CN110195917A - 一种楼宇环境温度控制系统及温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种楼宇环境温度控制系统及其温度控制方法，属于楼宇自动化领域。控制系统包括：电源模块、室内温度传感器、室外温度传感器、控制模块、空调控制器、无线通讯模块和手机终端；室内温度传感器、室外温度传感器、控制模块、空调控制器依次连接，无线通讯模块与控制模块连接；控制模块包括数据采集单元、数据运算单元和信号处理单元；数据运算单元获取楼宇室内温度、室外温度和用户期望舒适温度，计算出室内温度预设值，信号处理单元根据室内温度预设值转换为控制信号发送到空调控制器控制空调调节温度。本发明综合室内温度数据、室外温度数据和用户期望舒适温度，对室内温度进行动态控制，提高用户舒适性，节约能源。

Description

一种楼宇环境温度控制系统及温度控制方法

技术领域

本发明属于楼宇自动化领域，具体涉及一种楼宇环境温度控制系统及其温度控制方法。

背景技术

楼宇自控是指楼宇中电力设备，如电梯、水泵、风机、空调等，其主要工作性质是强电驱动。通常这些设备是开放性的工作状态，也就是说没有形成一个闭环回路。只要接通电源，设备就在工作，至于工作状态、进程、能耗等，无法在线及时得到数据，更谈不上合理使用和节约能源。现在楼宇自控是将上述的电器设备进行在线监控，通过设置相应的传感器、行程开关、光电控制等，对设备的工作状态进行检测，并通过线路返回控制机房的中心电脑，由电脑得出分析结果，再返回到设备终端进行调解。楼宇的建筑设备自动控制是以空调控制为中心的，空调系统的自动控制是属于一般热力学过程的自动调节。

目前现有的空调自动控制系统主要是根据用户固定预设的某一室内温度值进行温度调节控制，不能根据每个人对舒适温度的需求不同自动调节室内最佳温度，使得现有的空调控制系统舒适性差，且不能根据室内外环境温度变化保持动态调节，不节能。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种楼宇环境温度控制系统及温度控制方法，解决了现有空调控制系统不能根据每个人对舒适温度的需求不同自动调节室内最佳温度带来的舒适性差、不节能的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种楼宇环境温度控制系统，包括：电源模块、室内温度传感器、室外温度传感器、控制模块、空调控制器、无线通讯模块和手机终端；

电源模块分别连接室内温度传感器、室外温度传感器、控制模块和空调控制器并供电；

无线通讯模块与控制模块连接，无线通讯模块与手机终端无线连接，实现控制模块与用户之间的信息通讯；

所述控制模块包括：数据采集单元、数据运算单元和信号处理单元；

控制模块数据采集单元通过室内温度传感器、室外温度传感器采集楼宇室内温度数据和室外温度数据，用户使用手机终端通过无线通讯模块将个人期望舒适温度设置发送到控制模块的数据采集单元，控制模块数据运算单元根据室内温度、室外温度和用户期望舒适温度，通过运算得出室内温度预设值；根据室内温度预设值信号处理单元输出控制信号到空调控制器，控制空调调节室内温度，保持室内温度舒适度。

进一步地，所述无线通讯模块采用WIFI/2G/3G/4G任意组合的通信方式；

所述手机终端可以根据个人喜好设置期望舒适温度，还可以查看控制模块采集的室内温度数据和室外温度数据。

一种楼宇环境温度控制系统的温度控制方法，控制方法如下：

步骤1、控制模块数据采集单元采集室内温度传感器获取的室内温度Ta和室外温度传感器获取的室外温度Tb；

步骤2、控制模块的数据采集单元获取用户通过手机终端发送的期望舒适温度值Tn，其中n＝1、2、3······，Tn表示任一用户发送的期望舒适温度；

步骤3、控制模块数据运算单元根据室内温度Ta、室外温度Tb和期望舒适温度Tn计算室内温度预设值T；

步骤4、信号处理单元根据室内温度预设值T转换为控制信号，输出到空调控制器，控制室内温度保持在预设值T。

进一步地，所述室内温度预设值T的计算方法如下：

根据室内温度Ta和室外温度Tb，得出第一温度预设值Tx：

Tx＝T1+(T2-T1)*C (1)

其中，C为室内温度控制补偿系数；

根据用户期望舒适温度Tn，得出用户期望舒适平均温度

式中，Sn表示所有用户期望舒适温度值的总和，即Sn＝T1+T2+T3+···+Tn，n＝1、2、3······；

根据第一温度预设值Tx和期望舒适平均温度得出室内温度预设值T：

进一步地，所述数据采集单元在设定的时间间隔t下采集室内温度数据和室外温度数据，时间间隔t满足：0s<t≤60s。

进一步地，所述时间间隔为t＝1s。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明采用检测室内温度和室外温度对比得出第一温度预设值，再结合楼宇内各个用户的期望舒适温度值得出室内温度预设值，这个室内温度预设值随着室外温度和用户体验而动态变化，保证绝大多数用户的舒适温度感受，提高用户舒适性；同时，把温度控制在一个动态值，有效利用资源达到最佳控制效果，节约能源。

2.本发明中无线通讯模块将室内温度、室外温度、温度偏差等数据信息发送到用户手机终端供用户随时查看，方便用户对室内、室外环境温度了解，有助于用户出入楼宇面对室内外环境温度的变化做出增减衣物等相应措施，预防受凉或是中暑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是本发明的系统结构图；

图2是本发明温度控制流程图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1所示，一种楼宇环境温度控制系统，包括：电源模块、室内温度传感器、室外温度传感器、控制模块、空调控制器、无线通讯模块和手机终端；

电源模块分别连接室内温度传感器、室外温度传感器、控制模块和空调控制器并供电；

无线通讯模块与控制模块连接，无线通讯模块与手机终端无线连接，实现控制模块与用户之间的信息通讯；

所述控制模块包括：数据采集单元、数据运算单元和信号处理单元；

控制模块数据采集单元通过室内温度传感器、室外温度传感器采集楼宇室内温度数据和室外温度数据，用户使用手机终端通过无线通讯模块将个人期望舒适温度设置发送到控制模块的数据采集单元，控制模块数据运算单元根据室内温度、室外温度和用户期望舒适温度，通过运算得出室内温度预设值；根据室内温度预设值信号处理单元输出控制信号到空调控制器，控制空调调节室内温度，保持室内温度舒适度。

具体地，电源模块将市电220V转换成各器件模块所需的工作电压，分别供给室内温度传感器、室外温度传感器、控制模块和空调控制器；无线通讯模块连接控制模块，从控制模块直接获取工作电压。

可以理解的是，室内温度传感器和室外温度传感器均采用非接触式温度传感器，对于环境温度的测量非接触式温度传感器可以准确地测得空间的温度，不容易受到外界物体的干扰；控制模块采用微处理器，根据现有技术对微处理器进行编程，使得控制模块能够按照预设的运算处理方式将温度数据信号转换为控制输出信号，作用于空调控制器控制空调调节室内温度。

进一步地，所述无线通讯模块将温度数据运算模块获得的温度数据通过无线方式发送到手机终端供用户查看，且接收手机终端用户温度喜好发送给温度数据运算模块。用户手机终端采用APP的形式与控制系统进行信息通讯，方便掌握室内外实际温度和对室内温度的调控。

优选地，无线通讯模块采用WIFI/2G/3G/4G四种通信方式组合的通信方式，保证通讯的稳定性。

如图2所示，一种楼宇环境温度控制系统的温度控制方法，控制方法如下：

步骤1、控制模块数据采集单元每隔1s采集一次室内温度传感器获取的室内温度Ta和室外温度传感器获取的室外温度Tb；

步骤2、控制模块的数据采集单元获取用户通过手机终端发送的期望舒适温度值Tn，其中n＝1、2、3······，Tn表示任一用户发送的期望舒适温度；

步骤3、控制模块数据运算单元根据室内温度Ta、室外温度Tb和期望舒适温度Tn计算室内温度预设值T；

步骤4、信号处理单元根据室内温度预设值T转换为控制信号，输出到空调控制器，控制室内温度保持在预设值T。

所述室内温度预设值T的计算方法如下：

根据室内温度Ta和室外温度Tb，得出第一温度预设值Tx：

Tx＝T1+(T2-T1)*C (1)

其中，C为室内温度控制补偿系数；

根据用户期望舒适温度Tn，得出用户期望舒适平均温度

式中，Sn表示所有用户期望舒适温度值的总和，即Sn＝T1+T2+T3+···+Tn，n＝1、2、3······；

根据第一温度预设值Tx和期望舒适平均温度得出室内温度预设值T：

具体地，控制模块的数据采集单元每间隔1s通过室内温度传感器和室外温度传感器采集一次室内温度数据值T1和室外温度数据值T2，并根据T1和T2的数值比较进行室内温度预设值计算：

状态一、若T1＝T2，则根据公式(1)可计算得到第一温度预设值Tx＝T1，再根据公式(3)得到室内温度预设值此时温度控制系统的工作触发条件就是用户通过手机终端对期望舒适温度进行设置的数值，使得温度控制系统调节温度朝着用户期望舒适温度数值靠近。

状态二、经过状态一的用户控制作用下，若用户期待舒适温度比室内温度低，表示温度控制系统控制空调制冷，此时T1<T2，则根据公式(1)可知，随着时间的推移，T1会逐渐降低，Tx在数值上会逐渐接近最终会将室内温度控制在T数值上，作为室内最佳舒适温度；

状态三、经过状态一的用户控制作用下，若用户期待舒适温度比室内温度高，表示温度控制系统控制空调制热，此时T1>T2，则根据公式(1)可知，随着时间的推移，T1会逐渐增大，Tx也会缓慢增大，最终Tx在数值上会逐渐接近最终会将室内温度控制在T数值上，作为室内最佳舒适温度；

综上所述，本发明温度控制系统待机状态下，可由用户触发系统工作，但是大多数情况下，楼宇室内温度与室外温度会存在温度差，通常夏天室内温度T1小于室外温度T2，在没有用户干预的时候，系统会控制温度缓慢降低，达到第一温度预设值Tx，保持动态平衡；冬天室内温度T1大于室外温度T2，在没有用户干预的时候，系统会控制温度缓慢升高，达到第一温度预设值Tx，保持动态平衡。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种楼宇环境温度控制系统，其特征在于，包括：电源模块、室内温度传感器、室外温度传感器、控制模块、空调控制器、无线通讯模块和手机终端；

电源模块分别连接室内温度传感器、室外温度传感器、控制模块和空调控制器并供电；

无线通讯模块与控制模块连接，无线通讯模块与手机终端无线连接，实现控制模块与用户之间的信息通讯；

所述控制模块包括：数据采集单元、数据运算单元和信号处理单元；

控制模块数据采集单元通过室内温度传感器、室外温度传感器采集楼宇室内温度数据和室外温度数据，用户使用手机终端通过无线通讯模块将个人期望舒适温度设置发送到控制模块的数据采集单元，控制模块数据运算单元根据室内温度、室外温度和用户期望舒适温度，通过运算得出室内温度预设值；根据室内温度预设值信号处理单元输出控制信号到空调控制器，控制空调调节室内温度，保持室内温度舒适度。

2.根据权利要求1所述的一种楼宇环境温度控制系统，其特征在于：所述无线通讯模块采用WIFI/2G/3G/4G任意组合的通信方式；

所述手机终端可以根据个人喜好设置期望舒适温度，还可以查看控制模块采集的室内温度数据和室外温度数据。

3.一种楼宇环境温度控制系统的温度控制方法，其特征在于，控制方法如下：

步骤1、控制模块数据采集单元采集室内温度传感器获取的室内温度Ta和室外温度传感器获取的室外温度Tb；

步骤2、控制模块的数据采集单元获取用户通过手机终端发送的期望舒适温度值Tn，其中n＝1、2、3······，Tn表示任一用户发送的期望舒适温度；

步骤3、控制模块数据运算单元根据室内温度Ta、室外温度Tb和期望舒适温度Tn计算室内温度预设值T；

步骤4、信号处理单元根据室内温度预设值T转换为控制信号，输出到空调控制器，控制室内温度保持在预设值T。

4.根据权利要求3所述的一种楼宇环境温度控制系统的温度控制方法，其特征在于，所述室内温度预设值T的计算方法如下：

根据室内温度Ta和室外温度Tb，得出第一温度预设值Tx：

Tx＝T1+(T2-T1)*C (1)

其中，C为室内温度控制补偿系数；

根据用户期望舒适温度Tn，得出用户期望舒适平均温度

式中，Sn表示所有用户期望舒适温度值的总和，即Sn＝T1+T2+T3+···+Tn，n＝1、2、3······；

根据第一温度预设值Tx和期望舒适平均温度得出室内温度预设值T：

5.根据权利要求3所述的一种楼宇环境温度控制系统的温度控制方法，其特征在于，所述数据采集单元在设定的时间间隔t下采集室内温度数据和室外温度数据，时间间隔t满足：0s<t≤60s。

6.根据权利要求5所述的一种楼宇环境温度控制系统的温度控制方法，其特征在于：所述时间间隔为t＝1s。