动状态以及根据测出的人体辐射温度来确定人数的方式控制空调器，以便来调节风向和风量。因此，在有人区首先形成空调环境。由于室内整个区内的温度得到了调整，因此，使用户在室内的任何地方感到环境的舒适。同样，本发明可把风向和风量引向无人区，以便适用于加热装置。

Claims (8)

1、一种检测室温，将室温与事先设定的温度进行比较，并使室温达到设定温度的空调系统的控制方法，包括下列步骤：

使红外线检测装置移向分成预定数量的区域，并用预定时间测出分区的温度；

计算出测出的辐射温度和室温的温差；

判断温差是否超过预定温度或超过预定辐射温度；

确定完成了对人的位置和全部分区的检测；

计算室温和设定温度的差值，以确定是否检测到有人存在，并将测出的有人区的温度与该有人区的邻近区域的温度进行比较；

控制百叶窗的方向、风扇的风量和压缩机的运行。

2、根据权利要求1的空调系统的控制方法，还包括以下步骤：

确定检测到有人存在的区域;

如果未完成对室内各区的检测，则将室温与设定温度进行比较;

当室温低于设定温度时，将测出了辐射温度的区域的邻近区域进行温度检测，并将测出的温度与预定温度作比较;

使百叶窗移向邻近的区域。

3、根据权利要求1的空调系统的控制方法还包括以下步骤：

如果室温低于设定温度且未测出有人存在，则使风扇执行弱工作状态，并将百叶窗设定在垂直平面的方向上，由此而使风量和风向得以控制。

4、根据权利要求1所述的空调系统的控制方法还包括以下步骤：

将室温与设定温度进行比较;

如果室温高于设定温度，且未测出有人存在，则把百叶窗设定在水平平面的方向上;

如果室温高于设定温度，且测出有人存在，则把百叶窗设定在朝向邻近区域的方向上，从而控制风向和风量。

5、一种测出室温，将室温与事先设定的温度进行比较并使室温达到设定温度的空调系统的控制方法，包括下列步骤：

检测出是否有人存在以及人的活动范围;

计算出室温与人体放射的辐射温度之差;

确定辐射温度和人所处的位置;

根据人员的数量及位置至少分两步控制百叶窗的风向和风扇的风量。

6、根据权利要求5所述的空调系统的控制方法，还包括下列步骤：

以有人区和检测频率为基础来确定人的数量;

当人数为1时，根据室内区域的温度来控制百叶窗的方向和风扇的转速。

7、根据权利要求6的空调系统的控制方法，还包括以下步骤：

如果人数为2时，使百叶窗从起始位置偏转到朝向测出有人的区域的最终位置。

8、一种检测室温，将室温与事先设定的温度作比较并使室温达到设定温度的空调系统，其特征在于其中包括：

依次向上、向下、向左和向右移动朝向分成预定数量区域的装置，以便测出人体发出的红外线;

控制检测装置移动到预分区域，确定是否有人的存在和人的活动并控制百叶窗的驱动方向、风扇和压缩机的运行的装置。

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