CN210197599U - 基于俯视视角人体信息的空调控制装置及空调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于俯视视角人体信息的空调控制装置及空调系统。其中，该空调控制装置包括：图像采集模块，用于基于俯视视角采集室内图像；信息输出模块，连接至所述图像采集模块，用于根据所述室内图像输出人体特征信息；控制模块，连接至所述信息输出模块，用于根据所述人体特征信息和环境温度信息输出控制参数，以控制空调运行。本实用新型利用图像采集模块基于俯视视角获取准确可靠的室内人体特征信息；结合室内人体特征信息和环境温度信息输出控制参数，得到的控制参数全面可靠，实现根据人体特征信息对机组进行风速、风向和温度上的全自动智能动态调节，空调控制效果更为智能、节能和舒适。
Description
技术领域
本实用新型涉及空调控制技术领域，具体而言，涉及一种基于俯视视角人体特征信息的空调控制装置及空调系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对空调的舒适度和能耗提出了更高的要求。随着图像识别技术和智能控制技术的发展和普及，用户对空调的智能化需求越来越多，能否自动实现空调能力调节、温度、风速控制将成为空调是否智能化的显著特征。用户作为空调服务的对象，如何让用户舒适、节能地使用空调是业内研究的重点。而空调运行环境中人体的数量、位置等信息成为智能控制策略实施的关键依据，是智能化成败的关键。
传统的人体识别方案采用红外线或平视摄像头进行人体数量和位置的采集，进而实现有针对性的智能控制。但是红外线不能精准识别人数，且无法准确区分人和动物；平视摄像头无法实现全景覆盖，人体重叠时无法准确识别人数。因此采用红外线或平视摄像头的人体识别方案在执行智能控制算法时存在一定的缺陷。同时，现有的基于人体的控制策略大多局限于扫风方向的控制，并不能很好地根据人数实现机组能力的动态调节，进而影响节能效果。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种基于俯视视角人体特征信息的空调控制装置及空调系统，以解决现有空调控制方案中室内人数识别不准确、智能控制效果差的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种空调控制装置，包括：
图像采集模块，用于基于俯视视角采集室内图像；
信息输出模块，连接至所述图像采集模块，用于根据所述室内图像输出人体特征信息；
控制模块，连接至所述信息输出模块，用于根据所述人体特征信息和环境温度信息输出控制参数，以控制空调运行。
可选的，所述图像采集模块的安装高度高于预设高度，且拍摄角度覆盖整个室内范围。
可选的，所述图像采集模块为俯视摄像头。
可选的，所述图像采集模块安装于室内机。
可选的，所述信息输出模块包括：
图像接收单元，用于接收所述室内图像；
图像处理单元，用于利用人体识别算法对所述室内图像进行识别处理，确定室内人数，以及基于预设坐标系确定室内人体位置信息；
信息输出单元，用于将所述室内人数和所述室内人体位置信息作为所述人体特征信息进行输出。
可选的，所述控制模块包括：
第一控制单元，用于在室内人数为0且所述空调处于开机状态的情况下，根据所述室内人数为0的持续时间与预设时间阈值，输出控制参数；
第二控制单元，用于在室内人数大于0且所述空调处于关机状态的情况下，控制所述空调开机并按照预设的自动模式运行；
第三控制单元，用于在室内人数大于0且所述空调处于开机状态的情况下，根据所述室内人数和所述环境温度信息输出室内机能力需求分配参数，并根据室内人数变化情况输出第一压缩机频率调整参数。
可选的，所述第一控制单元包括：
第一控制子单元，用于在所述持续时间大于第一时间阈值且小于第二时间阈值的情况下，按照预设风速档位降低室内机风扇的风速，且设定温度保持不变；
第二控制子单元，用于在所述持续时间大于所述第二时间阈值且小于第三时间阈值的情况下，根据所述持续时间输出第二压缩机频率调整参数；
第三控制子单元，用于在所述持续时间达到所述第三时间阈值的情况下，控制所述空调停机并发出警告信号。
可选的，所述控制模块包括：
风速参数输出单元，用于根据室内人体位置信息和所述环境温度信息，输出室内机风速调整参数；
风向参数输出单元，用于根据所述室内人体位置信息，输出室内机扫风方向调整参数。
可选的，所述空调为中央空调。
本实用新型还提供一种空调系统，包括：本实用新型任意实施例提供的空调控制装置。
应用本实用新型的技术方案，利用图像采集模块基于俯视视角获取准确可靠的室内人体特征信息，尤其是准确识别室内人数；按照预设策略，结合室内人体特征信息和环境温度信息输出控制参数，得到的控制参数全面可靠，实现根据人体特征信息对机组进行风速、风向和温度上的全自动智能动态调节，空调控制效果更为智能、节能和舒适。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的基于俯视视角人体特征信息的空调控制方法的流程图；
图2是本实用新型实施例四提供的基于俯视视角人体特征信息的空调控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本实用新型实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述时间阈值、控制参数，但这些时间阈值、控制参数不应限于这些术语。这些术语仅用来将时间阈值、控制参数区分开。例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一时间阈值也可以被称为第二时间阈值，类似地，第二时间阈值也可以被称为第一时间阈值。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。
下面结合附图详细说明本实用新型的可选实施例。
实施例一
图1是本实用新型实施例一提供的基于俯视视角人体特征信息的空调控制方法的流程图，本实用新型实施例的空调控制方案可适用于中央空调。如图1所示，该方法包括以下步骤：
S101，基于俯视视角获取室内的人体特征信息。
其中，人体特征信息包括人数和人体位置。俯视视角下，不存在人体重叠，可根据人体的特征(例如，形状、头肩信息等)轻松区分动物和人，基于俯视视角获取室内的人体特征信息，能够准确反映出室内的人数和人体位置。
S102，根据人体特征信息和环境温度信息，按照预设策略确定控制参数。
其中，环境温度信息主要指室内环境温度和室外环境温度。预设策略是基于人数和人体位置确定的空调控制策略，例如，开关机控制策略、压缩机频率调整策略、室内机能力需求分配策略、风速调整策略和/或风向调整策略。相应的，得到的控制参数包括：开关机控制参数、压缩机频率调整参数、室内机能力需求分配参数、风速调整参数和/或风向调整参数。基于预设策略可以根据人体特征信息和环境温度信息确定控制参数，以按照控制参数自动全面地控制空调运行。
S103，按照控制参数控制空调运行。
本实施例的技术方案，基于俯视视角获取准确可靠的室内人体特征信息，尤其是准确识别室内人数；按照预设策略，结合室内人体特征信息和环境温度信息确定控制参数，得到的控制参数全面可靠，实现根据人体特征信息对机组进行风速、风向和温度上的全自动智能动态调节，空调控制效果更为智能、节能和舒适。
可选的，S101包括：通过俯视摄像装置获取室内图像；利用人体识别算法对室内图像进行识别处理，确定室内人数；基于预设坐标系确定室内人体位置信息；将室内人数和室内人体位置信息作为人体特征信息。
其中，俯视摄像装置可安装于室内机或其他合适的位置，以俯视视角采集室内图像。人体识别算法可以是基于神经网络的算法，例如卷积神经网络(Convolutional NeuralNetworks，CNN)。预设坐标系以俯视摄像装置作为原点，具体可以根据实际情况设置相应的XYZ轴以及各轴的正负方向，本实施例对此不作限制，例如，X轴平行于地面，Y轴垂直于地面，Z轴则是同时垂直于X轴和Y轴。人体位置信息主要体现人体相对于俯视摄像装置的相对位置，包括方向、距离和角度等。
本实施方式利用安装于室内机的俯视摄像装置获取室内图像，由此获得的室内人数和位置信息，准确可靠，为基于人体特征信息的空调控制的准确性和智能性提供了基础。
进一步的，利用人体识别算法对室内图像进行识别处理，确定室内人数，包括：从室内图像中提取人体的头肩信息；根据头肩信息确定室内人数。
其中，人体的头肩信息包括：头的位置、头的形状大小、肩的形状大小以及头肩比例。基于人体头肩信息能够准确确定室内人数。
实施例二
在上述实施例一的基础上，本实施例提供了基于室内人数和环境温度信息确定控制参数的具体实施方式。对于不同的室内人数采用不同的控制参数和方式进行控制。与上述实施例相同或相应的术语解释，本实施例不再赘述。
具体的，根据人体特征信息和环境温度信息，按照预设策略确定控制参数，可以包括：
若室内人数为0且空调处于关机状态，继续保持关机状态；
若室内人数为0且空调处于开机状态，根据室内人数为0的持续时间与预设时间阈值，确定控制参数；
若室内人数大于0且空调处于关机状态，控制空调开机并按照预设的自动模式运行；
若室内人数大于0且空调处于开机状态，根据室内人数和环境温度信息确定室内机能力需求分配参数，并根据室内人数变化情况确定第一压缩机频率调整参数。
本实施例根据室内是否有人以及空调是否开机，分情况确定相应的控制参数，以智能合理的自动控制空调，实现节能及舒适的目的。
进一步的，根据室内人数为0的持续时间与预设时间阈值，确定控制参数，包括：
若持续时间大于第一时间阈值且小于第二时间阈值，按照预设风速档位降低室内机风扇的风速，且设定温度保持不变；
若持续时间大于第二时间阈值且小于第三时间阈值，根据持续时间计算第二压缩机频率调整参数；
若持续时间达到第三时间阈值，控制空调停机并发出警告信号。
其中，预设时间阈值是根据实际测试设定的经验值，包括第一时间阈值、第二时间阈值和第三时间阈值，三者依次增大。预设风速档位可以是从高到低的档位顺序，例如，室内机风扇的风速按照高-中高-中-中低-低依次递减，直到达到低速。警告信号可以是声音或灯光等形式的信号。需要说明的是，持续时间等于某时间阈值的情况可以根据实际需求划分到相应的情况中，本实用新型实施例对此不限制。
本实施例考虑了室内人数为0的持续时间，并据此对空调进行递进式控制，持续时间由短至长，相应的控制为降低风扇风速、降低压缩机频率甚至停机，实现智能节能控制。
进一步的，可以按照以下公式计算第二压缩机频率调整参数：
Δf2＝Ts∫(T-b)dt Δf2＞0，
其中，Δf2表示压缩机降频速度，Ts表示设定温度，T表示室内人数为0的持续时间，b为常量，t表示压缩机频率调整周期。
对于室内人数大于0且空调处于开机状态的情况，可以按照以下公式计算室内机能力需求分配参数：
Ac＝{[K1(Ti-Tfi)+M]+K2(To-Tfo)+N×K3}/100，
其中，Ac表示室内机能力需求分配参数，Ti表示室内环境温度，Tfi表示室内环境温度修正系数，K1表示设定温度修正比例，M表示设定温度修正系数，To表示室外环境温度，Tfo表示室外环境温度修正系数，K2表示环境温度修正比例，N表示室内人数，K3表示基于室内人数的修正系数。
室内人数不同，对室内温度的需求不同，内机能力需求也就不同，例如，同样的室内温度，人数越多，大家越觉得热，需要控制空调降温。本实施例结合室内外温度和室内人数，确定内机能力需求分配参数，使得控制更为合理智能。需要说明的是，在本实用新型实施例中，对于多个室内机的情况，每个室内机均在其作用范围内进行相应计算，并依据计算结果进行相应的控制。
进一步的，可以按照以下公式计算第一压缩机频率调整参数：
Δf1＝f0+k∫ΔNdt，
其中，Δf1表示压缩机变频速度，f0表示压缩机变频常数，ΔN表示固定检测周期内室内人数的变化量，k表示室内的控温系数经验值，t表示压缩机频率调整周期。
本实施例根据室内人数变化情况，确定压缩机频率调整参数，使得空调的运行随着室内人数变化而变化，实现智能、节能、舒适的自动控制。
实施例三
在上述各实施例的基础上，本实施例提供了基于室内人体位置信息确定控制参数的具体实施方式。与上述实施例相同或相应的术语解释，本实施例不再赘述。
具体的，根据人体特征信息和环境温度信息，按照预设策略确定控制参数，包括：
根据室内人体位置信息和环境温度信息，计算室内机风速调整参数；
根据室内人体位置信息，计算室内机扫风方向调整参数。
本实施例根据室内人体位置信息确定风速和风向的相关控制参数，以智能合理的自动控制空调，实现节能及舒适的目的。
进一步的，根据室内人体位置信息和环境温度信息，计算室内机风速调整参数，包括：
按照以下公式计算室内机中直流电机的脉冲宽度调制比例：
PPWM＝K·(LMAX·cosθ+W∫(|Ti-Ts|)dt′)，
其中，PPWM表示直流电机的脉冲宽度调制比例，K表示比例修正系数，LMAX表示距离出风口最远的人体与出风口之间的直线距离，θ表示第一直线与出风方向的夹角，第一直线是距离出风口最远的人体与出风口之间的连线，W表示温度补偿系数，Ti表示室内环境温度，Ts表示设定温度，t′表示脉冲宽度调制周期。
其中，室内机的直流风机根据脉冲信号来控制电机转速，进而控制出风速度。脉冲宽度调制比例指的是脉冲信号的占空比，占空比不同，直流电机输出不同。
需要说明的是，本实用新型实施例中可以分别设置人体的中心点与出风口的中心点，按照中心点来计算二者距离。
本实施例根据室内人体位置信息和环境温度信息，计算室内机中直流电机的脉冲宽度调制比例，进而可以按照该脉冲宽度调制比例来控制风速，实现适应于当前室内人体位置的自动、智能、舒适的控制。
进一步的，根据室内人体位置信息，计算室内机扫风方向调整参数，包括：
按照以下公式计算上下扫风电机的步数：
其中，Nstep1表示上下扫风电机的步数，R1表示上下扫风电机转速的补偿比例，β表示第一直线与安装出风口的墙壁的夹角，第一直线是距离出风口最远的人体与出风口之间的连线，t′表示脉冲宽度调制周期。
按照以下公式计算左右扫风电机的步数：
其中，Nstep2表示左右扫风电机的步数，R2表示左右扫风电机转速的补偿比例，α表示第一直线与第一平面的夹角，第一平面是同时垂直于地面及安装出风口的墙壁的平面。
需要说明的是，本实施例基于距离出风口最远的人体进行风向的控制，当然，也可以根据室内所有人体进行加权计算，以确定最终的风向控制参数，本实施例对此不详细描述。
扫风电机可以控制风向，按照上述公式计算的扫风电机的步数，考虑了室内人体位置信息来自动控制空调的风向，使得室内用户感到舒适。
实施例四
图2是本实用新型实施例四提供的基于俯视视角人体特征信息的空调控制装置的结构示意图，该装置可用于实现上述各实施例提供的空调控制方法，具备执行方法相应的有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本实用新型任意实施例提供的方法。
如图2所示，该装置包括：
图像采集模块10，用于基于俯视视角采集室内图像；
信息输出模块20，连接至图像采集模块10，用于根据室内图像输出人体特征信息；
控制模块30，连接至信息输出模块20，用于根据人体特征信息和环境温度信息输出控制参数，以控制空调运行。
本实施例利用图像采集模块基于俯视视角获取准确可靠的室内人体特征信息，尤其是准确识别室内人数；按照预设策略，结合室内人体特征信息和环境温度信息输出控制参数，得到的控制参数全面可靠，实现根据人体特征信息对机组进行风速、风向和温度上的全自动智能动态调节，空调控制效果更为智能、节能和舒适。
可选的，图像采集模块10的安装高度高于预设高度，且拍摄角度覆盖整个室内范围。
图像采集模块10可以为俯视摄像头。
图像采集模块10可以安装于室内机或其他合适的位置。
可选的，信息输出模块20包括：
图像接收单元，用于接收室内图像；
图像处理单元，用于利用人体识别算法对室内图像进行识别处理，确定室内人数，以及基于预设坐标系确定室内人体位置信息；
信息输出单元，用于将室内人数和室内人体位置信息作为人体特征信息进行输出。
可选的，控制模块30包括：
第一控制单元，用于在室内人数为0且空调处于开机状态的情况下，根据室内人数为0的持续时间与预设时间阈值，输出控制参数；
第二控制单元，用于在室内人数大于0且空调处于关机状态的情况下，控制空调开机并按照预设的自动模式运行；
第三控制单元，用于在室内人数大于0且空调处于开机状态的情况下，根据室内人数和环境温度信息输出室内机能力需求分配参数，并根据室内人数变化情况输出第一压缩机频率调整参数。
可选的，第一控制单元包括：
第一控制子单元，用于在持续时间大于第一时间阈值且小于第二时间阈值的情况下，按照预设风速档位降低室内机风扇的风速，且设定温度保持不变；
第二控制子单元，用于在持续时间大于第二时间阈值且小于第三时间阈值的情况下，根据持续时间输出第二压缩机频率调整参数；
第三控制子单元，用于在持续时间达到第三时间阈值的情况下，控制空调停机并发出警告信号。
可选的，控制模块30包括：
风速参数输出单元，用于根据室内人体位置信息和环境温度信息，输出室内机风速调整参数；
风向参数输出单元，用于根据室内人体位置信息，输出室内机扫风方向调整参数。
可选的，上述空调为中央空调。
实施例五
本实施例提供了一种空调系统，包括：实施例四所述的空调控制装置。
本实施例所提供的空调系统可执行本实用新型任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本实用新型任意实施例提供的方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种空调控制装置，其特征在于，包括：
图像采集模块，用于基于俯视视角采集室内图像；
信息输出模块，连接至所述图像采集模块，用于根据所述室内图像输出人体特征信息；
控制模块，连接至所述信息输出模块，用于根据所述人体特征信息和环境温度信息输出控制参数，以控制空调运行。
2.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，所述图像采集模块的安装高度高于预设高度，且拍摄角度覆盖整个室内范围。
3.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，所述图像采集模块为俯视摄像头。
4.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，所述图像采集模块安装于室内机。
5.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，所述信息输出模块包括：
图像接收单元，用于接收所述室内图像；
图像处理单元，用于利用人体识别算法对所述室内图像进行识别处理，确定室内人数，以及基于预设坐标系确定室内人体位置信息；
信息输出单元，用于将所述室内人数和所述室内人体位置信息作为所述人体特征信息进行输出。
6.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：
第一控制单元，用于在室内人数为0且所述空调处于开机状态的情况下，根据所述室内人数为0的持续时间与预设时间阈值，输出控制参数；
第二控制单元，用于在室内人数大于0且所述空调处于关机状态的情况下，控制所述空调开机并按照预设的自动模式运行；
第三控制单元，用于在室内人数大于0且所述空调处于开机状态的情况下，根据所述室内人数和所述环境温度信息输出室内机能力需求分配参数，并根据室内人数变化情况输出第一压缩机频率调整参数。
7.根据权利要求6所述的空调控制装置，其特征在于，所述第一控制单元包括：
第一控制子单元，用于在所述持续时间大于第一时间阈值且小于第二时间阈值的情况下，按照预设风速档位降低室内机风扇的风速，且设定温度保持不变；
第二控制子单元，用于在所述持续时间大于所述第二时间阈值且小于第三时间阈值的情况下，根据所述持续时间输出第二压缩机频率调整参数；
第三控制子单元，用于在所述持续时间达到所述第三时间阈值的情况下，控制所述空调停机并发出警告信号。
8.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：
风速参数输出单元，用于根据室内人体位置信息和所述环境温度信息，输出室内机风速调整参数；
风向参数输出单元，用于根据所述室内人体位置信息，输出室内机扫风方向调整参数。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的空调控制装置，其特征在于，所述空调为中央空调。
10.一种空调系统，其特征在于，包括：权利要求1至9中任一项所述的空调控制装置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112212477A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-01-12 | 北京嘉木科瑞科技有限公司 | 一种AIoT数据中心空调能效智控系统及智控方法 |
| CN112611024A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-04-06 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 空调器及其睡眠模式控制方法、存储介质、控制装置 |
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2019
- 2019-06-14 CN CN201920896543.4U patent/CN210197599U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112212477A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-01-12 | 北京嘉木科瑞科技有限公司 | 一种AIoT数据中心空调能效智控系统及智控方法 |
| CN112611024A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-04-06 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 空调器及其睡眠模式控制方法、存储介质、控制装置 |
| CN112611024B (zh) * | 2020-11-30 | 2023-02-03 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 空调器及其睡眠模式控制方法、存储介质、控制装置 |
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