專利名稱：一種交互式室內(nèi)環(huán)境自動調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大型室內(nèi)空間環(huán)境智能控制領(lǐng)域，具體涉及一種室內(nèi)人員可根據(jù)自身對室內(nèi)的溫度和亮度的要求進(jìn)行實時交互的室內(nèi)環(huán)境自動調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
隨著社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，辦公、商業(yè)等場所面積越來越大，人員越來越多。這些場所對環(huán)境調(diào)節(jié)的互動性和精細(xì)性高于一般場所。傳統(tǒng)的 室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)方法有的是手動的，有的是采用中央控制器，利用事先設(shè)置好的參數(shù)對環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行集中式的自動控制，室內(nèi)人員不能直接、實時地進(jìn)行交互式設(shè)置和控制，難以滿足多數(shù)室內(nèi)人員對舒適度的要求。為解決以上問題，本發(fā)明提出了一種室內(nèi)人員可根據(jù)自身對室內(nèi)環(huán)境要求進(jìn)行實時交互的室內(nèi)環(huán)境自動調(diào)節(jié)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是室內(nèi)人員自行定義自身所在控制區(qū)域，評定對控制區(qū)域有影響的設(shè)備和影響等級，設(shè)定適合自身的環(huán)境參數(shù)，將其通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給中央控制器；中央控制器通過讀取溫度和亮度傳感器數(shù)據(jù)獲取室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，綜合權(quán)衡所有要求，得出設(shè)備控制方案，驅(qū)動可控的空調(diào)、燈具、百葉窗來調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境。具體包括以下步驟I.用戶計算機(jī)從中央控制器讀取傳感器、調(diào)節(jié)設(shè)備狀態(tài)和控制區(qū)域數(shù)據(jù)。2.室內(nèi)人員溫度和亮度要求通過客戶計算機(jī)發(fā)送給中央控制器。3.中央控制器讀取傳感器的數(shù)據(jù)。4.中央控制器對溫度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。5.中央控制器對亮度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。6.如未接到結(jié)束指令則重復(fù)步驟4到步驟6。本發(fā)明的優(yōu)點在于1)實現(xiàn)了室內(nèi)人員對環(huán)境自動調(diào)節(jié)過程的實時干預(yù)，能同時滿足不同區(qū)域人員對環(huán)境的個性化要求，又充分保證了節(jié)能環(huán)保。2)當(dāng)傳感器和設(shè)備的數(shù)量和分布改變時，無需修改控制程序，即能實現(xiàn)參數(shù)化調(diào)整。


圖I是一種室內(nèi)環(huán)境自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意2是本發(fā)明所示的自動調(diào)節(jié)方法的流程示意3是一個控制區(qū)域劃分的示例
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施方式
作進(jìn)一步說明本發(fā)明應(yīng)用的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖I所示由中央控制器、溫度傳感器、亮度傳感器、空調(diào)、燈具和用戶計算機(jī)組成。中央控制器為windows環(huán)境的微機(jī)；溫度傳感器、亮度傳感器為遵循OPC協(xié)議的傳感器；空調(diào)和燈具為通過OPC協(xié)議控制的設(shè)備，空調(diào)可獨立的啟動或終止三種操作——制冷、加熱、送風(fēng)，燈具可在(Γ100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出亮度；用戶計算機(jī)為windows環(huán)境的微機(jī)；所述中央控制器、傳感器和調(diào)節(jié)設(shè)備之間通過以太網(wǎng)連接。用戶計算機(jī)安裝客戶端控制程序，中央控制器安裝服務(wù)端控制程序?？蛻舳丝刂瞥绦虬瑐鞲衅?、調(diào)節(jié)設(shè)備狀態(tài)和控制區(qū)域數(shù)據(jù)顯示界面，從中央控制器讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶操作向中央控制器發(fā)送指令和數(shù)據(jù)；服務(wù)端控制程序讀取并保存?zhèn)鞲衅鳡顟B(tài)、設(shè)備狀態(tài)和控制區(qū)域數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)按照預(yù)定方法建立調(diào)節(jié)方案并驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。室內(nèi)人員可通過客戶端控制程序向中央控制器查詢傳感器狀態(tài)、調(diào)節(jié)設(shè)備狀態(tài)和已有的控制區(qū)域數(shù)據(jù)；當(dāng)室內(nèi)溫度或亮度不能滿足要求時，室內(nèi)人員通過客戶端控制程序向中央控制器發(fā)送指令更改控制區(qū)域或環(huán)境要求。控制區(qū)域的更改只需更改傳感器或設(shè)備的GUID (全球唯一標(biāo)識符，可用字符串表示)即可。進(jìn)一步說明如下一、控制區(qū)域定義·I.控制區(qū)域劃分遵循以下標(biāo)準(zhǔn)I)每個控制區(qū)域有且僅有一個傳感器。2) 一個傳感器不得包含在兩個或兩個以上的控制區(qū)域內(nèi)。3)每個控制區(qū)域至少包含一個能對該控制區(qū)域傳感器產(chǎn)生影響的設(shè)備，一個設(shè)備可對一個或兩個以上的控制區(qū)域產(chǎn)生影響。關(guān)于區(qū)域劃分可參考圖3示例。2.對控制區(qū)域有影響的設(shè)備對亮度有影響的設(shè)備為燈具，且該燈具產(chǎn)生的光線能直射或反射到該控制區(qū)域傳感器所在位置；對溫度有影響的設(shè)備為空調(diào)，且該空調(diào)的出風(fēng)口與該控制區(qū)域傳感器所在位置之間能產(chǎn)生空氣流動。3.影響等級設(shè)備對控制區(qū)域的影響可分為A、B、C三個等級。劃分標(biāo)準(zhǔn)如下(I)空調(diào)出風(fēng)口對控制區(qū)域的影響等級劃分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)空調(diào)出風(fēng)口所在位置與該控制區(qū)域傳感器距離為LI，影響等級標(biāo)定值為L2，其中L2可為3米，一般不超過2飛米范圍。若L1〈L2則影響等級為A，若LI > L2且Ll〈2 X L2則影響等級為B，若LI > 2 X L2則影響等級為C。(2)燈具對控制區(qū)域的影響等級劃分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)某燈具產(chǎn)生的光線直射或通過鏡面反射到該燈具影響到的控制區(qū)域傳感器所經(jīng)過的距離為LI，亮度影響等級標(biāo)定值為L2，其中L2可為3米或大部分室內(nèi)人員認(rèn)可的其他數(shù)值，一般不超過2飛米范圍。若L1〈L2則影響等級為A，若LI > L2且Ll〈2 X L2則影響等級為B，若LI > 2 X L2則影響等級為C，若該燈具產(chǎn)生的光線僅能通過一次粗糙面反射到該控制區(qū)域則影響等級為C。(3)對于上述等級劃分，A級可理解為非常強(qiáng)烈，具有決定性影響；B可理解為較強(qiáng)烈，具有次要性影響；C可理解為僅有很微弱的影響，可忽略。二、中央控制器的調(diào)節(jié)方法服務(wù)端控制程序啟動后即開始監(jiān)聽以太網(wǎng)，此后程序可響應(yīng)客戶端的指令，接收客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)。客戶端發(fā)送的指令可包括讀取服務(wù)端的數(shù)據(jù)、開始或停止自動控制；客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)可包括傳感器狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、室內(nèi)人員的環(huán)境要求。服務(wù)端控制程序接收到啟動自動控制指令后即啟動自動控制過程。在自動控制過程中，服務(wù)端控制程序按一定時間間隔循環(huán)執(zhí)行圖2所示步驟4到步驟6，時間間隔可設(shè)為5分鐘，一般在3 20分鐘范圍內(nèi)。步驟5的計算過程依賴于傳感器狀態(tài)、控制區(qū)域數(shù)據(jù)和環(huán)境要求。傳感器狀態(tài)通過步驟4得到；控制區(qū)域數(shù)據(jù)和環(huán)境要求以文件形式保存在中央控制器的硬盤上，由服務(wù)端控制程序創(chuàng)建；服務(wù)端控制程序啟動時從該文件將數(shù)據(jù)讀至內(nèi)存，如果沒有該文件則創(chuàng)建一個空文件，如果該文件為空則不讀入任何數(shù)據(jù)；服務(wù)端控制程序結(jié)束時從內(nèi)存將數(shù)據(jù)寫入到該文件；當(dāng)服務(wù)端控制程序在監(jiān)聽過程中接收 到客戶端的控制區(qū)域數(shù)據(jù)和環(huán)境要求時，將之保存到內(nèi)存中。步驟5所述的預(yù)定算法為I.溫度調(diào)節(jié)算法一般夏季要求溫度低于某設(shè)定值，冬季要求溫度高于某設(shè)定值。由于溫度調(diào)節(jié)較為緩慢，因此不能在一個循環(huán)完成對溫度的調(diào)節(jié)，程序記錄上次循環(huán)是否處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，如果是第一次循環(huán)則假定上一次循環(huán)處于非調(diào)節(jié)狀態(tài)。根據(jù)室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的對比，區(qū)域狀態(tài)可分為三種，“待調(diào)節(jié)”、“過渡”和“超調(diào)”?！按{(diào)節(jié)”指夏季時室內(nèi)溫度高于設(shè)定值或冬季時室內(nèi)溫度低于設(shè)定值，開啟設(shè)備有利于提高舒適性；“超調(diào)”是指夏季室內(nèi)溫度低于設(shè)定值且與設(shè)定值之差大于最大超調(diào)量(O. 5°C)或冬季室內(nèi)溫度高于設(shè)定值且與設(shè)定值之差大于最大超調(diào)量，此時開啟設(shè)備既浪費能源又無益于提高舒適度；“過渡”是指夏季時室內(nèi)溫度低于設(shè)定值且未超調(diào)或冬季時室內(nèi)溫度高于設(shè)定值且未超調(diào)，啟動或停止設(shè)備不會立刻對舒適性造成不利影響。具體計算步驟如下所示(I)查找所有溫度超調(diào)區(qū)域，將對其影響等級為A的設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“停止”，并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定，將區(qū)域本次調(diào)節(jié)狀態(tài)設(shè)為“停止調(diào)節(jié)”。(2)查找只包含一個未確定狀態(tài)設(shè)備的待調(diào)節(jié)區(qū)域(忽略C級設(shè)備)，將其設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“啟動”，并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定，將區(qū)域本次調(diào)節(jié)狀態(tài)設(shè)為“正在調(diào)節(jié)”。重復(fù)查找直至不能查到此類區(qū)域。(3)剩余的未確定目標(biāo)狀態(tài)的設(shè)備，如果其影響的區(qū)域包括超調(diào)區(qū)域，則該設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“停止”，并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定，將影響的超調(diào)區(qū)域調(diào)節(jié)狀態(tài)設(shè)為“正在調(diào)節(jié)”。(4)剩余的未確定目標(biāo)狀態(tài)的設(shè)備，如果其影響的區(qū)域包括待調(diào)節(jié)區(qū)域，則該設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“啟動”，并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定，其影響的待調(diào)節(jié)區(qū)域設(shè)為“正在調(diào)節(jié)”。(5)剩余的未確定目標(biāo)狀態(tài)的設(shè)備，如果其影響的區(qū)域在上次溫度調(diào)節(jié)中被標(biāo)記為“正在調(diào)節(jié)”，則將設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“啟動”并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定，否則將設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“停止”并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定?，F(xiàn)以夏季為例，對溫度調(diào)節(jié)算法作進(jìn)一步說明。溫度傳感器和各設(shè)備(指空調(diào)出風(fēng)口)如圖I所示。各設(shè)備與溫度傳感器之間的距離如下表所示(單位為米)
權(quán)利要求
1.一種交互式室內(nèi)環(huán)境自動調(diào)節(jié)方法，其特征在于基于傳感器、中央控制器和空調(diào)或者亮度可調(diào)節(jié)的燈具之一或者兩者都有組成的系統(tǒng)，將室內(nèi)空間劃分控制區(qū)域并評定設(shè)備對控制區(qū)域的影響力等級，室內(nèi)人員設(shè)定各控制區(qū)域溫度和亮度調(diào)節(jié)的目標(biāo)值并通過計算機(jī)發(fā)送給中央控制器；中央控制器接收和保存室內(nèi)人員的設(shè)定數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)對各個控制區(qū)域進(jìn)行自動調(diào)節(jié)； 控制區(qū)域劃分遵循以下標(biāo)準(zhǔn) (1)每個控制區(qū)域有且僅有一個傳感器； (2)—個傳感器不得包含在兩個或兩個以上的控制區(qū)域內(nèi)； (3)每個控制區(qū)域至少包含一個對該控制區(qū)域傳感器產(chǎn)生影響的設(shè)備，一個設(shè)備對一個以上的控制區(qū)域產(chǎn)生影響； 所述的設(shè)備對控制區(qū)域的影響力等級，由高到低分為A、B、C三個等級，劃分標(biāo)準(zhǔn)如下 (O空調(diào)出風(fēng)口對控制區(qū)域的影響等級劃分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)空調(diào)出風(fēng)口所在位置與該控制區(qū)域傳感器距離為LI，影響等級標(biāo)定值為L2，其中L2為2飛米；若L1〈L2則影響等級為A，若LI > L2且L1〈2XL2則影響等級為B，若LI > 2XL2則影響等級為C ； (2)燈具對控制區(qū)域的影響等級劃分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)某燈具產(chǎn)生的光線直射或通過鏡面反射到該燈具影響到的控制區(qū)域傳感器所經(jīng)過的距離為LI，亮度影響等級標(biāo)定值為L2，其中L2為2飛米；若L1〈L2則影響等級為A，若LI彡L2且Ll〈2 X L2則影響等級為B，若LI彡2 X L2則影響等級為C，若該燈具產(chǎn)生的光線僅能通過一次粗糙面反射到該控制區(qū)域則影響等級為C ； 溫度的自動調(diào)節(jié)包含以下步驟 (O查找所有“超調(diào)”區(qū)域，將對其影響等級為A的設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“停止”，并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定，將區(qū)域本次調(diào)節(jié)狀態(tài)設(shè)為“停止調(diào)節(jié)”； (2)查找只包含一個未確定狀態(tài)設(shè)備的“待調(diào)節(jié)”區(qū)域，將其設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“啟動”，并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定，將區(qū)域本次調(diào)節(jié)狀態(tài)設(shè)為“正在調(diào)節(jié)”；重復(fù)查找直至不能查到此類區(qū)域； (3)剩余的未確定目標(biāo)狀態(tài)的設(shè)備，如果其影響的區(qū)域包括“超調(diào)”區(qū)域，則該設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“停止”，并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定，將影響的超調(diào)區(qū)域調(diào)節(jié)狀態(tài)設(shè)為“正在調(diào)節(jié)”； (4)剩余的未確定目標(biāo)狀態(tài)的設(shè)備，如果其影響的區(qū)域包括“待調(diào)節(jié)”區(qū)域，則該設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“啟動”，并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定，其影響的待調(diào)節(jié)區(qū)域設(shè)為“正在調(diào)節(jié)”； (5)剩余的未確定目標(biāo)狀態(tài)的設(shè)備，如果其影響的區(qū)域在上次溫度調(diào)節(jié)中被標(biāo)記為“正在調(diào)節(jié)”，則將設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“啟動”并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定，否則將設(shè)備的目標(biāo)狀態(tài)設(shè)為“停止”并標(biāo)記為目標(biāo)狀態(tài)已確定； 所述“待調(diào)節(jié)”指夏季時室內(nèi)溫度高于設(shè)定值或冬季時室內(nèi)溫度低于設(shè)定值；所述“超調(diào)”是指夏季室內(nèi)溫度低于設(shè)定值且與設(shè)定值之差大于最大超調(diào)量O. 5°C或冬季室內(nèi)溫度高于設(shè)定值且與設(shè)定值之差大于最大超調(diào)量O. 5°C ;所述“過渡”是指夏季時室內(nèi)溫度低于設(shè)定值且未超調(diào)或冬季時室內(nèi)溫度高于設(shè)定值且未超調(diào)； 亮度的自動調(diào)節(jié)包含以下步驟 (I)查找亮度高于設(shè)定區(qū)間上限的控制區(qū)域，查找對該區(qū)域影響力為A的燈具，降低其輸出亮度直至該區(qū)域亮度降至設(shè)定區(qū)間或該燈具輸出亮度降至O，如果此時該區(qū)域亮度仍高于設(shè)定區(qū)間則查找對該區(qū)域影響力為B的燈具，降低其輸出亮度直至該區(qū)域亮度降至設(shè)定區(qū)間或該燈具輸出亮度降至O ;重復(fù)上述過程，直至所有亮度高于設(shè)定區(qū)間上限的控制區(qū)域都調(diào)節(jié)完畢； (2)查找亮度低于設(shè)定區(qū)間下限的控制區(qū)域，查找對該區(qū)域影響力為A的燈具，提高其 輸出亮度直至該區(qū)域亮度升至設(shè)定區(qū)間內(nèi)或該燈具輸出亮度升至100%，如果此時該區(qū)域亮度仍低于設(shè)定區(qū)間下限則查找對該區(qū)域影響力為B的燈具，提高其輸出亮度直至該區(qū)域亮度升至設(shè)定區(qū)間內(nèi)或該燈具輸出亮度升至100% ;重復(fù)上述過程，直至所有亮度低于設(shè)定區(qū)間下限的控制區(qū)域都調(diào)節(jié)完畢。
全文摘要
一種交互式室內(nèi)環(huán)境自動調(diào)節(jié)方法，涉及一種基于傳感器、調(diào)節(jié)設(shè)備、中央控制器和用戶計算機(jī)組成的系統(tǒng)，針對室內(nèi)大型空間，可根據(jù)人員對室內(nèi)環(huán)境要求進(jìn)行實時交互的室內(nèi)環(huán)境自動控制方法。室內(nèi)人員利用計算機(jī)通過以太網(wǎng)與中央控制器實現(xiàn)交互，可讀取數(shù)據(jù)、設(shè)定環(huán)境要求。中央控制器依據(jù)控制區(qū)域設(shè)置和環(huán)境要求，按預(yù)定算法建立綜合調(diào)節(jié)方案并執(zhí)行。本發(fā)明方法實現(xiàn)了室內(nèi)人員對環(huán)境自動調(diào)節(jié)過程的實時干預(yù)，能同時滿足不同區(qū)域人員對環(huán)境的個性化要求，又充分保證了節(jié)能環(huán)保；當(dāng)傳感器和設(shè)備的數(shù)量和分布改變時，無需修改控制程序，即能實現(xiàn)參數(shù)化調(diào)整。
文檔編號G05B19/418GK102789216SQ201210177699
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者劉志峰, 李偉偉, 王峰 申請人:北京工業(yè)大學(xué)