CN112032990A - 基于温度修正模型的空调控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于温度修正模型的空调控制系统及方法;系统包括日期和时间感应装置、N个人员感测装置、若干红外测距装置、温湿度感测装置、计时装置、智能控制装置、空调;方法步骤为:1)智能控制装置控制空调启动,控制所有人员感测装置工作;空调启动时的温度值由温度设置模块设置;2)当室内平均温湿度不稳定时,所述分析决策模块向控制模块发送空调温度调节信号;3)当室内人员数量n=0且人员离室时间>tmax2后,控制模块关闭空调。本发明可令空调设备的运行更加舒适且人性化,并能充分利用空调的冷热能。本发明通过温度修正,对空调工作模式进行调节,方便调节,具有高舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域,具体是基于温度修正模型的空调控制系统及方法。
背景技术
目前关于空调控制系统及方法的专利主要集中在利用智能控制技术上,忽略了前期调研、实验及模拟扩展,此专利建立在实验探索发现的房间温湿度分布特征及设置温度与空调房间工作区平均温湿度两者间关系模型的基础上。
实验研究发现,空调房间在空调环境下水平温湿差异明显,其中水平温湿度特征表现最为明显的区域为空调送风正对区域,为了充分利用空调设备制备的冷热能,因此空调房间根据人员所在区域进行分区送风对于节能有至关重要的作用。
目前空调设备的开启及状态改变都是人为在已经处于热不舒适情况下进行的,且开启及改变状态大部分时间取决于人为习惯及随机性,且居民对于空调产品面板上的功能键使用并不了解,因此方便科学且舒适节能的开启及调控室内空调设备是至关重要的。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的,基于温度修正模型的空调控制系统,包括日期和时间感应装置、N个人员感测装置、若干红外测距装置、温湿度感测装置、计时装置、智能控制装置、空调。
所述日期和时间感应装置预设有节点时间信息集和红外测距启动时间信息集。
所述日期和时间感应装置实时记录当前日期和时间。若当前日期和时间与节点时间信息集任一元素重合时,日期和时间感应装置向智能控制装置发送监测启动信号I。若当前日期和时间与红外测距启动时间信息集任一元素重合,日期和时间感应装置向智能控制装置发送红外测距启动信号。
所述节点时间信息集包括月、日、小时、分钟。所述节点时间信息集的决定因素包括室内人员作息习惯和所处地区气候。
所述日期和时间感应装置包括记录模块和节点储存及感应模块。
所述记录模块记录当前日期和时间,并发送至节点储存及感应模块。
所述节点储存及感应模块存储预设的节点时间信息集。
所述节点储存及感应模块接收到当前日期和时间后,与节点时间信息集进行匹配,若当前日期和时间与节点时间信息集任一元素重合时,节点储存及感应模块向智能控制装置发送监测启动信号。
N个人员感测装置分别贴置在门框、不同室内区域内和不同室内区域边界位置,监测人体红外感应信号,并发送至智能控制装置。所述人体红外感应信号包括人员进入室内红外感应信号和人员离室红外感应信号。所述室内区域包括生活区和非生活区。所述生活区为人员每日活动时间time>time1的区域。所述生活区包括频繁活动区域和非频繁活动区域。所述频繁活动区域为人员每日活动时间time>time2的区域。所述非频繁活动区域中人员每日活动时间time满足time1<time≤time2;time2>time1。time1、time2为预设时间阈值。
所述非生活区为人员每日活动时间time≤time1的区域;
所述人员感测装置包括人体红外感应器、信号变换及交换器。
所述人体红外感应器监测人体红外感应信号,并通过信号变换及交换器发送至智能控制装置。
每两个人员感测装置之间的直线距离不大于h。
所述温湿度感测装置贴置在空调回风口处,监测回风口所在环境的温湿度信息,并发送至智能控制装置。监测总时间为T2。
所述计时装置监测室内人员停留时间t1、人员离室时间、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间,并发送至智能控制装置。
所述计时装置包括人员离室时间模块、人员在室时间模块、人员不在频繁活动区域时间模块、人员在频繁活动区域时间模块、人员在非频繁活动区域时间模块、人员不在非频繁活动区域时间模块。
当室内人员数量n=0时,所述人员离室时间模块记录人员离室时间。
当室内人员数量n>0时,所述人员在室时间模块记录人员在室时间。
当在频繁活动区域内的人员数量>0时,所述人员在频繁活动区域时间模块记录人员在频繁活动区域内的时间。
当在频繁活动区域内的人员数量=0时,所述人员在频繁活动区域时间模块记录人员不在频繁活动区域内的时间。
当在非频繁活动区域内的人员数量>0时,所述人员在非频繁活动区域时间模块记录人员在非频繁活动区域内的时间。
当在非频繁活动区域内的人员数量=0时,所述人员在非频繁活动区域时间模块记录人员不在非频繁活动区域内的时间。
若干红外测距装置布设在空调上,监测室内空间距离红外信号和空调与不同室内区域的相对位置信息。
所述红外测距装置包括红外测距仪、拍照装置和信号交换器。
所述红外测距仪分别安装在空调正面、背面、左侧壁、右侧壁。4个红外测距仪处于同一水平面。
所述红外测距仪分别安装在空调两个侧壁的顶部,分别记为红外测距仪I、红外测距仪II、红外测距仪III、红外测距仪IV;4个红外测距仪处于同一水平面;红外测距仪I垂直于空调正面,红外测距仪II垂直于空调背面,红外测距仪III垂直于空调左侧壁;红外测距仪IV垂直于空调右侧壁;4个红外测距仪均垂直于地面;
所述红外测距仪工作时,周期单向旋转,每次旋转角度为α;
所述红外测距仪向外发送红外线,并接收红外反射信号;
所述红外测距仪通过信号交换器将红外反射信号发送至智能控制装置;
所述拍照装置布设在室内,拍摄包含空调在内的室内空间图像,并通过信号交换器将室内空间图像发送至智能控制装置。
所述智能控制装置利用图像识别算法对室内空间图像进行识别,得到空调与侧墙壁相对长度、空调与侧墙壁相对宽度的比例X;所述空调与室内区域相对位置包括空调与侧墙壁相对长度、空调与侧墙壁相对宽度。
所述智能控制装置对每个周期的红外测距仪I、红外测距仪III的红外反射信号进行相加,得到该周期的对角测量结果I,对每个周期的红外测距仪II、红外测距仪IV进行相加,得到该周期的对角测量结果I,并以所有周期中对角测量结果I、对角测量结果II的最大值为红外测距仪测量结果。
以红外测距仪测量结果为直角三角形最长边,以室内区域长L和室内区域宽H为直角边,利用勾股定理确定室内区域长L和室内区域宽H。当室内区域长L和室内区域宽H存在多种值时,则计算室内区域长L和室内区域宽H的比例X1,空调与侧墙壁相对长度、空调与侧墙壁相对宽度的比例X2,并以比例差值|X1-X2|最小的室内区域长L和室内区域宽H作为空调与侧墙壁相对长度和空调与侧墙壁相对宽度。
所述智能控制装置包括接收模块、储存模块、分析决策模块、计算模块和控制模块。
所述接收模块分别接收日期和时间感应装置、若干人员感测装置、若干红外测距装置、温湿度感测装置、计时装置发送的信号,并存储至储存模块中。
所述接收模块将接收到的监测启动信号I发送至控制模块。
所述接收模块将人体红外感应信号、室内空间距离红外信号和空调与不同室内区域的相对位置信息发送至计算模块。
所述接收模块将室内人员停留时间t1、人员离室时间、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间、温湿度信息发送至分析决策模块。
所述计算模块接收到人体红外感应信号后,计算出室内人员数量人员所在室内区域和不同室内区域人员数量,并发送至分析决策模块。当计算模块接收到第i个人员感测装置发送的人员进入室内红外感应信号时,更新ni=ni+1。当计算模块接收到人员离室红外感应信号时,更新ni=ni-1。ni初始值为0。人员所在室内区域为ni>0的人员感测装置所在室内区域。
所述计算模块接收到室内空间距离红外信号和空调与不同室内区域的相对位置信息后,计算出室内空间大小和空调与不同室内区域的相对位置,并发送至分析决策模块。
所述分析决策模块判断室内人员数量n>0是否成立,若是,则向控制模块发送计时启动信号。
所述分析决策模块调取存储在储存模块中的停留时间阈值tmax1,并与室内人员停留时间t1比较,当t1≥tmax时,向控制模块发送温湿度感测信号。
所述分析决策模块调取存储在储存模块中的离室时间阈值tmax2并与人员离室时间比较,当人员离室时间≥tmax2时,向控制模块发送空调关闭信号。
所述分析决策模块对人员所在室内区域、不同室内区域人员数量、空调与不同室内区域的相对位置、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间进行分析。
当人员所在室内区域为频繁活动区域且人员在频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax3时,向控制模块发送频繁活动区域风向控制信号。
当人员所在室内区域为非频繁活动区域且人员在非频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax4时,向控制模块发送非频繁活动区域风向控制信号。
当频繁活动区域人数大于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号I。当频繁活动区域人数等于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号II。当频繁活动区域人数小于非频繁活动区域人数且人员在非频繁活动区域停留时间<t2时,向控制模块发送风向调节信号II;当频繁活动区域人数小于非频繁活动区域人数且人员在非频繁活动区域停留时间≥t2时,向控制模块发送风向调节信号III;t2为预设时间阈值。
所述分析决策模块接收到室内空间大小后,调取存储在储存模块中的当地气候信息,生成不同日期和时间节点下的温度调节范围,并输入到温度设置模型中。
所述分析决策模块调取存储在储存模块中的平均温湿度计算模型,并将温湿度信息输入到平均温湿度计算模型中,计算出室内平均温湿度。所述分析决策模块按照时间顺序分别将室内平均温度写入室内平均温度数据集中,将室内平均湿度写入室内平均湿度数据集中。室内平均温度室内平均湿度其中n为温湿度信息总数;
在空调关闭时,所述分析决策模块调取存储在储存模块中的温湿度越限判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到温湿度越限判断模型中。若室内平均温度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的温度范围内或者室内平均湿度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的湿度范围内,则向控制模块发送监测启动信号II和空调启动信号。
在空调开启时,所述分析决策模块调取存储在储存模块中的温湿度平稳化判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到湿度平稳化判断模型中,判断室内平均温湿度是否稳定。当室内平均温湿度不稳定时,所述分析决策模块向控制模块发送空调温度调节信号。当室内平均温湿度稳定时,所述分析决策模块利用平均稳定温度计算模型计算室内平均稳定温度TR=(a1tS+a2)W+(a3tS+a4);其中,拟合系数am=b1mL2+b2mL+b3m;系数序号m=1,2,3,4;am、b1m、b2m、b3m为拟合系数;L为室内空间长;W为室内空间宽;ts为空调设置温度值;若室内平均稳定温度TR不在舒适温度范围内,则所述分析决策模块向控制模块发送空调温度调节信号;
所述温湿度平稳化判断模型包括温湿度平稳化判断条件I、温湿度平稳化判断条件II、温湿度平稳化判断条件III。
温湿度平稳化判断条件I:ΔT<ΔTmax且ΔRH<ΔRHmax。ΔT为室内平均温度数据集中最大元素和最小元素的差值。ΔRH为室内平均湿度数据集中最大元素和最小元素的差值。ΔTmax、ΔRHmax为预设的温湿度变化阈值。
温湿度平稳化判断条件II:Tx<Tn<Ts且RHx<RHn<RHs。Tn为室内平均温度数据集中任意元素。RHn为室内平均湿度数据集中任意元素。Tx、Ts为平均温度最小值和平均温度最大值。RHx、RHs为平均湿度最小值和平均湿度最大值。
温湿度平稳化判断条件III包括以下4种:
a)Tx>Tj>T1且RHx>RHj>RH1。b)Tx>Tj>T1且RHs<RHj<RH1。
c)Ts<Tj<T1且RHx>RHj>RH1。d)Ts<Tj<T1且RHs<RHj<RH1。
其中,Tj、T1分别表示室内平均温度数据集中最后一项和第一项元素。RHj、RH1分别表示室内平均湿度数据集中最后一项和第一项元素。
当室内平均温度数据集和室内平均湿度数据集中的元素均不满足温湿度平稳化判断条件I、温湿度平稳化判断条件II、温湿度平稳化判断条件III时,室内平均温湿度不稳定。
所述控制模块接收到计时启动信号后,控制计时装置工作。
所述控制模块接收到监测启动信号I后,控制贴置在门框、频繁活动区域内的人员感测装置工作。
所述控制模块接收到监测启动信号II后,控制所有人员感测装置工作。
所述控制模块接收到温湿度感测信号后,控制温湿度感测装置工作。
所述控制模块接收到空调启动信号后,调取当前日期和时间对应的温度设置模型,并根据温度设置模型控制空调温度,并控制空调风向为周期性上下风。若当前日期为夏秋季,空调温度为温度设置模型上限。若当前日期为春冬季,空调温度为温度设置模型下限。
所述控制模块接收到频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向频繁活动区域风向。
所述控制模块接收到非频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向非频繁活动区域风向。
所述控制模块接收到风向调节信号I后,控制空调左右风向为周期性左右扫风。其中,向频繁活动区域送风时间大于向非频繁活动区域送风时间。
所述控制模块接收到风向调节信号II后,控制空调左右风向为周期性左右扫风。其中,向频繁活动区域送风时间等于向非频繁活动区域送风时间。
所述控制模块接收到风向调节信号III后,控制空调左右风向为周期性左右扫风;其中,向频繁活动区域送风时间小于向非频繁活动区域送风时间;
所述控制模块接收到空调关闭信号后,关闭空调。
所述控制模块接收到空调温度调节信号后,调整空调为温度设置模型中值。
所述储存模块存储有平均温湿度计算模型、温度设置模型、温度越限判断模型、当地气候信号、平均稳定温度计算模型和舒适温度范围。
所述空调具有独立回风口。
使用所述的基于温度修正模型的空调控制系统的方法,包括以下步骤:
1)所述日期和时间感应装置实时记录当前日期和时间。当当前日期和时间与节点时间信息集任一元素重合时,日期和时间感应装置向智能控制装置发送监测启动信号I。
2)所述智能控制装置控制贴置在门框、频繁活动区域内的人员感测装置工作。
3)人员感测装置监测人体红外感应信号,并发送至智能控制装置。
5)所述计时装置监测室内人员停留时间t1,当t1≥tmax时,智能控制装置控制温湿度感测装置工作。
6)温湿度感测装置周期性监测回风口所在环境的温湿度信息,并发送至智能控制装置。
7)智能控制装置调取存储在储存模块中的平均温湿度计算模型,并将温湿度信息输入到平均温湿度计算模型中,计算出室内平均温湿度。智能控制装置按照时间顺序分别将室内平均温度写入室内平均温度数据集中,将室内平均湿度写入室内平均湿度数据集中。
8)智能控制装置调取存储在储存模块中的温湿度越限判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到温湿度越限判断模型中。若室内平均温度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的温度范围内或者室内平均湿度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的湿度范围内,则向控制模块发送监测启动信号II和空调启动信号。
9)控制模块控制空调启动,控制所有人员感测装置工作。空调启动时的温度值由温度设置模块设置。
10)人员感测装置监测人员所在室内区域和不同室内区域人员数量,并发送至分析决策模块。
11)所述分析决策模块对人员所在室内区域、不同室内区域人员数量、空调与不同室内区域的相对位置、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间进行分析。
当人员所在室内区域为频繁活动区域且人员在频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax3时,向控制模块发送频繁活动区域风向控制信号。
当人员所在室内区域为非频繁活动区域且人员在非频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax4时,向控制模块发送非频繁活动区域风向控制信号。
当频繁活动区域人数大于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号I。当频繁活动区域人数等于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号II。
12)所述控制模块接收到频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向频繁活动区域风向。
所述控制模块接收到非频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向非频繁活动区域风向。
所述控制模块接收到风向调节信号I后,控制空调左右风向为周期性左右扫风。其中,向频繁活动区域送风时间大于向非频繁活动区域送风时间。
所述控制模块接收到风向调节信号II后,控制空调左右风向为周期性左右扫风。其中,向频繁活动区域送风时间等于向非频繁活动区域送风时间。
13)温湿度感测装置周期性监测回风口所在环境的温湿度信息,并发送至智能控制装置。
14)智能控制装置调取存储在储存模块中的平均温湿度计算模型,并将温湿度信息输入到平均温湿度计算模型中,计算出室内平均温湿度。智能控制装置按照时间顺序分别将室内平均温度写入室内平均温度数据集中,将室内平均湿度写入室内平均湿度数据集中。
15)所述分析决策模块调取存储在储存模块中的温湿度平稳化判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到湿度平稳化判断模型中,判断室内平均温湿度是否稳定。当室内平均温湿度不稳定时,所述分析决策模块向控制模块发送空调温度调节信号。当室内平均温湿度稳定时,返回步骤13)。
16)所述控制模块接收到空调温度调节信号后,调整空调为温度设置模型中值。
17)当室内人员数量n=0且人员离室时间>tmax2后,控制模块关闭空调。
本发明的技术效果是毋庸置疑的,本发明可令空调设备的运行更加舒适且人性化,并能充分利用空调的冷热能。本发明通过温度修正,对空调工作模式进行调节,方便调节,具有高舒适度。
附图说明
图1为空调控制系统结构示意图;
图2为空调控制系统使用方法流程图;
图3(a)为房间分隔及分区示意图I;
图3(b)为房间分隔及分区示意图II;
图4为智能控制装置的结构示意图;
图5为人员感测装置的结构示意图;
图6(a)为计时装置的结构示意图I;
图6(b)为计时装置的结构示意图II;
图7为日期和时间感应装置的结构示意图;
图8为温湿度感测装置的结构示意图;
图9为红外测距装置的结构示意图I;
图10为红外测距装置示意图I;
图11为红外测距装置示意图III;
图12(a)为红外测距装置示意图IV;
图12(b)为红外测距装置示意图V;
图中:红外测距装置1。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1:
参见图1至图12,基于温度修正模型的空调控制系统,包括日期和时间感应装置、N个人员感测装置、若干红外测距装置、温湿度感测装置、计时装置、智能控制装置、空调。
所述日期和时间感应装置预设有节点时间信息集和红外测距启动时间信息集。红外测距启动时间信息集的时间包括冬季的第一个节点时间、夏季的第一个节点时间。
所述日期和时间感应装置实时记录当前日期和时间。若当前日期和时间与节点时间信息集任一元素重合时,日期和时间感应装置向智能控制装置发送监测启动信号I。
所述节点时间信息集包括月、日、小时、分钟。所述节点时间信息集的决定因素包括室内人员作息习惯和所处地区气候。
所述日期和时间感应装置包括记录模块和节点储存及感应模块。
所述记录模块记录当前日期和时间,并发送至节点储存及感应模块。
所述节点储存及感应模块存储预设的节点时间信息集。
所述节点储存及感应模块接收到当前日期和时间后,与节点时间信息集进行匹配,若当前日期和时间与节点时间信息集任一元素重合时,节点储存及感应模块向智能控制装置发送监测启动信号。若当前日期和时间与红外测距启动时间信息集任一元素重合,日期和时间感应装置向智能控制装置发送红外测距启动信号。
N个人员感测装置分别贴置在门框、不同室内区域内和不同室内区域边界位置,监测人体红外感应信号,并发送至智能控制装置。所述人体红外感应信号包括人员进入室内红外感应信号和人员离室红外感应信号。所述室内区域包括生活区和非生活区;所述生活区为人员每日活动时间time>10min的区域;所述生活区包括频繁活动区域和非频繁活动区域;所述频繁活动区域为人员每日活动时间time>1h的区域;所述非频繁活动区域中人员每日活动时间time满足10min<t≤1h;所述非生活区为人员每日活动时间time≤10min的区域;
所述人员感测装置包括人体红外感应器、信号变换及交换器。
所述人体红外感应器监测人体红外感应信号,并通过信号变换及交换器发送至智能控制装置。
每两个人员感测装置之间的直线距离不大于h。
所述温湿度感测装置贴置在空调回风口处,监测回风口所在环境的温湿度信息,并发送至智能控制装置。监测总时间为T2。
所述计时装置监测室内人员停留时间t1、人员离室时间、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间,并发送至智能控制装置。
所述计时装置包括人员离室时间模块、人员在室时间模块、人员不在频繁活动区域时间模块、人员在频繁活动区域时间模块、人员在非频繁活动区域时间模块、人员不在非频繁活动区域时间模块。
当室内人员数量n=0时,所述人员离室时间模块记录人员离室时间。
当室内人员数量n>0时,所述人员在室时间模块记录人员在室时间。
当在频繁活动区域内的人员数量>0时,所述人员在频繁活动区域时间模块记录人员在频繁活动区域内的时间。
当在频繁活动区域内的人员数量=0时,所述人员在频繁活动区域时间模块记录人员不在频繁活动区域内的时间。
当在非频繁活动区域内的人员数量>0时,所述人员在非频繁活动区域时间模块记录人员在非频繁活动区域内的时间。
当在非频繁活动区域内的人员数量=0时,所述人员在非频繁活动区域时间模块记录人员不在非频繁活动区域内的时间。
若干红外测距装置布设在空调上,监测室内空间距离红外信号和空调与不同室内区域的相对位置信息。相对位置可以直接由用户填写至智能控制装置中,而无需红外测距装置监测,红外测距装置可省略。
所述红外测距装置包括红外测距仪、拍照装置和信号交换器。
所述红外测距仪分别安装在空调正面、背面、左侧壁、右侧壁。4个红外测距仪处于同一水平面。
参见图12(a)所述红外测距仪1分别安装在空调两个侧壁的顶部,分别记为红外测距仪I、红外测距仪II、红外测距仪III、红外测距仪IV;4个红外测距仪处于同一水平面;红外测距仪I垂直于空调正面,红外测距仪II垂直于空调背面,红外测距仪III垂直于空调左侧壁;红外测距仪IV垂直于空调右侧壁;4个红外测距仪均垂直于地面;将空调等效为矩形时,红外测距仪1的位置如图12(b)所示。
所述红外测距仪工作时,周期单向旋转,每次旋转角度为α;
所述红外测距仪向外发送红外线,并接收红外反射信号;
所述红外测距仪通过信号交换器将红外反射信号发送至智能控制装置;
所述拍照装置布设在室内,拍摄包含空调在内的室内空间图像,并通过信号交换器将室内空间图像发送至智能控制装置。
所述拍照装置拍摄包含空调在内的室内空间图像,并通过信号交换器将室内空间图像发送至智能控制装置。
所述智能控制装置利用现有的图像识别算法对室内空间空调的位置进行识别,作为空调与不同室内区域的相对位置信息的辅助信息,一同使用;
识别方法为:预先存储室内各设备的特征信息(包括RGB值、像素信息),利用图像识别算法提取室内空间图像特征,并与存储的特征信息相匹配,从而得到室内空间中各设备的位置。设备包括空调、沙发、桌子等家具。
所述智能控制装置利用图像识别算法对室内空间图像进行识别,得到空调与侧墙壁相对长度、空调与侧墙壁相对宽度的比例X;所述空调与室内区域相对位置包括空调与侧墙壁相对长度、空调与侧墙壁相对宽度。
所述智能控制装置对每个周期的红外测距仪I、红外测距仪III的红外反射信号进行相加,得到该周期的对角测量结果I,对每个周期的红外测距仪II、红外测距仪IV进行相加,得到该周期的对角测量结果I,并以所有周期中对角测量结果I、对角测量结果II的最大值为红外测距仪测量结果。在测量时,可以加上空调的宽,也可以忽略。
以红外测距仪测量结果为直角三角形最长边,以室内区域长L和室内区域宽H为直角边,利用勾股定理确定室内区域长L和室内区域宽H。当室内区域长L和室内区域宽H存在多种值时,则计算室内区域长L和室内区域宽H的比例X1,空调与侧墙壁相对长度、空调与侧墙壁相对宽度的比例X2,并以比例差值|X1-X2|最小的室内区域长L和室内区域宽H作为空调与侧墙壁相对长度和空调与侧墙壁相对宽度。在利用勾股定理确定室内区域长L和室内区域宽H时,长和宽不一定都符合勾股定理,当红外线被室内某一物体遮挡的时候,长和宽的平方和并不等于对角线平方和。而测试过程中的预选长和宽均是两个红外线的距离和,以最接近勾股定理(即选取一组L和H,使其与满足勾股定理的长、宽的值最接近)为准。同时用拍照相片确定出距离测算时的正常性,从而筛选出最终数据。
所述智能控制装置包括接收模块、储存模块、分析决策模块、计算模块和控制模块。
所述接收模块分别接收日期和时间感应装置、若干人员感测装置、若干红外测距装置、温湿度感测装置、计时装置发送的信号,并存储至储存模块中。
所述接收模块将接收到的监测启动信号I发送至控制模块。
所述接收模块将人体红外感应信号、室内空间距离红外信号和空调与不同室内区域的相对位置信息发送至计算模块。
所述接收模块将室内人员停留时间t1、人员离室时间、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间、温湿度信息发送至分析决策模块。
所述计算模块接收到人体红外感应信号后,计算出室内人员数量人员所在室内区域和不同室内区域人员数量,并发送至分析决策模块。当计算模块接收到第i个人员感测装置发送的人员进入室内红外感应信号时,更新ni=ni+1。当计算模块接收到人员离室红外感应信号时,更新ni=ni-1。ni初始值为0。人员所在室内区域为ni>0的人员感测装置所在室内区域。
所述计算模块接收到室内空间距离红外信号和空调与不同室内区域的相对位置信息后,计算出室内空间大小和空调与不同室内区域的相对位置,并发送至分析决策模块。
所述分析决策模块判断室内人员数量n>0是否成立,若是,则向控制模块发送计时启动信号。
所述分析决策模块调取存储在储存模块中的停留时间阈值tmax1,并与室内人员停留时间t1比较,当t1≥tmax时,向控制模块发送温湿度感测信号。
所述分析决策模块调取存储在储存模块中的离室时间阈值tmax2并与人员离室时间比较,当人员离室时间≥tmax2时,向控制模块发送空调关闭信号。
所述分析决策模块对人员所在室内区域、不同室内区域人员数量、空调与不同室内区域的相对位置、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间进行分析。
当人员所在室内区域为频繁活动区域且人员在频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax3时,向控制模块发送频繁活动区域风向控制信号。
当人员所在室内区域为非频繁活动区域且人员在非频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax4时,向控制模块发送非频繁活动区域风向控制信号。
当频繁活动区域人数大于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号I。当频繁活动区域人数等于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号II。当频繁活动区域人数小于非频繁活动区域人数且人员在非频繁活动区域停留时间<30min时,向控制模块发送风向调节信号II;当频繁活动区域人数小于非频繁活动区域人数且人员在非频繁活动区域停留时间≥30min时,向控制模块发送风向调节信号III;
所述分析决策模块接收到室内空间大小后,调取存储在储存模块中的当地气候信息,生成不同日期和时间节点下的温度调节范围,并输入到温度设置模型中。
所述分析决策模块调取存储在储存模块中的平均温湿度计算模型,并将温湿度信息输入到平均温湿度计算模型中,计算出室内平均温湿度。所述分析决策模块按照时间顺序分别将室内平均温度写入室内平均温度数据集中,将室内平均湿度写入室内平均湿度数据集中。
室内平均温度室内平均湿度其中n=10,n为正整数;Ti为第i时刻温度,RHi为第i时刻湿度。i为以当前时刻为零点,往前的i次温湿度监测的时刻。在空调关闭时,所述分析决策模块调取存储在储存模块中的温湿度越限判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到温湿度越限判断模型中。若室内平均温度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的温度范围内或者室内平均湿度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的湿度范围内,则向控制模块发送监测启动信号II和空调启动信号。
在空调开启时,所述分析决策模块调取存储在储存模块中的温湿度平稳化判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到湿度平稳化判断模型中,判断室内平均温湿度是否稳定。当室内平均温湿度不稳定时,所述分析决策模块向控制模块发送空调温度调节信号。当室内平均温湿度稳定时,所述分析决策模块利用平均稳定温度计算模型计算室内平均稳定温度TR=(a1tS+a2)W+(a3tS+a4);其中,拟合系数am=b1mL2+b2mL+b3m;系数序号m=1,2,3,4;am、b1m、b2m、b3m为拟合系数;L为室内空间长;W为室内空间宽;ts为空调设置温度值;若室内平均稳定温度TR不在舒适温度范围内,则所述分析决策模块向控制模块发送空调温度调节信号;TR=AW+B;A=a1TS+a2,B=a3TS+a4。
如表1、表2分别展示了卧室夏季和冬季的工作区平均稳定温度的拟合系数表,其中均包括居住建筑卧室挂机空调靠墙角安装和靠墙中间两种典型安装位置的拟合系数。如表3、表4分别展示了客厅夏季和冬季的三种柜机空调形式情况下(中送正下回、中送后中回、中送侧下回)的工作区平均稳定温度的拟合系数表,其中均包括居住建筑客厅柜机空调靠电视墙安装和靠沙发安装两种典型安装位置的拟合系数。
表1夏季-卧室工作区平均稳定温度的拟合系数表
表2冬季-卧室工作区平均稳定温度的拟合系数表
表3夏季-客厅工作区平均稳定温度的拟合系数表
表4冬季-客厅工作区平均稳定温度的拟合系数表
所述温湿度平稳化判断模型包括温湿度平稳化判断条件I、温湿度平稳化判断条件II、温湿度平稳化判断条件III。
温湿度平稳化判断条件I:ΔT<ΔTmax且ΔRH<ΔRHmax。ΔT为室内平均温度数据集中最大元素和最小元素的差值。ΔRH为室内平均湿度数据集中最大元素和最小元素的差值。ΔTmax、ΔRHmax为预设的温湿度变化阈值。
温湿度平稳化判断条件II:Tx<Tn<Ts且RHx<RHn<RHs。Tn为室内平均温度数据集中任意元素。RHn为室内平均湿度数据集中任意元素。Tx、Ts为平均温度最小值和平均温度最大值。RHx、RHs为平均湿度最小值和平均湿度最大值。
温湿度平稳化判断条件III包括以下4种:
a)Tx>Tj>T1且RHx>RHj>RH1。b)Tx>Tj>T1且RHs<RHj<RH1。
c)Ts<Tj<T1且RHx>RHj>RH1。d)Ts<Tj<T1且RHs<RHj<RH1。
其中,Tj、T1分别表示室内平均温度数据集中最后一项和第一项元素。RHj、RH1分别表示室内平均湿度数据集中最后一项和第一项元素。
当室内平均温度数据集和室内平均湿度数据集中的元素均不满足温湿度平稳化判断条件I、温湿度平稳化判断条件II、温湿度平稳化判断条件III时,室内平均温湿度不稳定。
所述控制模块接收到计时启动信号后,控制计时装置工作。
所述控制模块接收到监测启动信号I后,控制贴置在门框、频繁活动区域内的人员感测装置工作。
所述控制模块接收到监测启动信号II后,控制所有人员感测装置工作。
所述控制模块接收到风向调节信号III后,控制空调左右风向为周期性左右扫风;其中,向频繁活动区域送风时间小于向非频繁活动区域送风时间;所述控制模块接收到温湿度感测信号后,控制温湿度感测装置工作。
所述控制模块接收到空调启动信号后,调取当前日期和时间对应的温度设置模型,并根据温度设置模型控制空调温度,并控制空调风向为周期性上下风。若当前日期为夏秋季,空调温度为温度设置模型上限。若当前日期为春冬季,空调温度为温度设置模型下限。
所述控制模块接收到频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向频繁活动区域风向。
所述控制模块接收到非频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向非频繁活动区域风向。
所述控制模块接收到风向调节信号I后,控制空调左右风向为周期性左右扫风。其中,向频繁活动区域送风时间大于向非频繁活动区域送风时间。
所述控制模块接收到风向调节信号II后,控制空调左右风向为周期性左右扫风。其中,向频繁活动区域送风时间等于向非频繁活动区域送风时间。
所述控制模块接收到风向调节信号III后,控制空调左右风向为周期性左右扫风;其中,向频繁活动区域送风时间小于向非频繁活动区域送风时间;
所述控制模块接收到空调关闭信号后,关闭空调。
所述控制模块接收到空调温度调节信号后,调整空调为温度设置模型中值。
所述储存模块存储有平均温湿度计算模型、温度设置模型、温度越限判断模型、当地气候信号、平均稳定温度计算模型和舒适温度范围。
所述空调具有独立回风口。
实施例2:
使用所述的基于温度修正模型的空调控制系统的方法,包括以下步骤:
1)所述日期和时间感应装置实时记录当前日期和时间。当当前日期和时间与节点时间信息集任一元素重合时,日期和时间感应装置向智能控制装置发送监测启动信号I。
2)所述智能控制装置控制贴置在门框、频繁活动区域内的人员感测装置工作。
3)人员感测装置监测人体红外感应信号,并发送至智能控制装置。
5)所述计时装置监测室内人员停留时间t1,当t1≥tmax时,智能控制装置控制温湿度感测装置工作。
6)温湿度感测装置周期性监测回风口所在环境的温湿度信息,并发送至智能控制装置。
7)智能控制装置调取存储在储存模块中的平均温湿度计算模型,并将温湿度信息输入到平均温湿度计算模型中,计算出室内平均温湿度。智能控制装置按照时间顺序分别将室内平均温度写入室内平均温度数据集中,将室内平均湿度写入室内平均湿度数据集中。
8)智能控制装置调取存储在储存模块中的温湿度越限判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到温湿度越限判断模型中。若室内平均温度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的温度范围内或者室内平均湿度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的湿度范围内,则向控制模块发送监测启动信号II和空调启动信号。
9)控制模块控制空调启动,控制所有人员感测装置工作。空调启动时的温度值由温度设置模块设置。
10)人员感测装置监测人员所在室内区域和不同室内区域人员数量,并发送至分析决策模块。
11)所述分析决策模块对人员所在室内区域、不同室内区域人员数量、空调与不同室内区域的相对位置、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间进行分析。
当人员所在室内区域为频繁活动区域且人员在频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax3时,向控制模块发送频繁活动区域风向控制信号。
当人员所在室内区域为非频繁活动区域且人员在非频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax4时,向控制模块发送非频繁活动区域风向控制信号。
当频繁活动区域人数大于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号I。当频繁活动区域人数等于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号II。
12)所述控制模块接收到频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向频繁活动区域风向。
所述控制模块接收到非频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向非频繁活动区域风向。
所述控制模块接收到风向调节信号I后,控制空调左右风向为周期性左右扫风。其中,向频繁活动区域送风时间大于向非频繁活动区域送风时间。
所述控制模块接收到风向调节信号II后,控制空调左右风向为周期性左右扫风。其中,向频繁活动区域送风时间等于向非频繁活动区域送风时间。
13)温湿度感测装置周期性监测回风口所在环境的温湿度信息,并发送至智能控制装置。
14)智能控制装置调取存储在储存模块中的平均温湿度计算模型,并将温湿度信息输入到平均温湿度计算模型中,计算出室内平均温湿度。智能控制装置按照时间顺序分别将室内平均温度写入室内平均温度数据集中,将室内平均湿度写入室内平均湿度数据集中。
15)所述分析决策模块调取存储在储存模块中的温湿度平稳化判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到湿度平稳化判断模型中,判断室内平均温湿度是否稳定。当室内平均温湿度不稳定时,所述分析决策模块向控制模块发送空调温度调节信号。当室内平均温湿度稳定时,返回步骤13)。
16)所述控制模块接收到空调温度调节信号后,调整空调为温度设置模型中值。
17)当室内人员数量n=0且人员离室时间>tmax2后,控制模块关闭空调。
实施例3:
基于温湿度修正的空调控制系统结构中包括智能控制装置、时间和日期感应装置、人员感测装置、计时装置、温湿度感测装置、红外测距装置及空调设备。基于该系统结构及两种基于温度修正的模型可实现对空调设备的智能舒适化控制。
智能控制装置可以是类似于路由器、天猫等其他设备的单一设备或与路由器、天猫、手机、智能手表等设备进行功能合并后控制空调设备及其他家用设备;该智能控制装置可以接收且可同时接收来自时间和日期感应装置、人员感测装置、计时装置、温湿度感测装置、红外测距装置及空调设备遥控器的信号,并可对这些信号进行对应的处理分析或计算,最终作出相应的决策控制空调设备及其他装置对应模块的启闭状态或空调设备的设置状态。
该智能控制装置可以是带有应用程序或集成芯片的单一设备,也可将该应用程序或集成芯片安装在家中常见的电子设备(路由器、天猫、手机、智能手表)中;其中应用程序或集成芯片可以包括识别连接房间其他电子设备的功能。
智能控制装置与时间和日期感应装置、计时装置可以合成为一个装置;同理,时间和日期感应装置及计时装置对应模块功能可以增加在上述智能控制装置对应的应用程序或集成芯片上。
室内区域包括:
生活区,室内人员常生活及活动区域,卧室以床铺以内范围作为生活区范围,客厅以沙发及餐桌以内范围作为生活区范围;
非生活区,室内人员非常生活及活动区域,卧室以床铺以外范围作为非生活区范围,客厅以沙发及餐桌以外范围作为非生活区范围;
门,作为分隔空调房间与室外或其他房间的界限;
过道口,同样作为分隔空调房间与室外或其他房间的界限;
人员感测装置:利用该装置安装在房间的门、过道口及生活区与非生活区的边界的进出口处,其中三角形向里表示进,三角形向外表示出,且进出是相对的。
接收模块:用于接收来自其他传感器及装置的信息;
储存模块:用于储存来自其他装置的重要信息、对其他装置的决策逻辑、设置温度模型及相关重要值及计算方法、温度修正模型及相关重要值及计算方法;
计算模块:至少包括处理来自房间进出口及空调房间各区域边界的人员感测装置传送信号的加一减一动作、在需要时利用储存模块中已有的计算方法对设置温度模型中相关重要值重新计算并重新赋值到储存模块中、在需要时利用储存模块中已有的计算方法对温度修正模型中相关重要值计算并传送给决策模块、计算空调开启或改变状态后时间等功能;
分析决策模块:用于分析来自接收模块、计算模块的信息及结果,其中分析结果将通过储存模块中对其他装置的决策逻辑作出对相应装置的决策;
控制模块:通过分析决策模块中作出的对相应装置的决策转化为对相应装置的控制命令,联动相应装置改变其状态或启闭状况。
人体红外感应器:用于感应人员进出房间及各区域情况并产生对应的压力信号;
信号变换及交换器:将人体红外感应器产生的对应压力信号变换成数字信号传送给智能控制装置,且可将压力信号转换成启动智能控制装置、计时装置等其他装置的信号。
所述人员感测装置具体用于:
通过空调房间进出口及人员可能频繁活动区域安装人员感测装置的方式确认房间人员进出房间情况及房间原有人员情况;
通过对空调房间分区并安装人员感测装置的方式确认人员进出房间各区域情况。
基于上述对于避免人员短暂停留房间及房间各区域而导致错误开启空调及改变设置状态的思想,本发明实施例提供了一种计时装置,其结构示意如图6所示。
人员在室时间模块:功能在于确认人员在室为非短暂停留,当人员离室时间模块中时间长度超过预设时间时,人员在室时间模块立即关闭清零,并联动智能控制装置关闭室内空调设备,且当智能控制模块中计算模块对房间进出口及房间人体可能频繁活动区域的人员感测装置传送信息的计算结果一直大于零时,人员在室时间一直记录,当人员在室时间长度超过预设时间时,联动智能控制装置启动空调设备回风口处温度感测装置;
人员离室时间模块:功能在于确认房间人数为零的时间长短,当智能控制模块中计算模块对房间进出口及房间人体可能频繁活动区域的人员感测装置传送信息的计算结果为零时,立即启动,否则立即关闭清零;
人员在生活区时间模块:功能在于确认人员在生活区为非短暂停留,当人员不在生活区时间模块中时间长度超过预设时间时,人员在生活区时间模块立即关闭清零,并联动智能控制装置改变空调设备设置风向;
人员不在生活区时间模块:功能在于确认在生活区人员人数为零的时间长短,当智能控制模块中计算模块对生活区边界的人员感测装置传送信息的计算结果为零时,立即启动,否则立即关闭清零;
人员在非生活区时间模块:功能在于确认人员在非生活区为非短暂停留,当人员不在非生活区时间模块中时间长度超过预设时间时,人员在非生活区时间模块立即关闭清零,并联动智能控制装置改变空调设备设置风向;
人员不在非生活区时间模块:功能在于确认在非生活区人员人数为零的时间长短,当智能控制模块中计算模块对非生活区边界的人员感测装置传送信息的计算结果为零时,立即启动,否则立即关闭清零。
日期和时间感应装置包括:
记录模块:用于记录准确的日期和时间;
节点储存及感应模块:一方面功能为储存符合当地气候标准的日期及符合使用人员个性化习惯的娱乐休息时间,且用户可通过设置改变其储存的节点,
另一方面功能为当记录模块记录的日期和时间到达日期及时间节点信息时该模块会作出感应动作并将该节点信息传给智能控制装置。
所述日期及时间节点信息具体包括:
符合当地气候标准的日期节点信息,其中日期节点信息至少包括空调使用当地冬季及夏季前后节点时间;
符合多数用户生活起居及娱乐习惯的时间节点信息,其中时间节点信息至少包括午休及晚休前后节点时间。
温湿度感测装置包括:
温湿度感应器:安装于回风口处感测准确的回风口处的温度和湿度;
信号交换器:一方面信号交换器将感测到温度和湿度传给智能控制装置,另一方面智能控制装置通过该交换器也能将开启信号传给温湿度感测装置从而开启装置。
红外测距装置包括:
红外测距仪:四个单向可旋转的红外测距仪,仪器会每隔一定角度(建议5°,最大旋转角度为90°)进行一次测距并反馈给智能控制装置,其一方面的功能在于测试房间的长宽尺寸并利用房间的对角线尺寸来核算确认房间的长宽尺寸,另一方面的功能在于利用各距离之间的折算作为房间空调设备安装位置的确认的重要依据之一;
微型拍照装置:安装于空调设备上,功能在于确定当前空调设备所在位置周围的家具布置,并作为房间空调设备安装位置的确认的另一重要依据;
信号交换器:一方面信号交换器将感测到的距离信号和拍照完成的完整图片传给智能控制装置,另一方面智能控制装置通过该交换器也能将开启信号传给红外测距装置从而开启装置。
实施例4:
一种基于温度修正的空调控制系统,所述系统包括:
智能控制装置接受到来自日期和时间感应装置预设好的节点信息时,便联动控制空调房间进出口及人员可能频繁活动区域的人员感测装置运行;
所述日期和时间感应装置,包括:
记录模块,记录以北京时间为依据的准确日期和时间;
节点储存及感应模块,储存日期及时间节点信息,并在相应的节点信息作出感应传给智能控制装置。
所述日期及时间节点信息,包括:
符合多数用户生活起居及娱乐习惯的时间节点信息,其中时间节点信息至少包括午休及晚休前后节点时间;
符合当地气候标准的日期节点信息,其中日期节点信息至少包括空调使用当地冬季及夏季前后节点时间。
人员感测装置感应到室内有人时,同时人员感测装置将联动智能控制装置启动计时装置中的人员在室时间模块;
人员感测装置,包括:
通过空调房间进出口及人员可能频繁活动区域安装人员感测装置的方式确认房间人员进出房间情况及房间原有人员情况;
通过对空调房间分区并安装人员感测装置的方式确认人员进出房间各区域情况;
人员在室时间大于预设时间时联动智能控制装置启动回风口处温度感测装置感测回风口温度,回风口处温度感测装置中的信息被智能控制装置接收作为决策空调设备是否开启的依据;
智能控制装置接收到空调设备需要开启的信号时,立即联动红外测距装置测量各个距离,并将各个距离立即反馈给智能控制装置进行房间尺寸的计算,且通过距离折算和拍照图片得到当前空调设备的安装位置情况,从而代入温度模型及设置温度模型中;
所述的智能控制装置,至少包括:
接收模块,用于接收来自其他传感器及装置的信息;
储存模块,用于储存来自其他装置的重要信息、对其他装置的决策逻辑、设置温度模型相关重要值及计算方法、温度模型相关重要值及计算方法;
计算模块,至少包括处理来自房间进出口及空调房间各区域边界的人员感测装置传送信号的加一减一动作、处理来自红外测距装置传送的距离信号的加和除动作、在需要时利用储存模块中已有的计算方法对设置温度模型中相关重要值重新计算并重新赋值到储存模块中、在需要时利用储存模块中已有的计算方法对温度模型中相关重要值计算并传送给决策模块、计算空调开启或改变状态后时间等功能;
进出房间情况,包括:
空调房间进出口及人员可能频繁活动区域的人员感测装置联动智能控制装置中的计算模块在感测到的原有人数基础上对进出口人数进行加减,其中房间进出人员的计算操作分别为加减一动作。
所述空调房间分区,包括:
根据房间大小及家具功能布置安排对所用空调设备房间进行分区,其中分区至少包括两个区域,即生活区与非生活区;
根据房间分区情况在房间各区域边界安装人员感测装置。
所述进出房间各区域情况,包括:
空调房间各区域边界的人员感测装置联动智能控制装置中的计算模块在感测到的对应区域的原有人数基础上对进出各区域人数进行加减,其中进出各区域边界的计算操作分别为加减一动作。
分析决策模块,用于分析来自接收模块、计算模块的信息及结果,其中分析结果将通过储存模块中对其他装置的决策逻辑作出对相应装置的决策;
控制模块,通过分析决策模块中作出的对相应装置的决策转化为对相应装置的控制命令,联动相应装置改变其状态或启闭状况。
空调设备初始开启时设置温度为初始设置温度模型中建议边界设置值(夏季为初始边界值上限,冬季为初始边界值下限),但初始默认设置风向为上下水平,且左右风向取决于室内人员所在区域;
空调设备设置状态是否改变取决于当前设置温度通过温度模型的换算出的房间工作区平均温度是否在稳定地处于舒适区范围内以及室内人员所在区域是否改变。
红外测距装置,至少包括:
水平且有特征地安装在空调外表面四个棱角处(两表面相交处,圆柱侧表面的四等分母线假想为空调外表面棱角)的四个单向可旋转的红外测距仪和一个微型拍照装置,功能在于将实时测得的各个距离信号反馈给智能控制装置进行处理计算以判断当前即将运行的空调设备所处房间的大体尺寸(空调自身尺寸忽略)且通过距离折算和拍照的图片确定空调所在的安装位置;
所述的水平且有特征地安装在空调外表面四个棱角处,至少包括:
四个棱角以对角线为参考分为两组,且将两组棱角均假想为平行的两组平面,一组平面贴着且平行于空调前后面,另一组平面贴着且平行于空调左右面,单向红外测距仪安装也以该种分组方式进行互相绑定编号(1-4),其中四个测距仪1、2为一组(用于测宽),3、4为一组(用于测长);
四个单向红外测距仪分别垂直于前面所述的四个棱角面且分别垂直于地面进行水平安装在空调器四个棱角面相对于地面的最高处。
所述的四个可旋转的单向红外测距仪,至少包括:
单向发射红外线进行测距,初始发射方向垂直且背向其安装在的假想棱角面,且初始方向测得的距离将被反馈给智能控制装置;
四个可旋转的单向红外测距仪在初始发射方向测距之后会继续在空调器表面进行旋转测距,每隔一定角度(建议5°,最大旋转角度为90°)进行一次测距,且每次测距均会反馈给智能控制装置;
所述的智能控制装置进行处理计算以判断当前即将运行的空调设备所处房间的大体尺寸(空调自身尺寸忽略),包括:
对红外测距装置初始方向反馈的距离进行对角线的相加并分别储存为空调房间的默认长度和宽度;
智能控制装置按四个红外测试仪测试距离反馈的顺序进行储存、相加并再储存,总共完成18次的测距后,对比2组相加后的距离;以其中最大相加距离作为空调器房间的对角线距离,并通过勾股定理对空调房间的长宽验证和更正,确定最终的空调房间尺寸;
其中所述的通过距离折算和拍照的图片确定空调所在的安装位置,包括:
安装位置的确定在空调房间尺寸最终确定之后进行;
距离的折算按组(组别按照测距仪划分组别,共两组)进行,安装位置的确定进行距离折算时主要利用确定最终空调房间尺寸的距离;其中1、2两个测距仪的距离除以宽;3、4两个测距仪的距离除以长,按照计算比例初步确定空调房间的安装位置;
拍照的图片可以确定当前空调所在位置周围的家具布置,如客厅的柜机,可确定其安装于电视旁还是沙发旁。
所述方法包括:
当日期和时间到达符合当地气候和用户生活习惯的节点时,室内进出口及人体可能频繁活动区域的人员感测装置将被智能控制装置联动启动;
人员感测装置将感测室内是否有人存在及进出房间情况反馈到智能控制装置,并联动计时装置对应模块启动;
当计时装置中室内人员在室时间超过预计时间时,联动智能控制装置启动空调设备回风口处温度感测装置;
计时装置,至少包括:
人员离室时间模块,功能在于确认房间人数为零的时间长短,当智能控制模块中计算模块对房间进出口及房间人体可能频繁活动区域的人员感测装置传送信息的计算结果为零时,立即启动,否则立即关闭清零;
人员在室时间模块,功能在于确认人员在室为非短暂停留,当人员离室时间模块中时间长度超过预设时间时,人员在室时间模块立即关闭清零,并联动智能控制装置关闭室内空调设备,且当智能控制模块中计算模块对房间进出口及房间人体可能频繁活动区域的人员感测装置传送信息的计算结果一直大于零时,人员在室时间一直记录,当人员在室时间长度超过预设时间时,联动智能控制装置启动空调设备回风口处温度感测装置;
人员不在生活区时间模块,功能在于确认在生活区人员人数为零的时间长短,当智能控制模块中计算模块对生活区边界的人员感测装置传送信息的计算结果为零时,立即启动,否则立即关闭清零;
人员在生活区时间模块,功能在于确认人员在生活区为非短暂停留,当人员不在生活区时间模块中时间长度超过预设时间时,人员在生活区时间模块立即关闭清零,并联动智能控制装置改变空调设备设置风向;
人员不在非生活区时间模块,功能在于确认在非生活区人员人数为零的时间长短,当智能控制模块中计算模块对非生活区边界的人员感测装置传送信息的计算结果为零时,立即启动,否则立即关闭清零;
人员在非生活区时间模块,功能在于确认人员在非生活区为非短暂停留,当人员不在非生活区时间模块中时间长度超过预设时间时,人员在非生活区时间模块立即关闭清零,并联动智能控制装置改变空调设备设置风向。
当回风口处温度感测装置感测到温度超过对应季节人体可接受温度上下限时,联动智能控制装置各区域边界的人员感测装置启动;
智能控制装置根据所有人员感测装置综合情况分析出初始默认风向;并控制空调设备按照初始默认状态启动;
空调设备开启后,智能控制装置会定时根据室内人员感测装置及计时装置反馈信息综合决定是否改变空调设备的设置风向或是否关闭空调设备,亦可按室内人员要求不定时改变空调设备的设置风向并接收储存状态值;
当空调设备关闭的同时,除日期及时间感应装置、房间进出口及人员可能频繁活动区域的人员感测装置以外的其他装置需同时全部关闭;
智能控制装置会根据空调设备改变启闭或设置状态后时间以及在时间长度满足要求后一段时间内定时要求回风口温湿度感测装置传送温度信号从而综合判定空调环境下的房间温湿度是否处于稳定状态;
当智能控制装置判断出空调环境下的房间温湿度处于稳定状态时,立即根据当前空调设备形式、空调使用季节、空调房间的尺寸及空调安装位置)选择对应的温度模型并通过智能控制装置中储存的当前空调设备的设置温度估算当前房间工作区的平均温度是否处于舒适温度范围内,若是,则保持当前设置状态,若否,则将空调设置温度调整至设置温度模型当前中值,并重新赋予设置温度模型边界值及中值;
当智能控制装置判断出空调环境下的房间温湿度处于非稳定状态时,立即根据之前一段时间内定时要求回风口温度感测装置传送温湿度信号并通过温湿度修正模型换算来判定空调环境下的房间温湿度是否靠近舒适温湿度范围内,若是,则保持当前设置状态并定时要求判定空调环境下的房间温湿度是否处于稳定状态并重复判定稳定性后的动作,若否,则将空调设置温度调整至设置温度模型当前中值,并重新赋予设置温度模型边界值及中值,仍然定时要求判定空调环境下的房间温湿度是否处于稳定状态并重复判定稳定性后的动作。
所述温度模型,至少包括:
温度模型是指居住建筑卧室挂机空调(上送上回)、客厅柜机空调(中送侧下回、中送正下回、中送后中回)的冬夏季运行模式情况下空调设备设置温度与房间工作区平均稳定温度间的关系模型,关系模型的形式及形式中的相关系数见附录1;
智能控制装置会根据当前空调设备形式、空调使用季节、空调房间的尺寸及空调安装位置当前选择筛选出与当前空调房间环境匹配对应的温度模型,并根据当前房间空调设备的设置温度进行房间工作区平均稳定的估算;
设置温度模型及设置温度相关边界值和中值,至少包括:
设置温度模型的构成成分是既定空调房间的设置温度边界值和中值,且由于设置温度模型是根据当前空调房间既定的温度模型进一步计算得到的,则设置温度模型构成成分由空调设备形式、空调使用季节、空调房间的尺寸及空调安装位置等客观因素共同决定;
设置温度模型的边界值和中值会随着当前设置温度的变化进行调整,当空调设置温度按需调整为设置温度模型当前中值时,重新赋予设置温度模型中的边界值为上一步设置温度模型中的中值和其中一个边界值(夏季时为上一步边界值下限,冬季时为上一步边界值上限);
智能控制装置根据房间工作区平均稳定温度舒适范围进行推算得到当前房间设置初始温度边界值及中值从而构成初始设置温度模型,房间工作区平均稳定温度舒适范围在夏季时介于24-28℃之间,在冬季时介于18-24℃之间。
四个棱角以空调的对角线为参考分为两组,且将两组棱角均假想为平行的两组平面,一组平面贴着且平行于空调前后面,另一组平面贴着且平行于空调左右面,单向红外测距仪安装也以该种分组方式进行互相绑定编号(1-4),其中四个测距仪1、2为一组(用于测宽),3、4为一组(用于测长);
四个单向红外测距仪分别垂直于前面所述的四个棱角面且分别垂直于地面进行水平安装在空调器四个棱角面相对于地面的最高处。
四个可旋转的单向红外测距仪,至少包括:
单向发射红外线进行测距,初始发射方向垂直且背向其安装在的假想棱角面,且初始方向测得的距离将被反馈给智能控制装置;
四个可旋转的单向红外测距仪在初始发射方向测距之后会继续在空调器表面进行旋转测距,每隔一定角度(建议5°,最大旋转角度为90°)进行一次测距,且每次测距均会反馈给智能控制装置;
所述的智能控制装置进行处理计算以判断当前即将运行的空调设备所处房间的大体尺寸(空调自身尺寸忽略),包括:
对红外测距装置初始方向反馈的距离进行对角线的相加并分别储存为空调房间的默认长度和宽度;
智能控制装置按四个红外测试仪测试距离反馈的顺序进行储存、相加并再储存,总共完成18次的测距后,对比2组相加后的距离;以其中最大相加距离作为空调器房间的对角线距离,并通过勾股定理对空调房间的长宽验证和更正,确定最终的空调房间尺寸;
所述的通过距离折算和拍照的图片确定空调所在的安装位置,包括:
安装位置的确定在空调房间尺寸最终确定之后进行;
距离的折算按组(组别按照测距仪划分组别,共两组)进行,安装位置的确定进行距离折算时主要利用确定最终空调房间尺寸的距离;其中1、2两个测距仪的距离除以宽;3、4两个测距仪的距离除以长,按照计算比例初步确定空调房间的安装位置;
拍照的图片可以确定当前空调所在位置周围的家具布置,如客厅的柜机,可确定其安装于电视旁还是沙发旁。大体如下:
进行对角线折算是为了防止测算距离时,某些距离测量时,被家具遮挡(图中蓝线为没有家具遮挡时的初始长度,红线为对角线长度),红外线测距仪(橘色圆圈)尽可能安装在家具遮挡红外线较少的空调最上端。
实施例5:
使用所述的基于温度修正模型的空调控制系统的方法,包括以下步骤:
1)通过日期及时间感应装置判断是否到达空调开启信息节点,若是,则转入步骤2,否则,转入步骤4。
日期及时间感应装置根据提前预设好的日期及时间节点信息并在信息节点作出判断及反应,若判断到达提前预设好的符合空调开启的日期及时间节点,则联动智能控制装置开启且将该信号传递给智能控制装置并转入步骤2,否则,转入步骤4。
2)通过对应区域的人员感测装置及计时装置综合判断是否有人员在室内,若是,则转入步骤3,否则,转入步骤4。
通过房间出入口及人员可能频繁活动区域的人员感测装置及计时装置综合判断是否有人员非短时间在室内,若是,则将该信号传递给智能控制装置并转入步骤3,否则,转入步骤4。
3)通过回风口处温度感测装置感测房间温度是否到达上下限,若是,则转入步骤5,否则,转入步骤4。
当智能控制装置通过步骤1获取到日期及时间感测装置传来的节点信息,并通过步骤2人员感测装置及计时装置传来的信息综合判断出存在有人员非时间内在室内后,立即控制回风口处温度感测装置感测当前房间温度,若接收到当前房间温度并判断出当前房间温度到达当地及当季的上限或下限时,则转入步骤5,否则,转入步骤4。
4)保持空调关闭状态或关闭空调。
5)综合红外测距装置、人员感测装置及计时装置信息分别判断空调房间尺寸、空调设备安装位置及人员在各区域的情况。
智能控制装置通过步骤3判断出当前房间温度到达上限或下限时,控制启动红外测距装置和各区域边界的人员感测装置,各人员感测装置也会联动计时装置对应模块计时;智能控制装置通过接收到红外测距装置、人员感测装置及计时装置信息综合判断出空调房间尺寸、空调设备安装位置、室内人员在室人数情及室内人员在各区域情况。
6)默认设置状态(设置温度为当前设置温度模型建议边界设置值,且根据人员在各区域情况设置空调初始风向)开启空调。
默认设置温度为当前设置温度模型中建议边界设置值,其中夏季默认设置温度为设置温度模型边界值上限,冬季默认设置温度为设置温度模型边界值下限,默认设置风速为低速。空调风向设置要求空调设备至少可扫风,并建议空调设备风向可自定义设置;在此基础上,智能控制装置根据人员在各区域比例进行设置。
若房间仅被分为生活区和非生活区。且生活区及非生活区位置信息可通过应用程序或设备初始设置录入智能控制装置中;当生活区及非生活区均有人时,但生活区大于非生活区人数时,空调设备扫风模式开启,建议风向每周期停留于生活区的时间多于非生活区1/3;当生活区及非生活区均有人且人数相等时,空调设备扫风模式开始且建议风向每周期停留于生活区的时间等于非生活区;当生活区及非生活区仅有一个区域存在人员时,空调设备送风需定向于存在有人员的区域。
7)检查更新当前模型建议边界值及中值,并须根据各人员感测装置及计时装置综合反馈信息或根据室内人员不定时要求决定空调的启闭及设置状态(室内人员反馈要求有优先级),空调关闭后除部分必要人员感测装置、日期及时间感应装置外其他装置均立即停止分析并关闭。
通过步骤6按照初始设置状态开启空调后,当前模型边界值及中值暂时不变;当室内人员通过遥控装置或应用程序要求空调启闭及设置状态改变时,智能控制装置立即接收该信号进行改变,改变后仍按该控制方法运行。但由于人员感测装置会跟随室内人员变化情况将信号转换后传给智能控制装置,人员感测装置同样会联动计时装置相应模块进行相应启闭及计时,计时节点信号会同样传给智能控制装置;换言之,智能控制装置时刻会接收室内人员变化情况及在室离室时间节点信息、在各区域时间及不在各区域时间节点信息,通过这些信息综合判断空调开启或是关闭;若保持开启状态,人员在室情况变化则设置风向改变,设置风向仍然是根据当前人员在各区域比例进行设置;当按照控制逻辑及人为要求关闭空调设备后除空调房间出入口及人员可能频繁存在区域的人员感测装置、日期及时间感应装置外的其他装置均立即停止分析并关闭。
当室内人员短时间内前后两次人为要求设置状态的改变时,智能控制装置将接受此信号立即按照人员要求改变设置状态,并要求停止当前控制方法的运行。
8)综合时间及回风口温湿度信号判断房间温湿度是否稳定,若是,则转入步骤9,否则,转入步骤210。
空调房间温湿度是否稳定需靠智能控制装置同时根据时间以及满足时间长度后回风口在一段时间内反馈的温湿度信号综合判断;该时间长度是指空调开启或改变状态后开始计时的时间,该时间的计时工作由智能控制装置的计算模块来完成,这就意味着智能控制装置一旦接受到空调开启或改变设置状态的信号,接收模块便会提醒装置内的计算模块开始计时;当计时时间到达30分钟时,智能控制装置便会要求在10分钟内回风口处温湿度感测装置每隔1分钟反馈回风口处温湿度,并以此作为判断房间温湿度是否稳定的依据。
当智能感测装置计算模块计时时间到达30分钟且接收到10分钟内回风口处感测到温湿度后,会按照以下逻辑判断房间温湿度是否稳定:智能控制装置将10分钟内感知的10个空气温度进行两两作差计算并暂时储存在储存模块,并分析出空气温度10分钟内的极值,即最大值和最小值,计算最大值与最小值之间差值,若10分钟内计算结果绝对值均小于2℃,可认为室内空气温度处于稳定;同理,将10分钟内感知的10个空气湿度进行两两作差并暂时储存在储存模块,并分析出空气湿度10分钟内的极值,即最大值和最小值,计算最大值与最小值之间差值,若10分钟内计算结果绝对值均小于3%,可认为室内空气湿度处于稳定。
9)智能控制装置基于温度修正模型综合分析房间温度是否在舒适区范围内,若是,则转入步骤11,否则,转入步骤12。
当智能控制装置判断出房间温湿度处于稳定状态时,计算模块会利用储存模块中的温度修正模型及当前已经反馈的空调设备设置温度对应估算出当前房间平均温湿度,从而对照储存模块中已有的当地当季温度舒适区范围;若房间平均温度在当地当季的温度舒适区范围内,则转入步骤11,否则转入步骤12。
10)智能控制装置基于当前10分钟内反馈的回风口温湿度综合分析房间温湿度是否靠近舒适区范围,若是,则转入步骤213,否则,转入步骤14。
当智能控制装置判断出房间温湿度暂时未处于稳定状态时,计算模块会利用储存模块中当前10分钟内已经反馈的10个回风口温湿度暂时作为房间工作区平均稳定温湿度来对比储存模块中已有的当地当季温湿度舒适区范围;若智能控制装置按照一定逻辑判断出房间平均温湿度在靠近当地当季的温湿度舒适区范围,则转入步骤213,否则转入步骤214。
智能控制装置将按照以下逻辑判断房间平均温度是否在靠近当地当季的温度舒适区范围:
若Tx>T1>T2>T3>T4>T5>T6>T7>T8>T9>T10或TS<T1<T2<T3<T4<T5<T6<T7<<T8<T9<T10,则判断出当前房间平均温度在偏离温度舒适区范围;若T1>T2>T3>T4>T5>T6>T7>T8>T9>T10>Ts或T1<T2<T3<T4<T5<T6<T7<T8<T9<T10<Tx,则判断出当前房间平均温度在靠近温度舒适区范围;若10分钟内空气温度呈现不太规律的趋势,但Tx>T1>T10或TS<T1<T10,则同样判断出当前房间平均温度在偏离温度舒适区范围;若10分钟内空气温度呈现不太规律的趋势,但Tx>T10>T1或Ts<T10<T1,则同样判断出当前房间平均温度在靠近温度舒适区范围;若10分钟内空气温度存在不太规律现象但存在有Tn在舒适温度范围内,即存在Tx<Tn<Ts,则先认为房间平均温度在靠近温度舒适区范围;其中Tn(n=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)为第n分钟房间平均温度,Tx为当地当季温度舒适区下限,Ts为当地当季温度舒适区上限。
或者智能控制装置将按照以下逻辑判断房间平均湿度是否在靠近当地当季的湿度舒适区范围:
若RHx>RH1>RH2>RH3>RH4>RH5>RH6>RH7>RH8>RH9>RH10或RHS<RH1<RH2<RH3<RH4<RH5<RH6<RH7<RH8<RH9<RH10,则判断出当前房间平均湿度在偏离湿度舒适区范围;
若RH1>RH2>RH3>RH4>RH5>RH6>RH7>RH8>RH9>RH10>RHs或RH1<RH2<RH3<RH4<RH5<RH6<RH7<RH8<RH9<RH10<RHx,则判断出当前房间平均湿度在靠近湿度舒适区范围;若10分钟内空气湿度呈现不太规律的趋势,但RHx>RH1>RH10或RHS<RH1<RH10,则同样判断出当前房间平均湿度在偏离湿度舒适区范围;若10分钟内空气湿度呈现不太规律的趋势,但RHx>RH10>RH1或RHs<RH10<RH1,则同样判断出当前房间平均湿度在靠近湿度舒适区范围;若10分钟内空气湿度存在不太规律现象但存在有RHn在舒适湿度范围内,即存在RHx<RHn<RHs,则先认为房间平均湿度在靠近湿度舒适区范围;其中RHn(n=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)为第n分钟房间平均湿度,RHx为当地当季湿度舒适区下限,RHs为当地当季湿度舒适区上限。
11)保持现有设置状态,但须根据人员感测装置及计时装置综合反馈信息或根据室内人员不定时要求决定空调设备启闭状态及设置状态(室内人员反馈要求有优先级),空调关闭后除部分必要人员感测装置、日期及时间感应装置外其他装置均立即停止分析并关闭。
12)设置温度调整至当前设置温度模型中值。
13)保持现有设置状态。
14)设置温度调整至当前设置温度模型中值。
通过12、13、14任一步骤之后均将返回步骤7;且依次按照步骤7之后的流程进行。
基于上述对空调房间及房间各区域的进出人员进行感测统计、充分利用空调设备制造的冷热能并进行分区送风的技术构思,本发明实施例提出了利用人员感测装置对空调房间进行分隔及分区,如图3为本实施例提供的一种房间分隔及分区方法示意图,由于常见空调房间为卧室及客厅,因此该方法简单根据卧室与客厅常见功能仅将空调房间分成了两个区域;需要说明的是房间分隔及分区可按其功能及其需要进行其他类型的划分。
Claims (9)
1.基于温度修正模型的空调控制系统,其特征在于,包括日期和时间感应装置、N个人员感测装置、若干红外测距装置、所述温湿度感测装置、计时装置、智能控制装置和空调。
所述日期和时间感应装置预设有节点时间信息集和红外测距启动时间信息集;
所述日期和时间感应装置实时记录当前日期和时间;若当前日期和时间与节点时间信息集任一元素重合,日期和时间感应装置向智能控制装置发送监测启动信号I;若当前日期和时间与红外测距启动时间信息集任一元素重合,日期和时间感应装置向智能控制装置发送红外测距启动信号;
N个人员感测装置分别贴置在门框、不同室内区域内和不同室内区域边界位置,监测人体红外感应信号,并发送至智能控制装置;所述人体红外感应信号包括人员进入室内红外感应信号和人员离室红外感应信号;所述室内区域包括生活区和非生活区;
所述生活区为人员每日活动时间time>time1的区域;所述生活区包括频繁活动区域和非频繁活动区域;所述频繁活动区域为人员每日活动时间time>time2的区域;所述非频繁活动区域中人员每日活动时间time满足time1<time≤time2;time2>time1;time1、time2为预设时间阈值;所述非生活区为人员每日活动时间time≤time1的区域;
所述温湿度感测装置贴置在空调回风口处,监测回风口所在环境的温湿度信息,并发送至智能控制装置;监测总时间为T2;
所述计时装置监测室内人员停留时间t1、人员离室时间、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间,并发送至智能控制装置;
若干红外测距装置布设在空调上,监测室内空间距离红外信号和空调与不同室内区域的相对位置信息;
所述智能控制装置包括接收模块、储存模块、分析决策模块、计算模块和控制模块;
所述接收模块分别接收日期和时间感应装置、若干人员感测装置、若干红外测距装置、温湿度感测装置、计时装置发送的信号,并存储至储存模块中;
所述接收模块将接收到的监测启动信号I发送至控制模块;
所述接收模块将人体红外感应信号、室内空间距离红外信号和空调与不同室内区域的相对位置信息发送至计算模块;
所述接收模块将室内人员停留时间t1、人员离室时间、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间、温湿度信息发送至分析决策模块;
所述计算模块接收到人体红外感应信号后,计算出室内人员数量人员所在室内区域和不同室内区域人员数量,并发送至分析决策模块;当计算模块接收到第i个人员感测装置发送的人员进入室内红外感应信号时,更新ni=ni+1;当计算模块接收到人员离室红外感应信号时,更新ni=ni-1;ni初始值为0;人员所在室内区域为ni>0的人员感测装置所在室内区域;
所述计算模块接收到室内空间距离红外信号和空调与不同室内区域的相对位置信息后,计算出室内空间大小和空调与不同室内区域的相对位置,并发送至分析决策模块;
所述分析决策模块判断室内人员数量n>0是否成立,若是,则向控制模块发送计时启动信号;
所述分析决策模块调取存储在储存模块中的停留时间阈值tmax1,并与室内人员停留时间t1比较,当t1≥tmax时,向控制模块发送温湿度感测信号;
所述分析决策模块调取存储在储存模块中的离室时间阈值tmax2并与人员离室时间比较,当人员离室时间≥tmax2时,向控制模块发送空调关闭信号;
所述分析决策模块对人员所在室内区域、不同室内区域人员数量、空调与不同室内区域的相对位置、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间进行分析;
当人员所在室内区域为频繁活动区域且人员在频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax3时,向控制模块发送频繁活动区域风向控制信号;
当人员所在室内区域为非频繁活动区域且人员在非频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax4时,向控制模块发送非频繁活动区域风向控制信号;
当频繁活动区域人数大于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号I;当频繁活动区域人数等于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号II;当频繁活动区域人数小于非频繁活动区域人数且人员在非频繁活动区域停留时间<t2时,向控制模块发送风向调节信号II;当频繁活动区域人数小于非频繁活动区域人数且人员在非频繁活动区域停留时间≥t2时,向控制模块发送风向调节信号III;
所述分析决策模块接收到室内空间大小后,调取存储在储存模块中的当地气候信息,生成不同日期和时间节点下的温度调节范围,并输入到温度设置模型中;
所述分析决策模块调取存储在储存模块中的平均温湿度计算模型,并将温湿度信息输入到平均温湿度计算模型中,计算出室内平均温湿度;所述分析决策模块按照时间顺序分别将室内平均温度写入室内平均温度数据集中,将室内平均湿度写入室内平均湿度数据集中;室内平均温度室内平均湿度其中n为温湿度信息总数;
在空调关闭时,所述分析决策模块调取存储在储存模块中的温湿度越限判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到温湿度越限判断模型中;若室内平均温度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的温度范围内或者室内平均湿度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的湿度范围内,则向控制模块发送监测启动信号II和空调启动信号;
在空调开启时,所述分析决策模块调取存储在储存模块中的温湿度平稳化判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到湿度平稳化判断模型中,判断室内平均温湿度是否稳定;当室内平均温湿度不稳定时,所述分析决策模块向控制模块发送空调温度调节信号;当室内平均温湿度稳定时,所述分析决策模块利用平均稳定温度计算模型计算室内平均稳定温度TR=(a1tS+a2)W+(a3tS+a4);其中,拟合系数am=b1mL2+b2mL+b3m;系数序号m=1,2,3,4;am、b1m、b2m、b3m为拟合系数;L为室内空间长;W为室内空间宽;ts为空调设置温度值;若室内平均稳定温度TR不在舒适温度范围内,则所述分析决策模块向控制模块发送空调温度调节信号;
所述控制模块接收到计时启动信号后,控制计时装置工作;
所述控制模块接收到监测启动信号I后,控制贴置在门框、频繁活动区域内的人员感测装置工作;
所述控制模块接收到监测启动信号II后,控制所有人员感测装置工作;
所述控制模块接收到温湿度感测信号后,控制温湿度感测装置工作;
所述控制模块接收到空调启动信号后,调取当前日期和时间对应的温度设置模型,并根据温度设置模型控制空调温度,并控制空调风向为周期性上下风;若当前日期为夏秋季,空调温度为温度设置模型上限;若当前日期为春冬季,空调温度为温度设置模型下限;
所述控制模块接收到频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向频繁活动区域风向;
所述控制模块接收到非频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向非频繁活动区域风向;
所述控制模块接收到风向调节信号I后,控制空调左右风向为周期性左右扫风;其中,向频繁活动区域送风时间大于向非频繁活动区域送风时间;
所述控制模块接收到风向调节信号II后,控制空调左右风向为周期性左右扫风;其中,向频繁活动区域送风时间等于向非频繁活动区域送风时间;
所述控制模块接收到风向调节信号III后,控制空调左右风向为周期性左右扫风;其中,向频繁活动区域送风时间小于向非频繁活动区域送风时间;
所述控制模块接收到空调关闭信号后,关闭空调;
所述控制模块接收到空调温度调节信号后,调整空调为温度设置模型中值;
所述储存模块存储有平均温湿度计算模型、温度设置模型、温度越限判断模型、当地气候信号、平均稳定温度计算模型和舒适温度范围;
所述空调具有独立回风口。
2.根据权利要求1或2所述的基于温度修正模型的空调控制系统,其特征在于:所述节点时间信息集包括月、日、小时、分钟;所述节点时间信息集的决定因素包括室内人员作息习惯和所处地区气候。
3.根据权利要求1所述的基于温度修正模型的空调控制系统,其特征在于:所述人员感测装置包括人体红外感应器、信号变换及交换器;
所述人体红外感应器监测人体红外感应信号,并通过信号变换及交换器发送至智能控制装置;
每两个人员感测装置之间的直线距离不大于h。
4.根据权利要求1所述的基于温度修正模型的空调控制系统,其特征在于:所述日期和时间感应装置包括记录模块和节点储存及感应模块;
所述记录模块记录当前日期和时间,并发送至节点储存及感应模块;
所述节点储存及感应模块存储预设的节点时间信息集;
所述节点储存及感应模块接收到当前日期和时间后,与节点时间信息集进行匹配,若当前日期和时间与节点时间信息集任一元素重合时,节点储存及感应模块向智能控制装置发送监测启动信号。
5.根据权利要求1所述的基于温度修正模型的空调控制系统,其特征在于:所述红外测距装置包括4个红外测距仪(1)、拍照装置和信号交换器;
所述红外测距仪(1)分别安装在空调两个侧壁的顶部,分别记为红外测距仪I、红外测距仪II、红外测距仪III、红外测距仪IV;4个红外测距仪(1)处于同一水平面;红外测距仪I垂直于空调正面,红外测距仪II垂直于空调背面,红外测距仪III垂直于空调左侧壁;红外测距仪IV垂直于空调右侧壁;4个红外测距仪(1)均垂直于地面;
所述红外测距仪(1)工作时,周期单向旋转,每次旋转角度为α;
所述红外测距仪(1)向外发送红外线,并接收红外反射信号;
所述红外测距仪(1)通过信号交换器将红外反射信号发送至智能控制装置;
所述拍照装置布设在室内,拍摄包含空调在内的室内空间图像,并通过信号交换器将室内空间图像发送至智能控制装置;
所述智能控制装置利用图像识别算法对室内空间图像进行识别,得到空调与侧墙壁相对长度、空调与侧墙壁相对宽度的比例X;所述空调与室内区域相对位置包括空调与侧墙壁相对长度、空调与侧墙壁相对宽度。
所述智能控制装置对每个周期的红外测距仪I、红外测距仪III的红外反射信号进行相加,得到该周期的对角测量结果I,对每个周期的红外测距仪II、红外测距仪IV进行相加,得到该周期的对角测量结果I,并以所有周期中对角测量结果I、对角测量结果II的最大值为红外测距仪测量结果。
6.根据权利要求1或5所述的基于温度修正模型的空调控制系统,其特征在于,以红外测距仪测量结果为直角三角形最长边,以室内区域长L和室内区域宽H为直角边,利用勾股定理确定室内区域长L和室内区域宽H;当室内区域长L和室内区域宽H存在多种值时,则计算室内区域长L和室内区域宽H的比例X1,空调与侧墙壁相对长度、空调与侧墙壁相对宽度的比例X2,并以比例差值|X1-X2|最小的室内区域长L和室内区域宽H作为空调与侧墙壁相对长度和空调与侧墙壁相对宽度。
7.根据权利要求1所述的基于温度修正模型的空调控制系统,其特征在于:所述温湿度平稳化判断模型包括温湿度平稳化判断条件I、温湿度平稳化判断条件II、温湿度平稳化判断条件III;
温湿度平稳化判断条件I:ΔT<ΔTmax且ΔRH<ΔRHmax;ΔT为室内平均温度数据集中最大元素和最小元素的差值;ΔRH为室内平均湿度数据集中最大元素和最小元素的差值;ΔTmax、ΔRHmax为预设的温湿度变化阈值;
温湿度平稳化判断条件II:Tx<Tn<Ts且RHx<RHn<RHs;Tn为室内平均温度数据集中任意元素;RHn为室内平均湿度数据集中任意元素;Tx、Ts为平均温度最小值和平均温度最大值;RHx、RHs为平均湿度最小值和平均湿度最大值;
温湿度平稳化判断条件III包括以下4种:
a)Tx>Tj>T1且RHx>RHj>RH1;b)Tx>Tj>T1且RHs<RHj<RH1;
c)Ts<Tj<T1且RHx>RHj>RH1;d)Ts<Tj<T1且RHs<RHj<RH1;
其中,Tj、T1分别表示室内平均温度数据集中最后一项和第一项元素;RHj、RH1分别表示室内平均湿度数据集中最后一项和第一项元素;
当室内平均温度数据集和室内平均湿度数据集中的元素均不满足温湿度平稳化判断条件I、温湿度平稳化判断条件II、温湿度平稳化判断条件III时,室内平均温湿度不稳定。
8.根据权利要求1所述的基于温度修正模型的空调控制系统,其特征在于:所述计时装置包括人员离室时间模块、人员在室时间模块、人员不在频繁活动区域时间模块、人员在频繁活动区域时间模块、人员在非频繁活动区域时间模块、人员不在非频繁活动区域时间模块;
当室内人员数量n=0时,所述人员离室时间模块记录人员离室时间;
当室内人员数量n>0时,所述人员在室时间模块记录人员在室时间;
当在频繁活动区域内的人员数量>0时,所述人员在频繁活动区域时间模块记录人员在频繁活动区域内的时间;
当在频繁活动区域内的人员数量=0时,所述人员在频繁活动区域时间模块记录人员不在频繁活动区域内的时间;
当在非频繁活动区域内的人员数量>0时,所述人员在非频繁活动区域时间模块记录人员在非频繁活动区域内的时间;
当在非频繁活动区域内的人员数量=0时,所述人员在非频繁活动区域时间模块记录人员不在非频繁活动区域内的时间。
9.使用权利要求1至8中任一项所述的基于温度修正模型的空调控制系统的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)所述日期和时间感应装置实时记录当前日期和时间;当当前日期和时间与节点时间信息集任一元素重合时,日期和时间感应装置向智能控制装置发送监测启动信号I;
2)所述智能控制装置控制贴置在门框、频繁活动区域内的人员感测装置工作;
3)人员感测装置监测人体红外感应信号,并发送至智能控制装置;
5)所述计时装置监测室内人员停留时间t1,当t1≥tmax时,智能控制装置控制温湿度感测装置工作;
6)温湿度感测装置周期性监测回风口所在环境的温湿度信息,并发送至智能控制装置;
7)智能控制装置调取存储在储存模块中的平均温湿度计算模型,并将温湿度信息输入到平均温湿度计算模型中,计算出室内平均温湿度;智能控制装置按照时间顺序分别将室内平均温度写入室内平均温度数据集中,将室内平均湿度写入室内平均湿度数据集中;
8)智能控制装置调取存储在储存模块中的温湿度越限判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到温湿度越限判断模型中;若室内平均温度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的温度范围内或者室内平均湿度数据集中至少存在一个元素不在温湿度越限判断模型的湿度范围内,则向控制模块发送监测启动信号II和空调启动信号;
9)控制模块控制空调启动,控制所有人员感测装置工作;空调启动时的温度值由温度设置模块设置;
10)人员感测装置监测人员所在室内区域和不同室内区域人员数量,并发送至分析决策模块;
11)所述分析决策模块对人员所在室内区域、不同室内区域人员数量、空调与不同室内区域的相对位置、人员在不同室内区域内停留时间、人员离开不同室内区域时间进行分析;
当人员所在室内区域为频繁活动区域且人员在频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax3时,向控制模块发送频繁活动区域风向控制信号;
当人员所在室内区域为非频繁活动区域且人员在非频繁活动区域停留时间大于时间阈值tmax4时,向控制模块发送非频繁活动区域风向控制信号;
当频繁活动区域人数大于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号I;当频繁活动区域人数等于非频繁活动区域人数时,向控制模块发送风向调节信号II;
12)所述控制模块接收到频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向频繁活动区域风向;
所述控制模块接收到非频繁活动区域风向控制信号,,控制空调左右风向为朝向非频繁活动区域风向;
所述控制模块接收到风向调节信号I后,控制空调左右风向为周期性左右扫风;其中,向频繁活动区域送风时间大于向非频繁活动区域送风时间;
所述控制模块接收到风向调节信号II后,控制空调左右风向为周期性左右扫风;其中,向频繁活动区域送风时间等于向非频繁活动区域送风时间;
13)温湿度感测装置周期性监测回风口所在环境的温湿度信息,并发送至智能控制装置;
14)智能控制装置调取存储在储存模块中的平均温湿度计算模型,并将温湿度信息输入到平均温湿度计算模型中,计算出室内平均温湿度;智能控制装置按照时间顺序分别将室内平均温度写入室内平均温度数据集中,将室内平均湿度写入室内平均湿度数据集中;
15)所述分析决策模块调取存储在储存模块中的温湿度平稳化判断模型,并将室内平均温度数据集、室内平均湿度数据集输入到湿度平稳化判断模型中,判断室内平均温湿度是否稳定;当室内平均温湿度不稳定时,所述分析决策模块向控制模块发送空调温度调节信号;当室内平均温湿度稳定时,返回步骤13);
16)所述控制模块接收到空调温度调节信号后,调整空调为温度设置模型中值;
17)当室内人员数量n=0且人员离室时间>tmax2后,控制模块关闭空调。
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CN113009949A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-22 | 深圳达实智能股份有限公司 | 一种室内温度监测调节方法和电子设备 |
CN113361850A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-09-07 | 重庆大学 | 一种基于节能行为引导模型的室内热湿环境调控装置 |
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CN113361850B (zh) * | 2021-04-22 | 2023-08-29 | 重庆大学 | 一种基于节能行为引导模型的室内热湿环境调控装置 |
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