CN109000303A - 带空间温度场测定的自追踪加热装置及方法 - Google Patents

带空间温度场测定的自追踪加热装置及方法 Download PDF

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单晓杭
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Abstract

本发明公开了一种带空间温度场测定的自追踪加热装置及方法，包括均布在将整个区域分成若干个独立区域内部的多个局部加热装置，每个独立区域内均设置有一个局部加热装置，所述局部加热装置包括云台、红外图像传感器、红外温度传感器、4个超声波收发探头、独立控制系统和加热模块，本发明可以对区域内目标定位并测量出人周围环境温度，根据区域内目标的位置及周围温度调整加热模块的位置和方向、加热温度，加热装置直接对人周围的区域加热，根据目标周围温度调整加热功率，提高了整体的舒适度。

Description

带空间温度场测定的自追踪加热装置及方法
技术领域
本发明涉及制热领域，更具体的说，尤其涉及一种带空间温度场测定的自追踪加热装置及方法。
背景技术
制热系统是指通过人工手段，对建筑或构筑物内环境的空气的温度进行调节和控制的过程，随着社会的进步和科技的发展，在绝大部分大型场合，例如学校、工厂或者写字楼内，制热系统都得到了非常广泛的应用。
随着能源问题的日益突出，对能源的节约使用就显得尤为必要，而现有的制热系统如空调系统是对整个区域进行加热，例如工厂内的空调或者大型商场内的空调，升温或者降温是对整个工厂区域或者商场区域进行升温或者降温，该升温过程速度慢，加热时间长，耗能高，即便是区域内仅有较少人数也会对整个区域进行加热，甚至在无人时也需要很久才能将制热系统完全关闭，很容易造成资源大量浪费。
现有的制热系统的并不存在针对大区域内的单体或少量目标进行针对性局部温度控制的功能，因此对该方向的研究将能够极大降低大型区域内制热系统的能源消耗，对能源的持续发展具有极为重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的制热系统例如空调系统是对整个区域加热导致的升温速度慢、加热时间长了、能耗大的问题，针对整个区域内人数较少时，提出了一种带空间温度场测定的自追踪加热装置及方法，可以对该区域内目标定位并测量出人周围环境温度，根据区域内目标的位置及周围温度调整加热装置的位置和方向、加热温度、加热装置工作的数量从而实现自动追踪加热的功能。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种带空间温度场测定的自追踪加热装置，包括均布在将整个区域分成若干个独立区域内部的多个局部加热装置，每个独立区域内均设置有一个局部加热装置，所述局部加热装置包括云台、传感器点阵、独立控制系统和加热系统，独立控制系统和加热系统安装在既能在水平面上旋转又能在铅垂面上旋转的全方位的云台上，云台安装在每个独立区域的上部，所述云台能够旋转的两个方向上分别安装有水平编码器和竖直编码器，水平编码器获取云台在水平方向与正北的夹角，竖直编码器获取云台与铅垂线之间的夹角，通过调整云台与正北的夹角调整云台的水平方向，通过调整云台与铅垂线之间的夹角调整云台的竖直方向；传感器点阵包括均布在整个独立区域内的温度传感器和人员感应传感器，人员感应传感器感应局部区域内是否存在人员，温度传感器感应人员附近的环境温度。
一种带空间温度场测定的自追踪加热方法，将整个区域分成若干个独立区域，每个独立区域内设置有一个局部加热装置，各个局部加热装置之间互相独立，无需通讯，仅在独立区域内有目标是局部加热装置才进行工作，否则不工作，且每个独立加热装置仅给一个目标进行供热；所述局部加热装置包括云台、传感器点阵、独立控制系统和加热系统，独立控制系统和加热系统安装在既能在水平面上旋转又能在铅垂面上旋转的全方位的云台上，云台安装在每个独立区域的上部，所述云台能够旋转的两个方向上分别安装有水平编码器和竖直编码器，水平编码器获取云台在水平方向与正北的夹角，竖直编码器获取云台与铅垂线之间的夹角，通过调整云台与正北的夹角调整云台的水平方向，通过调整云台与铅垂线之间的夹角调整云台的竖直方向；传感器点阵包括均布在整个局部区域内的温度传感器和人员感应传感器，人员感应传感器感应独立区域内是否存在人员，温度传感器感应人员附近的环境温度；具体步骤如下：
步骤一：传感器点阵中的人员感应传感器感应整个独立区域内的人员状况，若感应到人员存在则将人员的位置信息发送给独立控制系统；
步骤二：传感器点阵中的温度传感器根据传感器点阵中的人员感应传感器感应到的人员位置进行周围环境温度的测量，并将人员周围的温度信息发送给独立控制系统；
步骤三：独立控制系统控制云台转动使加热装置正对人员位置；
步骤四：加热模块根据目标周围的环境温度进行加热，并通过设定最高温度完成温度的闭环控制，实现目标周围的持续加热；直至目标离开独立区域的范围内之前，传感器点阵和加热装置始终保持工作状态。
步骤五：当目标离开该区域后，传感器电站和加热装置停止工作，云台回到原位，控制系统接收并处理红外图像传感器拍摄的图像，判断区域内是否有目标。
进一步的，当局部加热装置为该目标进行供热时，若有其他目标进入该区域，依然追踪该目标为其供热。
本发明的有益效果在于：
1、本发明可以对区域内目标定位并测量出人周围环境温度，根据区域内目标的位置及周围温度调整加热模块的位置和方向、加热温度，加热装置直接对人周围的区域加热，根据目标周围温度调整加热功率，提高了整体的舒适度。
2、本发明可以对该区域内目标实时定位，加热装置方向可随着目标位置的变化而变化，实现追踪加热的功能，加热效果提升，能耗降低。
3、本发明不需要对整个环境加热，只加热目标周围区域，升温速度快，加热时间短，耗能少。
4、本发明当该区域内目标数量较少时，目标对应的加热装置工作，其余加热装置可处于待机状态；当该区域内无目标时，加热系统停止工作，有效解决地现有制热系统的弊端，降低能耗；。
5、本发明各个局部加热装置之间独立，无需通讯，降低了因个别加热装置故障导致的他人供热出现问题。
6、本发明将定位装置、测温装置和加热装置整合为一体，结构简单紧凑，可以有效减低整体成本。
附图说明
图1是本发明局部加热装置的基本结构示意图。
图2是本发明带空间温度场测定的自追踪加热装置的工作流程示意图。
图3是本发明局部加热装置在整体区域内的分布示意图。
图中，1-云台、2-人员感应传感器、3-超声波收发探头、4、控制系统、5-加热系统、6-温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、图2和图3所示，一种带空间温度场测定的自追踪加热装置，包括均布在将整个区域分成若干个独立区域内部的多个局部加热装置，每个独立区域内均设置有一个局部加热装置，所述局部加热装置包括云台1、传感器点阵、独立控制系统4和加热系统5，独立控制系统4和加热系统5安装在既能在水平面上旋转又能在铅垂面上旋转的全方位的云台1上，云台1安装在每个独立区域的上部，所述云台1能够旋转的两个方向上分别安装有水平编码器和竖直编码器，水平编码器获取云台1在水平方向与正北的夹角，竖直编码器获取云台1与铅垂线之间的夹角，通过调整云台1与正北的夹角调整云台1的水平方向，通过调整云台1与铅垂线之间的夹角调整云台1的竖直方向；传感器点阵包括均布在整个独立区域内的温度传感器6和人员感应传感器2，人员感应传感器2感应局部区域内是否存在人员，温度传感器6感应人员附近的环境温度。云台1上还设置有超声波收发探头3多个，用于更精确的感应人员的具体位置。
一种带空间温度场测定的自追踪加热方法，将整个区域分成若干个独立区域，每个独立区域内设置有一个局部加热装置，各个局部加热装置之间互相独立，无需通讯，仅在独立区域内有目标是局部加热装置才进行工作，否则不工作，且每个独立加热装置仅给一个目标进行供热；所述局部加热装置包括云台1、传感器点阵、独立控制系统4和加热系统5，独立控制系统4和加热系统5安装在既能在水平面上旋转又能在铅垂面上旋转的全方位的云台1上，云台1安装在每个独立区域的上部，所述云台1能够旋转的两个方向上分别安装有水平编码器和竖直编码器，水平编码器获取云台1在水平方向与正北的夹角，竖直编码器获取云台1与铅垂线之间的夹角，通过调整云台1与正北的夹角调整云台1的水平方向，通过调整云台1与铅垂线之间的夹角调整云台1的竖直方向；传感器点阵包括均布在整个局部区域内的温度传感器6和人员感应传感器2，人员感应传感器2感应独立区域内是否存在人员，温度传感器6感应人员附近的环境温度；具体步骤如下：
步骤一：传感器点阵中的人员感应传感器2感应整个独立区域内的人员状况，若感应到人员存在则将人员的位置信息发送给独立控制系统4；
步骤二：传感器点阵中的温度传感器6根据传感器点阵中的人员感应传感器2感应到的人员位置进行周围环境温度的测量，并将人员周围的温度信息发送给独立控制系统4；
步骤三：独立控制系统4控制云台1转动使加热装置正对人员位置；
步骤四：加热模块5根据目标周围的环境温度进行加热，并通过设定最高温度完成温度的闭环控制，实现目标周围的持续加热；直至目标离开独立区域的范围内之前，传感器点阵和加热装置始终保持工作状态。
步骤五：当目标离开该区域后，传感器电站和加热装置停止工作，云台1回到原位，控制系统4接收并处理红外图像传感器2拍摄的图像，判断区域内是否有目标。
当局部加热装置为该目标进行供热时，若有其他目标进入该区域，依然追踪该目标为其供热。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (3)

1.一种带空间温度场测定的自追踪加热装置，其特征在于：包括均布在将整个区域分成若干个独立区域内部的多个局部加热装置，每个独立区域内均设置有一个局部加热装置，所述局部加热装置包括云台、传感器点阵、独立控制系统和加热系统，独立控制系统和加热系统安装在既能在水平面上旋转又能在铅垂面上旋转的全方位的云台上，云台安装在每个独立区域的上部，所述云台能够旋转的两个方向上分别安装有水平编码器和竖直编码器，水平编码器获取云台在水平方向与正北的夹角，竖直编码器获取云台与铅垂线之间的夹角，通过调整云台与正北的夹角调整云台的水平方向，通过调整云台与铅垂线之间的夹角调整云台的竖直方向；传感器点阵包括均布在整个独立区域内的温度传感器和人员感应传感器，人员感应传感器感应局部区域内是否存在人员，温度传感器感应人员附近的环境温度。
2.一种带空间温度场测定的自追踪加热方法，其特征在于：将整个区域分成若干个独立区域，每个独立区域内设置有一个局部加热装置，各个局部加热装置之间互相独立，无需通讯，仅在独立区域内有目标是局部加热装置才进行工作，否则不工作，且每个独立加热装置仅给一个目标进行供热；所述局部加热装置包括云台、传感器点阵、独立控制系统和加热系统，独立控制系统和加热系统安装在既能在水平面上旋转又能在铅垂面上旋转的全方位的云台上，云台安装在每个独立区域的上部，所述云台能够旋转的两个方向上分别安装有水平编码器和竖直编码器，水平编码器获取云台在水平方向与正北的夹角，竖直编码器获取云台与铅垂线之间的夹角，通过调整云台与正北的夹角调整云台的水平方向，通过调整云台与铅垂线之间的夹角调整云台的竖直方向；传感器点阵包括均布在整个局部区域内的温度传感器和人员感应传感器，人员感应传感器感应独立区域内是否存在人员，温度传感器感应人员附近的环境温度；具体步骤如下：
步骤一：传感器点阵中的人员感应传感器感应整个独立区域内的人员状况，若感应到人员存在则将人员的位置信息发送给独立控制系统；
步骤二：传感器点阵中的温度传感器根据传感器点阵中的人员感应传感器感应到的人员位置进行周围环境温度的测量，并将人员周围的温度信息发送给独立控制系统；
步骤三：独立控制系统控制云台转动使加热装置正对人员位置；
步骤四：加热模块根据目标周围的环境温度进行加热，并通过设定最高温度完成温度的闭环控制，实现目标周围的持续加热；直至目标离开独立区域的范围内之前，传感器点阵和加热装置始终保持工作状态。
步骤五：当目标离开该区域后，传感器电站和加热装置停止工作，云台回到原位，控制系统接收并处理红外图像传感器拍摄的图像，判断区域内是否有目标。
3.根据权利要求2所述的带空间温度场测定的自追踪加热方法，其特征在于：当局部加热装置为该目标进行供热时，若有其他目标进入该区域，依然追踪该目标为其供热。
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