CN110567108A - 建筑体内部环境温度控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种建筑体内部环境温度控制系统及方法，包括：设置于建筑体内部的人脸识别摄像机和温度探测器；分别与所述人脸识别摄像机和温度探测器连接的交换机；与所述交换机连接的温度控制服务器；与所述交换机连接的可编程控制器；与所述可编程控制器连接的建筑体内部的空调系统执行机构。可以通过设置于建筑体内部的人脸识别摄像机获取建筑体内部的人员数量，另外通过设置于建筑体内部的温度探测器获取建筑体内部的环境温度；分别与所述人脸识别摄像机和温度探测器连接的交换机可以收集这些人员数量和环境温度数据并发送到温度控制服务器，可编程控制器可以基于这些人员数量和环境温度，控制建筑体内部的空调系统执行机构精确调整建筑体内部环境温度。

Description

建筑体内部环境温度控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种建筑体内部环境温度控制系统及方法。

背景技术

伴随着城市快速发展，城市人口快速扩充，人口流动不断加快，高层建筑和大空间综合体建筑不断增多。人们生活、工作质量观念也逐步改变，而环境好坏直观地影响到生活、工作质量水平的高低。空调系统对大空间建筑内环境温度具有合理的调控作用，能够有效地改善室内环境，它是大型综合体建筑中不可或缺的一部分，所以对空调系统选择合适的控制方式尤为关键。但是，现有的建筑体内部环境温度控制系统存在温度控制不够准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑体内部环境温度控制系统及方法。

为解决上述问题，本发明提供一种建筑体内部环境温度控制系统，包括：

设置于建筑体内部的人脸识别摄像机和温度探测器；

分别与所述人脸识别摄像机和温度探测器连接的交换机；

与所述交换机连接的温度控制服务器；

与所述交换机连接的可编程控制器。

与所述可编程控制器连接的建筑体内部的空调系统执行机构。

进一步的，在上述系统中，所述人脸识别摄像机和温度探测器分别与所述交换机有线或无线连接。

进一步的，在上述系统中，所述交换机与所述温度控制服务器有线连接。

进一步的，在上述系统中，所述交换机与可编程控制器有线或无线连接。

进一步的，在上述系统中，所述可编程控制器与建筑体内部的空调系统执行机构有线连接。

进一步的，在上述系统中，所述人脸识别摄像机设置于建筑体内部的各片区域出入口。

进一步的，在上述系统中，所述温度探测器按预设距离间隔布置。

根据本发明的另一面，还提供一种建筑体内部环境温度控制方法，采用上述1任一项的建筑体内部环境温度控制系统，所述方法包括：

通过设置于建筑体内部的人脸识别摄像机获取人脸数据；

通过交换机将人脸数据发送到温度控制服务器；

所述温度控制服务器基于人脸数据智能分析计算客流量数据，可编程控制器基于环境温度目标值和所述客流量数据对建筑体内部环境温度进行粗调，以将建筑体内部环境温度调节至所述环境温度目标值附近；

通过设置于建筑体内部的温度探测器获取室内环境温度数据；

通过交换机将室内环境温度数据发送到温度控制服务器；

所述可编程控制器基于环境温度目标值和所述室内环境温度数据对建筑体内部环境温度进行细调，以将建筑体内部环境温度调节至所述环境温度目标值。

进一步的，上述方法中，所述温度控制服务器基于人脸数据计算客流量数据，包括：

所述温度控制服务器将人脸数据与云端人脸库进行识别比对，同时进行人数统计、人脸属性分析，以计算得到客流量数据。

与现有技术相比，本发明可以通过设置于建筑体内部的人脸识别摄像机获取建筑体内部的人员数量，另外通过设置于建筑体内部的温度探测器获取建筑体内部的环境温度；分别与所述人脸识别摄像机和温度探测器连接的交换机可以收集这些人员数量和环境温度数据并发送到温度控制服务器，可编程控制器可以基于这些人员数量和环境温度，控制建筑体内部的空调系统执行机构精确调整建筑体内部环境温度。

附图说明

图1是本发明一实施例的建筑体内部环境温度控制系统的结构图；

图2是本发明一实施例的建筑体内部环境温度控制方法的原理图；

图3是本发明一实施例的PID控制的原理图；

图4是本发明一实施例的改进的建筑体内部环境温度控制方法的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种建筑体内部环境温度控制系统，包括：

设置于建筑体内部的人脸识别摄像机1和温度探测器2；

分别与所述人脸识别摄像机1和温度探测器2连接的交换机3；

与所述交换机3连接的温度控制服务器5；

与所述交换机3连接的可编程控制器6；

与所述可编程控制器6连接的建筑体内部的空调系统执行机构7。

在此，在自然环境条件中，室内温度变化主要受季节、气候、地理位置等自然因素的影响，大型综合体建筑作为人流密集的公众场所，其热负荷主要包含由人体、灯光和机电设备等几个部分形成的热负荷，其中人体热负荷所占比重较大。大型综合体建筑的客流量一般会受到节假日、季节、活动等多种因素的影响，是决定建筑空调系统冷热负荷的最主要因素之一。

大型综合体建筑空调系统维持着环境温度的稳态，客流量作为主要热负荷因素影响建筑内环境温度稳态，空调系统需要按环境热负荷需求，进行自动调节使环境温度重新达到设定的稳态。

可以通过设置于建筑体内部的人脸识别摄像机获取建筑体内部的人员数量，另外通过设置于建筑体内部的温度探测器获取建筑体内部的环境温度；分别与所述人脸识别摄像机和温度探测器连接的交换机可以收集这些人员数量和环境温度数据并发送到温度控制服务器，可编程控制器可以基于这些人员数量和环境温度，控制建筑体内部的空调系统执行机构精确调整建筑体内部环境温度。

本发明适用于大型的商业广场、展览馆、商用办公楼、机场航站楼、高铁和地铁站等大空间人流密集的建筑，能让大空间建筑的环境温度管理更加简洁便利，使环境温度的调节更加智能化，满足大空间建筑环境温度稳态要求，能最大化地节约能耗，响应现代智能建筑绿色节能环保需求。

本发明的建筑体内部环境温度控制系统一实施例中，还包括与所述温度控制服务器5的客户端设备4。

在此，所述客户端设备4可以用于显示和输入对所述可编程控制器6的控制指令，或对人员数量和环境温度数据进行显示。

本发明的建筑体内部环境温度控制系统一实施例中，所述人脸识别摄像机1和温度探测器2分别与所述交换机3，近距离可选择有线连接，远距离可选择无线连接，以保证设备现场布点的灵活性。

本发明的建筑体内部环境温度控制系统一实施例中，所述交换机3与所述温度控制服务器5有线连接，以提高数据传输的稳定性。

本发明的建筑体内部环境温度控制系统一实施例中，所述可编程控制器6与交换机3，近距离可选择有线连接，远距离可选择无线连接，以保证所述可编程控制器6现场安放位置的灵活性。

本发明的建筑体内部环境温度控制系统一实施例中，所述可编程控制器6与建筑体内部的空调系统执行机构有线连接，以保证所述可编程控制器6对建筑体内部的空调系统执行机构控制的可靠性。

本发明的建筑体内部环境温度控制系统一实施例中，所述人脸识别摄像机1设置于建筑体内部的各片区域出入口，以实现客流量的精确采集。

本发明的建筑体内部环境温度控制系统一实施例中，所述温度探测器2按预设距离间隔布置，以可靠获取建筑体内部环境温度。

如图2和4所示，本发明提供一种建筑体内部环境温度控制方法，采用上述任一项的建筑体内部环境温度控制系统，所述方法包括：

步骤S1，通过设置于建筑体内部的人脸识别摄像机1获取人脸数据；

步骤S2，通过交换机3将人脸数据发送到温度控制服务器5；

步骤S3，所述温度控制服务器5基于人脸数据智能分析计算客流量数据，可编程控制器6基于环境温度目标值和所述客流量数据对建筑体内部环境温度进行粗调，以将建筑体内部环境温度调节至所述环境温度目标值附近；

步骤S4，通过设置于建筑体内部的所述温度探测器2获取室内环境温度数据；

步骤S5，通过交换机2将室内环境温度数据发送到温度控制服务器5；

步骤S6，所述可编程控制器6基于环境温度目标值和所述室内环境温度数据对建筑体内部环境温度进行细调，以将建筑体内部环境温度调节至所述环境温度目标值。

在此，现实环境中大型综合体建筑中温度不仅取决于自然状态下的环境温度，而且受影响于客流量干扰造成的温度变化。一般环境温度调控应用PID控制能够在一定程度上解决空调系统调节建筑物内温度的问题，空调系统控制器能够根据温度传感器获得的现场温度和设定值之间的差距进行分析，通过自整定动态调节PID控制器比例积分微分的数值，进而动态地调节空调系统执行器，达到控制环境温度的目的。

然而现代建筑中立柱结构减少等因素导致温度探测器布点和风口布置很难平衡，室内空气热传导的缓慢，对于监测和调节室内温度就会有一个延迟的过程，若采用一般PID模式温度调控，则具有纯滞后大延迟特性。为了改善控制系统的稳定性和控制精度，本申请将客流量干扰引入温度控制服务器，设计了如图4所示的“客流分析参与空调系统的控制模型”。该控制模型主要运用前馈-反馈复合控制方式，将客流量干扰因子作为控制系统前馈补偿量，快速响应温度波动，将温度调节至设定值附近，此为“粗调”；另外，反馈系统依据传感器采集的数据与设定值比较，对控制系统进行反馈补偿，将温度逐步调节至设定温度，此为“细调”。这样的控制模式既简化了的系统结构，又保证了控制精度，解决了稳定性与控制精度之间的矛盾，实现了高精度稳定控制。运用“客流分析参与空调系统的控制模型”能使大空间建筑管理简洁便利，环境温度的调节更加智能化；将该控制模型定向的运用于建筑各分区域，能更快更稳地定向智能调节区域环境温度的稳态。

如图4所示，本发明采用前馈-反馈复合控制方式，前馈系统将客流量干扰作为温度控制服务器的前馈补偿，反馈系统依据传感器采集的数据与环境温度目标值比较，对温度控制服务器进行反馈补偿。对比一般空调PID控制系统，直观上视频分析客流统计系统运用的物理介质是光，而人体热量依靠空气流动传导，依据人脸识别直接采集的客流数据能更为迅速判别室内温度可能发生的变化，协助空调系统提早做出预判，降低人流瞬间增多对环境温度造成的冲击影响，缓解空调系统的瞬时运转压力。显然前者作用于空调系统比靠温度传感器反馈于空调系统更为迅速。微观上客流量作为控制系统前馈补偿的应用，能减小控制系统的超调量和波动范围，降低尖峰时刻对控制系统影响，提高系统响应速度和稳定性。

在瞬时模拟干扰产生的情况下，简单的PID控制调节温度波动范围超过了10％，超调量极大，不利于系统的稳定；仅运用前馈系统控制调节能力不足，调整周期长，最终很难到达设定温度值；前馈—反馈复合控制方式能减小超调量和波动范围，提高温度控制服务器的响应速度，能使空调系统具备很好的控制性能，最终实现温度的稳态。

在此，本发明可以使用的视频分析客流统计系统，通过人脸抓拍与云端人脸库进行识别比对，同时进行人数统计、人脸属性分析等。经过系统信息处理将客流量数据信息上传至智能化集成平台或者云服务平台，可编程控制器6从智能化集成平台或者云服务平台得到客流量信息，将客流信息引入空调控制系统参与环境温度的稳态控制。

综上所述，本发明充分利用客流量等环境影响因素，合理有效的解决了维持大空间建筑内部环境温度稳态的控制问题。在前馈—反馈复合控制策略应用下，中央集成平台完成空调系统和客流分析系统的集成联动，将调取的客流量数据作为空调系统前馈补偿进行分析处理，参与空调系统的调节，消除客流干扰，维持空调系统闭环控制系统的稳态性能，保证建筑体内环境始终处于稳定的温度环境中。

本发明为业主及物业管理人员的综合管理提供了简洁便利的方法和途径，使得建筑综合体内管理更加智能化，节约能耗，减少管理成本；同时通过定向性的区域环境温度智能调节，更快更稳地维持建筑综合体内的友好环境稳态，为人们高质量生活、工作、出行环境提供保障。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种建筑体内部环境温度控制系统，其特征在于，包括：

设置于建筑体内部的人脸识别摄像机和温度探测器；

分别与所述人脸识别摄像机和温度探测器连接的交换机；

与所述交换机连接的温度控制服务器；

与所述交换机连接的可编程控制器；

与所述可编程控制器连接的建筑体内部的空调系统执行机构。

2.如权利要求1所述的建筑体内部环境温度控制系统，其特征在于，所述人脸识别摄像机和温度探测器分别与所述交换机有线或无线连接。

3.如权利要求1所述的建筑体内部环境温度控制系统，其特征在于，所述交换机与所述温度控制服务器有线连接。

4.如权利要求1所述的建筑体内部环境温度控制系统，其特征在于，所述交换机与可编程控制器有线或无线连接。

5.如权利要求1所述的建筑体内部环境温度控制系统，其特征在于，所述可编程控制器与建筑体内部的空调系统执行机构有线连接。

6.如权利要求1所述的建筑体内部环境温度控制系统，其特征在于，所述人脸识别摄像机设置于建筑体内部的各片区域出入口。

7.如权利要求1所述的建筑体内部环境温度控制系统，其特征在于，所述温度探测器按预设距离间隔布置。

8.一种建筑体内部环境温度控制方法，其特征在于，采用如权利要求1～7任一项所述的建筑体内部环境温度控制系统，所述方法包括：

通过设置于建筑体内部的人脸识别摄像机获取人脸数据；

通过交换机将人脸数据发送到温度控制服务器；

所述温度控制服务器基于人脸数据智能分析计算客流量数据，可编程控制器基于环境温度目标值和所述客流量数据对建筑体内部环境温度进行粗调，以将建筑体内部环境温度调节至所述环境温度目标值附近；

通过设置于建筑体内部的温度探测器获取室内环境温度数据；

通过交换机将室内环境温度数据发送到温度控制服务器；

所述可编程控制器基于环境温度目标值和所述室内环境温度数据对建筑体内部环境温度进行细调，以将建筑体内部环境温度调节至所述环境温度目标值。

9.如权利要求8所述的建筑体内部环境温度控制系统，其特征在于，所述温度控制服务器基于人脸数据计算客流量数据，包括：

所述温度控制服务器将人脸数据与云端人脸库进行识别比对，同时进行人数统计、人脸属性分析，以计算得到客流量数据。