CN112524749A

CN112524749A - 一种能耗控制器

Info

Publication number: CN112524749A
Application number: CN202011403930.3A
Authority: CN
Inventors: 杨勇
Original assignee: Wuhan Comfortable Yibai Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Comfortable Yibai Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2021-03-19

Abstract

本发明提供了能耗控制器，含电源模块、控制单元、通信模块及至少两个荧光式光纤温度传感系统；控制单元与通信模块通信相连；荧光式光纤温度传感系统用于与外部荧光式光纤传感器相连，以传输对应温度传感信号至控制单元，也用于在控制单元的控制信号下，发出电光信号，以传导光至所连接的外部荧光式光纤传感器；控制单元包含有分析或判断不同荧光式光纤温度传感系统的温度信号差、不同荧光式光纤温度传感系统所检测温度的变化关联关系，及不同温度差趋于温度平衡稳态对应时间关系的方法逻辑，并存储或通过通信模块传递外部荧光式光纤传感器所测得的温度数据；本发明基于室内外温度差准确把握控制的提前量，避免滞后控制造成的能耗浪费。

Description

一种能耗控制器

技术领域

本发明涉及墙面安装的控制开关，具体涉及一种智能家居或者环境智能系统的能耗控制器。

背景技术

智能家居的能耗管理主要体现在三个方面，一是照明管理，二是热能管理，三是待机能耗管理；目前关于照明管理可通过室内人员监控、时间结合光照情况进行有效管理，但在热能管理方面还存在欠缺，待机能耗管理也仍有进一步优化的空间。比如现在的温度传感器通常都需要电池供电，且通常安装在室内，以保持与智能家居主机通信。而室内的温度传感器获取的温度具有一定局限性，由于无法获知室外环境温度，因此无法准确判断热能由外向内的热传导情况，通常遇到的情况是，在夏天更为依赖空调自身的温度控制情况，需要较长时间的开启空调，若较早关闭空调，则室外温度传导至室内，若不再次开启空调，则会降低舒适度，若较晚关闭空调，也可能存在电能浪费。为解决这个问题，有必要进行深入研究。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种智能家居的能耗控制器，其目的在于解决由于缺乏建筑体热传导的信息，使得室内温度控制存在滞后的问题。

一种能耗控制器，包含电源模块、控制单元、通信模块以及至少两个荧光式光纤温度传感系统；

所述控制单元与通信模块通信相连，以与外部的智能家居主机、远程控制设备或用电设备的其中至少一种通信；

所述荧光式光纤温度传感系统用于与外部荧光式光纤传感器相连，以传输对应温度传感信号至控制单元，所述荧光式光纤温度传感系统也用于在控制单元的控制信号下，发出电光信号，以传导光至所连接的外部荧光式光纤传感器；

对应的，所述控制单元包含有分析或判断不同荧光式光纤温度传感系统的温度信号差、不同荧光式光纤温度传感系统所检测温度的变化关联关系，及不同温度差趋于温度平衡稳态对应时间关系的方法逻辑，并存储或通过通信模块传递外部荧光式光纤传感器所测得的温度数据；

所述电源模块的输入与外部市电相连，并提供控制单元、通信模块及所述荧光式光纤温度传感系统的所需用电。

进一步的，所述荧光式光纤温度传感系统包含荧光式光纤温度传感器接口单元、Y形接口转换单元，发光单元，第一光电转换单元、第二光电转换单元、第一信号处理单元、第二信号处理单元；荧光式光纤温度传感器接口单元与Y形接口转换单元的公共端光路连接，Y形接口转换单元的第一分支端与第一光电转换单元的受光作用端光路相对，第一光电转换单元的输出通过第一信号处理单元做电信号处理后传递至控制单元；控制单元的输出与发光单元的输入相连，发光单元的发光作用端与Y形接口转换单元的第二分支端、第二光电转换单元的受光作用端光路相对；第二光电转换单元的输出经第二信号处理单元做电信号处理后传递至控制单元。

进一步的，还包含指示灯；所述指示灯与控制单元电性连接。

进一步的，还集成有电控开关与驱动单元；所述控制单元经过驱动单元与电控开关的控制端电性连接；所述电控开关用于外部电器与市电的通断连接控制。

进一步的，所述监控单元用于至少获取电控开关的开关作用状态、电流信息、电能信息的其中一种，并输出至控制单元。

进一步的，还包含时间单元；所述时间单元与控制单元通信相连。

进一步的，所述电源模块、控制单元、通信模块以及荧光式光纤温度传感系统集成在一个电路板上，且电路板上还设有参考温度检测单元；所述参考温度检测单元与控制单元相连，用于检测临近墙体的空气温度，并传递温度信号。

本发明将荧光式光纤温度传感系统集成到了控制器上，使用时，外部连接的其中一个荧光式光纤温度传感器用于测室内温度，另一个荧光式光纤温度传感器用于测相应的室外温度，根据室外温度与室内温度的差，结合热传导方程计算或历史温度变化数据，能够为室内在不同热能情况或热能控制下的温度变化预测提供更为翔实的参考，在供热/降温的时间供给管理上更为科学，从而达到更好的节能效果。

而在温度监控上，不需要额外的电池为温度传感器提供专用供电，并非必须外露在墙体表面安装，不需要为传统温度传感器解决防晒、防雨、无线信号穿墙、有线连接线缆较多(至少需要2根电缆线与信号线)铺设工艺要求较高，且由于电能在线缆上损耗较大，对于传感器的电源设计部分也有要求，成本相对较高。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、能更好的利用低温或高温的热能余量，准确把握热能控制的提前量，及时控制，避免反复启动控制或滞后控制造成的能耗浪费；

2、能耗控制器集成了荧光式光纤温度传感系统，不需要保持常态供电维持通信，为进一步减小温度传感器的待机功耗创造了条件；

3、可通过墙面开槽，钻孔方式埋设荧光式光纤温度传感器，减小家居环境的可见电器，隐蔽性更好；且不需要针对温度传感器铺设供电线缆，可安装性更强；

4、荧光式光纤温度传感器相比一般光纤温度传感器更能抵抗埋植墙体后，墙体应力对光纤作用而产生的测量影响，可靠性更高；

5、能够充分利用历史温度变化数据，随着时间的推移，可更适应使用者的喜好温度。

附图说明

图1为实施例1的逻辑原理框图。

图2为实施例1中荧光式光纤温度传感系统的连接原理框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

实施例1

本实施例提出了一种能耗控制器，包含电源模块、控制单元、通信模块以及至少两个荧光式光纤温度传感系统；

如图2所示，所述荧光式光纤温度传感系统包含荧光式光纤温度传感器接口单元J1、Y形接口转换单元g1，发光单元，第一光电转换单元A1、第二光电转换单元A2、第一信号处理单元S1、第二信号处理单元S2；荧光式光纤温度传感器接口单元J1与Y形接口转换单元g1的公共端光路连接，Y形接口转换单元g1的第一分支端与第一光电转换单元A1的受光作用端光路相对，第一光电转换单元A1的输出通过第一信号处理单元S1做电信号处理后传递至控制单元；控制单元的输出与发光单元的输入相连，发光单元的发光作用端与Y形接口转换单元g2的第二分支端、第二光电转换单元A2的受光作用端光路相对；第二光电转换单元A2的输出经第二信号处理单元S2做电信号处理后传递至控制单元。第一信号处理单元S1、第二信号处理单元S2至少包含模数转换单元，实际使用时，也可根据需要，在模数转换单元的前端设置滤波电路、线性放大电路，以提高可靠性、增大“测量精度”(线性放大后，有助于提高信号分辨率)。在控制单元的信号控制下，发光单元发出的光激励所连接的荧光式光纤温度传感器的荧光体，在不同温度下，荧光(激励发光)的辉度和余光(激励停止后的发光)的衰减速度都会发生变化，在此情况下，传统光纤温度传感器存在的漂移大、受环境应力影响大的问题都得到了较好的改善。具体的传感信号转换原理为现有技术，再次不作赘述。

还包含指示灯；所述指示灯与控制单元电性连接；通过指示灯，可指示能耗控制情况，且能够为能耗控制存在故障或非预期控制反馈时加以提醒。

能耗控制器还集成有电控开关与驱动单元；所述控制单元经过驱动单元与电控开关的控制端电性连接；所述电控开关用于外部电器与市电的通断连接控制。通过电控开关，可控制空调、电视等热能管理或一般用电电器，为能耗控制器提供了不仅仅依赖于通信模块的更为丰富的控制手段(当通过通信模块实现时，则通信模块需要设置对应的通信单元，比如电视可通过红外遥控通信进行控制，也可通过有线通信单元进行通信控制，这为现有技术，不作赘述)。电控开关的数量可多于一个，具体可采用固态继电器、交流接触器等功率开关器件。

所述监控单元用于至少获取电控开关的开关作用状态、电流信息、电能信息的其中一种，并输出至控制单元，本实施例中，设置为电流监控单元，以便于监控用电器的耗能情况。

能耗控制器还包含时间单元；所述时间单元与控制单元通信相连。以方便与现有时间进行匹配对应。所述电源模块、控制单元、通信模块以及荧光式光纤温度传感系统集成在一个电路板上，且电路板上还设有参考温度检测单元；所述参考温度检测单元与控制单元相连，用于检测临近墙体的空气温度，并传递温度信号，可用于荧光式温度传感器状态的对照，提高可靠性。

在控制单元中，可存储热传导公式与温度分布的关系，用以计算及预测在室内停止加热、停止降温等热能管理后，室内外的热传导在多长时间范围内会趋于平衡(即墙体靠室内一侧与靠室外一侧的温度趋于接近)或可较长时间的维持在人体的舒适温度区域。但由于存在温度测量点的选取、房间朝阳方向、墙体材质(木质、混凝土、金属)、墙体厚度的不同、室内辐射源的不同(比如人数众多与只有一个人时，所表现的热能辐射或呼吸气体影响是不同的)、计算复杂等原因，本实施例以记录历史数据的方式来进行预测及控制。

比如控制单元通过通信模块接收到信号，停止了空调、电炉等热能系统的工作，在停止相关工作的时刻起作为零时刻，并进行计时(不一定依赖于时间单元，控制单元本身要执行程序，需要有晶振等作为机器时钟，以机器时钟计数同样能够实现能耗控制器的计时功能)，此时通过钻孔埋置在靠墙体外侧的荧光式光纤温度传感器所测得的温度设为W1，通过在室内墙体表面开槽嵌入的荧光式光纤温度传感器所测得的温度设为W2，一般而言，不同的人所感受的舒适温度值可能不同，如对于某些人，W2等于20摄氏度或25摄氏度是较为舒适的(设舒适温度为W0)，当W1-W0等于平衡温差设定值时，(平衡温差设定值可设为1摄氏度，也可设为2摄氏度或0.5摄氏度)，则可认为室内外温度基本达到平衡，此时可提前控制空调等热能系统的工作。举例而言，如在夏天环境，W1的温度均高于W2，热能由墙体外侧传导至内侧，W1与W2分别取当天所测得最高温度的对应时刻，如14点测得W1最高为37摄氏度，15点30分测得W2最高为32摄氏度，则获得热传导(由室外向室内)的初始传导时间值为1小时30分，则此热传导的初始传导时间值可作为提前控制室温热能管理的时间参数值，对应W1、W2的差值5摄氏度则可作为提前控制室温热能管理的温度参数值。举例而言，在17点测量W1的温度值为30摄氏度，虽然此时由于室内一直开启空调，W2假设等于22摄氏度，考虑温度参数值5摄氏度，即30摄氏度的室外温度减去温度参数值5摄氏度等于25摄氏度，也在舒适温度范围，因此可提前关闭空调等热能管理系统。传统的空调由于不能获取室外温度反馈，因此只能机械的持续工作，从而导致能耗浪费。由此，通过多次测量即可得到不同室外温度条件下，对应变化到舒适温度的时间，从而通过查表方式能够进行更准确的能耗控制管理。实际使用时，可基于实验环境存储若干标定的对应墙体材质、地理纬度等环境的时间参数值与温度参数值的数据到控制单元中，或结合交互单元(如遥控器或控制面板等)与通信模块，根据生活体验修正温度参数值与时间参数值并存储到控制单元中，从而建立较为完整的“数据表”以供使用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种能耗控制器，其特征在于：包含电源模块、控制单元、通信模块以及至少两个荧光式光纤温度传感系统；

2.如权利要求1所述的一种能耗控制器，其特征在于：所述荧光式光纤温度传感系统包含荧光式光纤温度传感器接口单元、Y形接口转换单元，发光单元，第一光电转换单元、第二光电转换单元、第一信号处理单元、第二信号处理单元；荧光式光纤温度传感器接口单元与Y形接口转换单元的公共端光路连接，Y形接口转换单元的第一分支端与第一光电转换单元的受光作用端光路相对，第一光电转换单元的输出通过第一信号处理单元做电信号处理后传递至控制单元；控制单元的输出与发光单元的输入相连，发光单元的发光作用端与Y形接口转换单元的第二分支端、第二光电转换单元的受光作用端光路相对；第二光电转换单元的输出经第二信号处理单元做电信号处理后传递至控制单元。

3.如权利要求1或2所述的一种能耗控制器，其特征在于：还包含指示灯；所述指示灯与控制单元电性连接。

4.如权利要求1或2所述的一种能耗控制器，其特征在于：还集成有电控开关与驱动单元；所述控制单元经过驱动单元与电控开关的控制端电性连接；所述电控开关用于外部电器与市电的通断连接控制。

5.如权利要求4所述的一种能耗控制器，其特征在于：还包含监控单元；所述监控单元用于至少获取电控开关的开关作用状态、电流信息、电能信息的其中一种，并输出至控制单元。

6.如权利要求5所述的一种能耗控制器，其特征在于：还包含时间单元；所述时间单元与控制单元通信相连。

7.如权利要求1所述的一种能耗控制器，其特征在于：所述电源模块、控制单元、通信模块以及荧光式光纤温度传感系统集成在一个电路板上，且电路板上还设有参考温度检测单元；所述参考温度检测单元与控制单元相连，用于检测临近墙体的空气温度，并传递温度信号。