CN111706940B - 自动扶梯重力势能回收利用方法及装置、处理器、空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动扶梯重力势能回收利用方法及装置、处理器、空调器。其中的自动扶梯重力势能回收利用方法，包括：获取自动扶梯的实时人流量；比较获取的实时人流量与人流量预设值的大小关系；当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制发电装置运转以将自动扶梯重力势能转化为电能并存储；当获取的实时人流量不大于人流量预设值时，控制发电装置停止运转并控制机械传动装置运转以将自动扶梯的重力势能传输至旋转部件以驱动旋转部件旋转。根据本发明的一种自动扶梯重力势能回收利用方法及装置、处理器、空调器，能够根据实时人流量的大小调整能量利用方式，提高对自动扶梯重力势能的利用率，达到节能减排的目的。

Description

自动扶梯重力势能回收利用方法及装置、处理器、空调器
技术领域
本发明属于能量回收技术领域，具体涉及一种自动扶梯重力势能回收利用方法及装置、处理器、空调器。
背景技术
随着我国经济的发展，城镇化进程不断深入，建筑耗能已达我国总能耗的大约三分之一。与此同时，公共建筑空间例如大型卖场、商城等多采用电梯，而据统计，每部电梯平均日耗电约40度，而对于自动扶梯的下行过程而言，前述电能中相当大的一部分被用于减缓下行电梯的速度，具体的，目前采用的较为惯常的方式是将自动扶梯下行过程中产生的动能或者势能通过曳引电动机转化为再生电能，在变频控制自动扶梯中，再生电能通常被转换为热能通过制动电阻上以热量的方式耗掉，通常这部分电能占自动扶梯用电量的20％左右，而对于公共场所中的空调器多采用空调器的形式对场所环境温度进行调整，如果能够将前述的能量利用来在一些工况下作为空调器的电能输入或者风机的旋转驱动动力则能够有利于将公共建筑以及相应空调器的能耗，提升公共建筑以及相应空调器的环保性。而自动扶梯的人流量的大小则直接影响了电能回收的质量，具体的，在人流量较小的时候电能回收方式转化存储的电能极少，现有技术中在人流量较小时往往采用断开存储的方式，而这显然没有能将人流量较小时候的能量予以利用，基于此，提出本发明。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种自动扶梯重力势能回收利用方法及装置、处理器、空调器，能够根据实时人流量的大小调整能量利用方式，提高对自动扶梯重力势能的利用率，达到节能减排的目的。
为了解决上述问题，本发明提供一种自动扶梯重力势能回收利用方法，包括：
获取自动扶梯的实时人流量；
比较获取的实时人流量与人流量预设值的大小关系；
当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制发电装置运转以将自动扶梯重力势能转化为电能；
当获取的实时人流量不大于人流量预设值时，控制发电装置停止运转并控制机械传动装置运转以将自动扶梯的重力势能传输至旋转部件以驱动旋转部件旋转。
优选地，
当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制空调器的第一风机旋转，且采用发电装置转化的电能给空调器供电。
优选地，
获取空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量；
比较获取的空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量大小关系；
当获取的空调器末端风机盘管的换热量大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速降低；
当获取的空调器末端风机盘管的换热量不大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速升高。
优选地，
旋转部件包括空调器的第二风机；和/或，所述机械传动装置至少包括与自动扶梯齿啮合的第一轴以及与第一轴齿啮合的第二风机具有的风机转轴。
本发明还提供一种自动扶梯重力势能回收利用装置，包括：
获取单元，用于获取自动扶梯的实时人流量；
比较单元，用于比较获取的实时人流量与人流量预设值的大小关系；
控制单元，用于当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制发电装置运转以将自动扶梯重力势能转化为电能；
当获取的实时人流量不大于人流量预设值时，控制发电装置停止运转并控制机械传动装置运转以将自动扶梯的重力势能传输至旋转部件以驱动旋转部件旋转。
优选地，
控制单元还用于当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制空调器的第一风机旋转，且采用发电装置转化的电能给空调器供电。
优选地，
获取单元还用于获取空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量；
比较单元还用于比较获取的空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量大小关系；
控制单元还用于当获取的空调器末端风机盘管的换热量大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速降低；
当获取的空调器末端风机盘管的换热量不大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速升高。
优选地，
旋转部件包括空调器的第二风机；和/或，所述机械传动装置至少包括与自动扶梯齿啮合的第一轴以及与第一轴齿啮合的第二风机具有的风机转轴。
本发明还提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的自动扶梯重力势能回收利用方法。
本发明还提供一种空调器，包括上述的自动扶梯重力势能回收利用装置。
本发明提供的一种自动扶梯重力势能回收利用方法及装置、处理器、空调器，通过获取实时人流量，将其与人流量预设值进行比较后根据两者之间的大小关系调整能量利用方式，提高对自动扶梯重力势能的利用率，在人流量较小时通过较高传动效率的机械传动装置直接驱动驱动旋转部件旋转，在人流量较大时则通过发电装置实现对自动扶梯重力势能的高效转化利用并存储，达到节能减排的目的的同时还能够在用电高峰期实现错峰用电，保证用电设备。
附图说明
图1为本发明实施例的自动扶梯重力势能回收利用方法的步骤；
图2为本发明实施例的将自动扶梯重力势能传输至旋转部件的结构示意图；
图3为本发明实施例的自动扶梯重力势能回收利用装置的结构示意图。
附图标记表示为：
10、自动扶梯；20、第二风机；21、风机转轴；22、第二锥齿轮；30、第一轴；31、第一锥齿轮。
具体实施方式
结合参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，具体参见图1所示出，提供一种自动扶梯重力势能回收利用方法，包括：
S100：获取自动扶梯的实时人流量，具体的，例如可以采用红外感测的方式对自动扶梯的实时人流量进行检测，在具体运用中，所述红外感测装置被安装于所述自动扶梯的入口处，当然其还可以采用其他的一些可行的方式予以实现，例如采用重量与人体标准重量的比较获取人流量的大致预估值的方式；
S200：比较获取的实时人流量与人流量预设值的大小关系，人流量预设值具体依据自动扶梯的规格型号以及建筑空间的大小、以及空调器的温度调控能力以及发电装置的电能转化效率进行选择，理论上，人流量预设值可设定为20人次/分钟，当然在实际的应用中前述人流量预设值可以通过一个单位时间(一天)的实时人流量监测规律予以确定；
S300：当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制发电装置运转以将自动扶梯重力势能转化为电能并存储；当获取的实时人流量不大于人流量预设值时，控制发电装置停止运转并控制机械传动装置运转以将自动扶梯的重力势能传输至旋转部件以驱动旋转部件旋转。
该技术方案中，通过获取实时人流量，将其与人流量预设值进行比较后根据两者之间的大小关系调整能量利用方式，提高对自动扶梯重力势能的利用率，在人流量较小时通过较高传动效率的机械传动装置直接驱动驱动旋转部件(具体例如后续涉及的第二风机)旋转，在人流量较大时则通过发电装置实现对自动扶梯重力势能的高效转化利用并存储，达到节能减排的目的的同时还能够在用电高峰期实现错峰用电，保证用电设备(例如后续涉及的空调器)。
前述的发电设备可以采用现有技术中的曳引电动机，而为了实现其对电能的存储及再利用，在其基础上增加相应的滤波-整流-逆变等相关模块即可，作为电路设计中较为惯常的公知常识，本发明并不意欲对如何实现发电并存储做出保护，因此，在这一方面本发明不做赘述。
进一步地，当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制空调器的第一风机旋转，且采用发电装置转化的电能给空调器供电，具体的，在采用红外感觉装置对人流量进行检测时，当获取的实时人流量大于人流量预设值时则发送相应的控制信号至空调器的第一风机控制模块，在第一风机控制模块得到相应的控制信号时，第一风机控制模块控制第一风机旋转，最好的，第一风机旋转速度最好能够与所获取的实时人流量的热量或者冷量负荷相匹配，以进一步节能降耗。具体的，所述自动扶梯重力势能回收利用方法还包括获取空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量；比较获取的空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量大小关系；当获取的空调器末端风机盘管的换热量大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速降低；当获取的空调器末端风机盘管的换热量不大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速升高，前述负荷需求量在空调器制热模式下为热量负荷需求量，在空调器制冷模式下为冷量负荷需求量，也即负荷需求量包括冷量需求量和/或热量需求量。进一步例如，某一人流量下负荷需求量y以及单个空调器末端风机盘管的换热能力Uo可以结合真实运行数据拟合非线性回归模型形成，作为一个具体的应用实例，优选地，y＝aeb/x，Uo＝a0*Ts1a1*Vy a2*Tw1a3*Sa4，单个风机盘管换热量Q＝(丨t1-tw2丨-丨t2-tw1丨)/ln(丨t1-tw2丨/丨t2-tw1丨)*Uo*S，式中a、b、a0、a1、a2、a2、a3、a4为与每一人流量相对应的计算系数(无量纲)、在人流量确定后其各自的数值将被确定、且这些计算系数可在拟合过程中获得，x为人流量(单位为人次/分钟)，也即单位时间内通过的人次，e为自然常数(无量纲)，Ts1为风机盘管的进风湿球温度(单位为℃)，Ts2为风机盘管的出风湿球温度(单位为℃)，Tw1为进口水温(单位为℃)，Tw2为出口水温(单位为℃)，T1为进风干球温度(单位为℃)，T2为出风干球温度(单位为℃)，Vy为风机盘管出风的迎面风速(单位为m2/s)，S为风机盘管换热面积(单位为m2)。通过前述各式，具体获得某一人流量x下的负荷需求量y以及单个空调器末端风机盘管的换热量Q，进而比较y与Q值来对应调节相应的第一风机的转速即可，能够使空调末端的实际温度调节能够与实时的人流量的负荷需求更加匹配，防止空调末端的能量浪费，进而进一步降低空调器的能耗。而可以理解的是，此处的空调末端风机盘管指的是与自动扶梯相对应的空间内的空调末端风机盘管，且在相应的空间内具有多个空调末端时，则相应的空调器末端风机盘管的换热量Q在计算时应乘以相应的个数。
前述的旋转部件包括空调器的第二风机，也即此时的空调器风机盘管中除了前述的第一风机，还包括第二风机，与第一风机不同的是，第二风机直接由机械传动装置驱动旋转，具体的，其只在实时人流量不大于人流量预设值时才会被驱动运转，此时可以理解的是，由于空间内的人数较少，在热量或者冷量负荷的需求方面也相对较小，此时通过自动扶梯的重力势能直接转化驱动第二风机，实现对空间的风量加大；如图2所示出，所述机械传动装置至少包括与自动扶梯齿啮合的第一轴以及与第一轴齿啮合的第二风机具有的风机转轴，最好的所述第一轴被设置于所述自动扶梯的入口端也即自动扶梯的上端位置，由而由于第二风机也被设置在相应的地板上，而进入自动扶梯的人流量则表明了下一层空间将要增加的负荷需求，第二风机则针对下一层空间设置，这样，第一轴及第二风机皆被设置于自动扶梯的上端位置，从而能够使机械传动装置的传动路径最短，从而提升机械传动装置的传动效率。具体的，所述第一轴上设有第一锥齿轮，所述风机转轴上与所述第一锥齿轮相对应的位置则设有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合，从而实现通过第一轴的旋转驱动第二风机旋转的目的，而可以理解的，所述第一轴的另一端(与第一锥齿轮相背离的一端)则与自动扶梯之间传动啮合连接。而这种啮合则可以在获取的实时人流量不大于人流量预设值时，啮合连接，在获取的实时人流量大于人流量预设值时脱离连接，具体在实现上例如可以将第一轴与自动扶梯的循环链轮之间设置相应的离合装置，所述离合装置在接收到相应的控制信号时保证两者的啮合或者脱离啮合(例如在采用红外感觉装置对人流量进行检测时，当获取的实时人流量不大于人流量预设值时则发送相应的控制信号至离合装置，使第一轴与自动扶梯实现啮合连接)。
根据本发明的实施例，具体参见图3所示出，提供一种自动扶梯重力势能回收利用装置，包括：
获取单元100，用于获取自动扶梯的实时人流量，具体的，例如可以采用红外感测的方式对自动扶梯的实时人流量进行检测，在具体运用中，所述红外感测装置被安装于所述自动扶梯的入口处，当然其还可以采用其他的一些可行的方式予以实现，例如采用重量与人体标准重量的比较获取人流量的大致预估值的方式；
比较单元100，用于比较获取的实时人流量与人流量预设值的大小关系，人流量预设值具体依据自动扶梯的规格型号以及建筑空间的大小、以及空调器的温度调控能力以及发电装置的电能转化效率进行选择，理论上，人流量预设值可设定为20人次/分钟，当然在实际的应用中前述人流量预设值可以通过一个单位时间(一天)的实时人流量监测规律予以确定；
控制单元300，用于当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制发电装置运转以将自动扶梯重力势能转化为电能并存储；当获取的实时人流量不大于人流量预设值时，控制发电装置停止运转并控制机械传动装置运转以将自动扶梯的重力势能传输至旋转部件以驱动旋转部件旋转。
该技术方案中，通过获取实时人流量，将其与人流量预设值进行比较后根据两者之间的大小关系调整能量利用方式，提高对自动扶梯重力势能的利用率，在人流量较小时通过较高传动效率的机械传动装置直接驱动驱动旋转部件(具体例如后续涉及的第二风机)旋转，在人流量较大时则通过发电装置实现对自动扶梯重力势能的高效转化利用并存储，达到节能减排的目的的同时还能够在用电高峰期实现错峰用电，保证用电设备(例如后续涉及的空调器)。
前述的发电设备可以采用现有技术中的曳引电动机，而为了实现其对电能的存储及再利用，在其基础上增加相应的滤波-整流-逆变等相关模块即可，作为电路设计中较为惯常的公知常识，本发明并不意欲对如何实现发电并存储做出保护，因此，在这一方面本发明不做赘述。
进一步地，控制单元300还用于当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制空调器的第一风机旋转，且采用发电装置转化的电能给空调器供电，具体的，在采用红外感觉装置对人流量进行检测时，当获取的实时人流量大于人流量预设值时则发送相应的控制信号至空调器的第一风机控制模块，在第一风机控制模块得到相应的控制信号时，第一风机控制模块控制第一风机旋转，最好的，第一风机旋转速度最好能够与所获取的实时人流量的热量或者冷量负荷相匹配，以进一步节能降耗。具体的，所述自动扶梯重力势能回收利用装置的获取单元100还用于获取空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量；比较单元200还用于比较获取的空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量大小关系；控制单元300还用于当获取的空调器末端风机盘管的换热量大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速降低；当获取的空调器末端风机盘管的换热量不大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速升高，前述负荷需求量在空调器制热模式下为热量负荷需求量，在空调器制冷模式下为冷量负荷需求量，也即负荷需求量包括冷量需求量和/或热量需求量。进一步例如，某一人流量下负荷需求量y以及单个空调器末端风机盘管的换热能力Uo可以结合真实运行数据拟合非线性回归模型形成，作为一个具体的应用实例，优选地，y＝aeb/x，Uo＝a0*Ts1a1*Vy a2*Tw1a3*Sa4，单个风机盘管换热量Q＝(丨t1-tw2丨-丨t2-tw1丨)/ln(丨t1-tw2丨/丨t2-tw1丨)*Uo*S，式中a、b、a0、a1、a2、a2、a3、a4为与每一人流量相对应的计算系数(无量纲)、在人流量确定后其各自的数值将被确定、且这些计算系数可在拟合过程中获得，x为人流量(单位为人次/分钟)，也即单位时间内通过的人次，e为自然常数(无量纲)，Ts1为风机盘管的进风湿球温度(单位为℃)，Ts2为风机盘管的出风湿球温度(单位为℃)，Tw1为进口水温(单位为℃)，Tw2为出口水温(单位为℃)，T1为进风干球温度(单位为℃)，T2为出风干球温度(单位为℃)，Vy为风机盘管出风的迎面风速(单位为m2/s)，S为风机盘管换热面积(单位为m2)。通过前述各式，具体获得某一人流量x下的负荷需求量y以及单个空调器末端风机盘管的换热量Q，进而比较y与Q值来对应调节相应的第一风机的转速即可，能够使空调末端的实际温度调节能够与实时的人流量的负荷需求更加匹配，防止空调末端的能量浪费，进而进一步降低空调器的能耗。而可以理解的是，此处的空调末端风机盘管指的是与自动扶梯相对应的空间内的空调末端风机盘管，且在相应的空间内具有多个空调末端时，则相应的空调器末端风机盘管的换热量Q在计算时应乘以相应的个数。
前述的旋转部件包括空调器的第二风机，也即此时的空调器风机盘管中除了前述的第一风机，还包括第二风机，与第一风机不同的是，第二风机直接由机械传动装置驱动旋转，具体的，其只在实时人流量不大于人流量预设值时才会被驱动运转，此时可以理解的是，由于空间内的人数较少，在热量或者冷量负荷的需求方面也相对较小，此时通过自动扶梯的重力势能直接转化驱动第二风机，实现对空间的风量加大；如图2所示出，所述机械传动装置至少包括与自动扶梯齿啮合的第一轴以及与第一轴齿啮合的第二风机具有的风机转轴，最好的所述第一轴被设置于所述自动扶梯的入口端也即自动扶梯的上端位置，由而由于第二风机也被设置在相应的地板上，而进入自动扶梯的人流量则表明了下一层空间将要增加的负荷需求，第二风机则针对下一层空间设置，这样，第一轴及第二风机皆被设置于自动扶梯的上端位置，从而能够使机械传动装置的传动路径最短，从而提升机械传动装置的传动效率。具体的，所述第一轴上设有第一锥齿轮，所述风机转轴上与所述第一锥齿轮相对应的位置则设有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合，从而实现通过第一轴的旋转驱动第二风机旋转的目的，而可以理解的，所述第一轴的另一端(与第一锥齿轮相背离的一端)则与自动扶梯之间传动啮合连接。而这种啮合则可以在获取的实时人流量不大于人流量预设值时，啮合连接，在获取的实时人流量大于人流量预设值时脱离连接，具体在实现上例如可以将第一轴与自动扶梯的循环链轮之间设置相应的离合装置，所述离合装置在接收到相应的控制信号时保证两者的啮合或者脱离啮合(例如在采用红外感觉装置对人流量进行检测时，当获取的实时人流量不大于人流量预设值时则发送相应的控制信号至离合装置，使第一轴与自动扶梯实现啮合连接)。
根据本发明的实施例，还提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述的自动扶梯重力势能回收利用方法。
根据本发明的实施例，还提供一种空调器，包括上述的自动扶梯重力势能回收利用装置。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡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。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动扶梯重力势能回收利用方法，其特征在于，包括：
获取自动扶梯的实时人流量；
比较获取的实时人流量与人流量预设值的大小关系；
当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制发电装置运转以将自动扶梯重力势能转化为电能；
当获取的实时人流量不大于人流量预设值时，控制发电装置停止运转并控制机械传动装置运转以将自动扶梯的重力势能传输至旋转部件以驱动旋转部件旋转。
2.根据权利要求1所述的回收利用方法，其特征在于，
当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制空调器的第一风机旋转，且采用发电装置转化的电能给空调器供电。
3.根据权利要求2所述的回收利用方法，其特征在于，
获取空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量；
比较获取的空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量大小关系；
当获取的空调器末端风机盘管的换热量大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速降低；
当获取的空调器末端风机盘管的换热量不大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速升高。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的回收利用方法，其特征在于，
旋转部件包括空调器的第二风机；和/或，所述机械传动装置至少包括与自动扶梯齿啮合的第一轴以及与第一轴齿啮合的第二风机具有的风机转轴。
5.一种自动扶梯重力势能回收利用装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取自动扶梯的实时人流量；
比较单元，用于比较获取的实时人流量与人流量预设值的大小关系；
控制单元，用于当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制发电装置运转以将自动扶梯重力势能转化为电能；
当获取的实时人流量不大于人流量预设值时，控制发电装置停止运转并控制机械传动装置运转以将自动扶梯的重力势能传输至旋转部件以驱动旋转部件旋转。
6.根据权利要求5所述的回收利用装置，其特征在于，
控制单元还用于当获取的实时人流量大于人流量预设值时，控制空调器的第一风机旋转，且采用发电装置转化的电能给空调器供电。
7.根据权利要求6所述的回收利用装置，其特征在于，
获取单元还用于获取空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量；
比较单元还用于比较获取的空调器末端风机盘管的换热量及自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量大小关系；
控制单元还用于当获取的空调器末端风机盘管的换热量大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速降低；
当获取的空调器末端风机盘管的换热量不大于自动扶梯实时人流量所对应的负荷需求量时，控制空调器的第一风机转速升高。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的回收利用装置，其特征在于，
旋转部件包括空调器的第二风机；和/或，所述机械传动装置至少包括与自动扶梯齿啮合的第一轴以及与第一轴齿啮合的第二风机具有的风机转轴。
9.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至4中任一项所述的自动扶梯重力势能回收利用方法。
10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求5至8中任一所述的自动扶梯重力势能回收利用装置。
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