用于房間內(nèi)溫度監(jiān)視的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】公開(kāi)了用于監(jiān)視房間內(nèi)調(diào)查表面的溫度的方法。該方法包括：提供耦合到調(diào)查表面的N個(gè)溫度傳感器；從這多個(gè)溫度傳感器接收各自的溫度值；對(duì)所接收到的溫度值應(yīng)用外插模型并且外插調(diào)查表面的外插熱敏成像掃描；并且基于外插的熱敏成像掃描監(jiān)視調(diào)查表面的溫度。
【專利說(shuō)明】用于房間內(nèi)溫度監(jiān)視的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般而言涉及溫度監(jiān)視系統(tǒng)領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及用于監(jiān)視諸如包括一個(gè)或多個(gè)電信和/或處理裝備，例如服務(wù)器，的機(jī)架的數(shù)據(jù)中心的房間內(nèi)的表面的溫度的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如已知的，數(shù)據(jù)中心是通常適于寄存大量例如服務(wù)器、路由器、交換機(jī)等計(jì)算和/或電信裝置的房間。這些裝置通常安裝到在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部按行布置的機(jī)架中。
[0003]在其操作過(guò)程中，數(shù)據(jù)中心中所包括的計(jì)算和/或電信裝置產(chǎn)生熱量。這種熱量通常被迫通過(guò)在其外殼上提供的冷卻網(wǎng)格離開(kāi)裝置。于是，裝置產(chǎn)生的熱量使數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣變暖并且室溫會(huì)達(dá)到非常高的值。具體地，空氣溫度會(huì)達(dá)到可能造成計(jì)算和/或電信裝置的誤動(dòng)的臨界值。
[0004]通常，數(shù)據(jù)中心包括用于維持室溫低于某個(gè)值的系統(tǒng)，特別是用于維持室溫低于預(yù)定閾值的冷卻系統(tǒng)(例如，空調(diào)系統(tǒng))，以保證計(jì)算和/或電信裝置安全且正確的運(yùn)行。于是，為了操作冷卻系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)中心提供能夠感測(cè)室溫并檢測(cè)室溫什么時(shí)間和什么地點(diǎn)增加到高于閾值的溫度監(jiān)視系統(tǒng)是必要的。
[0005]用于監(jiān)視房間內(nèi)所包括的裝置的溫度以及尤其是房間內(nèi)給定表面上的溫度的溫度監(jiān)視系統(tǒng)可以包括位于房間內(nèi)某些位置的幾個(gè)溫度傳感器。每個(gè)傳感器檢測(cè)對(duì)應(yīng)于那個(gè)位置的溫度的單個(gè)溫度值。而且，通常，這種檢測(cè)在時(shí)間上是離散的。固定的傳感器連接到控制單元，通常，如果一個(gè)或多個(gè)傳感器檢測(cè)到的溫度增加到高于安全性閾值，控制單元就處理檢測(cè)到的溫度值并且操作可能的冷卻系統(tǒng)的控制單元。
[0006]作為替代，一個(gè)紅外線或熱敏成像照相機(jī)可以用來(lái)監(jiān)視房間內(nèi)表面的溫度。熱敏成像照相機(jī)通常獲取被監(jiān)視的表面的熱敏成像掃描，該掃描是相對(duì)于所述表面的像素網(wǎng)格的溫度值的兩維矩陣。實(shí)際上，熱敏成像照相機(jī)通常實(shí)現(xiàn)為能夠檢測(cè)由該表面中存在的物質(zhì)發(fā)射的紅外線輻射的溫度傳感器，諸如微測(cè)輻射熱計(jì)，的兩維矩陣。紅外線輻射由照相機(jī)的傳感器檢測(cè)并且被處理，以提供熱敏成像掃描。由照相機(jī)檢測(cè)到的紅外線輻射的值被進(jìn)一步處理，以提供表面的圖像，通常是灰度級(jí)圖像或假彩色圖像，其中與每個(gè)像素關(guān)聯(lián)的灰色調(diào)或者顏色代表表面中像素的對(duì)應(yīng)位置的溫度樣本值。
[0007]US 2005/0008215A1公開(kāi)了一種系統(tǒng)，其包括用于通過(guò)隨時(shí)間推移獲得一系列樣本圖像來(lái)確定樣本的具有單調(diào)變化特性的時(shí)間響應(yīng)的紅外線照相機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明人注意到以上所述的溫度監(jiān)視系統(tǒng)有一些缺陷。
[0009]實(shí)際上，當(dāng)溫度在空間和時(shí)間中快速變化時(shí)，包括固定的溫度傳感器的系統(tǒng)不允許準(zhǔn)確地監(jiān)視溫度。在原理上，為了提供更高的準(zhǔn)確度，將需要在房間內(nèi)定位非常大量的傳感器，或者根據(jù)房間內(nèi)溫度值隨時(shí)間變化的空間分布而改變傳感器的位置。不利的是，在這兩種情況下，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)都將過(guò)于復(fù)雜和過(guò)于昂貴。
[0010]另一方面，包括一個(gè)熱敏成像照相機(jī)的系統(tǒng)將允許比以上述系統(tǒng)更詳細(xì)地監(jiān)視房間的表面上的溫度的變化，但不利的是它非常昂貴。
[0011]鑒于以上所述，本發(fā)明人解決了提供解決以上提到的缺陷的、用于監(jiān)視諸如數(shù)據(jù)中心的房間內(nèi)表面溫度的方法及系統(tǒng)的問(wèn)題。具體地，本發(fā)明人解決了提供用于監(jiān)視溫度的方法及系統(tǒng)的問(wèn)題，所述方法和系統(tǒng)提供了基本上與熱敏成像照相機(jī)所提供的細(xì)節(jié)具有可比性的細(xì)節(jié)程度并且與幾個(gè)固定溫度傳感器的系統(tǒng)的成本基本上具有可比性的成本。
[0012]在本描述中和在權(quán)利要求中，被監(jiān)視的表面通常將被稱為“調(diào)查表面”并且它可以包括房間內(nèi)所包括的裝置的表面部分。在數(shù)據(jù)中心的情況下，調(diào)查表面可以包括單個(gè)機(jī)架或一排機(jī)架的正面或背面部分。
[0013]而且，在本描述中和在權(quán)利要求中，表述“耦合到調(diào)查表面的傳感器”將在它們可以位于調(diào)查表面上或者調(diào)查表面附近的意義上指示與調(diào)查表面關(guān)聯(lián)的傳感器。
[0014]根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了用于監(jiān)視房間內(nèi)調(diào)查表面的溫度的方法，這種方法包括:
[0015]a)提供耦合到調(diào)查表面的多個(gè)，N個(gè)，溫度傳感器；
[0016]b)從這多個(gè)溫度傳感器接收各自的溫度值；
[0017]c)對(duì)接收到的溫度值應(yīng)用外插模型并且外插調(diào)查表面的外插熱敏成像掃描 '及
[0018]d)基于外插的熱敏成像掃描監(jiān)視調(diào)查表面的溫度。
[0019]優(yōu)選地，該方法還包括，在屬于樣本收集周期的多個(gè)，K個(gè)，離散時(shí)刻，從所述N個(gè)溫度傳感器接收第一溫度值以及對(duì)應(yīng)的樣本熱敏成像掃描，其中每個(gè)樣本熱敏成像掃描包括在調(diào)查表面的多個(gè)，PXQ，個(gè)像素感測(cè)到的第二溫度值的矩陣。
[0020]優(yōu)選地，該方法還包括基于第一溫度值和對(duì)應(yīng)樣本熱敏成像掃描的第二溫度值計(jì)算外插模型的外插系數(shù)。
[0021 ] 優(yōu)選地，計(jì)算步驟包括，對(duì)于這多個(gè)像素，關(guān)聯(lián)像素與各自的溫度傳感器并且通過(guò)次數(shù)等于或高于I的多項(xiàng)式作為對(duì)應(yīng)于所關(guān)聯(lián)溫度傳感器的第一溫度值的函數(shù)來(lái)內(nèi)插對(duì)應(yīng)于像素的第二溫度值。
[0022]優(yōu)選地，計(jì)算步驟還包括在所述像素識(shí)別第一熱動(dòng)態(tài)和第二熱動(dòng)態(tài)并且把第二溫度值和對(duì)應(yīng)第一溫度值中的每個(gè)關(guān)聯(lián)到第一熱動(dòng)態(tài)和第二熱動(dòng)態(tài)當(dāng)中的一個(gè)。
[0023]優(yōu)選地，計(jì)算步驟包括，對(duì)于多個(gè)像素中的每一個(gè)，定義并求解N個(gè)線性方程的K/N個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)線性方程把在一個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)于像素的第二溫度值關(guān)連到在該時(shí)刻從N個(gè)溫度傳感器接收到的N個(gè)第一溫度值。
[0024]優(yōu)選地，步驟a)還包括接收調(diào)查表面的第一熱敏成像掃描，識(shí)別調(diào)查表面上的多個(gè)區(qū)域并且在這些區(qū)域中布置多個(gè)溫度傳感器。
[0025]優(yōu)選地，識(shí)別步驟包括識(shí)別其中溫度高于閾值的多個(gè)區(qū)域。
[0026]優(yōu)選地，該方法還包括處理外插的熱敏成像掃描并且檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)溫度異常。
[0027]優(yōu)選地，該方法還包括生成報(bào)警信號(hào)和/或操作房間內(nèi)的溫度控制系統(tǒng)，以便從一個(gè)或多個(gè)溫度異常恢復(fù)。
[0028]根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了用于監(jiān)視房間內(nèi)調(diào)查表面的溫度的溫度監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:[0029]-耦合到調(diào)查表面的多個(gè)，N個(gè)，溫度傳感器；及
[0030]-與這多個(gè)溫度傳感器通信的控制單元，
[0031]其中控制單元配置為從這多個(gè)溫度傳感器接收各自的溫度值；對(duì)接收到的溫度值應(yīng)用外插模型并且外插已外插的熱敏成像掃描；并且基于外插的熱敏成像掃描監(jiān)視房間的溫度。
[0032]優(yōu)選地，溫度傳感器包括熱電偶。
[0033]作為替代，溫度傳感器包括NTC熱敏電阻。
[0034]優(yōu)選地，控制器還配置為從熱敏成像照相機(jī)接收調(diào)查表面的至少一個(gè)熱敏成像掃描。
[0035]優(yōu)選地，熱敏成像照相機(jī)連接到控制單元。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]當(dāng)參考附圖閱讀時(shí)，通過(guò)閱讀以下作為例子而不是限制給出的具體描述，本發(fā)明的實(shí)施例將得到更好的理解，附圖中:
[0037]-圖1是數(shù)據(jù)中心的示意性頂視圖；
[0038]-圖2是圖1的數(shù)據(jù)中心內(nèi)的一排機(jī)架的正視圖；
[0039]-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溫度監(jiān)視系統(tǒng)；
[0040]-圖4根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示出了圖3的系統(tǒng)的初始化的流程圖；
[0041]-圖5根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示出了圖3的系統(tǒng)的操作的流程圖；
[0042]-圖6示出了關(guān)于由圖3的系統(tǒng)的兩個(gè)溫度傳感器感測(cè)到的隨時(shí)間變化的溫度的兩個(gè)示例性圖，以及一些對(duì)應(yīng)的示例性熱敏成像掃描；
[0043]-圖7a和7b分別示出了具有溫度數(shù)據(jù)的圖和其中線性插值曲線疊加到該數(shù)據(jù)的同一個(gè)圖；及
[0044]-圖8示出了由圖3的系統(tǒng)的溫度傳感器感測(cè)到的溫度的另一個(gè)示例性圖。
具體實(shí)施例
[0045]圖1是房間R的頂視圖。房間R可以是數(shù)據(jù)中心。在房間R中有按排布置并且包括計(jì)算和/或電信裝置的幾個(gè)機(jī)架CK，其中計(jì)算和/或電信裝置諸如像服務(wù)器、路由器、交換機(jī)等。具體地，在圖1的房間R中，提供了三排(從A到C)，每排四個(gè)機(jī)架。第一排A的機(jī)架表示為CK1A、CK2A、CK3A和CK4A，并且第二和第三排的其它機(jī)架以類似的方式表示。
[0046]而且，在圖1中，示出了熱敏成像照相機(jī)TC，這種照相機(jī)能夠獲取房間R內(nèi)部表面的熱敏成像掃描。這種表面可以包括位于機(jī)架中的裝置的前面/背面/側(cè)面部分。在下面，為了非限制性例子，將假設(shè)熱敏成像照相機(jī)TC獲取包括第一排機(jī)架CK1A、CK2A、CK3A和CK4A中的裝置的正面部分的熱敏成像掃描，如圖1中所表示的。圖1還示出了熱敏成像照相機(jī)TC的視場(chǎng)(FOV)的示意性表示，作為在離機(jī)架給定距離d可以被熱敏成像照相機(jī)TC看到的區(qū)域。在下面，可以在這種區(qū)域內(nèi)被熱敏成像照相機(jī)TC看到的表面將被稱為“調(diào)查表面SV”。調(diào)查表面可以包括位于單個(gè)平面上或者多于一個(gè)平面上的機(jī)架前表面。換句話說(shuō)，機(jī)架的前表面可以屬于一個(gè)(垂直)平面(如圖1中所示的)或者屬于幾個(gè)(垂直)平面。[0047]熱敏成像照相機(jī)TC可以包括紅外線傳感器，諸如微測(cè)輻射熱計(jì)，的矩陣。每個(gè)傳感器通常感測(cè)調(diào)查表面SV中一個(gè)像素的溫度。照相機(jī)的傳感器的個(gè)數(shù)可以是例如160X120或者320X240。每個(gè)傳感器的測(cè)量誤差可以例如等于大約±2°C。
[0048]圖2是第一排機(jī)架CK1A、CK2A、CK3A和CK4A的正視圖。具體地，它示出了由熱敏成像照相機(jī)TC看到的調(diào)查表面SV，包括第一排機(jī)架CK1A、CK2A、CK3A和CK4A中裝置的前面部分。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例，取得調(diào)查表面SV的第一熱敏成像掃描。圖2示意性地示出了調(diào)查表面SV中溫度高于預(yù)定義閾值的三個(gè)區(qū)域HS (I)、HS (2)和HS (3)。對(duì)于所描述的實(shí)施例，調(diào)查表面SV的剩余區(qū)域被認(rèn)為處于低于預(yù)定義閾值的溫度。區(qū)域HS(I)、HS(2)和HS(3)可以對(duì)應(yīng)于調(diào)查表面SV中的熱源。熱源HS可以是例如安裝在調(diào)查表面SV中所包括的機(jī)架中的裝置的冷卻網(wǎng)格。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，溫度傳感器布置在調(diào)查表面SV的特殊位置。如圖3中所表示的，具體地，一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器S (I)、S (2)、S (3)布置在每個(gè)區(qū)域HS (I)、HS (2)和HS (3)中。為了本描述的簡(jiǎn)化，單個(gè)溫度傳感器S (I)、S (2)、S (3)布置在每個(gè)區(qū)域HS(1)、HS(2)和HS(3)中。根據(jù)備選實(shí)施例，溫度傳感器S(1)、S(2)、S(3)可以是任意數(shù)量并且它們可以關(guān)于區(qū)域HS(1)、HS⑵和HS(3)布置在不同的位置。每個(gè)溫度傳感器S (I)、S (2)、S (3)可以包括例如熱電偶或NTC (負(fù)溫度系數(shù))熱敏電阻。
[0051]溫度傳感器S (I)、S (2)、S (3)連接到控制單元⑶。控制單元⑶和每個(gè)溫度傳感器S(1)、S(2)、S(3)之間的連接可以是有線連接或無(wú)線連接。溫度傳感器S(1)、S(2)、S(3)和控制單元⑶包括在溫度監(jiān)視系統(tǒng)TMS中。
[0052]上述溫度監(jiān)視系統(tǒng)TMS配置為實(shí)現(xiàn)用于監(jiān)視調(diào)查表面SV上的溫度的方法，如下文中將參考圖4和5的流程圖更具體描述的。
[0053]圖4示出了溫度監(jiān)視系統(tǒng)TMS的初始化步驟。
[0054]在步驟201中，溫度監(jiān)視系統(tǒng)TMS的控制單元⑶接收調(diào)查表面SV的第一熱敏成像掃描，基于此，在步驟202中，它識(shí)別包括在調(diào)查表面SV中的熱源HS，如上所述。在步驟203，溫度傳感器S布置在房間R中對(duì)應(yīng)于在步驟202識(shí)別出的熱源HS的位置的位置。
[0055]作為替代，溫度傳感器S可以布置在不同的位置。例如，步驟201和202可以被跳過(guò)并且溫度傳感器可以不考慮熱源(如以上所定義的)在房間R中實(shí)際存在的事實(shí)而布置。例如，備選布置可以每個(gè)機(jī)架提供一個(gè)溫度傳感器。而且，一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器S可以在溫度監(jiān)視系統(tǒng)TMS的初始化之前已經(jīng)在房間R中存在。
[0056]在本描述的以下部分中將假設(shè)，在溫度監(jiān)視系統(tǒng)TMS的初始化過(guò)程中，每個(gè)被考慮的熱敏成像掃描是通過(guò)連接到控制單元CU的熱敏成像照相機(jī)TC獲取的并且熱敏成像照相機(jī)TC能夠感測(cè)維度為PXQ的溫度值的兩維矩陣，這個(gè)兩維矩陣包括中心位于坐標(biāo)點(diǎn)(xp, yq)的一組離散的PXQ個(gè)像素的PXQ個(gè)溫度值，其中P = 1，...，P，q = 1，...，Q(這種坐標(biāo)是由圖2和3中所示的軸X和Y識(shí)別出的兩維平面中的點(diǎn)的坐標(biāo)并且其中心在例如調(diào)查表面SV的左下角)。例如，溫度值的矩陣可以具有維度320X240并且因此它可以包括調(diào)查表面SV的76800個(gè)像素的溫度值。在以下描述中，坐標(biāo)空間(Xp，yq)中的點(diǎn)將簡(jiǎn)單地指示為“點(diǎn)(Xpyj”。
[0057]在下一步204中，控制單元⑶優(yōu)選地定義樣本收集周期SP，在這個(gè)期間，控制單元CU將接收在調(diào)查表面SV內(nèi)由每個(gè)溫度傳感器S(I)、S(2)、S(3)感測(cè)到的溫度的樣本以及，同時(shí)，調(diào)查表面SV的各個(gè)樣本熱敏成像掃描，如將在下文中更具體描述的。
[0058]樣本收集周期SP優(yōu)選地是基于關(guān)于調(diào)查表面SV內(nèi)溫度隨時(shí)間如何演化的初步評(píng)估來(lái)確定的。具體地，樣本收集周期SP的持續(xù)時(shí)間選擇成使得在這個(gè)間隔中調(diào)查表面SV中，尤其是在熱源HS，的溫度包括在最大可能的溫度范圍內(nèi)。這種范圍的最小值和最大值依賴于調(diào)查表面SV內(nèi)所包括的裝置(B卩，熱源HS)的不同工作條件。這有利地允許提高用于監(jiān)視溫度的方法的準(zhǔn)確度，如在下面將要解釋的。在表面SV包括一排或多排機(jī)架的情況下，樣本收集周期SP是基于機(jī)架中所包括的裝置的操作簡(jiǎn)介確定的。例如，服務(wù)器可以在白天接通并且它可以在白天根據(jù)連接到其的用戶數(shù)量執(zhí)行可變的多個(gè)應(yīng)用。這個(gè)服務(wù)器可以在晚上斷開(kāi)。在這種情況下，在服務(wù)器冷卻網(wǎng)格的溫度會(huì)在白天達(dá)到最大值并且在晚上達(dá)到最小值。因此，樣本收集周期SP的持續(xù)時(shí)間可以選擇成等于一天，使得在樣本收集周期SP中關(guān)于熱源(服務(wù)器)的溫度變化盡可能大。
[0059]在步驟204中，控制單元⑶優(yōu)選地接收在樣本收集周期SP的K個(gè)采樣時(shí)刻tk由溫度傳感器S感測(cè)到的溫度值，其中k = 0，1，2，……，K。優(yōu)選地，采樣時(shí)刻tk在樣本收集周期SP中按時(shí)間均勻地隔開(kāi)。溫度值由溫度傳感器以依賴于每個(gè)傳感器開(kāi)始對(duì)新溫度值有反應(yīng)的時(shí)間并且依賴于該傳感器處的溫度變化范圍的頻率而被感測(cè)。通常，對(duì)于有線傳感器，頻率只依賴于溫度的變化范圍并且因此兩個(gè)相繼時(shí)刻tk之間的間隔可以從十分之幾秒到幾分鐘變化。在無(wú)線傳感器的情況下，頻率依賴于傳感器利用其供電的電池的持續(xù)時(shí)間并且兩個(gè)相繼時(shí)刻tk之間的間隔相應(yīng)地選擇，通常是例如5分鐘。
[0060]圖6在其上部示出了兩個(gè)示例性圖，示出了在采樣時(shí)刻h、t2等被兩個(gè)溫度傳感器S(I)和S (2)感測(cè)到的溫度(單位為。C )。 [0061]此外，在步驟204中，控制單元⑶優(yōu)選地在每個(gè)采樣時(shí)刻tk接收調(diào)查表面SV對(duì)應(yīng)的樣本熱敏成像掃描Sc (k)，k = O, 1,2,……，K。如以上所提到的，樣本熱敏成像掃描Sc(k)優(yōu)選地是通過(guò)連接到控制單元CU的熱敏成像照相機(jī)獲取的。在圖6中，示出了三個(gè)灰度級(jí)圖像，這三個(gè)圖像指示分別在采樣時(shí)刻tQ、t2獲取的三個(gè)接連的樣本熱敏成像掃描 Sc(O)、Sc(I)和 Sc ⑵。
[0062]因此，在步驟204中，控制單元⑶優(yōu)選地在每個(gè)采樣時(shí)刻tk存儲(chǔ)以下信息:
[0063]-由N個(gè)傳感器S(i)感測(cè)到的一組N個(gè)溫度值Ts(i，k)，i= 1，...，N，其中這種溫度值中每一個(gè)指示由關(guān)聯(lián)到傳感器S(i)的熱源HS(i)達(dá)到的溫度；及
[0064]-由位于調(diào)查表面SV的點(diǎn)(Xp，yq)的熱敏成像照相機(jī)獲取的、包括PXQ個(gè)溫度值Tc (P, q, k)的兩維矩陣的對(duì)應(yīng)樣本熱敏成像掃描Sc (k), P = I,..., P, q = I,——，Q。
[0065]然后，在步驟205中，從以上所述的信息開(kāi)始，控制單元CU優(yōu)選地計(jì)算外插模型的一組外插系數(shù)，用于從由溫度傳感器S(i)感測(cè)到溫度值Ts(i，k)得出另一個(gè)熱敏成像掃描。具體地，在步驟205中，控制單元⑶定義把由位于調(diào)查表面SV的點(diǎn)(Xp，yq)的溫度傳感器S(i)感測(cè)到的溫度關(guān)連到樣本熱敏成像掃描Sc (k)中所包括的對(duì)應(yīng)溫度的一組數(shù)學(xué)關(guān)系。如下文中更具體描述的，一旦這些關(guān)系被定義并且初始化操作結(jié)束，當(dāng)使溫度監(jiān)視系統(tǒng)TMS操作時(shí)，控制單元CU將能夠僅從由溫度傳感器S (i)感測(cè)到的溫度得出調(diào)查表面SV的熱敏成像掃描，而不使用任何其它的測(cè)量?jī)x器，諸如熱敏成像照相機(jī)TC。為此，控制單元CU將簡(jiǎn)單地把外插模型應(yīng)用到由溫度傳感器S(i)感測(cè)到的溫度，即，它將把以上所述的數(shù)學(xué)關(guān)系應(yīng)用到由溫度傳感器S(i)感測(cè)到的溫度，這個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系將提供“虛擬”熱敏成像掃描的對(duì)應(yīng)溫度。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施例，為了計(jì)算以上所述的外插系數(shù)，假設(shè)熱源HS(i)是獨(dú)立的熱源。這意味著在調(diào)查表面SV內(nèi)，每個(gè)點(diǎn)(Xp，yq)的溫度受單個(gè)熱源HS (i)，即，最靠近那個(gè)點(diǎn)的熱源HS(i)，影響。例如，參考圖2中所示的點(diǎn)(xp，yq)，假設(shè)其溫度只受熱源HS(2)的影響。根據(jù)這種實(shí)施例，在步驟205中，控制單元⑶優(yōu)選地把每個(gè)樣本熱敏成像掃描Sc(k)分成對(duì)應(yīng)于N個(gè)熱源HS (i)的多個(gè)子矩陣。具體地，控制單元CU優(yōu)選地為每個(gè)熱源HS(i)識(shí)別由位于點(diǎn)(Xp，yq)的、其溫度只受熱源HS(i)影響的熱敏成像照相機(jī)感測(cè)到的溫度值的子矩陣(在下文中，這種點(diǎn)(Xp，yq)的集合將表示為“熱源HS(i)的域”)。
[0067]因此，在每個(gè)采樣時(shí)刻tk和對(duì)每個(gè)熱源HS⑴，為控制單元⑶提供以下信息:
[0068]-由位于熱源HS(i)的溫度傳感器S (i)感測(cè)到的溫度值Ts (i，k)；
[0069]及
[0070]-相對(duì)于在屬于熱源HS(i)的域的點(diǎn)(xh，yw)由熱敏成像照相機(jī)感測(cè)到的溫度值Tc(h, w, k)的樣本熱敏成像掃描Sc(k)的子矩陣，h = I,..., H, w = I,..., W,其中HSPeW≤Q。
[0071]于是，對(duì)于每個(gè)熱源HS⑴和對(duì)于屬于其域的每個(gè)點(diǎn)(xh，yw)，控制單元CU優(yōu)選地把與點(diǎn)(xh，yw)相關(guān)并且在采樣時(shí)刻tk獲取的樣本熱敏成像掃描Sc(k)的溫度值Tc(h,w, k)關(guān)聯(lián)到由在同一采樣時(shí)刻tk關(guān)聯(lián)到熱源HS(i)的溫度傳感器S(i)感測(cè)到的對(duì)應(yīng)溫度值Ts(i，k)。圖7a示出了指示溫度值的數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖。作為在相同的離散采樣時(shí)刻tk由關(guān)聯(lián)到熱源HS(i) 的溫度傳感器S (i)感測(cè)到的對(duì)應(yīng)溫度值Ts (i，k)(單位是。C )的函數(shù)，這個(gè)圖示出了在熱源HS (i)的域的點(diǎn)(xh，yw)在樣本收集周期SP中離散的采樣時(shí)刻tk獲取的樣本熱敏成像掃描Sc (k)的溫度值Tc (h，w，k)(單位是。C)。圖7a的圖中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一對(duì)溫度值Tc (h, w, k)和Ts (i, k)。
[0072]控制單元⑶優(yōu)選地處理在采樣時(shí)刻tk在點(diǎn)(xh, yw)檢測(cè)到的溫度值Tc (h, w, k)和Ts (i，k)，并且確定這些值是否屬于一個(gè)或多個(gè)不同的熱動(dòng)態(tài)。在下面，表述“熱動(dòng)態(tài)”將指示溫度變化中作為時(shí)間的函數(shù)的趨勢(shì)。實(shí)際上，調(diào)查表面SV中每個(gè)點(diǎn)(xh，yw)的溫度隨時(shí)間增加、減小或保持恒定。
[0073]具體地，從如圖7a中所示的圖開(kāi)始，控制單元CU確定數(shù)據(jù)點(diǎn)是否可以聚集到屬于不同熱動(dòng)態(tài)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的子集中，并且，具體地，依據(jù)溫度增加、減小或維持在一個(gè)恒定值的事實(shí)。具體地，控制單元CU確定在樣本收集周期SP中的點(diǎn)(xh，yw)是否存在由溫度傳感器S (i)感測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)溫度值Ts (i，k)，對(duì)于這些溫度值中的每一個(gè)，由熱敏成像照相機(jī)感測(cè)到的至少兩個(gè)不同的溫度值Tc(h，w，k)對(duì)應(yīng)于其。換句話說(shuō)，控制單元CU確定是否在至少兩個(gè)分離的采樣時(shí)刻tkl和tk2溫度傳感器S (i)感測(cè)到相同的溫度值Ts (i, kl) = Ts (i，k2)，同時(shí)，在相同的采樣時(shí)刻tkl和tk2，熱敏成像照相機(jī)獲取兩個(gè)不同的溫度值Tc (h, W，kl)古Tc(h，w，k2)。這種情形在圖7a中通過(guò)例如指示為P (kl)和P(k2)的數(shù)據(jù)點(diǎn)表示。因此，在圖7a所表示的情形下，控制單元CU確定存在兩個(gè)不同的熱動(dòng)態(tài)，即，處于點(diǎn)(xh，yw)的溫度根據(jù)其增加或保持恒定的第一熱動(dòng)態(tài)(在下文中指示為“加熱動(dòng)態(tài)”)，以及處于點(diǎn)(xh，yw)的溫度根據(jù)其減小的第二熱動(dòng)態(tài)(在下文中指示為“冷卻動(dòng)態(tài)”)。而且，對(duì)于如圖7a中所示的每個(gè)點(diǎn)，控制單元⑶優(yōu)選地比較在采樣時(shí)刻tk由溫度傳感器S(i)感測(cè)到的溫度值Ts (i, k)與在前一米樣時(shí)刻V1和后一米樣時(shí)刻tk+1由同一傳感器S(i)感測(cè)到的溫度值并且確定該數(shù)據(jù)點(diǎn)是屬于點(diǎn)(xh，yw)的溫度的加熱動(dòng)態(tài)還是冷卻動(dòng)態(tài)。
[0074]例如，再次參考圖7a的圖，控制單元⑶比較在采樣時(shí)刻tkl由溫度傳感器S (i)感測(cè)到的溫度值Ts (i，kl)(圖7a中的數(shù)據(jù)點(diǎn)P (kl))與在采樣時(shí)刻和tkl+1由同一傳感器感測(cè)到的溫度值Ts(i，kl-1)(圖7a中的數(shù)據(jù)點(diǎn)P(kl-l))和Ts(i，kl+1)(圖7a中的數(shù)據(jù)點(diǎn)P (kl+Ι))。然后，由于Ts (i，kl-1)〈Ts (i, kl)〈Ts (i, kl+1)，因此控制單元CU確定數(shù)據(jù)點(diǎn)P(kl)屬于加熱動(dòng)態(tài)。而且，控制單元CU比較在采樣時(shí)刻tk2由溫度傳感器S (i)感測(cè)到的溫度值Ts(i，k2)(圖7a中的數(shù)據(jù)點(diǎn)P(k2))與在采樣時(shí)刻tk2_i和tk2+1由同一傳感器感測(cè)到的溫度值Ts (i，k2-l)(圖7a中的數(shù)據(jù)點(diǎn)P(k2-1))和Ts (i，k2+l)(圖7a中的數(shù)據(jù)點(diǎn)P (k2+l))。然后，由于Ts (i，k2+l)〈Ts (i, k2)〈Ts (i, k2_l)，因此控制單元CU確定數(shù)據(jù)點(diǎn)P(k2)屬于冷卻動(dòng)態(tài)。
[0075]一旦已經(jīng)識(shí)別出熱動(dòng)態(tài)(即，樣本收集周期SP中單個(gè)熱動(dòng)態(tài)或者不同熱動(dòng)態(tài)的存在)并且數(shù)據(jù)點(diǎn)關(guān)聯(lián)到它們各自的熱動(dòng)態(tài)，控制單元CU就優(yōu)選地為屬于不同動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)確定不同的內(nèi)插。在下面將假設(shè)，如圖7a中所表示的，數(shù)據(jù)點(diǎn)可以屬于加熱動(dòng)態(tài)或冷卻動(dòng)態(tài)。然后，控制單元CU優(yōu)選地確定屬于加熱動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的第一插值和屬于冷卻動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的第二插值。以這種方式，實(shí)際上，定義了把樣本熱敏成像掃描Sc (k)的溫度Tc(h,w, k)關(guān)連到由溫度傳感器S(i)感測(cè)到的溫度Ts(i，k)的數(shù)學(xué)關(guān)系。
[0076]為此，控制單元CU優(yōu)選地利用各自的多項(xiàng)式內(nèi)插屬于加熱動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)和屬于冷卻動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。在圖7b中，例如，屬于兩個(gè)熱動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)利用由直線Rl和R2表示的、次數(shù)為I的各自的多項(xiàng)式內(nèi)插(線性內(nèi)插)，其中每條直線都疊加到圖7a的圖的數(shù)據(jù)點(diǎn)。具體地，直線Rl內(nèi)插屬于加熱動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而直線R2內(nèi)插屬于冷卻動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。用于內(nèi)插屬于兩個(gè)不同動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的多項(xiàng)式的次數(shù)優(yōu)選地相等但是也可以不同。在以下描述中，為了簡(jiǎn)化，假設(shè)兩個(gè)多項(xiàng)式的次數(shù)都等于I。在這種情況下，用于內(nèi)插數(shù)據(jù)點(diǎn)的直線由以下等式表示:
[0077]Rl: Tc (h, w, k) = mn (h, w) Ts (i, k) +qn (h, w) [I]
[0078]R2: Tc (h, w, k) = mi2 (h, w) Ts (i, k) +qi2 (h, w) [2]
[0079]其中IH1O^w, i)是直線Rl的斜率(內(nèi)插由熱源HS⑴造成的在點(diǎn)(xh, yv)處屬于加熱動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn))，Q1 (h, w, i)是直線Rl的y截距，m2 (h, w, i)是直線R2的斜率(內(nèi)插由熱源HS⑴造成的在點(diǎn)(xh, yw)處屬于冷卻動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn))，(h, w, i)是直線R2的y截距。
[0080]然后，控制單元⑶優(yōu)選地如下定義第一外插系數(shù)矩陣Ail、第二外插系數(shù)矩陣Βη、第三外插系數(shù)矩陣Ai2和第四外插系數(shù)矩陣Bi2。第一外插系數(shù)矩陣Ail包括對(duì)包括在熱源HS(i)的域中的所有點(diǎn)(xh，yw)內(nèi)插屬于加熱動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的直線Rl的斜率:
【權(quán)利要求】
1.一種用于監(jiān)視房間(R)內(nèi)的調(diào)查表面(SV)的溫度的方法，這種方法包括: a)提供耦合到調(diào)查表面(SV)的多個(gè)，N個(gè)，溫度傳感器(S(i))； b)從所述多個(gè)溫度傳感器(S(i))接收各自的溫度值(Ts(i，k*))； c)對(duì)所述接收到的溫度值(Ts(i，k*))應(yīng)用外插模型并且外插調(diào)查表面(SV)的外插的熱敏成像掃描(Sc*(i), Sc*(p, q));及 d)基于所述外插的熱敏成像掃描(Sc*(i)，Sc*(p，q))監(jiān)視調(diào)查表面(SV)的溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括，在屬于樣本收集周期(SP)的K個(gè)離散時(shí)刻(tk)，從所述N個(gè)溫度傳感器(S(i))接收第一溫度值(Ts(i，k))和對(duì)應(yīng)的樣本熱敏成像掃描(Sc (k))，其中每個(gè)所述樣本熱敏成像掃描(Sc(k))包括在調(diào)查表面(SV)的多個(gè)，PXQ個(gè)，像素處感測(cè)到的第二溫度值(Tc(p，q，k))的矩陣。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括基于所述第一溫度值(Ts(i，k))和所述對(duì)應(yīng)樣本熱敏成像掃描(Sc(k))的所述第二溫度值(Tc(p，q，k))計(jì)算所述外插模型的外插系數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述計(jì)算包括，對(duì)于所述多個(gè)像素中的每一個(gè)，關(guān)聯(lián)像素與各自的溫度傳感器(S(i))并且通過(guò)次數(shù)等于或高于I的多項(xiàng)式作為對(duì)應(yīng)于所述所關(guān)聯(lián)溫度傳感器(S(i))的第一溫度值(Ts(i，k))的函數(shù)來(lái)內(nèi)插對(duì)應(yīng)于所述像素的所述第二溫度值(Tc (P, q, k))。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述計(jì)算還包括在所述像素處識(shí)別第一熱動(dòng)態(tài)和第二熱動(dòng)態(tài)并且把每個(gè)所述第二溫度值(Tc (p，q, k))和對(duì)應(yīng)的第一溫度值(Ts (i，k))關(guān)聯(lián)到所述第一熱動(dòng)態(tài)和第二熱動(dòng)態(tài)當(dāng)中的一個(gè)。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述計(jì)算包括，對(duì)于所述多個(gè)像素中的每一個(gè)，定義并求解N個(gè)線性方程的K/N個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)所述線性方程把在時(shí)刻(tk)對(duì)應(yīng)于所述像素的第二溫度值(Tc (p，q，k))關(guān)連到在所述時(shí)刻(tk)從所述N個(gè)溫度傳感器(S(i))接收到的N個(gè)第一溫度值(Ts(i，k))。
7.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述步驟a)還包括接收調(diào)查表面(SV)的第一熱敏成像掃描、識(shí)別所述調(diào)查表面(SV)上的多個(gè)區(qū)域(HS)并且在所述區(qū)域(HS)中布置所述多個(gè)溫度傳感器(S(i))。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述識(shí)別包括識(shí)別其中溫度高于閾值的多個(gè)區(qū)域(HS)。
9.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，還包括處理所述外插的熱敏成像掃描(Sc*(i)，Sc* (p, q))并且檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)溫度異常。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括生成報(bào)警信號(hào)和/或操作房間(R)內(nèi)的溫度控制系統(tǒng)，以便從一個(gè)或多個(gè)溫度異?；謴?fù)。
11.一種用于監(jiān)視房間(R)內(nèi)的調(diào)查表面(SV)的溫度的溫度監(jiān)視系統(tǒng)(TMS)，所述系統(tǒng)(TMS)包括: -耦合到調(diào)查表面(SV)的多個(gè)，N個(gè)，溫度傳感器(S(i))； 及 -與所述多個(gè)溫度傳感器(S(i))通信的控制單元(CU)， 其中所述控制單元(CU)配置為從所述多個(gè)溫度傳感器(S(i))接收各自的溫度值(Ts(i，k*));對(duì)所述接收到的溫度值應(yīng)用外插模型并且外插已外插的熱敏成像掃描(Sc*(i)，Sc*(p, q));并且基于所述外插的熱敏成像掃描(Sc*(i)，Sc*(p, q))監(jiān)視房間(R)的溫度。
12.如權(quán)利要求11所述的溫度監(jiān)視系統(tǒng)(TMS)，其中所述溫度傳感器(S(i))包括熱電偶。
13.如權(quán)利要求11所述的溫度監(jiān)視系統(tǒng)(TMS)，其中所述溫度傳感器(S(i))包括NTC熱敏電阻。
14.如權(quán)利要求11至13中任何一項(xiàng)所述的溫度監(jiān)視系統(tǒng)(TMS)，其中所述控制單元(CU)還配置為從熱敏成像照相機(jī)(TC)接收調(diào)查表面(SV)的至少一個(gè)熱敏成像掃描。
15.如權(quán)利要求14所述的溫度監(jiān)視系統(tǒng)(TMS)，其中所述熱敏照相機(jī)(TC)連接到所述控制單元(⑶)。
【文檔編號(hào)】G01K7/42GK104040311SQ201180075427
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】R·安東尼, F·F·法瑞茨, M·蓋斯帕瑞多尼 申請(qǐng)人:意大利電信股份公司