CN115371195A - 一种智能环控末端装置及其控制方法 - Google Patents

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赵吉祥
张辉
王�锋
刘玉昌
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Abstract

本公开属于物联网技术领域，具体涉及一种智能环控末端装置及其控制方法，包括：设备层，包括环控装置以及设置在所述环控装置上的采集单元、控制单元和执行单元，所述采集单元采集环控装置的状态信息，并将所采集到的状态信息传输到网关层；网关层，接收并处理所述设备层的状态信息，将处理后的状态信息数据传输到云平台；云平台，对所接收到的处理后的状态信息数据进行解析计算，得到反馈状态信息，将所得到的反馈状态信息通过网关层传输到设备层，基于设备层中的控制单元和执行单元进行环控装置的反馈调节。

Description

一种智能环控末端装置及其控制方法
技术领域
本公开属于物联网技术领域，具体涉及一种智能环控末端装置及其控制方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前，智能建筑逐步走进人们的生活，在现有建筑的基础上，添加环控装置，实现智能建筑的自动化与智能化。但是，建筑与环控装置之间相互独立，各司其职，无法形成建立“信息共享-自动控制”的闭环模式。
据发明人了解，针对智能建筑的相关研究仅仅停留在单独的控制与监测层面上，无法实现智能化的自主控制；同时，非智能化控制存在着较大的能源浪费问题，造成一些不必要的能源损耗。
发明内容
为了解决上述问题，本公开提出了一种智能环控末端装置及其控制方法，基于物联网技术，对智能环控末端装置进行结构上的改进，实现温度及亮度上的自动调节控制，提高交互体验感，节能减排，降低能源消耗。
根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种智能环控末端装置，采用如下技术方案：
一种智能环控末端装置，包括：
设备层，包括环控装置以及设置在所述环控装置上的采集单元、控制单元和执行单元，所述采集单元采集环控装置的状态信息，并将所采集到的状态信息传输到网关层；
网关层，接收并处理所述设备层的状态信息，将处理后的状态信息数据传输到云平台；
云平台，对所接收到的处理后的状态信息数据进行解析计算，得到反馈状态信息，将所得到的反馈状态信息通过网关层传输到设备层，基于设备层中的控制单元和执行单元进行环控装置的反馈调节。
作为进一步的技术限定，所述环控装置包括温度调节器和亮度调节器；所述采集单元包括人体热释电检测子单元、光强度检测子单元和人流量统计监测子单元。
进一步的，所述控制单元包括温度调节控制器和亮度调节控制器；所述执行单元包括温度调节器和亮度调节器。
作为进一步的技术限定，所述网关层采用LoRa无线通信、4G/5G通信模块或以太网通信；所述网关层对所接收到的设备层的状态信息进行数据处理和通讯协议转换，将处理后的状态信息传输到云平台；同时，所述网关层接收所述云平台的反馈状态信息并传输给设备层。
根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种智能环控末端装置的温度控制方法，采用了第一方案中所提供的智能环控末端装置，采用如下技术方案：
一种智能环控末端装置的温度控制方法，包括：
获取待控制区域的人流信息和环境温度信息；
根据所获取的人流信息和环境温度信息计算待控制区域内的当前温差值；
基于预设的温差等级分类标准对所得到的当前温差值进行温差等级划分；
根据温差等级划分结果进行智能环控末端装置温度的调节。
作为进一步的技术限定，所述人流信息包括当前的人数数量和人体体表的平均温度；所述环境温度信息包括环境预设温度和当前环境的实时温度。
进一步的，所述待控制区域内的当前温差值T为T＝m*(n-x)*0.023+x-y，其中，m表示当前的人数数量，n表示人体体表的平均温度；x表示当前环境的实时温度，y表示环境预设温度。
进一步的，智能环控末端装置温度调节的过程为：
若当前温差值不小于第一温差阈值，则此时待控制区域的温差值严重超出舒适温差值范围，需采用最高调控等级快速调温；
若当前温差值介于第二温差阈值与第一温差阈值之间，则此时待控制区域的温差值稍微超出舒适温差值范围，需采用一般调控等级调温；
若当前温差值不大于第二温差阈值，则此时待控制区域的温差值未超出舒适温差值范围，不需调温。
根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种智能环控末端装置的亮度控制方法，采用了第一方案中所提供的智能环控末端装置，采用如下技术方案：
一种智能环控末端装置的亮度控制方法，包括：
获取待控制区域的光源分布状态；
基于所获取的光源分布状态确定亮度监测传感器的位置分布；
获取含亮度监测传感器的待控制区域的实时监控图像，确定人流分布区域；
检测所确定的人流分布区域的亮度，实现智能环控末端装置亮度的调节。
作为进一步的技术限定，智能环控末端装置亮度调节的过程为：
若亮度检测值不小于第一亮度阈值，则此时待控制区域的光源充足，需关闭光源；
若亮度检测值介于第二亮度阈值与第一亮度阈值之间，则此时待控制区域的光源合适，不需调光；
若亮度检测值不大于第二亮度阈值，则此时待控制区域的光源不足，需打开光源补光
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开基于所改进的智能环控末端装置，通过获取用于现场当前热量散发的判断和分析的当前的人数数量、人体体表的平均温度和当前环境的实时温度，计算得到待控制区域内的当前温差值；根据所计算得到的当前温差值分析待控制区域未来可能出现的温度趋势并及时调节，能及时调节待控制区域的环境温度和光源，提高舒适感，降低能耗；同时，网关层中的LoRa无线通信技术和4G/5G通信技术既可单独使用也可相互融合，实现了后台远程控制的需要，同时具有数据传输速度快的优点；不仅可以实现针对现场情况实时调节的功能，还可以通过后台远程操纵；不仅适用于单个智能建筑，还适用于多个智能建筑组合控制，还可实现后台人员针对现场情况进行手动控制及现场调节，可以使得环境更舒适及更人性化。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例一中的智能环控末端装置的结构示意图；
图2是本公开实施例一中的网关层的结构示意图；
图3是本公开实施例一中的电源电路的结构示意图；
图4是本公开实施例二中的温度控制的流程图；
图5是本公开实施例二中的人流统计检测的结构框图；
图6是本公开实施例三中的亮度控制的流程图；
图7是本公开实施例三中的亮度控制的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本公开实施例一介绍了一种智能环控末端装置。
如图1所示的一种智能环控末端装置，包括：
设备层，包括环控装置以及设置在所述环控装置上的采集单元、控制单元和执行单元，所述采集单元采集环控装置的状态信息，并将所采集到的状态信息传输到网关层；
网关层，接收并处理所述设备层的状态信息，将处理后的状态信息数据传输到云平台；
云平台，对所接收到的处理后的状态信息数据进行解析计算，得到反馈状态信息，将所得到的反馈状态信息通过网关层传输到设备层，基于设备层中的控制单元和执行单元进行环控装置的反馈调节。
网关层通过网络交换机连接至局域网，并通过所述局域网对所述多个功能系统进行监控与调度；所述多个功能系统分别通过交换机连接至局域网，包括环控装置(空调及照明)及传感器系统。
如图2和图3所示，网关层包括LoRa无线通信模块、4G/5G通信模块、以太网通信模块、主控芯片和电源部分，承担着协议转换和数据处理、转发任务。无线网关在功能上支持和终端设备间的LoRa无线通信，和服务器、云平台间支持4G/5G无线和以太网有限通信；此外，可支持数据的加密传输，保证数据的安全；支持LoRa无线自组网，LoRa跳频通信。
在本实施例中，采集单元采用传感器系统，具体包括人体热释电检测模块，光强度传感器和人流量统计监测模块，人体热释电检测可以采用模拟检测探头+菲涅尔透镜方式来实现，人流统计监测模块可基于AI机器视觉的高性能摄像机技术，也可基于无感出入闸机的人员计数监测。
本实施例中的传感器在不同环境的安装过程为：
当该传感器系统安装于普通单门或双门环境室内时，该传感器系统应使人流统计监测模块(摄像机)，人体热释电检测模块及光强度传感器对准门口环境，摄像机应能完整映射单门或双门覆盖环境，不应有遮挡或其他可能存在干扰的行为，在正式投入使用前进行测试，应使人体识别率(正对人脸或背对)超过90％(或通过基于无感出入闸机的人员辅助计数检测)，待通过检测后即可投入使用，如未通过检测则应重新选取安装位置直至检测率达到相应标准为止；
当该传感器系统安装于环形电动门环境室内时，该传感器系统应使人流统计监测模块(摄像机)，人体热释电检测模块及光强度传感器对准门口环境，且摄像机应能完整映射环形电动门覆盖环境，安装方向应稍微偏向环形电动门转动方向，不应有遮挡或其他可能存在干扰的行为，在正式投入使用前进行测试，应使进入环形电动门人体识别率(背对)及走出环形电动门人体识别率(正对人脸)超过90％(或通过在通过摄像头部分后设置基于无感出入闸机的人员辅助计数检测)，待通过检测后即可投入使用，如未通过检测则应重新选取安装位置直至检测率达到相应标准为止。
在本实施例中，环控装置包括空调智能温控器、照明控制器和电源部分，所述空调智能温控器包括控制器MCU、无线通信模块和本地显示、操作部分；所述照明控制器包括LoRa无线通信模块、照明智能控制器主控芯片和触摸调光模块。
本实施例中的环控末端装置不仅适用于单个智能建筑，还适用于多个智能建筑组合控制，还可实现后台人员针对现场情况进行手动控制及现场调节，可以使得环境更舒适及更人性化。
实施例二
本公开实施例二介绍了一种智能环控末端装置的温度控制方法，采用了实施例一中所介绍的智能环控末端装置。
如图4所示的一种智能环控末端装置的温度控制方法，包括：
获取待控制区域的人流信息和环境温度信息；
根据所获取的人流信息和环境温度信息计算待控制区域内的当前温差值；
基于预设的温差等级分类标准对所得到的当前温差值进行温差等级划分；
根据温差等级划分结果进行智能环控末端装置温度的调节。
在本实施例中，待控制区域内的当前温差值T为T＝m*(n-x)*0.023+x-y，其中，m表示当前的人数数量，n表示人体体表的平均温度；x表示当前环境的实时温度，y表示环境预设温度。
在本实施例中，获取当前的人数数量m的具体过程为：
采集待控制区域监控的实时视频图像；
基于机器视觉技术识别所述实时视频图像中人数m，并实时更新；通过采集室内监控实时视频图像，实时更新所述实时视频图像中人数m，也可利用在环境出入口安装闸机计算m值进行辅助确认。
值得说明的是，基于机器视觉技术识别人数的多少是现有技术，属于本领域技术人员应当知晓的技术。
获取室内人体平均温度n包括通过在环境周围设置多点传感器和/或摄像头来获取视频图像检测到的待控制区域人数m的每个对应温度，对应温度设置阈值上下限(34-38摄氏度)，对检测到的热源温度进行取平均值得到平均温度n，如出现异常热源(未知热源/或人体温度过高)视频会进行实时上传并进行报警，所述传感器包括但不限于人体红外传感器器和/或地面压力传感器和/或烟雾报警器(未知热源检测)。
当前环境的实时温度x则是通过在环境内设置多点环境温度传感器进行获取取平均值。
环境预设温度y根据待控制区域所处的环境自行调节设置。
结合图5，本实施例中的智能环控末端装置温度调节的过程为：
若当前温差值T不小于第一温差阈值A1，则此时待控制区域的温差值严重超出舒适温差值范围，需采用最高调控等级快速调温，即云平台将反馈状态信息通过网关层传输到设备层中的控制单元，在控制单元的作用下执行单元进行最高等级的快速调温；
若当前温差值T介于第二温差阈值A2与第一温差阈值A1之间，则此时待控制区域的温差值稍微超出舒适温差值范围，需采用一般调控等级调温，即云平台将反馈状态信息通过网关层传输到设备层中的控制单元，在控制单元的作用下执行单元进行一般等级调温；
若当前温差值T不大于第二温差阈值A2，则此时待控制区域的温差值未超出舒适温差值范围，不需调温，即云平台将反馈状态信息通过网关层传输到设备层中的控制单元，在控制单元的作用下执行现运行的节能调温。
本实施例通过获取用于现场当前热量散发的判断和分析的当前的人数数量、人体体表的平均温度和当前环境的实时温度，计算得到待控制区域内的当前温差值；根据所计算得到的当前温差值分析待控制区域未来可能出现的温度趋势并及时调节，能及时调节待控制区域的环境温度，提高舒适感，降低能耗。
实施例三
本公开实施例三介绍了一种智能环控末端装置的亮度控制方法，采用了实施例一中所介绍的智能环控末端装置。
如图6所示的一种智能环控末端装置的亮度控制方法，包括：
获取待控制区域的光源分布状态；
基于所获取的光源分布状态确定亮度监测传感器的位置分布；
获取含亮度监测传感器的待控制区域的实时监控图像，确定人流分布区域；
检测所确定的人流分布区域的亮度，实现智能环控末端装置亮度的调节。
在本实施例中，根据待控制区域的照明光源分布情况，对光源进行矩阵坐标标注位置，并针对每个矩阵位置安装亮度监测传感器，最终确定亮度监测传感器的位置分布。
在本实施例中，在确定人流分布区域的过程中，通过所获取的实时监控确定人流分布位置，基于深度学习算法进行人脸特征提取从而进行人脸动态识别；这属于本领域技术人员应当知晓的现有技术，此处不再详细赘述。
结合图7，本实施例中的智能环控末端装置亮度调节的过程为：
若亮度检测值不小于第一亮度阈值B1，则此时待控制区域的光源充足，若四周光源处于打开状态，需关闭光源；即优先关闭四周光源，若四周光源处于关闭状态，则继续关闭此点位光源，当此点位的亮度检测值仍不小于第一亮度阈值B1，则此点位及附近点位所有光源全部关闭；
若亮度检测值介于第二亮度阈值B2与第一亮度阈值B1之间，则此时待控制区域的光源合适，不需调光；
若亮度检测值不大于第二亮度阈值B2，则此时待控制区域的光源不足，需打开光源补光；即优先打开对应的矩阵光源进行判断，若亮度检测值不大于第二亮度阈值B2则打开四周光源，直至亮度检测值达到设定值为止。
本实施例通过采集单元对亮度的监测，自动调节待控制区域的亮度，提高舒适感，降低能耗。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种智能环控末端装置，其特征在于，包括：
设备层，包括环控装置以及设置在所述环控装置上的采集单元、控制单元和执行单元，所述采集单元采集环控装置的状态信息，并将所采集到的状态信息传输到网关层；
网关层，接收并处理所述设备层的状态信息，将处理后的状态信息数据传输到云平台；
云平台，对所接收到的处理后的状态信息数据进行解析计算，得到反馈状态信息，将所得到的反馈状态信息通过网关层传输到设备层，基于设备层中的控制单元和执行单元进行环控装置的反馈调节。
2.如权利要求1中所述的智能环控末端装置，其特征在于，所述环控装置包括温度调节器和亮度调节器；所述采集单元包括人体热释电检测子单元、光强度检测子单元和人流量统计监测子单元。
3.如权利要求2中所述的智能环控末端装置，其特征在于，所述控制单元包括温度调节控制器和亮度调节控制器；所述执行单元包括温度调节器和亮度调节器。
4.如权利要求1中所述的智能环控末端装置，其特征在于，所述网关层采用LoRa无线通信、4G/5G通信模块或以太网通信；所述网关层对所接收到的设备层的状态信息进行数据处理和通讯协议转换，将处理后的状态信息传输到云平台；同时，所述网关层接收所述云平台的反馈状态信息并传输给设备层。
5.一种智能环控末端装置的温度控制方法，采用了权利要求1-4中任一项所述的智能环控末端装置，其特征在于，包括：
获取待控制区域的人流信息和环境温度信息；
根据所获取的人流信息和环境温度信息计算待控制区域内的当前温差值；
基于预设的温差等级分类标准对所得到的当前温差值进行温差等级划分；
根据温差等级划分结果进行智能环控末端装置温度的调节。
6.如权利要求5中所述的一种智能环控末端装置的温度控制方法，其特征在于，所述人流信息包括当前的人数数量和人体体表的平均温度；所述环境温度信息包括环境预设温度和当前环境的实时温度。
7.如权利要求6中所述的一种智能环控末端装置的温度控制方法，其特征在于，所述待控制区域内的当前温差值T为T＝m*(n-x)*0.023+x-y，其中，m表示当前的人数数量，n表示人体体表的平均温度；x表示当前环境的实时温度，y表示环境预设温度。
8.如权利要求6中所述的一种智能环控末端装置的温度控制方法，其特征在于，智能环控末端装置温度调节的过程为：
若当前温差值不小于第一温差阈值，则此时待控制区域的温差值严重超出舒适温差值范围，需采用最高调控等级快速调温；
若当前温差值介于第二温差阈值与第一温差阈值之间，则此时待控制区域的温差值稍微超出舒适温差值范围，需采用一般调控等级调温；
若当前温差值不大于第二温差阈值，则此时待控制区域的温差值未超出舒适温差值范围，不需调温。
9.一种智能环控末端装置的亮度控制方法，采用了权利要求1-4中任一项所述的智能环控末端装置，其特征在于，包括：
获取待控制区域的光源分布状态；
基于所获取的光源分布状态确定亮度监测传感器的位置分布；
获取含亮度监测传感器的待控制区域的实时监控图像，确定人流分布区域；
检测所确定的人流分布区域的亮度，实现智能环控末端装置亮度的调节。
10.如权利要求9中所述的一种智能环控末端装置的亮度控制方法，其特征在于，智能环控末端装置亮度调节的过程为：
若亮度检测值不小于第一亮度阈值，则此时待控制区域的光源充足，需关闭光源；
若亮度检测值介于第二亮度阈值与第一亮度阈值之间，则此时待控制区域的光源合适，不需调光；
若亮度检测值不大于第二亮度阈值，则此时待控制区域的光源不足，需打开光源补光。
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