CN109469961B - 一种空调智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空调智能控制系统,包括通信连接的环境数据采集模块和节能控制模块,环境数据采集模块用于采集环境数据,并将采集的环境数据发送至节能控制模块;所述的节能控制模块包括用于将环境数据与对应预设环境阈值进行比较的处理器和用于控制空调设备工作的控制器,所述控制器与处理器连接。
Description
技术领域
本发明涉及空调节能技术领域,具体涉及一种空调智能控制系统。
背景技术
随着人们的生活水平的提高,人们对居住环境的舒适性要求越来越高,特别是一些高档别墅,配备恒温恒湿系统对室内的温度以及湿度进行智能调节,为使恒温恒湿系统达到最佳效果,需要减少室外环境对室内温湿度的影响。然而,以普通写字楼办公室为例,建筑室内环境普遍都还是采取人为开关控制及调节操作模式,虽然有些已经采取了一些建筑节能措施,如中央空调系统,但通常情况下,早上上班时开启所有空调设备,直至晚上下班时才关闭,中间使用过程很少去根据建筑室内环境状况的实际变化情况来调控这些空调设备,容易导致节能省电效率不高的结果。综上所述,现有技术中,存在空调设备不能根据环境状况的实际变化情况来调控,导致节能省电效率低的问题。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种空调智能控制系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现:
提供了一种空调智能控制系统,包括通信连接的环境数据采集模块和节能控制模块,环境数据采集模块用于采集环境数据,并将采集的环境数据发送至节能控制模块;所述的节能控制模块包括用于将环境数据与对应预设环境阈值进行比较的处理器和用于控制空调设备工作的控制器,所述控制器与处理器连接;所述环境数据采集模块包括由汇聚节点和多个传感器节点构建的无线传感器网络,传感器节点采集所监测位置的环境数据并发送至汇聚节点,汇聚节点将接收的环境数据发送至所述处理器。
在一种能够实施的方式中,所述处理器将环境数据与对应预设环境阈值进行比较,求出它们之间的偏差,根据偏差结果生成相应的控制指令,并将该控制指令传送至所述控制器,进而所述控制器根据接收的控制指令控制对应的空调设备工作。
在一种能够实施的方式中,所述控制器包括多个控制单元,每个控制单元的输出端与至少一个空调设备通信连接。
在一种能够实施的方式中,所述的节能控制模块还包括用于对接收的环境数据进行存储的存储器,所述存储器与所述处理器通信连接。
本发明的有益效果为:利用无线传感器网络技术进行环境数据采集,避免了布线的麻烦,智能快捷;通过对采集到的环境数据进行分析处理,根据环境数据控制多个空调设备的运行,实现对空调设备的节能控制,实用性强。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的一种空调智能控制系统的结构示意框图;
图2是本发明一个示例性实施例的节能控制模块的结构示意框图。
附图标记:
环境数据采集模块1、节能控制模块2、处理器10、控制器20、存储器30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
图1是本发明一个示例性实施例的一种空调智能控制系统的结构示意框图。参见图1,本实施例提供的一种空调智能控制系统包括通信连接的环境数据采集模块1和节能控制模块2,环境数据采集模块1用于采集环境数据,并将采集的环境数据发送至节能控制模块2。
如图2所示,所述的节能控制模块2包括用于将环境数据与对应预设环境阈值进行比较的处理器10和用于控制空调设备工作的控制器20,所述控制器20与处理器10连接;所述的节能控制模块2还包括用于对接收的环境数据进行存储的存储器30,所述存储器30与所述处理器10通信连接。
在一种能够实施的方式中,所述处理器10将环境数据与对应预设环境阈值进行比较,求出它们之间的偏差,根据偏差结果生成相应的控制指令,并将该控制指令传送至所述控制器20,进而所述控制器20根据接收的控制指令控制对应的空调设备工作。
例如,设置环境阈值为:温度为19℃-24℃。当采集的环境数据中的某个位置的温度数据低于19℃时,所述处理器10根据计算得到的温度偏差生成控制指令,此时控制指令包括控制与所述某个位置对应的空调设备开启制热模式、相应的开启时间,处理器10将控制指令发送至控制器20,进而控制器20根据控制指令控制该对应的空调设备工作。而当采集的环境数据中的某个位置的温度数据高于24℃时,所述处理器10根据计算得到的温度偏差生成控制指令,此时控制指令包括控制与所述某个位置对应的空调设备开启制冷模式、相应的开启时间。
在一种能够实施的方式中,所述控制器20包括多个控制单元,每个控制单元的输出端与至少一个空调设备通信连接。在另一种能够实施的方式中,所述控制器20仅包括一个中央控制单元,该中央控制单元连接所有需要控制的空调设备。
所述环境数据采集模块1包括由汇聚节点和多个传感器节点构建的无线传感器网络,传感器节点采集所监测位置的环境数据并发送至汇聚节点,汇聚节点将接收的环境数据发送至所述处理器10。其中,每个传感器节点设置有传感器,所述传感器包括光传感器和温度传感器;初始时传感器节点将自己的发送距离调至最大,若传感器节点到汇聚节点的距离未超过传感器节点的当前发送距离,传感器节点直接将采集的环境数据发送至汇聚节点,否则,传感器节点将采集的环境数据发送至下一跳节点,以通过多跳转发的形式将环境数据发送至汇聚节点。
本发明上述实施例利用无线传感器网络技术进行环境数据采集,避免了布线的麻烦,智能快捷;通过对采集到的环境数据进行分析处理,根据环境数据控制多个空调设备的运行,实现对空调设备的节能控制,实用性强。
在一个实施例中,设邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点,网络初始时,传感器节点通过信息交互获取邻居节点信息并构建邻居节点集;传感器节点从其邻居节点集中选择一个邻居节点作为下一跳节点,包括:
(1)传感器节点从其邻居节点集中选择相对于其距离汇聚节点更近的一跳邻居节点作为备选节点,构建备选节点集;
(2)传感器节点向各备选节点发送请求信息,每个备选节点接收到所述请求信息后计算自身的转发能力值并反馈至传感器节点,所述请求信息包括各备选节点的总带宽和初始缓存空间、传感器节点i的邻居节点的数量和对应的节点标识,所述转发能力值的计算公式为:
式中,Gij为传感器节点i的备选节点j的转发能力值,Dj为所述备选节点j的总带宽,Hj为所述备选节点j的初始缓存空间,ni为传感器节点i的备选节点集中的备选节点数量,Dk为传感器节点i的备选节点集中第k个备选节点的总带宽,片k为传感器节点i的备选节点集中第k个备选节点的初始缓存空间;Ni为传感器节点i的邻居节点数量,Nj为所述备选节点j的邻居节点数量,Ni∩Nj为传感器节点i与备选节点j所拥有的共同邻居节点的数量,α1、α2为预设的影响因子,满足α1+α2=1;β1、β2为预设的权重系数,满足β1+β2=1;
(3)传感器节点从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点。
本实施例创新性地设定了转发能力值的指标,传感器节点将相对于其距离汇聚节点更近的一跳邻居节点作为备选节点,构建备选节点集,并向各备选节点发送请求信息,由备选节点根据自身资源情况以及与传感器节点的相似度情况计算转发能力值,在需要选择下一跳节点时,传感器节点从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点。本实施例有利于平衡各传感器节点的资源利用率,从而平衡各传感器节点的能耗和负载,减少网络拥塞现象的发生,改善网络在环境数据传输方面的性能,进一步有利于延长无线传感器网络的寿命。本实施例由备选节点自己进行转发能力值的计算,相对于由传感器节点统一计算的方式,提高了下一跳节点选择的效率,平衡了计算开销。
在一个实施例中,传感器节点每隔一个时间段Δt重新从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点;下一跳节点每隔一个时间段Δt/2判断自身是否符合中继条件,若不符合,下一跳节点向对应的上一跳传感器节点发送反馈信息,收到反馈信息的上一跳传感器节点更新该下一跳节点的转发能力值,所述中继条件为:
式中,Eb为下一跳节点b的当前剩余能量,Eb0为所述下一跳节点b的初始能量,Kb为所述下一跳节点b的缓存列表中的环境数据包数量,ET为预设的转发一个环境数据包的能耗,Emin为预设的保持转发能力的能量下限;db为所述下一跳节点b的剩余带宽,hb为所述下一跳节点b的剩余缓存空间,Mb所述下一跳节点b的上一跳传感器节点数量,dmin为预设的协助一个传感器节点转发环境数据所需的带宽下限,hmin为预设的协助一个传感器节点转发环境数据所需的缓存空间下限,为判断取值函数,当时,当时,
本实施例中,传感器节点每隔一个时间段Δt重新从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点,实现了下一跳节点的更新,有利于最大化地平衡各传感器节点的资源利用率。进一步地,本实施例创新性地设定了中继条件的计算公式,下一跳节点每隔一个时间段Δt/2判断自身是否符合中继条件,若不符合,下一跳节点向对应的上一跳传感器节点发送反馈信息,收到反馈信息的上一跳传感器节点更新该下一跳节点的转发能力值,实现了备选节点的转发能力值的更新。本实施例能够有效保证传感器节点的下一跳节点始终能够有足够的资源执行环境数据转发的任务,提高了环境数据传输的可靠性,从而为后续空调的智能控制奠定良好的基础。
其中,Δt为预设的时间阈值。作为一种优选的实施方式,传感器节点设置有计时器,用于进行时间段Δt或者时间段Δt/2的计时。
在一个实施例中,收到反馈信息的上一跳传感器节点,按照下列公式更新该下一跳节点的转发能力值:
式中,Gua(t)为上一跳传感器节点u的下一跳节点a在第t次更新后的转发能力值,Gua(t-1)为所述下一跳节点a在第t-1次更新后的转发能力值,Guk为上一跳传感器节点u的第k个备选节点初始的转发能力值,nu为上一跳传感器节点u的备选节点集中的备选节点数量,ρ为预设的能力衰减系数,ρ的取值范围为[0.2,0.3];
当传感器节点的一个备选节点更新后的转发能力值低于预设的转发能力值下限时,传感器节点将该一个备选节点从自己的备选节点集中剔除。
本实施例设计了下一跳节点的转发能力值的更新公式,并进一步考虑到备选节点的更新情况对于转发的不利影响,即当传感器节点的一个备选节点更新后的转发能力值低于预设的转发能力值下限时,传感器节点将该一个备选节点从自己的备选节点集中剔除。本实施例能够去除那些没有足够资源而无法接入新的环境数据流的备选节点,有效保障可选的备选节点有足够的资源执行环境数据转发的任务,提高了环境数据传输的可靠性,并缩小了备选节点集中备选节点的数量,有利于减少整个网络中的路由开销,整体上降低空调智能控制系统的成本。
通过以上的实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解,可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现,处理器可以在一个或多个下列单元中实现:专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理设备、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现,实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时,可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质,其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种空调智能控制系统,其特征是,包括通信连接的环境数据采集模块和节能控制模块,环境数据采集模块用于采集环境数据,并将采集的环境数据发送至节能控制模块;所述的节能控制模块包括用于将环境数据与对应预设环境阈值进行比较的处理器和用于控制空调设备工作的控制器,所述控制器与处理器连接;所述环境数据采集模块包括由汇聚节点和多个传感器节点构建的无线传感器网络,传感器节点采集所监测位置的环境数据并发送至汇聚节点,汇聚节点将接收的环境数据发送至所述处理器;初始时传感器节点将自己的发送距离调至最大,若传感器节点到汇聚节点的距离未超过传感器节点的当前发送距离,传感器节点直接将采集的环境数据发送至汇聚节点,否则,传感器节点将采集的环境数据发送至下一跳节点,以通过多跳转发的形式将环境数据发送至汇聚节点;设邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点,网络初始时,传感器节点通过信息交互获取邻居节点信息并构建邻居节点集;传感器节点从其邻居节点集中选择一个邻居节点作为下一跳节点,包括:
(1)传感器节点从其邻居节点集中选择相对于其距离汇聚节点更近的一跳邻居节点作为备选节点,构建备选节点集;
(2)传感器节点向各备选节点发送请求信息,每个备选节点接收到所述请求信息后计算自身的转发能力值并反馈至传感器节点,所述请求信息包括各备选节点的总带宽和初始缓存空间、传感器节点i的邻居节点的数量和对应的节点标识,所述转发能力值的计算公式为:
式中,Gij为传感器节点i的备选节点j的转发能力值,Dj为所述备选节点j的总带宽,Hj为所述备选节点j的初始缓存空间,ni为传感器节点i的备选节点集中的备选节点数量,Dk为传感器节点i的备选节点集中第k个备选节点的总带宽,Hk为传感器节点i的备选节点集中第k个备选节点的初始缓存空间;Ni为传感器节点i的邻居节点数量,Nj为所述备选节点j的邻居节点数量,Ni∩Nj为传感器节点i与备选节点j所拥有的共同邻居节点的数量,α1、α2为预设的影响因子,满足α1+α2=1;β1、β2为预设的权重系数,满足β1+β2=1;
(3)传感器节点从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点。
2.根据权利要求1所述的一种空调智能控制系统,其特征是,传感器节点每隔一个时间段Δt重新从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点;下一跳节点每隔一个时间段Δt/2判断自身是否符合中继条件,若不符合,下一跳节点向对应的上一跳传感器节点发送反馈信息,收到反馈信息的上一跳传感器节点更新该下一跳节点的转发能力值,所述中继条件为:
3.根据权利要求1所述的一种空调智能控制系统,其特征是,所述处理器将环境数据与对应预设环境阈值进行比较,求出它们之间的偏差,根据偏差结果生成相应的控制指令,并将该控制指令传送至所述控制器,进而所述控制器根据接收的控制指令控制对应的空调设备工作。
4.根据权利要求3所述的一种空调智能控制系统,其特征是,所述控制器包括多个控制单元,每个控制单元的输出端与至少一个空调设备通信连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种空调智能控制系统,其特征是,所述的节能控制模块还包括用于对接收的环境数据进行存储的存储器,所述存储器与所述处理器通信连接。
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