CN112944570B - 多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调技术领域，具体提供一种多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法，旨在解决将毫米波雷达用于同一空间内多室内机人员数量检测时无法对变频空调进行精确控制的问题。为此目的，本发明的方法包括下列步骤：每个毫米波雷达检测空间内的人员数量和位置；将每个毫米波雷达检测到的人员数量和位置进行比对，并基于比对结果去除因位置相同而重复统计的人数，以便确定实际人员数量；根据实际人员数量控制变频空调的压缩机频率。通过本发明的方法，可以准确检测多室内机空间中的实际人员数量，及时调整变频空调的负荷，提升空间内人员的体感舒适度，并且当空间内人员数量减少时，可以及时降低空调频率并因此节约能源。

Description

多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体提供一种多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法。

背景技术

目前的空调系统，通常根据温度传感器返回的数据来确定室内的负荷，调节变频空调的压缩机运行频率，从而使空调系统满足室内温度的要求。但是，温度传感器只能感应到内机所处位置的温度，无法对室内空间全局温度有准确判断。因此，基于温度传感器控制的空调系统无法根据室内实际活跃人员数量来调整空调负荷，当人数较多时，易导致空间内体感舒适度较低；当人数较少时，容易造成能源浪费。

作为空调系统温度传感器的补充，雷达感知是一种无线感知技术，通过分析接收到的目标雷达回波特性，提取并发现目标的位置、形状、运动特性和运动轨迹。毫米波雷达是工作在毫米波(波长1～10mm，频率30～300GHz)波段探测的雷达，毫米波雷达具有快速识别空间中人员数量和位置的特点，并且可以避免视频监控镜头下的隐私泄露问题。因此，毫米波雷达可以用于检测空调使用空间中的人员数量统计。例如，中国专利申请CN110030680A公开了一种带毫米波雷达的空调器的控制方法，所述方法包括：通过设于空调器上的毫米波雷达获取用户的位置信息和人体体征数据；检测用户的个数以及各用户与空调器出风口的距离；根据用户的个数以及用户与空调器出风口的距离，控制空调器出风口的上下挡风板向下偏移的角度。由此可见，CN110030680A的方案虽然涉及到通过毫米波雷达检测用户人数以及根据用户人数控制空调器运行，但是，这种检测只是针对单个室内机，并且检测结果用于该单个室内机的出风口的上下挡风板向下偏移的角度，与空调器的运行功率或频率无关。

然而，当多个室内机在同一空间内时，由于每个毫米波雷达的扫描区域有限，需要设置多个毫米波雷达来协同工作，但是，这又会导致不同毫米波雷达的扫描区域重叠，出现重复统计的问题并因此导致人数检测不准确。相应地，本领域需要一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决多个室内机在同一空间的情况下毫米波雷达扫描区域有重叠时，导致无法精确控制变频空调的运行频率的问题，本发明提出了一种多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通过每个毫米波雷达检测所述空间内的人员数量和位置；

将每个毫米波雷达检测到的人员数量和位置进行比对并基于比对结果确定实际人员数量；

根据所述实际人员数量控制所述变频空调的压缩机频率；

其中，所述变频空调包括位于同一空间内的多台室内机，所述多台室内机上设置有多个毫米波雷达。

在上述多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的一个实施方式中，所述方法还包括：

建立所述空间的场景地图，所述场景地图上标注有每个毫米波雷达的位置坐标；

通过坐标转换，将每个毫米波雷达检测到的雷达坐标上的人员位置转换为相应人员在所述场景地图上的位置。

在上述多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的一个实施方式中，“将每个毫米波雷达检测到的人员数量和位置进行比对并基于比对结果确定实际人员数量”的步骤具体包括：

通过比较来自于不同毫米波雷达的转换后的人员位置来筛选位置相同的人员；

当所述转换后的人员位置均不相同时，所述实际人员数量为所有毫米波雷达检测到的人员数量总和；

当所述转换后的人员位置存在相同时，所述实际人员数量为所述转换后的人员位置坐标不同的数量总和。

在上述多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的一个实施方式中，“根据所述实际人员数量控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

将所述实际人员数量与第一设定阈值和第二设定阈值进行比较；

根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率；

其中，所述第一设定阈值小于所述第二设定阈值。

在上述多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的一个实施方式中，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制冷工况下，当所述实际人员数量大于所述第二设定阈值时，提高所述变频空调的压缩机频率。

在上述多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的一个实施方式中，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制冷工况下，当所述实际人员数量小于所述第一设定阈值时，降低所述变频空调的压缩机频率。

在上述多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的一个实施方式中，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制冷工况下，当所述实际人员数量介于所述第一设定阈值与所述第二设定阈值之间时，保持所述变频空调的压缩机频率不变。

在上述多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的一个实施方式中，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制热工况下，当所述实际人员数量大于所述第二设定阈值时，降低所述变频空调的压缩机频率。

在上述多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的一个实施方式中，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制热工况下，当所述实际人员数量小于所述第一设定阈值时，提高所述变频空调的压缩机频率。

在上述多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的一个实施方式中，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制热工况下，当所述实际人员数量介于所述第一设定阈值与所述第二设定阈值之间时，保持所述变频空调的压缩机频率不变。

通过本发明的方法，可以准确检测多室内机空间中的实际人员数量，及时调整变频空调的负荷，提升空间内人员的体感舒适度，并且当空间内人员数量减少时，可以及时降低空调频率并因此节约能源。

附图说明

图1是本发明的多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的主要步骤流程图。

图2是本发明的建立室内机空间场景地图方法的主要步骤流程图。

图3是本发明的室内机空间场景地图和毫米波雷达检测结果的示例图。

图4是本发明的根据室内机空间中实际人员数量制冷工况时的压缩机控制流程图。

图5是本发明的根据室内机空间中实际人员数量制热工况时的压缩机控制流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

首先参阅图1，图1是本发明的一个实施例的多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法的主要步骤流程图。作为前提，本发明的变频空调包括位于同一空间内的多台室内机，所述多台室内机上设置有多个毫米波雷达，并且所述多台室内机中的某些室内机上的毫米波雷达的扫描区域彼此重叠。关于这点，需要指出的是，最典型的场景是多台室内机中的每一个上都设置一个毫米波雷达，但是，这并不是限制性的，也可以是多台室内机中的一部分中的每一个上设置一个毫米波雷达，或者也可以某个或某些室内机上设置有多个毫米波雷达。这些调整都不偏离本发明的原理和范围。

如图1所示，该多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法包括下列步骤：

步骤S101：通过每个毫米波雷达检测空间内的人员数量和位置；

步骤S102：将每个毫米波雷达检测到的人员数量和位置进行比对，并基于比对结果确定实际人员数量；

步骤S103：根据实际人员数量控制变频空调的压缩机频率。

在优选实施方式中，在步骤S101之前，本发明的方法需要先建立室内机空间的二维场景地图，并在场景地图上标注每个毫米波雷达的位置坐标。作为示例，如图2所示，建立室内机空间场景地图的方法的主要步骤包括：

步骤201：选取室内机安装空间的某一点作为场景地图平面坐标系的原点；

步骤202：获得每个室内机安装中心位置在场景地图平面坐标系中X轴方向和Y轴方向的坐标；

步骤203：根据每个毫米波雷达相对于其在室内机上的装配位置，计算得到每个毫米波雷达在场景地图平面坐标系中的坐标；

步骤204：以每个毫米波雷达中心点为坐标系原点，建立各个毫米波雷达的二维平面坐标系。

其中，室内机安装空间的形状、平面坐标的数据等，室内机的安装位置的数据通常可以从建筑物平面图或空调室内机安装图等相关工程图纸中直接得到；或者全部数据由人工测量得到。

需要指出的是，毫米波雷达可以是一个独立的毫米波雷达检测单元，也可以是室内机的一个部件；当毫米波雷达是室内机的一个部件时，每一台室内机都可以设置，也可以是部分室内机设置，或者一台室内机上设置多个。无论毫米波雷达在室内机空间中是何种形式，它的数据都应该能够传送给空调控制器。

接下来参阅图3，图3是室内机空间场景地图和毫米波雷达检测结果的示例图，可以作为步骤S101和步骤S102的示例。在图3中，室内机空间场景地图如下所示：

X-Y坐标系为室内机空间的场景地图的坐标系；

空间中安装有三个室内机；

X1-Y1坐标系为毫米波雷达1的坐标系，毫米波雷达1在空间的场景地图坐标系的坐标为(5.0,5.0)；

X2-Y2坐标系为毫米波雷达2的坐标系，毫米波雷达2在空间的场景地图坐标系的坐标为(5.0,11.0)；

X3-Y3坐标系为毫米波雷达3的坐标系，毫米波雷达3在空间的场景地图坐标系的坐标为(12.0,8.0)；

图3中的距离单位：米。

室内机空间的场景地图的坐标原点，可以根据实际情况选取空间中任意一点。

继续参阅图3，在图3中，毫米波雷达检测结果如下所示：

毫米波雷达1检测到人员数量为1人，人员1；

毫米波雷达2检测到人员数量为2人，人员1和人员2；

毫米波雷达3检测到人员数量为1人，人员3；

人员1在毫米波雷达1坐标系的位置坐标为(0.0,3.0),转换到室内机空间场景地图坐标系的位置坐标为(5.0,8.0)；

人员1在毫米波雷达2坐标系的位置坐标为(0.0,-3.0),转换到室内机空间场景地图坐标系的位置坐标为(5.0,8.0)；

人员2在毫米波雷达2坐标系的位置坐标为(0.0,4.0),转换到室内机空间场景地图坐标系的位置坐标为(5.0,15.0)；

人员3在毫米波雷达3坐标系的位置坐标为(0.0,3.0),转换到室内机空间场景地图坐标系的位置坐标为(12.0,8.0)；

两个平面坐标系转换的方法为，已知两个坐标系原点的距离，通过X轴和Y轴的原点差值进行坐标转换。

作为示例，室内机空间场景中，只安装了毫米波雷达1和毫米波雷达3，在建立室内机空间的场景地图时已知，毫米波雷达1和毫米波雷达3不存在测量重合区域，此时，两个毫米波雷达测量的人数之和：1+1＝2，即为空间中的实际人数。

作为示例，室内机空间场景中，安装了毫米波雷达1、毫米波雷达2和毫米波雷达3，在建立室内机空间场景地图时已知存在毫米波雷达测量重合区域。

如果直接将每个毫米波雷达检测到的人数直接相加，1+2+1＝4，得到的实际人数为4人，显然结果存在误差。

因此，需要对不同毫米波雷达检测到的所有人员在室内机空间场景坐标系中的位置进行筛选，如图3所示，转换到室内机空间场景坐标系中，

毫米波雷达1有1个位置坐标：(5.0,8.0)；

毫米波雷达2有2个位置坐标：(5.0,8.0)，(5.0,15.0)；

毫米波雷达3有1个位置坐标：(12.0,11.0)；

不相同的位置坐标为：(5.0,8.0)，(5.0,15.0)，(12.0,11.0)；

不相同的位置坐标的数量为3；

此时，统计累加转换后坐标位置不同的坐标总数，即可得到室内机空间中实际人员数量，得到图3中实际人员数量为3，此数量与实际情况相同。

需要指出的是，考虑毫米波雷达测量的精度误差、人体尺寸等因素，空间中同一个人不同毫米波雷达测量的在本毫米波雷达坐标系的测量结果换算到室内机空间的场景地图的坐标系通常会有差异，因此可以设定一个坐标范围，只要是在该坐标位置范围内的数据，都认为是同一个位置坐标。

下面参阅图4，图4是根据室内机空间中实际人员数量制冷工况时的压缩机控制流程图。具体而言，图4的流程图是对图1的步骤S103在制冷工况下的进一步展开。如图4所示，制冷工况下根据室内机空间中实际人员数量的压缩机控制方法包括下列步骤：

将实际人员数量与第二设定阈值进行比较；

判断实际人员数量是否大于第二设定阈值；

如果实际人员数量大于第二设定阈值，则表明在相同目标温度下制冷负荷过重，因此提高变频空调的压缩机频率；

如果实际人员数量不大于第二设定阈值，则将实际人员数量与第一设定阈值进行比较；

判断实际人员数量是否小于第一设定阈值；

如果实际人员数量小于第一设定阈值，则表明在相同目标温度下制冷负荷过轻，因此降低变频空调的压缩机频率；

如果实际人员数量介于第一设定阈值与第二设定阈值之间，则表明在相同目标温度下制冷负荷适中，因此保持变频空调的压缩机频率不变。

其中，第一设定阈值代表人数的下限阈值，当人员数量小于第一设定阈值时，表明在相同目标温度下制冷负荷过轻，不需要太多制冷量。相反，第二设定阈值代表人数的上限阈值，当人员数量大于第二设定阈值时，表明在相同目标温度下制冷负荷过重，需要更多制冷量。相应地，当实际人员数量介于第一设定阈值与第二设定阈值之间时，表明在相同目标温度下制冷负荷适中，空调按照设定频率运行即可。

进一步，第一设定阈值和第二设定阈值的具体大小可以根据所在空间的大小(通常对应空调的额定功率)来灵活调整。以200平米的空间为例，第一设定阈值例如可以是5，第二设定阈值例如可以是20。

接着参阅图5，图5是根据室内机空间中实际人员数量制热工况时的压缩机控制流程图。具体而言，图5的流程图是对图1的步骤S103在制热工况下的进一步展开。如图5所示，制热工况下根据室内机空间中实际人员数量的压缩机控制方法包括下列步骤：

将实际人员数量与第二设定阈值进行比较；

判断实际人员数量是否大于第二设定阈值；

如果实际人员数量大于第二设定阈值，则表明在相同目标温度下制热负荷过轻(人体本身就是热源)，因此降低变频空调的压缩机频率；

如果实际人员数量不大于第二设定阈值，则将实际人员数量与第一设定阈值进行比较；

判断实际人员数量是否小于第一设定阈值；

如果实际人员数量小于第一设定阈值，则表明在相同目标温度下制热负荷过重(人太少时屋内体感温度会更低)，因此提高变频空调的压缩机频率；

如果实际人员数量介于第一设定阈值与第二设定阈值之间，则表明在相同目标温度下制热负荷适中，因此保持变频空调的压缩机频率不变。

与图4类似，第一设定阈值代表人数的下限阈值，当人员数量小于第一设定阈值时，表明在相同目标温度下制热负荷过重，需要更多热量。相反，第二设定阈值代表人数的上限阈值，当人员数量大于第二设定阈值时，由于人体本身就是热源，此时制热负荷较轻，不需要太多热量。相应地，当实际人员数量介于第一设定阈值与第二设定阈值之间时，表明在相同目标温度下制热负荷适中，空调按照设定频率运行即可。

同样与图4类似，图5中的第一设定阈值和第二设定阈值的具体大小可以根据所在空间的大小(通常对应空调的额定功率)来灵活调整。以200平米的空间为例，第一设定阈值例如可以是5，第二设定阈值例如可以是20。

此外，还需要指出的是，本发明的变频空调的室外机可以是一台，也可以是多台。当室外机为一台时，上述“压缩机频率”就是所述一台室外机的压缩机的频率。当室外机为多台时，上述“压缩机频率”可以是所有室外机的压缩机频率的平均值，或根据其他方式换算出来的代表所有室外机制冷或制热能力总和的频率值。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当的情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法，其特征在于，所述变频空调包括位于同一空间内的多台室内机，所述多台室内机上设置有多个毫米波雷达，所述方法包括下列步骤：

建立所述空间的场景地图，所述场景地图上标注有每个毫米波雷达的位置坐标；

通过每个毫米波雷达检测所述空间内的人员数量和位置；

通过坐标转换，将每个毫米波雷达检测到的雷达坐标上的人员位置转换为相应人员在所述场景地图上的位置；

将每个毫米波雷达检测到的人员数量和位置进行比对并基于比对结果确定实际人员数量；

根据所述实际人员数量控制所述变频空调的压缩机频率；

其中，“将每个毫米波雷达检测到的人员数量和位置进行比对并基于比对结果确定实际人员数量”的步骤具体包括：

通过比较来自于不同毫米波雷达的转换后的人员位置来筛选位置相同的人员；

当所述转换后的人员位置均不相同时，所述实际人员数量为所有毫米波雷达检测到的人员数量总和；

当所述转换后的人员位置存在相同时，所述实际人员数量为所述转换后的人员位置坐标不同的数量总和；

其中，“根据所述实际人员数量控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

将所述实际人员数量与第一设定阈值和第二设定阈值进行比较；

根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率，

其中，所述第一设定阈值小于所述第二设定阈值。

2.根据权利要求1所述的多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法，其特征在于，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制冷工况下，当所述实际人员数量大于所述第二设定阈值时，提高所述变频空调的压缩机频率。

3.根据权利要求1所述的多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法，其特征在于，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制冷工况下，当所述实际人员数量小于所述第一设定阈值时，降低所述变频空调的压缩机频率。

4.根据权利要求1所述的多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法，其特征在于，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制冷工况下，当所述实际人员数量介于所述第一设定阈值与所述第二设定阈值之间时，保持所述变频空调的压缩机频率不变。

5.根据权利要求1所述的多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法，其特征在于，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制热工况下，当所述实际人员数量大于所述第二设定阈值时，降低所述变频空调的压缩机频率。

6.根据权利要求1所述的多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法，其特征在于，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制热工况下，当所述实际人员数量小于所述第一设定阈值时，提高所述变频空调的压缩机频率。

7.根据权利要求1所述的多室内机空间中基于毫米波雷达的变频空调控制方法，其特征在于，“根据比较结果控制所述变频空调的压缩机频率”的步骤具体包括：

在制热工况下，当所述实际人员数量介于所述第一设定阈值与所述第二设定阈值之间时，保持所述变频空调的压缩机频率不变。

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