专利名称：一种交互式室内环境自动调节方法
技术领域：
本发明属于大型室内空间环境智能控制领域，具体涉及一种室内人员可根据自身对室内的温度和亮度的要求进行实时交互的室内环境自动调节方法。
背景技术：
随着社会和经济发展，办公、商业等场所面积越来越大，人员越来越多。这些场所对环境调节的互动性和精细性高于一般场所。传统的 室内环境调节方法有的是手动的，有的是采用中央控制器，利用事先设置好的参数对环境调节设备进行集中式的自动控制，室内人员不能直接、实时地进行交互式设置和控制，难以满足多数室内人员对舒适度的要求。为解决以上问题，本发明提出了一种室内人员可根据自身对室内环境要求进行实时交互的室内环境自动调节方法。
发明内容
本发明采用的技术方案是室内人员自行定义自身所在控制区域，评定对控制区域有影响的设备和影响等级，设定适合自身的环境参数，将其通过计算机网络发送给中央控制器；中央控制器通过读取温度和亮度传感器数据获取室内环境参数，综合权衡所有要求，得出设备控制方案，驱动可控的空调、灯具、百叶窗来调节室内环境。具体包括以下步骤I.用户计算机从中央控制器读取传感器、调节设备状态和控制区域数据。2.室内人员温度和亮度要求通过客户计算机发送给中央控制器。3.中央控制器读取传感器的数据。4.中央控制器对温度进行自动调节。5.中央控制器对亮度进行自动调节。6.如未接到结束指令则重复步骤4到步骤6。本发明的优点在于1)实现了室内人员对环境自动调节过程的实时干预，能同时满足不同区域人员对环境的个性化要求，又充分保证了节能环保。2)当传感器和设备的数量和分布改变时，无需修改控制程序，即能实现参数化调整。
图I是一种室内环境自动调节系统的结构不意2是本发明所示的自动调节方法的流程示意3是一个控制区域划分的示例
具体实施例方式下面结合附图对本发明具体实施方式
作进一步说明本发明应用的一种系统结构如图I所示由中央控制器、温度传感器、亮度传感器、空调、灯具和用户计算机组成。中央控制器为windows环境的微机；温度传感器、亮度传感器为遵循OPC协议的传感器；空调和灯具为通过OPC协议控制的设备，空调可独立的启动或终止三种操作——制冷、加热、送风，灯具可在(Γ100%范围内调节输出亮度；用户计算机为windows环境的微机；所述中央控制器、传感器和调节设备之间通过以太网连接。用户计算机安装客户端控制程序，中央控制器安装服务端控制程序。客户端控制程序包含传感器、调节设备状态和控制区域数据显示界面，从中央控制器读取数据，根据用户操作向中央控制器发送指令和数据；服务端控制程序读取并保存传感器状态、设备状态和控制区域数据，并根据这些数据按照预定方法建立调节方案并驱动设备进行调节。室内人员可通过客户端控制程序向中央控制器查询传感器状态、调节设备状态和已有的控制区域数据；当室内温度或亮度不能满足要求时，室内人员通过客户端控制程序向中央控制器发送指令更改控制区域或环境要求。控制区域的更改只需更改传感器或设备的GUID (全球唯一标识符，可用字符串表示)即可。进一步说明如下一、控制区域定义·I.控制区域划分遵循以下标准I)每个控制区域有且仅有一个传感器。2) 一个传感器不得包含在两个或两个以上的控制区域内。3)每个控制区域至少包含一个能对该控制区域传感器产生影响的设备，一个设备可对一个或两个以上的控制区域产生影响。关于区域划分可参考图3示例。2.对控制区域有影响的设备对亮度有影响的设备为灯具，且该灯具产生的光线能直射或反射到该控制区域传感器所在位置；对温度有影响的设备为空调，且该空调的出风口与该控制区域传感器所在位置之间能产生空气流动。3.影响等级设备对控制区域的影响可分为A、B、C三个等级。划分标准如下(I)空调出风口对控制区域的影响等级划分标准设空调出风口所在位置与该控制区域传感器距离为LI，影响等级标定值为L2，其中L2可为3米，一般不超过2飞米范围。若L1〈L2则影响等级为A，若LI > L2且Ll〈2 X L2则影响等级为B，若LI > 2 X L2则影响等级为C。(2)灯具对控制区域的影响等级划分标准设某灯具产生的光线直射或通过镜面反射到该灯具影响到的控制区域传感器所经过的距离为LI，亮度影响等级标定值为L2，其中L2可为3米或大部分室内人员认可的其他数值，一般不超过2飞米范围。若L1〈L2则影响等级为A，若LI > L2且Ll〈2 X L2则影响等级为B，若LI > 2 X L2则影响等级为C，若该灯具产生的光线仅能通过一次粗糙面反射到该控制区域则影响等级为C。(3)对于上述等级划分，A级可理解为非常强烈，具有决定性影响；B可理解为较强烈，具有次要性影响；C可理解为仅有很微弱的影响，可忽略。二、中央控制器的调节方法服务端控制程序启动后即开始监听以太网，此后程序可响应客户端的指令，接收客户端发送的数据。客户端发送的指令可包括读取服务端的数据、开始或停止自动控制；客户端发送的数据可包括传感器状态、设备状态、室内人员的环境要求。服务端控制程序接收到启动自动控制指令后即启动自动控制过程。在自动控制过程中，服务端控制程序按一定时间间隔循环执行图2所示步骤4到步骤6，时间间隔可设为5分钟，一般在3 20分钟范围内。步骤5的计算过程依赖于传感器状态、控制区域数据和环境要求。传感器状态通过步骤4得到；控制区域数据和环境要求以文件形式保存在中央控制器的硬盘上，由服务端控制程序创建；服务端控制程序启动时从该文件将数据读至内存，如果没有该文件则创建一个空文件，如果该文件为空则不读入任何数据；服务端控制程序结束时从内存将数据写入到该文件；当服务端控制程序在监听过程中接收 到客户端的控制区域数据和环境要求时，将之保存到内存中。步骤5所述的预定算法为I.温度调节算法一般夏季要求温度低于某设定值，冬季要求温度高于某设定值。由于温度调节较为缓慢，因此不能在一个循环完成对温度的调节，程序记录上次循环是否处于调节状态，如果是第一次循环则假定上一次循环处于非调节状态。根据室内温度与设定温度的对比，区域状态可分为三种，“待调节”、“过渡”和“超调”。“待调节”指夏季时室内温度高于设定值或冬季时室内温度低于设定值，开启设备有利于提高舒适性；“超调”是指夏季室内温度低于设定值且与设定值之差大于最大超调量(O. 5°C)或冬季室内温度高于设定值且与设定值之差大于最大超调量，此时开启设备既浪费能源又无益于提高舒适度；“过渡”是指夏季时室内温度低于设定值且未超调或冬季时室内温度高于设定值且未超调，启动或停止设备不会立刻对舒适性造成不利影响。具体计算步骤如下所示(I)查找所有温度超调区域，将对其影响等级为A的设备的目标状态设为“停止”，并标记为目标状态已确定，将区域本次调节状态设为“停止调节”。(2)查找只包含一个未确定状态设备的待调节区域(忽略C级设备)，将其设备的目标状态设为“启动”，并标记为目标状态已确定，将区域本次调节状态设为“正在调节”。重复查找直至不能查到此类区域。(3)剩余的未确定目标状态的设备，如果其影响的区域包括超调区域，则该设备的目标状态设为“停止”，并标记为目标状态已确定，将影响的超调区域调节状态设为“正在调节”。(4)剩余的未确定目标状态的设备，如果其影响的区域包括待调节区域，则该设备的目标状态设为“启动”，并标记为目标状态已确定，其影响的待调节区域设为“正在调节”。(5)剩余的未确定目标状态的设备，如果其影响的区域在上次温度调节中被标记为“正在调节”，则将设备的目标状态设为“启动”并标记为目标状态已确定，否则将设备的目标状态设为“停止”并标记为目标状态已确定。现以夏季为例，对温度调节算法作进一步说明。温度传感器和各设备(指空调出风口)如图I所示。各设备与温度传感器之间的距离如下表所示(单位为米)
权利要求
1.一种交互式室内环境自动调节方法，其特征在于基于传感器、中央控制器和空调或者亮度可调节的灯具之一或者两者都有组成的系统，将室内空间划分控制区域并评定设备对控制区域的影响力等级，室内人员设定各控制区域温度和亮度调节的目标值并通过计算机发送给中央控制器；中央控制器接收和保存室内人员的设定数据，并根据这些数据对各个控制区域进行自动调节； 控制区域划分遵循以下标准 (1)每个控制区域有且仅有一个传感器； (2)—个传感器不得包含在两个或两个以上的控制区域内； (3)每个控制区域至少包含一个对该控制区域传感器产生影响的设备，一个设备对一个以上的控制区域产生影响； 所述的设备对控制区域的影响力等级，由高到低分为A、B、C三个等级，划分标准如下 (O空调出风口对控制区域的影响等级划分标准设空调出风口所在位置与该控制区域传感器距离为LI，影响等级标定值为L2，其中L2为2飞米；若L1〈L2则影响等级为A，若LI > L2且L1〈2XL2则影响等级为B，若LI > 2XL2则影响等级为C ； (2)灯具对控制区域的影响等级划分标准设某灯具产生的光线直射或通过镜面反射到该灯具影响到的控制区域传感器所经过的距离为LI，亮度影响等级标定值为L2，其中L2为2飞米；若L1〈L2则影响等级为A，若LI彡L2且Ll〈2 X L2则影响等级为B，若LI彡2 X L2则影响等级为C，若该灯具产生的光线仅能通过一次粗糙面反射到该控制区域则影响等级为C ； 温度的自动调节包含以下步骤 (O查找所有“超调”区域，将对其影响等级为A的设备的目标状态设为“停止”，并标记为目标状态已确定，将区域本次调节状态设为“停止调节”； (2)查找只包含一个未确定状态设备的“待调节”区域，将其设备的目标状态设为“启动”，并标记为目标状态已确定，将区域本次调节状态设为“正在调节”；重复查找直至不能查到此类区域； (3)剩余的未确定目标状态的设备，如果其影响的区域包括“超调”区域，则该设备的目标状态设为“停止”，并标记为目标状态已确定，将影响的超调区域调节状态设为“正在调节”； (4)剩余的未确定目标状态的设备，如果其影响的区域包括“待调节”区域，则该设备的目标状态设为“启动”，并标记为目标状态已确定，其影响的待调节区域设为“正在调节”； (5)剩余的未确定目标状态的设备，如果其影响的区域在上次温度调节中被标记为“正在调节”，则将设备的目标状态设为“启动”并标记为目标状态已确定，否则将设备的目标状态设为“停止”并标记为目标状态已确定； 所述“待调节”指夏季时室内温度高于设定值或冬季时室内温度低于设定值；所述“超调”是指夏季室内温度低于设定值且与设定值之差大于最大超调量O. 5°C或冬季室内温度高于设定值且与设定值之差大于最大超调量O. 5°C ;所述“过渡”是指夏季时室内温度低于设定值且未超调或冬季时室内温度高于设定值且未超调； 亮度的自动调节包含以下步骤 (I)查找亮度高于设定区间上限的控制区域，查找对该区域影响力为A的灯具，降低其输出亮度直至该区域亮度降至设定区间或该灯具输出亮度降至O，如果此时该区域亮度仍高于设定区间则查找对该区域影响力为B的灯具，降低其输出亮度直至该区域亮度降至设定区间或该灯具输出亮度降至O ;重复上述过程，直至所有亮度高于设定区间上限的控制区域都调节完毕； (2)查找亮度低于设定区间下限的控制区域，查找对该区域影响力为A的灯具，提高其 输出亮度直至该区域亮度升至设定区间内或该灯具输出亮度升至100%，如果此时该区域亮度仍低于设定区间下限则查找对该区域影响力为B的灯具，提高其输出亮度直至该区域亮度升至设定区间内或该灯具输出亮度升至100% ;重复上述过程，直至所有亮度低于设定区间下限的控制区域都调节完毕。
全文摘要
一种交互式室内环境自动调节方法，涉及一种基于传感器、调节设备、中央控制器和用户计算机组成的系统，针对室内大型空间，可根据人员对室内环境要求进行实时交互的室内环境自动控制方法。室内人员利用计算机通过以太网与中央控制器实现交互，可读取数据、设定环境要求。中央控制器依据控制区域设置和环境要求，按预定算法建立综合调节方案并执行。本发明方法实现了室内人员对环境自动调节过程的实时干预，能同时满足不同区域人员对环境的个性化要求，又充分保证了节能环保；当传感器和设备的数量和分布改变时，无需修改控制程序，即能实现参数化调整。
文档编号G05B19/418GK102789216SQ201210177699
公开日2012年11月21日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者刘志峰, 李伟伟, 王峰 申请人:北京工业大学