TWI467121B - Wireless temperature sensing and remote control of air conditioning control system - Google Patents

Description

無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統

本發明係有關於一種結合無線溫度感知和遠端空調控制技術，特別係指一種針對至少二無線溫度感知裝置、至少一遠端控制轉換裝置和至少一空調控制裝置進行智慧化控制之建築物內空調系統及方法。

在節能減碳的世界趨勢下，如何設計出智慧化空調控制裝置乃是業者努力的目標。然而，在現有的空調控制系統中，經常因為溫度感知裝置的設置位置不當、未考慮溫度分佈問題、空調控制機制不當等問題，而使空調效能不佳。例如在環境空間由於每一區域的溫度不同，通常在冰水主機前端的出風口溫度較低，而在冰水主機末端的出風口溫度較高，如此環境溫度不平均，容易造成能源的浪費，原因在於牆壁的控制面板上面的溫度不是直接來自於風機出風口的溫度，對於中央控制系統無法全面掌握每一個空間的溫度，因此無法全面調節室溫。

本發明提出可結合無線溫度感知和遠端之智慧化空調控制裝置，透過室內任一無線溫度感知裝置傳回的溫度進行智慧化的空調控制，透過遠端伺服系統可以即時監控 空調使用狀態，達成節省空調能源之功效。對於使用者來說，尤其在例如公司、百貨大樓、機關行號等大型空間場所，不會造成室溫過冷或過熱的問題產生，營造舒適的環境空間。

本發明之主要目的即是提供一種無線溫度感知和遠端之智慧化空調控制裝置系統，係對傳統的空調面板控制無法感測到空間內溫度分佈的情形，及對每個風機做獨立的控制；本發明係可供無線感測方法，獲取環境空間溫度訊號分佈情形，並自動控制空調設備，無線感知裝置定時根據環境溫度變化對空調設備之風扇的風量進行調整，亦可透過遠端伺服系統進行監控。

本創作解決問題之技術手段係在環境空間中配置至少二無線溫度感知裝置，用以感測該環境空間中的溫度訊號，並將感測到的該溫度訊號以預設傳輸通訊介面在一預設的通訊協定下分別傳送到設備端無線感測接收裝置和無線命令收發裝置上。一設備端無線感測接收裝置連接於該空調控制裝置，用以接收該無線溫度感知裝置所感測之溫度訊號。至少一遠端控制轉換裝置，包括有一網路閘道轉換裝置及一連接於該網路閘道轉換裝置的無線命令收發裝置，該遠端控制轉換裝置接收該無線溫度感知裝置所感測的溫度訊號、以及傳送至少一由遠端伺服系統送出之遠端控制命令由該設備端無線感測接收裝置予以接收。

本發明的較佳實施例中，該空調控制裝置透過該設備端無線感測接收裝置接收該無線溫度感知裝置所傳送的 該溫度訊號，進行該環境空間之室內溫度調節，或接收該遠端伺服系統經由該遠端控制轉換裝置所送出之遠端控制命令，藉以調節該環境空間之室內溫度。

本發明的空調控制裝置包括一控制單元連接於該設備端無線感測接收裝置，用以接收該無線溫度感知裝置所感測之溫度訊號、該遠端控制轉換裝置所送出之遠端控制命令。空調控制裝置中還包括有一命令分析單元、一溫度分析單元、一參數記憶單元、一控制輸出單元。溫度分析單元係可以透過該遠端伺服系統或一近端電腦系統設定之控制溫度範圍、及接收該無線溫度感測裝置之目前溫度訊號，求取一環境空間等溫線，據以計算出一室內平均溫度。

遠端控制轉換裝置中之無線命令收發裝置係以傳送該遠端伺服系統之遠端控制命令和接收該無線溫度感知裝置的該溫度訊號，該網路閘道轉換裝置係將接收之該遠端控制命令之網路封包解譯成原始訊號和傳送該溫度訊號包裝成網路封包格式送到該遠端伺服系統。

本發明的較佳實施例中，遠端伺服系統係一雲端伺服系統，該遠端控制命令係一雲端控制命令。

請參閱第1圖，其係本發明之無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統之系統架構圖。本發明之無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統包括至少一空調控制裝置1、 至少一遠端控制轉換裝置2、一溫度感知群組3。

空調控制裝置1中包括有一控制單元10、一溫度分析單元11、一控制輸出單元12、一參數記憶單元13、一設備端無線感測接收裝置14、一命令分析單元15及一遠端系統無線收發裝置16。空調控制裝置1是用來控制空調設備之動作，而該空調設備中包括有一風扇及冰水閥控制裝置4。空調控制裝置1也包括有一空調面板控制裝置5。空調控制裝置1係以有線方式連接至風扇及冰水閥控制裝置4及空調面板控制裝置5，可供近端或遠端的使用者對風扇及冰水閥控制裝置4進行設定、控制、或查詢。

空調控制裝置1中之控制單元10連接於該設備端無線感測接收裝置14，用以接收各個無線溫度感知裝置31所感測之溫度訊號S1。此外，控制單元10連接於遠端系統無線收發裝置16，用以接收遠端控制轉換裝置2所送出之遠端控制命令S2。其中設備端無線感測接收裝置14及遠端系統無線收發裝置16係可整合為一無線收發裝置，可接收各個無線溫度感知裝置31所感測之溫度訊號S1，亦可接收遠端控制轉換裝置2所送出之遠端控制命令S2。

溫度分析單元11連接於該控制單元10，用以分析該無線溫度感知裝置14所傳送來之該溫度訊號S1。溫度分析單元11係用溫度數值求取等溫線，以計算出目前分佈在室內的平均溫度。

一控制輸出單元12連接於該控制單元10，係可將期 望室溫與計算的平均溫度比較，送出對應的控制訊號。控制輸出單元12依據該命令分析單元15解析之該遠端控制命令S2、該溫度分析單元11分析之該溫度訊號S1而產生一控制訊號S3控制空調控制裝置1所連結之風扇及冰水閥控制裝置4。

一參數記憶單元13連接於該控制單元10，係供儲存期望室溫設定值、以及空調面板控制裝置5輸出值。參數記憶單元13中用以儲存至少一個設定參數(例如使用者之設定值、系統參數值)。

設備端無線感測接收裝置14可接收各個無線溫度感知裝置31所感測之溫度訊號S1，並將此溫度訊號S1傳送給空調控制裝置1之控制單元10。命令分析單元15連接於該控制單元10，其功能是解譯工作命令、回應收到的命令、及資料擷取。命令分析單元15用以解析該遠端控制命令S2。

溫度感知群組3中包括有至少二無線溫度感知裝置31。各無線溫度感知裝置31之間可以無線方式相連，由設備端無線感測接收裝置14分別指定具有無線網路的固定位址給無線溫度感知裝置31。

本發明較佳實施例中，各個無線溫度感知裝置31係置於該空調控制裝置1之一空調出風口周圍處。各個無線溫度感知裝置31之預設傳輸通訊介面係可為ZigBee、WiFi、Bluetooth、或其它無線傳輸通訊介面之一，利用類比輸入接收該無線溫度感知裝置的電壓轉換成溫度數值 由無線輸出。

每一無線溫度感知裝置31將溫度訊號S1透過無線方式傳送到空調控制裝置1後，空調控制裝置1可以自動判斷周遭溫度變化情形輸出控制訊號S3至風扇及冰水閥控制裝置4，同時可與遠端控制轉換裝置2互相通訊，監控室內空調使用的情形與溫度變化，而一般使用者可透過空調面板控制裝置5操作。

遠端控制轉換裝置2主要包括一無線命令收發裝置21和一網路閘道轉換裝置22，其中網路閘道轉換裝置22經由網際網路連接到遠端伺服系統7。遠端控制轉換裝置2係於近端或遠端透過網際網路方式將控制或查詢空調狀態的命令送到空調控制裝置1。本發明的較佳實施例中，遠端伺服系統7係一雲端伺服系統，該遠端控制命令S2係一雲端控制命令，遠端控制轉換裝置2係一雲端控制轉換裝置。

遠端控制轉換裝置2中之無線命令收發裝置21同時可以接收無線溫度感知裝置31傳送的溫度訊號S1，經過網路閘道轉換裝置22，再傳送至近端或遠端伺服系統7的伺服器中。

參閱第2圖，其係顯示第1圖中遠端控制轉換裝置2中網路閘道轉換裝置22之進一步電路功能方塊圖。網路閘道轉換裝置22中包括有一網路介面221，經由網際網路連接到該遠端伺服系統7；一網路通訊協定單元222，連接於該網路介面221，預設有一網路通訊協定；一網頁 設定處理單元223，連接於該網路通訊協定單元222；一訊號轉換處理單元224，連接於該網頁設定處理單元223與該網路通訊協定單元222；一記憶體儲存單元225，連接於該訊號轉換處理單元223；一串列訊號介面單元226，連接於該訊號轉換處理單元223與無線命令收發裝置21。

請參閱第3圖，其係本發明之無線溫度感知和遠端之智慧化空調控制方法之流程圖一。首先讀取參數記憶單元13的參數值進行空調控制裝置1的初始設定(S100)，使用者藉由空調面板控制裝置5選擇由空調面板控制(即手動控制)或遠端監控(即智慧化自動控制)(步驟S101)。以至少二無線溫度感知裝置31放置在出風口周圍以感應室內溫度，並連結上設備端無線感測接收裝置14，透過遠端伺服系統7設定達成室溫條件(步驟S102)。

空調控制裝置1自動接收空間內的溫度訊號S1，並透過無線命令收發裝置21回報遠端伺服系統7目前溫度狀態，建立資料庫(步驟S103)；根據周圍溫度分佈狀況，求出等溫線及統計現在室內的平均溫度(步驟S104)；比對設定溫度與目前計算的平均溫度進而調節空調狀態及每一個出風口的風量大小(步驟S105)。

遠端伺服系統7可以根據作息時間控制空調狀態的開關與出風量大小(步驟S106)，此處由空調面板控制裝置5取得控制權時遠端伺服系統7無法操控空調系統，但能夠接收空間內分佈的溫度訊號S1，以利進行統計分析溫度 變化。

請參閱第4圖，其係本發明之無線溫度感知和遠端之智慧化空調控制之流程圖二。當遠端伺服系統7送出遠端控制命令S2(步驟S201)；由遠端系統無線收發裝置16接收遠端控制命令S2(步驟S202)；隨即進入命令分析單元15進行解譯(步驟S203)；執行解譯命令並儲存控制參數(步驟S204)；最後輸出控制訊號S3控制空調設備的風量大小包含自動、強、中、弱風及空調狀態包含冷氣、送風、暖氣的控制(步驟S205)。

請參閱第5圖，其係本發明之無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統一較佳實施例之示意圖。在本實施例中，包括二個空調控制裝置1、一個遠端控制轉換裝置2、以及四個無線溫度感知裝置31，其中各無線溫度感知裝置31係裝設於風扇及冰水閥控制裝置4之空調出風口下方位置以進行感測。

當使用者開啟空調面板控制裝置5時，由面板上溫度感測進行室內空調控制，此時遠端伺服系統7可接收到無線溫度感知裝置31的訊號。當遠端伺服系統7進行監控時，空調面板無法操作，所有的控制交由空調控制裝置1，並接受遠端伺服系統7的控制命令執行。溫控的執行可由空調控制裝置1獨立完成或由遠端伺服系統7全權統一控制，使得環境空間的溫度能夠達到平均的舒適度，進而節省空調的用電耗能。

舉例來說，環境空間6的門61關閉並開啟空調後， 每一個出風口周圍的溫度都不一樣，若由牆上的空調面板控制裝置5來執行風量大小和空調狀態的控制，會造成室內溫度不平均，前冷後熱或後冷前熱的狀況，因為溫度感測在空調面板控制裝置5上，無法取得整個空間溫度分佈的資訊。透過遠端伺服系統7的監控，可以知道空間溫度分佈的資訊，進而命令空調控制裝置1執行每一個出風機的風量大小和空調狀態的調節，以達到環境空間平均的舒適度。

由以上之實施例可知，本發明確具極佳之產業利用價值，故本發明業已符合於專利之要件。惟以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本發明之創作精神及以下所界定之專利範圍中。

1‧‧‧空調控制裝置

10‧‧‧控制單元

11‧‧‧溫度分析單元

12‧‧‧控制輸出單元

13‧‧‧參數記憶單元

14‧‧‧設備端無線感測接收裝置

15‧‧‧命令分析單元

16‧‧‧遠端系統無線收發裝置

2‧‧‧遠端控制轉換裝置

21‧‧‧無線命令收發裝置

22‧‧‧網路閘道轉換裝置

221‧‧‧網路介面

222‧‧‧網路通訊協定單元

223‧‧‧網頁設定處理單元

224‧‧‧訊號轉換處理單元

225‧‧‧記憶體儲存單元

226‧‧‧串列訊號介面單元

3‧‧‧溫度感知群組

31‧‧‧無線溫度感知裝置

4‧‧‧風扇及本水閥控制裝置

5‧‧‧空調面板控制裝置

6‧‧‧環境空間

61‧‧‧門

7‧‧‧遠端伺服系統

S1‧‧‧溫度訊號

S2‧‧‧遠端控制命令

S3‧‧‧控制訊號

第1圖係本發明之無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統之架構圖；第2圖係顯示第1圖中遠端控制轉換裝置中網路閘道轉換裝置之進一步電路功能方塊圖；第3圖係本發明之無線溫度感知和遠端之智慧化空調控制方法之流程圖一；第4圖係本發明之無線溫度感知和遠端之智慧化空調控制方法之流程圖二；第5圖係本發明之無線溫度感知和遠端控制之空調控制 系統一較佳實施例之示意圖。

1‧‧‧空調控制裝置

10‧‧‧控制單元

11‧‧‧溫度分析單元

12‧‧‧控制輸出單元

13‧‧‧參數記憶單元

14‧‧‧設備端無線感測接收裝置

15‧‧‧命令分析單元

16‧‧‧遠端系統無線收發裝置

2‧‧‧遠端控制轉換裝置

21‧‧‧無線命令收發裝置

22‧‧‧網路閘道轉換裝置

3‧‧‧溫度感知群組

31‧‧‧無線溫度感知裝置

4‧‧‧風扇及冰水閥控制裝置

5‧‧‧空調面板控制裝置

7‧‧‧遠端伺服系統

S1‧‧‧溫度訊號

S2‧‧‧遠端控制命令

S3‧‧‧控制訊號

Claims (8)

1. 一種無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統，用以控制設置在一環境空間中的至少一空調控制裝置，包括：至少二無線溫度感知裝置，佈設在該環境空間中，用以感測該環境空間中的溫度訊號，並將感測到的該溫度訊號以一預設傳輸通訊介面分別傳送出；一設備端無線感測接收裝置，連接於該空調控制裝置，用以接收該至少二無線溫度感知裝置所感測之該溫度訊號；至少一遠端控制轉換裝置，包括有一網路閘道轉換裝置及一連接於該網路閘道轉換裝置的無線命令收發裝置，該網路閘道轉換裝置經由一網際網路連接到一遠端伺服系統，該遠端控制轉換裝置經由該無線命令收發裝置接收該至少二無線溫度感知裝置所感測的該溫度訊號，該溫度訊號經過該網路閘道轉換裝置再傳送至該遠端伺服系統，該遠端控制轉換裝置亦將該遠端伺服系統送出之一遠端控制命令傳送出；一遠端系統無線收發裝置，連接於該空調控制裝置，用以接收該遠端控制轉換裝置所傳送出之該遠端控制命令；其中，該空調控制裝置包括：一控制單元，連接於該設備端無線感測接收裝置，用以接收該無線溫度感知裝置所感測之該溫度訊號、該遠端控制轉換裝置所送出之該遠端控制命 令；一命令分析單元，連接於該控制單元，用以解析該遠端控制命令；一溫度分析單元，連接於該控制單元，用以分析該無線溫度感知裝置所傳送來之該溫度訊號，該溫度分析單元係以透過該遠端伺服系統設定之控制溫度範圍、及接收該無線溫度感測裝置之目前溫度訊號，求取一環境空間等溫線，據以計算出一室內平均溫度；一參數記憶單元，連接於該控制單元，用以儲存至少一個設定參數；一控制輸出單元，連接於該控制單元，依據該命令分析單元解析之該遠端控制命令、該溫度分析單元分析之該溫度訊號而產生一控制訊號控制該空調控制裝置之一風扇及冰水閥控制裝置；該空調控制裝置透過該設備端無線感測接收裝置接收該至少二無線溫度感知裝置所傳送的該溫度訊號，進行該環境空間之室內溫度調節，或經由該遠端系統無線收發裝置接收該遠端伺服系統經由該遠端控制轉換裝置所送出之該遠端控制命令，藉以調節該環境空間之室內溫度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統，其中該空調控制裝置更包括有一空調面板控制裝置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之無線溫度感知和遠端控制 之空調控制系統，其中該無線溫度感知裝置之該預設傳輸通訊介面係為ZigBee、WiFi、Bluetooth之一的無線傳輸通訊介面，利用類比輸入接收該無線溫度感知裝置的電壓轉換成溫度數值由無線輸出。
4. 如申請專利範圍第1項所述之無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統，其中該無線溫度感知裝置係置於該空調控制裝置之一空調出風口周圍處。
5. 如申請專利範圍第1項所述之無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統，其中該遠端伺服系統係一雲端伺服系統，該遠端控制命令係一雲端控制命令。
6. 一種無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統，用以控制設置在一環境空間中的至少一空調控制裝置，包括：至少二無線溫度感知裝置，佈設在該環境空間中，用以感測該環境空間中的溫度訊號，並將感測到的該溫度訊號以一預設傳輸通訊介面分別傳送出；一設備端無線感測接收裝置，連接於該空調控制裝置，用以接收該至少二無線溫度感知裝置所感測之該溫度訊號；至少一遠端控制轉換裝置，包括有一網路閘道轉換裝置及一連接於該網路閘道轉換裝置的無線命令收發裝置，該網路閘道轉換裝置經由一網際網路連接到一遠端伺服系統，該遠端控制轉換裝置經由該無線命令收發裝置接收該至少二無線溫度感知裝置所感測的該溫度訊號，該溫度訊號經過該網路閘道轉換裝置再傳 送至該遠端伺服系統，該遠端控制轉換裝置亦將該遠端伺服系統送出之一遠端控制命令傳送出，該網路閘道轉換裝置包括有：一網路介面，經由網際網路連接到該遠端伺服系統；一網路通訊協定單元，連接於該網路介面，預設有一網路通訊協定；一網頁設定處理單元，連接於該網路通訊協定單元；一訊號轉換處理單元，連接於該網頁設定處理單元與該網路通訊協定單元；一記憶體儲存單元，連接於該訊號轉換處理單元；一串列訊號介面單元，連接於該訊號轉換處理單元與該無線命令收發裝置；一遠端系統無線收發裝置，連接於該空調控制裝置，用以接收該遠端控制轉換裝置所傳送出之該遠端控制命令；該空調控制裝置透過該設備端無線感測接收裝置接收該至少二無線溫度感知裝置所傳送的該溫度訊號，進行該環境空間之室內溫度調節，或經由該遠端系統無線收發裝置接收該遠端伺服系統經由該遠端控制轉換裝置所送出之該遠端控制命令，藉以調節該環境空間之室內溫度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統，其中該空調控制裝置更包括有一空調 面板控制裝置。
8. 如申請專利範圍第6項所述之無線溫度感知和遠端控制之空調控制系統，其中該無線溫度感知裝置之該預設傳輸通訊介面係為ZigBee、WiFi、Bluetooth之一的無線傳輸通訊介面，利用類比輸入接收該無線溫度感知裝置的電壓轉換成溫度數值由無線輸出。