專利名稱：利用系統(tǒng)知識庫的建筑物系統(tǒng)微系統(tǒng)的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)。
技術(shù)背景人們工作和生活的建筑物具有監(jiān)控和支撐建筑物環(huán)境的舒適水平 的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)包括加熱、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)、照明系 統(tǒng)以及其它系統(tǒng)。HVAC和照明系統(tǒng)都至少以某種水平已存在了數(shù)千年。HVAC和照明系統(tǒng)已變得精密，并且在建筑物內(nèi)常常能夠維持濕度 和溫度的審慎平衡，以及提供一些新鮮空氣和足夠的光。這樣精密的 系統(tǒng)常常被稱作建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)。建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)也包括其他涉 及建筑物的功能，從而包括但不限于安防和消防系統(tǒng)。大部分精密的當(dāng)前建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)充其量不過是以信息為中 心。這種系統(tǒng)提供對于舒適、安全和安防正發(fā)生什么的信息。這些信 息可以以數(shù)據(jù)點(diǎn)(也就是溫度、氣流等等)的圖形和圖表的形式來呈 現(xiàn)。存在對獲得更多關(guān)于建筑物的系統(tǒng)的信息和使用這些附加信息來 改進(jìn)建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)操作的某些需求。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明可以使建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)("BAS，，)變得容易，該 建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)越來越基于知識，并且在一些實(shí)施例中能夠通過實(shí) 驗(yàn)和/或經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)更多關(guān)于系統(tǒng)操作的知識。建筑物、其能耗和特征及 其環(huán)境的更綜合的粒度(granular)操作知識被利用來維持可以忍受 的建筑物環(huán)境，該建筑物環(huán)境能低成本地?fù)碛泻筒僮?、有利地使用?資源并且保持建筑物舒適、富有成效(productive)、安全和可靠。在一些實(shí)施例中，這樣的以知識為中心的BAS可以通過集成以下三個(gè)核心技術(shù)平臺(tái)來開發(fā)基于微系統(tǒng)的BAS分布式傳感、建筑物網(wǎng) 狀無線通信網(wǎng)以及最后為知識管理系統(tǒng)，這些技術(shù)平臺(tái)能夠處理大量 數(shù)據(jù)，以便提取有意義的知識，該知識對于建筑物專業(yè)人員和/或?qū)?來的控制操作是有用的。這種建筑物的其他特征將要?jiǎng)?chuàng)建機(jī)器對機(jī)器 網(wǎng)絡(luò)，該機(jī)器對機(jī)器網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)連接建筑物對象，并且這些對象可以 常常自主或者半自主地采取動(dòng)作和決策。第一實(shí)施例是一種用于與控制系統(tǒng)結(jié)合地用在建筑物內(nèi)的設(shè)備， 該設(shè)備包括多個(gè)傳感器微系統(tǒng)和處理電路。多個(gè)傳感器微系統(tǒng)被配置 來獲得關(guān)于建筑物中的多個(gè)區(qū)域的環(huán)境信息。處理電路可操作來獲得 代表關(guān)于建筑物中的多個(gè)區(qū)域在第一組操作參數(shù)值下的環(huán)境信息的數(shù) 據(jù)。處理電路還可操作來使建筑物控制系統(tǒng)在第二組操作參數(shù)值下工 作，其中操作參數(shù)的第一參數(shù)具有變化的值。處理電路還可操作來獲 得代表關(guān)于多個(gè)區(qū)域在第二組操作參數(shù)值下的環(huán)境信息的數(shù)據(jù)并且將 代表第二組操作參數(shù)值下的環(huán)境信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在知識庫中。隨后， 處理電路利用知識庫來調(diào)整操作參數(shù)值。即使利用無線網(wǎng)絡(luò)，也可以獲得另外的優(yōu)點(diǎn)。微系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò) 的使用提供了使數(shù)據(jù)量的供應(yīng)便利的另外優(yōu)點(diǎn)，以顯著增強(qiáng)基于知識 的系統(tǒng)的能力。參照以下詳細(xì)說明和附圖，上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他方面對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將變得更為清楚。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的示例性設(shè)備的部件的方框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的可被圖1的元件執(zhí)行的操 作的流程圖；圖3示出了包括控制站的建筑物的頂層平面圖，該控制站被配置 來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的方法；圖4示出了包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的圖3的建筑物的更 詳細(xì)的片斷頂層平面圖；圖5示出了可以在圖4的設(shè)備中利用的微系統(tǒng)的示例性實(shí)施例，圖6示出了可被圖3和4的控制站所執(zhí)行的示例性操作集的流程圖；圖7示出了可以被圖3和4的控制站執(zhí)行的另一示例性操作集的 流程圖；以及圖8示出了表示根據(jù)圖3和4的實(shí)施例的示例性知識庫的直觀描 繪的圖表。
具體實(shí)施方式
圖l示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性設(shè)備的部件的方框圖。設(shè)備10包 括可以是HVAC系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)等的部分的 多個(gè)傳感器12、執(zhí)行器14和控制器16。設(shè)備IO也包括控制站18和 無線網(wǎng)絡(luò)20。無線網(wǎng)絡(luò)20被配置來(至少部分地)考慮到傳感器12、 執(zhí)行器14、控制器16和控制站18之中的通信。無線網(wǎng)絡(luò)20可以包括 至少一些有線鏈路，但是至少在到傳感器12的鏈路中和在傳感器12 之間的鏈路中主要是無線的。傳感器12合適地包括至少一些MEMS傳感器，這些MEMS傳感器感 測諸如溫度、氣流、空氣質(zhì)量(氣體含量)、光的建筑物參數(shù)。然而， 根據(jù)本實(shí)施例，傳感器12包括多種類型的傳感器，這些傳感器優(yōu)選地 被布置為使得廣泛測量建筑物操作的各個(gè)方面。例如，傳感器12可以 包括感測建筑物的各個(gè)部分的電耗的霍爾效應(yīng)傳感器，并且可以包括 運(yùn)動(dòng)傳感器等等。在一個(gè)實(shí)施例中，無線網(wǎng)絡(luò)20由短程收發(fā)器來執(zhí)行，這些短程收 發(fā)器被耦合到與傳感器12、執(zhí)行器14和/或控制器16相同的基板和/ 或被形成在該基板上。特別是，至少傳感器12被形成為微系統(tǒng)，該微 系統(tǒng)包括能夠以無線方式傳送傳感器測量結(jié)果或者其他數(shù)據(jù)的MEMS傳 感器、處理電路和RF收發(fā)器。因?yàn)閭鞲衅?2 (和執(zhí)行器14以及控制 器16)遍及建筑物來放置，所以各種微系統(tǒng)可以被用來形成無線網(wǎng)狀 網(wǎng)絡(luò)20。例如，即使每個(gè)微系統(tǒng)傳感器12使用短程RF通信，這些短 程RF通信不能覆蓋整個(gè)建筑物，每個(gè)微系統(tǒng)傳感器12可以在格狀網(wǎng) 絡(luò)或者網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中提供支路(leg)，該支路在任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(也就是 傳感器12、執(zhí)行器14、控制器16和控制站18)之間傳遞信息。在于 2003年1月28曰申請的、標(biāo)題為"Building System with Reduced Wiring Requirements and Apparatus for Use Therein" 的、序歹'J號為10/353142的美國專利申請和于2003年9月26日申請的、標(biāo)題 為 "Building Control System Using Integrated MEMS Device"的、 序列號為10/672, 527的美國專利申請中提供了這種網(wǎng)絡(luò)、以及可被用 于通信以及感測、控制和執(zhí)行的微系統(tǒng)的例子，這兩篇美國專利申請 通過引用結(jié)合于此。
優(yōu)選地，提供了大量傳感器12,使得大量關(guān)于建筑物的操作和建 筑物中的情形的數(shù)據(jù)可以通過控制站18獲得。這些信息可以包括舒適 信息、照明信息、占用信息和其他來自建筑物的每個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)。另 外，傳感器12可以提供在粒度規(guī)模上涉及每個(gè)耗能裝置的能耗信息， 以及粒度溫度或者光信息。
控制站18是通用計(jì)算機(jī)，該通用計(jì)算機(jī)具有足夠的計(jì)算能力，以 處理來自不同傳感器的數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)基于知識的操作，從而改進(jìn)建筑物 的操作。舉例來說，通用計(jì)算機(jī)可以使用專家系統(tǒng)或者人工智能來學(xué) 習(xí)和應(yīng)用改變建筑物中的一個(gè)或者多個(gè)位置的情形的規(guī)則或者節(jié)能，
在一個(gè)實(shí)施例中，控制站18利用遺傳算法，該遺傳算法執(zhí)行控制 條件的突變(mutation)或者置換并且觀察這些結(jié)果以使建筑物控制 演變到更有效的操作。舉例來說，控制站18可以略微改變到執(zhí)行器中 的三個(gè)執(zhí)行器的輸出(例如改變通風(fēng)孔的位置、關(guān)斷燈等等)，以查 看在改變之后某些可接受的條件是否可以維持，而在功耗方面提供了 優(yōu)點(diǎn)?？刂普?8演變這些變化并且觀察這些結(jié)果，以確定哪些突變應(yīng) -故實(shí)現(xiàn)，而哪些突變不應(yīng)被實(shí)現(xiàn)。
遺傳算法是公知的。根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例，到算法的輸 入包括來自傳感器12、執(zhí)行器14和/或控制器16的值，而輸出可以合 適地被提供給執(zhí)行器14和/或控制器16。輸入提供關(guān)于建筑物當(dāng)前狀 態(tài)的粒度信息，而輸出考慮到控制策略的突變和演變的實(shí)現(xiàn)。 一些突 變可以包含改變不同的控制器16中的局部化的(localized)控制程 序，而其他突變可以調(diào)整執(zhí)行器操作。
控制站18優(yōu)選地也提供一種有意義的方式來呈現(xiàn)這種數(shù)據(jù)，諸如 在可導(dǎo)航的在線建筑物圖或者藍(lán)圖上呈現(xiàn)數(shù)據(jù)?？刂普?8優(yōu)選地允許 用戶通過視圖上下導(dǎo)航建筑物的不同的縮放水平，這類似于因特網(wǎng)映 射程序，并且利用合適的傳感器信息針對每個(gè)被觀察的區(qū)域觀察諸如 溫度、功耗、氣體含量等等的情形?？梢员唤Y(jié)合到本發(fā)明中的建模和觀察技術(shù)的實(shí)例是在于2005年6月28日申請的、序列號為11/169278 的美國專利申請中所公開的內(nèi)容，該美國專利申請通過引用結(jié)合于此。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的由控制裝置執(zhí)行的示例性操作集。舉例 來說，圖2的操作可被控制站18執(zhí)行來根據(jù)本發(fā)明操縱全局情形，或 者被單獨(dú)的控制器16執(zhí)行來操縱其局部情形。例如，控制站18可以 調(diào)整整個(gè)送風(fēng)(supply air)溫度設(shè)定點(diǎn)、新鮮空氣含量或者空氣處 理單元流率設(shè)定點(diǎn)，其影響建筑物的所有空間內(nèi)的加熱、制冷和通風(fēng)， 在不同的例子中，每個(gè)單獨(dú)的控制器16可以調(diào)整室溫設(shè)定點(diǎn)、照明、 VAV操作和/或其他元件和執(zhí)行器。
現(xiàn)在參照圖2，在步驟202，控制電路(也就是控制器16或者控 制站18)從多個(gè)傳感器12獲得數(shù)據(jù)。在控制電路負(fù)責(zé)影響多個(gè)空間的 裝置(也就是控制站18或者控制空氣處理單元的控制器16等)的實(shí) 施例中，在步驟202，控制電路從遍布建筑物的多個(gè)空間或者房間的多 個(gè)傳感器12獲得數(shù)據(jù)。在控制電路是用于被限定的空間或者房間的局 部化的控制器16的實(shí)施例中，控制電路從空間中的多個(gè)傳感器獲得數(shù) 據(jù)，202。
傳感器數(shù)據(jù)可以包括代表溫度、照明、運(yùn)動(dòng)、氣流、氣體含量等 的信息。另外，在圖1的實(shí)施例中，傳感器數(shù)據(jù)也可以包括每個(gè)房間 的能耗或者特定裝置的能耗。這種傳感器數(shù)據(jù)可以從附著到電氣線路 和/或出口的傳感器獲得。
在步驟204，控制電路以將傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到當(dāng)前系統(tǒng)參數(shù)的方式
將傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在知識庫中。這些參數(shù)可以包括相關(guān)控制輸出和/或 其他被感測的變量，這些變量諸如室外溫度和濕度。傳感器數(shù)據(jù)以允 許量化針對給定輸出集的系統(tǒng)特性的方式被關(guān)聯(lián)到當(dāng)前系統(tǒng)參數(shù)。例 如，許多房間或者空間的針對溫度和濕度的傳感器數(shù)據(jù)可以以與能耗 相關(guān)的方式被存儲(chǔ)。另外，許多房間的實(shí)際溫度和濕度可以與整個(gè)建 筑物的通風(fēng)空氣的溫度和流率相關(guān)聯(lián)。如以下將要討論的那樣，這樣 的信息、特別是具有更多變量和更復(fù)雜的信息可以被用來確定動(dòng)作的 最佳過程，以在某些條件下實(shí)現(xiàn)希望的結(jié)果。例如，通風(fēng)空氣(也就 是送風(fēng))溫度和流率可以被調(diào)整到某點(diǎn)，以試圖利用相對低的能量量 來實(shí)現(xiàn)某個(gè)室溫和濕度。理想情況下，知識庫將包括被關(guān)聯(lián)到所感測 的數(shù)據(jù)集(系統(tǒng)條件、能耗)的、隨著時(shí)間的過去所累積的輸出集(系統(tǒng)參數(shù)).步驟204利用當(dāng)前的輸出和所感測到的數(shù)據(jù)來增加知識庫。 應(yīng)該理解的是，每個(gè)房間控制器16可以具有自己的知識庫，并且控制 站18也可以具有其自己的知識庫。
在步驟206，控制電路使第一系統(tǒng)輸出變化。該系統(tǒng)輸出可以合適 的是溫度設(shè)定點(diǎn)、照明設(shè)定點(diǎn)、氣流設(shè)定點(diǎn)等。如果控制電路可搮作 來調(diào)整空氣處理單元的操作，則該系統(tǒng)輸出可以是送風(fēng)溫度設(shè)定點(diǎn)或 者新鮮空氣含量設(shè)定點(diǎn)。如果控制電路可操作來調(diào)整遍及建筑物的一 個(gè)或者多個(gè)空間的照明水平，則變化的第 一 系統(tǒng)輸出可以是照明設(shè)定 點(diǎn)。
此后，在步驟208，控制電路以類似于步驟202的方式從多個(gè)傳感 器獲得新的傳感器數(shù)據(jù)。所獲得的傳感器數(shù)據(jù)將反映第一系統(tǒng)輸出的 改變對該系統(tǒng)的影響。因?yàn)榇罅康臒o線傳感器被利用，所以第一系統(tǒng) 輸出的改變的影響可通過傳感器數(shù)據(jù)在粒度水平上被觀察。例如，可 以確定該變化在對居住者維持充分的舒適水平的同時(shí)是否具有減小的 能耗。
在步驟210，控制電路以將傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到系統(tǒng)參數(shù)(包括改變 過的系統(tǒng)輸出)的方式將新的傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在知識庫中。
隨后，在步驟212，控制電路使用被存儲(chǔ)在知識庫中的信息來執(zhí)行 控制操作。因此，隨著時(shí)間的過去，控制電路獲得控制系統(tǒng)在不同條 件下的設(shè)置的知識庫和最終對建筑物控制系統(tǒng)操作的影響。步驟206 產(chǎn)生突變，所述突變允許該系統(tǒng)"學(xué)習(xí)，，不同的變化如何影響系統(tǒng)操 作。因此，控制系統(tǒng)使用所學(xué)習(xí)到的信息來更有效地控制該系統(tǒng)。因 此，控制系統(tǒng)至少部分基于由系統(tǒng)自動(dòng)學(xué)習(xí)到的以前的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行控 制。
圖3-8更為詳細(xì)地示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖3的實(shí)施例 被配置來使用知識庫，以控制建筑物控制系統(tǒng)的多個(gè)方面，該知識庫 至少部分地通過自動(dòng)突變而生成。在圖3-8中所示的例子中，該系統(tǒng) 的目標(biāo)是在使整個(gè)建筑物的功耗最小化的同時(shí)至少實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量 ("IEQ")的閾值水平。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以被用來實(shí)現(xiàn)或者 接近其他系統(tǒng)目標(biāo)，這些目標(biāo)諸如是基本上到處一致的舒適水平或者 IEQ水平、接近一致的氣流分布等等。
現(xiàn)在參照圖3,建筑物300的頂層平面圖包括多個(gè)空間，例如#_示為房間304. 1、 304. 2、 304. 3和走廊304. 4。建筑物300的每個(gè)空間都 具有一組建筑物控制裝置(未在圖3中示出)，這些建筑物控制裝置 被用來監(jiān)控和影響空間內(nèi)的環(huán)境條件。建筑物也包括至少一個(gè)控制站 318，該至少一個(gè)控制站318可操作地被耦合來交換關(guān)于不同空間 304.1、 304. 2等內(nèi)的環(huán)境條件的數(shù)據(jù)。
控制站318可以合適的是通用計(jì)算機(jī)，包括如本領(lǐng)域所公知的數(shù) 據(jù)處理裝置318a和用戶接口裝置318b，該通用計(jì)算機(jī)被配置來執(zhí)行在 此所述的操作。控制站318還包括一個(gè)或者多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)裝置318c， 在這些標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)裝置中可以存儲(chǔ)知識庫的數(shù)據(jù)。然而，可替換地，知 識庫可被存儲(chǔ)在其他裝置中，包括分布式地被存儲(chǔ)在下面結(jié)合圖4所 述的微系統(tǒng)中。在任何情況下，控制站318都可以合適的是INSIGHTTM 工作站或者其他建筑物系統(tǒng)控制站計(jì)算機(jī)，這些工作站或者計(jì)算機(jī)被 編程和/或以其他方式被修改來執(zhí)行屬于如在此所述的控制站318的操 作。
圖4更為詳細(xì)地示出了示意圖3的建筑物300的多個(gè)部分的組合 樓面平面圖/方框圖。圖4示出了房間304. 1、 304. 2、部分走廊304.4 和控制站318。如上所討論的那樣，每個(gè)房間或者空間都具有一組裝置， 這些裝置合作來允許監(jiān)控和/或控制房間或者空間內(nèi)的環(huán)境條件。建筑 物300的每個(gè)房間可以類似于如圖4中所示的房間304. 1和304. 2地
被配置。
具體參照圖4,房間304. 1包括多個(gè)微系統(tǒng)406. 1 - 406. 5和變風(fēng) 量("VAV" ， variable air volume)單元418。微系統(tǒng)406. 1-406. 5 是無線傳感器和通信裝置，這些無線傳感器和通信裝置具有測量多個(gè) IEQ相關(guān)的值的能力，這些值優(yōu)選地包括諸如總揮發(fā)性有機(jī)化合物的一 個(gè)或者多個(gè)非傳統(tǒng)HVAC值、C02、 C0、光或聲。在此所述的實(shí)施例中， 微系統(tǒng)406. 1-406. 5可以測量溫度、濕度、TV0C、 C02、 C0、光和氣流。 如上所討論的那樣，用于組合多個(gè)MEMS類型傳感器的技術(shù)在本領(lǐng)域是 公知的。
應(yīng)該理解的是，其他微系統(tǒng)(未示出)可以被放置在每個(gè)房間的 電路處并且被配置來測量能耗。在其他實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)的能量測量裝 置可以在更小粒度的規(guī)模上被使用。通常，諸如控制站318的控制電 路可以從這樣的微系統(tǒng)或者能量測量裝置獲得能耗信息。再次參照微系統(tǒng)406.x，圖5示出了可被用作微系統(tǒng)406. 1-406. 5 的微系統(tǒng)的示例性配置。參照圖5，微系統(tǒng)的當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)足以引起微 系統(tǒng)可操作來測量和/或監(jiān)控IEQ參數(shù)，這些IEQ參數(shù)諸如是總揮發(fā)性 有機(jī)化合物(TVOC)、溫度、平均輻射溫度、空氣流率、CO、 C02、相 對濕度、亮度級以及甚至是聲音。每個(gè)微系統(tǒng)406. x因此包括測量這 些值中的某些或者所有值的MEMS傳感器520。微系統(tǒng)406. x也可以并 入處理電路522、以及射頻傳輸電路524。具有處理電路和RF能力的 MEMS裝置的通常的例子在于2003年1月28日申請的、標(biāo)題為 "Building System with Reduced Wiring Requirements and Apparatus for Use Therein"的、序列號為10/353, 142的美國專利 申請和于2003年9月26日申請的、標(biāo)題為"Building Control System Using Integrated MEMS Device"的、序列號為10/672， 527的美國專 利申請中被討論，這兩篇美國專利申請通過引用結(jié)合于此。其他這種 裝置是已知的。
在一個(gè)實(shí)施例中，處理電路522被編程或者以其他方式被配置來 基于由MEMS傳感器520所獲得的各種信息生成IEQ指數(shù)，并且使RF 電路524將該指數(shù)以無線方式傳送給建筑物中的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)上的其 他裝置，或者傳送給連接到有線網(wǎng)絡(luò)的裝置。(參見圖4)。在其他實(shí) 施例中，處理電路522并沒有生成IEQ指數(shù)，而是獲得傳感器值并且 將(優(yōu)選地帶有某些低通濾波的)那些值提供給RF電路524，以傳輸 到網(wǎng)絡(luò)上。RF電路524可以合適地使用藍(lán)牙或者其他短程RF傳輸技術(shù)。 微系統(tǒng)406.x還可以包括電池(未示出)，以給操作供電。
再次參照圖4， VAV單元418是本領(lǐng)域公知的裝置，該裝置被用來 控制從通風(fēng)井430進(jìn)入空間304. 1的空氣流，僅在圖4中示意性示出。 從通風(fēng)井430流出的空氣可以被加熱過或者變冷，并且由在建筑物內(nèi) 的遠(yuǎn)處的空氣處理單元428提供，如本領(lǐng)域所公知的那樣。通常，空 氣處理單元428是本領(lǐng)域公知的系統(tǒng)，該系統(tǒng)以受控空氣流率為通風(fēng) 井430提供"送風(fēng)"，該"送風(fēng)"具有受控溫度并且包括新鮮(外部) 空氣與循環(huán)空氣的受控比率。因此，典型的空氣處理單元428可操作 來提供具有更高或更低已知溫度、流率和新鮮空氣含量的送風(fēng)。
在房間水平上，VAV單元418可以通過增加或者減小送風(fēng)流來改變 房間304. 1的溫度。VAV單元418也可以包括加熱或者冷卻線圏，這些線團(tuán)能夠局部地改變流入房間304.1的空氣的溫度。如本領(lǐng)域已公知 的那樣，VAV單元418還包括執(zhí)行器(未單獨(dú)示出)，該執(zhí)行器可操作 來將控制信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械阻尼器的運(yùn)動(dòng)，機(jī)械阻尼器的運(yùn)動(dòng)增加或者 減小進(jìn)入房間304. 1的空氣流。
每個(gè)微系統(tǒng)406.1-406.5可操作來以無線方式與鄰近定位的現(xiàn)場 控制器412形式的網(wǎng)絡(luò)裝置通信?，F(xiàn)場控制器412可以采用市場上可 得到的建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)場面板中的控制裝置的通用形式，其已被 修改來包括短程無線通信能力，用于與微系統(tǒng)進(jìn)行通信。然而，在一 些實(shí)施例中，現(xiàn)場控制器412可以簡單地包括其他無線微系統(tǒng)裝置， 諸如在序列號為10/353142和10/672527的美國專利申請中所公開的 系統(tǒng)中的情況那樣，這兩篇美國專利申請通過引用結(jié)合于此。在該實(shí) 施例中，現(xiàn)場控制器412可以合適的是無線微系統(tǒng)，該無線微系統(tǒng)至 少包括處理和RF電路。
現(xiàn)場控制器412也可操作地被耦合來控制VAV單元418的操作。 通常，現(xiàn)場控制器412可操作來生成針對VAV單元418的控制信號， 以便控制空間314內(nèi)的溫度和/或其他環(huán)境條件。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方 面，現(xiàn)場控制器412也可操作來生成關(guān)于房間304. 1的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量 (IEQ)的度量?，F(xiàn)場控制器412也可操作地被配置來經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)426與 控制站318進(jìn)行通信。
類似于房間304. l，房間304.2包括多個(gè)微系統(tǒng)408.1-408. 4和 VAV單元420。微系統(tǒng)408. 1-408. 4是無線傳感器和通信裝置，這些無 線傳感器和通信裝置優(yōu)選地與微系統(tǒng)406. 1-406.5相同，并且因此具 有測量類似的與IEQ相關(guān)的值集的能力。VAV單元420優(yōu)選地在設(shè)計(jì)和 能力方面類似于VAV單元418。
每個(gè)微系統(tǒng)408. 1-408.4可操作來以無線方式與鄰近定位的現(xiàn)場 控制器412通信?，F(xiàn)場控制器412也可操作地^皮耦合來控制VAV單元 420的操作。如同VAV單元418 —樣，現(xiàn)場控制器412可操作來生成針 對VAV單元420的控制信號，以控制空間304. 2內(nèi)的溫度和/或其他環(huán) 境條件。根據(jù)本發(fā)明的方面，現(xiàn)場控制器412也可操作來生成關(guān)于房 間304. 2的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量(IEQ)的度量。
因此，在該實(shí)施例中，現(xiàn)場控制器412被房間304. 1和304. 2共 享。通常，現(xiàn)場控制器412通常將生成針對一個(gè)或者多個(gè)房間的VAV單元(或者其他裝置)的控制信號。然而，現(xiàn)場控制器412將通常不 控制建筑物300內(nèi)的大量空間或者房間。在此所述的實(shí)施例中，諸如 現(xiàn)場控制器412的每個(gè)現(xiàn)場控制器可合適地與一個(gè)或者兩個(gè)房間相關(guān) 聯(lián)，或者與大約1000平方英尺的大開闊場地相關(guān)聯(lián)，以便限制與每個(gè) 房間的微系統(tǒng)的無線通信必須發(fā)生的距離。換言之，如果現(xiàn)場控制器 412曾與大量房間相關(guān)聯(lián)，則現(xiàn)場控制器412可以相對遠(yuǎn)離一些房間。 在這樣的情況下，遠(yuǎn)的房間的微系統(tǒng)可以要求更多的功率來執(zhí)行必需 的通信。更高的傳輸功率的要求是不希望的，因?yàn)檫@加重微系統(tǒng)上的 有限能量資源的負(fù)擔(dān)。然而，可能的是每個(gè)房間可以具有單個(gè)中樞微 系統(tǒng)單元，該中樞微系統(tǒng)單元具有有線功率(wired power)，該中樞 微系統(tǒng)單元充當(dāng)每個(gè)房間的無線微系統(tǒng)與現(xiàn)場控制器412之間的中繼。
在一些實(shí)施例中，對于各種無線微系統(tǒng)有利的是形成任何單獨(dú)的 無線微系統(tǒng)與現(xiàn)場控制器412之間的無線鏈路的網(wǎng)絡(luò)。在這些可替換 的情況下，現(xiàn)場控制器可以被用來控制多于兩個(gè)的房間。
走廊空間304. 4也可以包括與在房間304. 1和304. 2中所找到的 哪些裝置類似的一組裝置。例如，圖4中所示的部分走廊空間304.4 包括多個(gè)微系統(tǒng)410. 1-410. 3和VAV單元422。微系統(tǒng)410. 1-410. 3 是無線傳感器和通信裝置，這些無線傳感器和通信裝置優(yōu)選地與微系 統(tǒng)406. 1-406. 5相同并且因此具有測量類似的與IEQ有關(guān)的值集的能 力。VAV單元422可以合適地在設(shè)計(jì)和能力方面類似于VAV單元418， 盡管可以構(gòu)成更適于走廊的模型，如對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言 已是公知的那樣。微系統(tǒng)410.1-410.3中的每一個(gè)可操作來與不同的 現(xiàn)場控制器416以無線方式通信。
現(xiàn)場控制器416可以合適地具有與現(xiàn)場控制器412類似的設(shè)計(jì)， 并且可操作地被耦合來控制VAV單元422的操作?，F(xiàn)場控制器416可 操作來產(chǎn)生針對VAV單元422的控制信號，以控制圖4中所示的部分 走廊空間304. 4內(nèi)的溫度和/或其他環(huán)境條件。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面， 現(xiàn)場控制器416也可操作來生成關(guān)于走廊空間304.4的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量 (IEQ)的度量。
因此，現(xiàn)場控制器416與現(xiàn)場控制器412分開，現(xiàn)場控制器412 控制/監(jiān)控房間304. 1和304. 2的環(huán)境。
現(xiàn)場控制器412和416都可操作地被連接到網(wǎng)絡(luò)426。網(wǎng)絡(luò)426允許現(xiàn)場控制器412和416相互通信，以及與控制站318進(jìn)行通信。在 該實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)426是無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。因此，現(xiàn)場控制器412和416 優(yōu)選地包括RF收發(fā)器，該RF收發(fā)器能夠在諸如在序列號為10/353142
的美國專利申請中所描述的無線網(wǎng)絡(luò)那樣的無線網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，該 美國專利申請的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。在序列號為10/353142
的美國專利申請中所描述的任何無線網(wǎng)絡(luò)都可以適合地被用作網(wǎng)絡(luò) 426。
如上所討論的那樣，控制站318可以合適的是通用計(jì)算機(jī)，該通 用計(jì)算機(jī)被配置來執(zhí)行在此所述的操作。通常，控制站318提供集中 式位置，在該位置處，技術(shù)員或者操作員可以經(jīng)由現(xiàn)場控制器412、 416 監(jiān)控和/或控制空間304. 1、 304. 2和304. 4(以及其他空間)中的情形。 在該實(shí)施例中，控制站318也可操作來改變空氣處理單元428的操作 參數(shù)。特別地，控制站318優(yōu)選地能夠向空氣處理單元428提供送風(fēng) 溫度設(shè)定點(diǎn)乙、送風(fēng)氣流設(shè)定點(diǎn)FI^和新鮮空氣含量設(shè)定點(diǎn)FARsa。如 在本領(lǐng)域所公知的那樣，空氣處理單元428具有相對應(yīng)的控制裝置、 阻尼器和傳感器，這些裝置合作來使空氣處理單元428根據(jù)控制站318
所提供的設(shè)定點(diǎn)乙、FLsa、 FARsa產(chǎn)生送風(fēng)。
在操作中，圖4中的各種裝置操作來控制區(qū)域304.1、 304.2和 304. 4的環(huán)境條件。為此，現(xiàn)場控制器412和416控制VAV單元418、 420和422的操作，以控制房間304.1、 304. 2和304. 4中的至少某些 條件。另外，現(xiàn)場控制器412也可以被配置來激活照明開關(guān)或者其他 環(huán)境相關(guān)的裝置(未示出)。在一些實(shí)施例中，現(xiàn)場控制器412利用 可控制的鎮(zhèn)流器在可變范圍上控制照明水平。
參考房間304. l，現(xiàn)場控制器412包括邏輯，該邏輯執(zhí)行控制操作 來控制進(jìn)入房間304.1的被加熱的或者變冷的空氣流，以試圖將溫度 維持在所希望的水平。所希望的溫度水平是設(shè)定點(diǎn)值，該設(shè)定點(diǎn)值可 以由操作員經(jīng)由中央控制站318來設(shè)置，在現(xiàn)場控制器412處輸入， 由房間304.1內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)裝置(未示出)設(shè)置，或者以其他方式被 提供給現(xiàn)場控制器412?，F(xiàn)場控制器412將從各種微系統(tǒng)406. 1-406. 5 接收到的溫度信息與設(shè)定點(diǎn)值相比較。如果溫度信息指示房間溫度相 對于設(shè)定點(diǎn)過低，則現(xiàn)場控制器412提供輸出信號，根據(jù)可用氣流是 變冷的空氣流還是被加熱的空氣流，該輸出信號使VAV單元418減小進(jìn)入房間304. 1內(nèi)的變冷的空氣流，或使VAV單元418增加進(jìn)入房間 304. 1內(nèi)的被加熱的空氣流。
為了實(shí)現(xiàn)這樣的溫度控制，現(xiàn)場控制器412可以合適地使用多種 已知的控制算法(PI、 PID)中的任何控制算法來根據(jù)測量到的溫度和 設(shè)定點(diǎn)溫度控制VAV單元418。因?yàn)榇嬖诙鄠€(gè)關(guān)于房間內(nèi)的溫度的數(shù)據(jù) 點(diǎn)(每個(gè)微系統(tǒng)406. 1-406. 5 —個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn))，所以現(xiàn)場控制器412可 以合適地采用平均或者中值測量溫度值作為用于VAV單元418的PI或 者PID控制的值。如本領(lǐng)域所公知的那樣，現(xiàn)場控制器412周期地從 微系統(tǒng)406. 1-406. 5接收溫度信息，并且基于此周期地更新控制計(jì)算。
另外，現(xiàn)場控制器412也從每個(gè)微系統(tǒng)406. 1-406. 5獲得IEQ指 數(shù)值。IEQ指數(shù)值是每個(gè)微系統(tǒng)406. 1-406. 5測量到的各種被感測的條 件的綜合指數(shù)。例如，IEQ指數(shù)值可以由值的組合形成，每個(gè)值都表示 測量到的值與對人體舒適的理想值之間的相關(guān)性(或者方差)。如上 所討論的那樣，微系統(tǒng)406. 1-406. 5測量TV0C、 C02、 C0、光、溫度、 濕度和氣流。IEQ指數(shù)可以合適的是F ( VAR—、 VARhu" VARtv。e、 VARC02、 VAR。。、 VAR先、VAR氣流)，其中VAR,值是值x與理想值或者范圍的方差。
舉例來說，VAR—的值可以是溫度與68° F至74。 F的范圍的方差 的標(biāo)準(zhǔn)化的量度，VAR^的值可以是濕度與40%至70%的范圍的方差 的標(biāo)準(zhǔn)化方差。VAR"。。的值可以合適的是代表測量到的大于零的總揮發(fā) 性有機(jī)化合物的標(biāo)準(zhǔn)化值。類似地，VARw和VAR。。的值分別可以是代 表測量到的0)2和C0的量的標(biāo)準(zhǔn)化值。VAR *和VAR氣流的值可以合適的 是測量到的光和氣流值分別與其理想值的方差。因?yàn)榉块g內(nèi)的燈在房 間未被占用時(shí)可以關(guān)斷，所以如果明顯房間未被占用，則VAR先的值可 以被設(shè)置為零。為此， 一個(gè)或者多個(gè)微系統(tǒng)可以具有運(yùn)動(dòng)傳感器或者 其他類似占用的(occupancy-like)傳感器。
應(yīng)該理解的是，存在多種方式來確定IEQ，包括基于室內(nèi)空氣質(zhì)量 標(biāo)準(zhǔn)和在ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)55和62中列出的定義的那些IEQ，這些標(biāo)準(zhǔn)通 過引用結(jié)合于此。ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)也提供了關(guān)于什么構(gòu)成"理想的"或者 各種IEQ參數(shù)的至少健康的水平的信息。有利地可以測量其他污染物， 諸如顆粒、生物化合物、無機(jī)化合物等等。也應(yīng)該理解的是，對于與 理想條件的任何特定方差給出的權(quán)重可以取決于該系統(tǒng)被實(shí)現(xiàn)的建筑 物的需求和目標(biāo)。在任何情況下，利用合適的標(biāo)準(zhǔn)化，由每個(gè)微系統(tǒng)提供的復(fù)合IEQ 值表示總計(jì)的溫度、濕度、光、氣流、TV0C、 0)2和C0條件相對人類 的理想條件變化多少。如果來自微系統(tǒng)的復(fù)合IEQ值相對低，則房間 304.1內(nèi)的環(huán)境條件被認(rèn)為是高標(biāo)準(zhǔn)的，因?yàn)闂l件是接近理想的。如果 IEQ指數(shù)相對高，則房間304.1內(nèi)的環(huán)境條件被認(rèn)為是達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的。 應(yīng)該理解的是，反向尺度可以被使用使得高IEQ指數(shù)表示良好的環(huán)境 而低的IEQ指數(shù)表示差的環(huán)境。
IEQ指數(shù)是有用的，因?yàn)榧词箾]有單個(gè)被監(jiān)控的條件是特別差的， 該IEQ指數(shù)也能夠檢測到環(huán)境質(zhì)量的問題。例如，雖然溫度變化、低 氣流、濕度變化和其他條件通?？梢酝ㄟ^標(biāo)準(zhǔn)的HVAC操作來控制，但 是可能的是總計(jì)中這些參數(shù)中的低于正常的條件可以產(chǎn)生相對差的環(huán) 境質(zhì)量，盡管沒有單個(gè)因素是特別差的。因此，可能的是，HVAC系統(tǒng) 和照明系統(tǒng)正在兩個(gè)不同的房間的正常極限內(nèi)操作，但是這兩個(gè)房間 的總計(jì)的IEQ是非常不同的。
在此所描述的至少一些實(shí)施例的IEQ測量能力的一個(gè)方面涉及在 每個(gè)房間(諸如房間304.1 )內(nèi)放置多個(gè)傳感器裝置。在房間304.1 中使用多個(gè)微系統(tǒng)傳感器裝置406. 1-406. 5考慮到設(shè)施內(nèi)的IEQ的粒 度更大的測量?？赡艿氖牵块g通常具有良好的環(huán)境，但是房間或者 空間的多個(gè)部分并沒有良好的環(huán)境。通過在每個(gè)房間中設(shè)置多個(gè)測量 裝置，這個(gè)實(shí)施例的粒度方面獲得房間的每個(gè)部分的信息。在每個(gè)空 間或者房間中使用多個(gè)微系統(tǒng)裝置也克服了單點(diǎn)測量的問題，其中房 間的單個(gè)傳感器被放置在并沒有真正代表房間情形的"熱點(diǎn)"或者"冷 點(diǎn)"。這樣的"熱點(diǎn)"或者"冷點(diǎn)"可以涉及溫度、氣流、濕度、光、 揮發(fā)性化合物含量、C0或者C02。通過在每個(gè)房間使用多個(gè)微系統(tǒng)，極 大地影響建筑物情形評估的異常測量的機(jī)會(huì)顯著地減小。該粒度也考 慮到更迅速地檢測到并且更容易地鑒別的問題。
涉及在每個(gè)房間中使用多個(gè)微系統(tǒng)的問題起因于以下事實(shí)光測 量可能受到與環(huán)境質(zhì)量并不相關(guān)的事物的影響。例如，如果微系統(tǒng) 406. 1位于隨后被書柜遮擋的墻壁上，則盡管空間304. 1通?？梢跃哂?足夠的光量這一事實(shí)，微系統(tǒng)406.1仍可以檢測到很少的或者沒有檢 測到光?？梢匀藶榈乇苊獾凸鉁y量結(jié)果的一種預(yù)防是在微系統(tǒng)406. x、 408. x和410. x中包括運(yùn)動(dòng)傳感器。微系統(tǒng)406.x、 408.x和410. x的運(yùn)動(dòng)傳感器可以被用來確定諸如微系統(tǒng)406. 1的特定微系統(tǒng)是否被遮 擋或者被遮掩。例如，如果微系統(tǒng)406.1的運(yùn)動(dòng)傳感器在預(yù)定的時(shí)間 周期(多天或者多個(gè)月)上檢測到很少的運(yùn)動(dòng)或者沒有檢測到運(yùn)動(dòng)， 而相同房間304. 1內(nèi)的其他微系統(tǒng)406. 2-406. 5檢測到顯著的運(yùn)動(dòng)量， 則表示特定微系統(tǒng)406. 1被遮擋或者被遮掩。在這樣的情況下，檢測 很少的運(yùn)動(dòng)或者沒有檢測到運(yùn)動(dòng)的微系統(tǒng)406.1的光測量可以被舍棄 或者至少給予很小的權(quán)重。
在可替換的實(shí)施例中(或者另外)，微系統(tǒng)406.x、 408.x和410. x 可以被放置在天花板上，以避免被遮擋。此外，如果遍布房間利用大 量微系統(tǒng)，則來自被掩蓋的傳感器的異常光測量結(jié)果可以以統(tǒng)計(jì)學(xué)方 式通過平均或者利用中值被濾出。
在任何情況下，如上所討論的那樣，根據(jù)來自房間304. l和304. 2 中的傳感器微系統(tǒng)的信息，現(xiàn)場控制器412由每個(gè)控制器406. 1-406. 5 和408. 1-408. 4計(jì)算IEQ值，或者可替換地或者附加地針對房間304. 1 和304. 2來計(jì)算IEQ值?，F(xiàn)場控制器412將每個(gè)房間304. 1和304. 2 的IEQ值傳送給控制站318。
在此所討論的實(shí)施例中，現(xiàn)場控制器412也被配置來生成報(bào)警消 息或者信號，以響應(yīng)于任何測量到的值(溫度、濕度、C02、 CO、 TVOC 等等)的超出邊界值。舉例來說，現(xiàn)場控制器412可以將任何這樣的 報(bào)警消息提供給控制站318或者提供給另一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(也就是諸如控 制器416的其他現(xiàn)場控制器)。在建筑物控制系統(tǒng)中處理和使用報(bào)警 消息在本領(lǐng)域是公知的。另外，現(xiàn)場控制器412被配置來基于微系統(tǒng) 或者微系統(tǒng)集的IEQ值生成報(bào)警消息，即使沒有單獨(dú)參數(shù)(例如溫度、 濕度、C02、 CO、氣流、TVOC等等)超過正常邊界。例如，所有參數(shù)都 可以在低于正常的范圍內(nèi)，使得沒有單個(gè)值超過范圍。然而，在所有 條件都在低于正常的范圍中的情況下，環(huán)境的整個(gè)質(zhì)量相對低，由此 觸發(fā)警報(bào)。如果一個(gè)或者多個(gè)單獨(dú)的環(huán)境參數(shù)超出范圍，則現(xiàn)場控制 器412當(dāng)然也被配置來基于IEQ值生成報(bào)警消息。
通常，如同IEQ值本身一樣，現(xiàn)場控制器412將任何IEQ報(bào)警信 息/消息提供給控制站318。控制站318可以適當(dāng)?shù)匾灶愃朴诨跍囟?或者濕度的報(bào)警消息的方式處理基于IEQ值的報(bào)警消息。處理這樣的 警報(bào)將因系統(tǒng)的不同而變化，處理的細(xì)節(jié)在此被忽略。通常，每個(gè)系統(tǒng)將提供報(bào)警條件的主動(dòng)的和正則進(jìn)行中的通知，直到報(bào)警條件被操 作員手動(dòng)確認(rèn)。
這種類型的警報(bào)可以警告系統(tǒng)操作員房間或者空間中的貢獻(xiàn)于差 的整體質(zhì)量的條件組合，而不管特定條件是否超出了正常邊界。差的 環(huán)境質(zhì)量可以導(dǎo)致減小的生產(chǎn)力和/或降低工作在該建筑物內(nèi)的人的
健康，這兩者都是不希望的。IEQ相關(guān)的警報(bào)允許早期檢測到這種情形， 并且不延遲通知差的條件，直到各個(gè)參數(shù)之一提高到引起警報(bào)的水平。 上述實(shí)施例的其他優(yōu)點(diǎn)是粒度和/或房間水平IEQ信息的可用性， 該可用性可以被控制站318 (或者其他節(jié)點(diǎn))用于基于建筑物范圍
(building-wide)或者系統(tǒng)范圍對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控、驗(yàn)證和/ 或控制.如以下將結(jié)合圖6、 7和8更為詳細(xì)地討論的那樣，IEQ信息
(或者由此導(dǎo)出的值)可以被存儲(chǔ)在與系統(tǒng)輸出和天氣條件以及功耗 相關(guān)的知識庫中。這種知識庫可以被用來更有效地控制建筑物系統(tǒng)。
例如，可能改變諸如空氣處理單元428的空氣處理單元的操作中 的多個(gè)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)的空間的適當(dāng)?shù)腎EQ指數(shù)。當(dāng)然，可以 存在新鮮空氣含量、送風(fēng)溫度和送風(fēng)氣流的數(shù)種組合，這些組合可以 提供每個(gè)房間304. 1、 304.2和304. 4內(nèi)的適當(dāng)?shù)氖孢m性和/或適當(dāng)?shù)?IEQ。然而，那些組合中的一些可以比其他組合有更高的能量效率。此 外，天氣的變化不僅可以改變哪些組合合適，而且甚至改變哪些組合 最有效。
例如，如果室外溫度為72° ，而相對濕度為50%，則合適地可以 在送風(fēng)中包括大百分比的新鮮空氣含量，因?yàn)樾迈r空氣相對冷和干。 也可以合適地在送風(fēng)中包括非常少的室外空氣，并且相反依賴于另外 冷卻循環(huán)空氣。然而，后一解決方案可能會(huì)因?yàn)樵黾拥睦鋮s要求而要 求更多的能量。相反，如果室外溫度為72° ，而相對濕度為90%，則 該解決方案的效率可以改變。例如，如果送風(fēng)包含大量新鮮空氣，則 送風(fēng)會(huì)要求額外冷卻，以反對新鮮空氣內(nèi)的增加的濕度的不利影響。 然而，如果送風(fēng)包括減少的新鮮空氣量，則較少的冷卻可以是必需的， 因?yàn)闇p少的新鮮空氣在建筑物內(nèi)并沒有產(chǎn)生同樣多的酷熱指數(shù)(heat index)。在該實(shí)例中，當(dāng)減小新鮮空氣含量時(shí)，要求較少的能量。
這些簡化的實(shí)例說明了，如果效率是該解決方案的目標(biāo)，則天氣 條件的簡單變化如何要求非常不同的解決方案。圖6、 7和8示出了空氣處理單元428在不同天氣條件下的操作條 件的知識庫(和IEQ信息一起)如何被用來增加空氣處理單元的操作 的能量效率的筒化實(shí)例。
圖6示出了知識庫被用在基于室外空氣條件控制空氣處理單元 428的過程。應(yīng)該理解的是，該例子出于圖解說明的目的而必需被簡化， 并且許多其他因素也可以在空氣處理單元428的控制中被考慮。此外， 控制除了空氣處理單元428之外的方面的更多操作參數(shù)可以利用類似 方法來控制。圖6和7的操作在此可以通過控制站318的處理電路318a 來執(zhí)行。
在步驟602，控制站318獲得天氣信息，諸如室外溫度和相對濕度。 (在其他實(shí)施例中，日光量、污染指數(shù)和花粉指數(shù)也可以被監(jiān)控)。 在任何情況下，處理電路獲得關(guān)于可被增加到送風(fēng)的"新鮮空氣，，的 信息。
在步驟604，控制站318試圖利用知識庫來識別針對空氣處理單元 428的一組操作參數(shù)，這些操作參數(shù)在幫助實(shí)現(xiàn)每個(gè)房間304. 1、 304. 2 和304.4的令人滿意的IEQ指數(shù)時(shí)特別有效，并且這具有高的效率。 特別地，圖8示出了圖解說明知識庫中的"點(diǎn)"的圖表。每個(gè)點(diǎn)802 -810表示一組操作參數(shù)(例如送風(fēng)溫度、送風(fēng)氣流、新鮮空氣含量或 者(Tsa、 FLsa、 FAU )。這些點(diǎn)表示多組操作參數(shù)(Tsa、 FLsa、 FARsa)， 其中已找到合適的整個(gè)建筑物的IEQ指數(shù)。這些點(diǎn)通過室外酷熱指數(shù) 來以被編入索引的方式(indexed)示出，該室外酷熱指數(shù)是溫度和相 對濕度的組合。這些點(diǎn)相對于IEQ與能耗的比率而被繪制。系統(tǒng)的目 標(biāo)是使IEQ與能耗(EC)比最大化。
因此，例如，點(diǎn)802和804表示空氣處理單元428在幾乎相同的 酷熱指數(shù)條件下的不同的兩組操作參數(shù)(Tsa、 FLsa、 FARJ。然而，對應(yīng) 于點(diǎn)804的該組參數(shù)具有較高的IEQ/EC比，并且因此對于天氣條件的 特定集更有效。圖8中的圖表的點(diǎn)通過學(xué)習(xí)處理電路的操作來獲得， 這些操作將在下面結(jié)合步驟610和圖7來討論。
再次參照步驟604，處理電路選擇具有相對應(yīng)的酷熱指數(shù)值的多個(gè) 點(diǎn)，這些酷熱指數(shù)值相對接近于當(dāng)前的室外天氣條件。例如，再次參 照圖8，如果室外酷熱指數(shù)值是點(diǎn)812處的值，則點(diǎn)806和810是最接 近的。換言之，與點(diǎn)806和810相關(guān)聯(lián)的酷熱指數(shù)比圖表中的其他點(diǎn)更接近812處的實(shí)際酷熱指數(shù)值。
在步驟606，控制電路318在基于IEQ/EC比而在步驟604所識別 的點(diǎn)中進(jìn)行選擇。因此，在圖8中所示的例子中，處理電路會(huì)選擇點(diǎn) 806之上的點(diǎn)810，因?yàn)樵擖c(diǎn)810具有更高的IEQ/EC比。
應(yīng)該理解的是，更復(fù)雜的算法可以被用來選擇圖表的點(diǎn)。例如， 算法可以考慮對應(yīng)于酷熱指數(shù)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)具有極高的IEQ/EC比， 則這些點(diǎn)更遠(yuǎn)。例如，算法能夠選擇圖8中的點(diǎn)808，因?yàn)樵擖c(diǎn)略微靠 近酷熱指數(shù)812并且具有極高的IEQ/EC比。也應(yīng)該理解的是，例如僅 僅提供溫度和濕度的組合酷熱指數(shù)的使用。在其他實(shí)施例中，圖8的 "圖表"可以合適地被具有溫度、濕度和甚至是光、污染水平和/或花 粉含量的獨(dú)立指數(shù)的多維陣列來替換。甚至利用多維陣列，控制站318 會(huì)在(相對于溫度、濕度、光、污染和/或花粉)最靠近的點(diǎn)中尋找并 且選擇具有最高IEQ/EC的點(diǎn)。
在任何情況下，在606之后，控制站318已選擇點(diǎn)，這意味著已 標(biāo)識空氣處理單元428的一組相對有效的操作參數(shù)。因此，在步驟608， 控制站318獲得了與從知識庫中選擇的點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)(乙、FLsa、 FARJ，并且因此控制了空氣處理單元428。因此，控制站318的處理 單元可以合適地將值Tsa、 FLsa、 FARsa作為針對空氣處理單元操作的新 設(shè)定點(diǎn)而發(fā)送。
一旦操作參數(shù)已被采用，則在步驟610，處理電路從事學(xué)習(xí)操作， 在該學(xué)習(xí)操作中，系統(tǒng)參數(shù)(例如，Tsa、 FLsa、 FARsa)變異并且觀察結(jié) 果。利用微系統(tǒng)傳感器406.x、 408.x、 410.x的無線網(wǎng)絡(luò)，改變該系 統(tǒng)的大尺度粒度測量可以被獲得，并且相對便利地被提供給控制站 318。這種學(xué)習(xí)過程有助于增加知識庫，這可以被看作將點(diǎn)增加到圖8 的圖表。
圖7更為詳細(xì)地示出了與圖6的步驟610的突變和知識庫學(xué)習(xí)操 作結(jié)合的控制站318的操作。
在步驟702，控制站318獲得建筑物的IEQ信息、能耗(EC)信息 和室外環(huán)境條件(例如酷熱指數(shù))。該信息提供對于提供圖8的圖表 上的點(diǎn)必需的信息。
應(yīng)該理解的是，將IEQ用作建筑物內(nèi)的環(huán)境的可接受性的量度提 供了其他實(shí)施例并不具有的優(yōu)點(diǎn)。特別地，如上所討論的那樣，不同的因素使工作環(huán)境舒適和健康?？赡艿氖?，不同條件下的不同控制參
數(shù)以不同的方式影響IEQ，從而實(shí)現(xiàn)健康的環(huán)境。在知識庫的這個(gè)實(shí)施 例中，控制站尋求最有效的方式來實(shí)現(xiàn)可接受的環(huán)境，而不必單獨(dú)集 中在諸如溫度的單個(gè)變量上。然而，其他實(shí)施例可以簡單地使用溫度 和濕度的指數(shù)、或者元素的某個(gè)其他子集和IEQ指數(shù)。
在任何情況下，在步驟702假設(shè)以下當(dāng)前條件系統(tǒng)已穩(wěn)定，并 且針對建筑物內(nèi)的空間已實(shí)現(xiàn)了最小的可接受的IEQ指數(shù)。所得到的 IBQ量度、EC值(可以是空氣處理單元428本身的能耗，該能耗通過 能耗表來測量)和室外天氣條件于是被存儲(chǔ)為知識庫的部分。
在步驟704，控制站318將參數(shù)之一 Tsa、 FLm或者FAl優(yōu)選地改 變相對小的量。變型的目的是試圖變異或者演變到更有效的操作。因 此，控制站可以使得空氣處理單元428將其溫度設(shè)定點(diǎn)改變到略微高 的值。在一些情況下，多個(gè)參數(shù)可以被改變。例如，控制站可以使得 空氣處理單元428略微增加送風(fēng)氣流，并且略微減少新鮮空氣含量。 選擇哪個(gè)參數(shù)或者那些參數(shù)變化優(yōu)選地隨機(jī)進(jìn)行。每個(gè)變化的量應(yīng)該
是微小的。
在任何情況下，在步驟706，控制站318獲得建筑物的新的IEQ信 息和新的能耗(EC)信息，這些信息由變化的參數(shù)得到。在該系統(tǒng)已 穩(wěn)定并且IEQ指數(shù)對于建筑物是適當(dāng)?shù)闹?，該信息再次被獲得。出 于完整起見，由于那些條件將隨著時(shí)間的過去變化，所以室外環(huán)境條 件(例如酷熱指數(shù))也可以被獲得。如果室外環(huán)境條件的變化大于微 量允許(deminimus)量，則控制站318離開圖8并且進(jìn)行到圖6的步 驟602。
假設(shè)天氣條件并未明顯改變，則控制站318進(jìn)行到步驟708。在步 驟708，控制站318確定新的IEQ/EC指數(shù)是否大于基于來自步驟702 的IEQ和EC的值確定的IEQ/EC指數(shù)。如果不是這樣，則變化/突變并 不會(huì)看起來像是導(dǎo)致針對空氣處理單元428的操作參數(shù)的更好的解決 方案。在這樣的情況下，在步驟710，控制站根據(jù)生成針對空氣處理單 元428的從最初的設(shè)置(也就是步驟702 )到在前設(shè)置{Tsa、 FLsa、 FARsa} 的不同的變化。在步驟710之后，控制站返回到步驟706，以觀察那些 變4匕如何以上面所述的方式影響該系統(tǒng)。
再次參照步驟708，如果控制站318相反確定變化的參數(shù)集的IEQ/EC比大于最初的參數(shù)集的IEQ/EC比，則出現(xiàn)變化/突變導(dǎo)致空氣 處理單元在當(dāng)前天氣條件下的操作的更好解決方案。在這樣的情況下， 控制站318進(jìn)行到步驟712。在步驟712，控制站將該組參數(shù)存儲(chǔ)在知 識庫中，通過天氣條件和IEQ/EC比來編入索引(也就是產(chǎn)生圖8的圖 表上的新點(diǎn))。控制站318也采用新的參數(shù)(乙、FLsa、 FARJ作為當(dāng)前 參數(shù)并且返回到步驟704，以進(jìn)行參數(shù)的另外的變化/突變。步驟712 因此有助于填充該系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)知識庫。
上面所描述的操作示出了知識庫(和針對建筑物300的粒度傳感 器值的可用性一起)如何可以被用來在維持建筑物內(nèi)的健康環(huán)境的同 時(shí)改進(jìn)效率。本領(lǐng)域技術(shù)人員所識別的其他例子可以利用通過無線微 系統(tǒng)的測量和操作參數(shù)的突變來構(gòu)建知識庫的操作，并且使用這樣的 知識庫來至少輔助多變量過程的控制。
應(yīng)該注意的是， 一些實(shí)施例并不要求現(xiàn)場控制器。例如，在可替 換的實(shí)施例中，微系統(tǒng)406.x、 408.x和410.x可以經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)與控 制站進(jìn)行通信。如上所討論的那樣，每個(gè)微系統(tǒng)406. x、 408. x和410. x 都具有無線通信能力。因?yàn)槲⑾到y(tǒng)406. x、 408.x和410. x的網(wǎng)絡(luò)延伸 到整個(gè)建筑物300，所以路徑可以通過微系統(tǒng)的菊花鏈連接而在任何微 系統(tǒng)406.x、 408.x和410. x到控制站318之間繪出，^使得沒有單個(gè)微 系統(tǒng)要求遠(yuǎn)程RF通信能力。
權(quán)利要求
1.一種用于建筑物內(nèi)的控制系統(tǒng)中的設(shè)備，所述設(shè)備包括多個(gè)傳感器微系統(tǒng)(12，406，407，408)，所述傳感器微系統(tǒng)被配置來獲得關(guān)于建筑物內(nèi)的多個(gè)區(qū)域的環(huán)境信息；處理電路(18，318，412，416)，所述處理電路可操作來獲得代表關(guān)于建筑物內(nèi)的多個(gè)區(qū)域在第一組操作參數(shù)值下的環(huán)境信息的數(shù)據(jù)；使得建筑物控制系統(tǒng)(14，16，418，420，422，428)在第二組操作參數(shù)值下操作，其中操作參數(shù)的第一參數(shù)具有改變的值；獲得代表關(guān)于多個(gè)區(qū)域在第二組操作參數(shù)值下的環(huán)境信息的數(shù)據(jù)；將代表第二組操作參數(shù)值下的環(huán)境信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在知識庫(18，318)中；隨后，利用知識庫來調(diào)整操作參數(shù)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，操作參數(shù)值包括代表建筑 物控制系統(tǒng)(428 )的送風(fēng)溫度的信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，操作參數(shù)值包括建筑物控 制系統(tǒng)(14， 16, 418， 420， 422 )的照明設(shè)定點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，操作參數(shù)值包括涉及建筑 物控制系統(tǒng)(428 )的送風(fēng)中的新鮮空氣混合的信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括每個(gè)微系統(tǒng)(12， 406， 408， 410)與處理電路(16， 18， 318， 412， 416 )之間的通信鏈路(20, 426 )。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，至少第一微系統(tǒng)(12)形 成第二微系統(tǒng)(12)與處理電路(18)之間的通信鏈路的部分。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，多個(gè)微系統(tǒng) (12， 406， 408， 410)包才舌至少一個(gè)無線微系統(tǒng)(12， 406， 408， 410)。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，多個(gè)微系統(tǒng) (12, 406， 408， 410)中的每一個(gè)包括至少一個(gè)MEMS傳感器(520 )。
全文摘要
一種用于建筑物內(nèi)的控制系統(tǒng)中的設(shè)備包括多個(gè)傳感器微系統(tǒng)(12，406，407，408)和處理電路(18，318，412，416)，所述傳感器微系統(tǒng)被配置來獲得關(guān)于建筑物內(nèi)的多個(gè)區(qū)域的環(huán)境信息。處理電路可操作來獲得代表關(guān)于建筑物內(nèi)的多個(gè)區(qū)域在第一組操作參數(shù)值下的環(huán)境信息的數(shù)據(jù)。處理電路(18，318，412，416)還可操作來改變操作參數(shù)和獲得代表關(guān)于多個(gè)區(qū)域在改變的一組操作參數(shù)值下的環(huán)境信息的數(shù)據(jù)。處理電路(18，318，412，416)也可操作來將代表在改變的操作參數(shù)值下的環(huán)境信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在知識庫中。隨后，處理電路(18，318，412，416)利用該知識庫來調(diào)整操作參數(shù)值。
文檔編號G05B13/02GK101288031SQ200680032612
公開日2008年10月15日 申請日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者A·奧斯曼 申請人:西門子建筑技術(shù)公司