专利名称：用于基于个体舒适的气候控制设定点优化的系统和方法
技术领域：
本公开内容涉及气候(climate)控制系统，并且更具体地，涉及一种用于根据存在于建筑物的区域中的居住者和建筑物整体来优化参数(例如，温度)控制的系统和方法。
背景技术：
在工业、商业和住宅建筑物中，通常使用恒温器(thermostat)来控制气候。恒温器具有两种基本功能。它存储设定点并且测量其紧靠的周围环境的温度。如果温度与设定点不一致，则气候控制系统对周围环境进行加热或冷却直至达到设定点。在许多建筑物中，个体不允许基于他们的个体舒适水平而调整系统，这是因为他们会改变整个房间或分区的温度。如果每个人都允许这样做，则将会浪费能量并且房间的温度将基于此时控制恒温器的任何人而改变。此外，控制恒温器无法总是被置于对于温度读取最佳的位置。在其它情形中，存在对抗(dueling)加热和冷却系统。例如，人将一个加热通风和冷却(HVAC)系统设置为对区域进行冷却，并且与被冷却的HVAC系统相邻的第二 HVAC系统由于其编程的设定点而开始加热。因为两个HVAC系统彼此冲突，因此这导致两个区域都不舒适。
发明内容
一种用于校准气候控制的设定点的系统和方法包括传感器网络，其具有被配置成报告气候条件的多个传感器。数据库被配置成接收来自传感器的报告并且生成一个或多个简档，这一个或多个简档反映了历史气候控制信息和居住者偏好中的至少一个。控制器被配置成接收来自简档的信息，以基于优化程序而生成设定点。优化程序平衡竞争目标以生成设定点，以便根据设定点控制气候控制装备。根据要结合附图阅读的本发明的说明性实施例的以下详细描述，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得明显。
本公开内容将参照附图详细给出优选实施例的以下描述，其中
图1是示出根据本原理的、用于生成(多个)设定点以控制气候控制装备的系统/方法的框图/流程图2是示出根据本原理的、被转换成对于给定气候条件集的坐标系的标准舒适基线和通过示出与基线的差别而生成的学习舒适简档的图3是示出根据本原理的、用于生成(多个)设定点以基于舒适简档和传感器反馈来调整气候控制装备的系统/方法的框图/流程图4是根据本原理的、具有恒温器和分布在其中的传感器并且还示出了传感器对恒温器的影响的平面布置图；CN 102449406 A
图5是根据本原理的说明性无线传感器装置的透视图6是根据本原理的、示出传感器的布置、和基于传感器位置的传感器对恒温器的影响的住宅透视图；以及
图7是示出根据本原理的、用于生成设定点以调整气候控制装备的系统/方法的框图
/流程图。
具体实施例方式本原理提供了通信装置，该通信装置用于提供用于设置反应气候控制装置的设定点的反馈。系统从区域或房间的居住者学习应该如何调整气候控制装备以使得居住者更加舒适。这样的系统为区域中的更多个体提供了更合意的舒适水平，并且同时节省了能量和金钱。气候控制系统激活装置(例如，恒温器、智能恒温器或其它反应装置)将基于来自传感器的输入和来自人的表示他们的舒适水平(例如，热或冷)的输入，校准或者通过计算机装置或控制器校准其设定点。利用该系统，基于房间内以及可能在整个建筑物中的无线传感器和/或用户反馈读数来控制房间环境。在一个实施例中，本系统将考虑其物理控制的区域的温度和湿度水平以及该区域外的温度和湿度水平。例如，将考虑关于建筑物外的环境的信息以及影响其自己的区域或分区的区域的温度和湿度水平。每个人还将具有影响他自己或她自己的气候的机会从而使得局部环境对于更多人更舒适，并且更准确地反映该环境中的个体的期望。图中所示的各种元件的功能可以通过使用专用硬件以及能够与适当软件相结合地执行软件的硬件来提供。当通过处理器或控制器来提供时，可以通过单个专用处理器、单个共享处理器或多个个体处理器(其中的一些可以共享)来提供功能。另外，术语“处理器” 或“控制器”的明确使用不应被解释为排他性地指的是能够执行软件的硬件，并且可以隐含地而非限制地包括数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储装置。另外，本文中引用本发明的原理、方面和实施例的所有阐述以及其具体示例旨在包括本发明的结构等同物和功能等同物。因此，旨在为这样的等同物包括当前已知的等同物以及未来开发的等同物(即，所开发的执行相同功能的任何元件而与结构无关)。因此，例如，本领域技术人员将理解，此处给出的框图表示实施本发明的原理的说明性系统部件和/或电路的概念视图。类似地，应理解，任何程序方框图、流程图等表示各种过程，该各种过程可以基本上以计算机可读介质表示并且因此由计算机或处理器执行， 而不管是否明确示出了这样的计算机或处理器。此外，本发明可以包括可从计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品，该计算机可用或计算机可读介质提供供计算机或任意指令执行系统使用或者与计算机或任意指令执行系统结合使用的程序代码。为了本描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是任意设备，该任意设备可以包括、存储、传输、传播或传递供指令执行系统、设备或装置使用或者与指令执行系统、设备或装置结合使用的程序。介质可以是电、磁、光、电磁、红外或半导体系统(或设备或装置)。计算机可读介质的示例包括半导体或固态存储器、 磁带、可拆卸计算机磁碟、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光盘。光盘的当前示例包括光盘_只读存储器(⑶-ROM)、光盘-读/写(⑶-R/W)和DVD。
现在详细参照附图，其中在所有多个视图中相同的附图标记标识类似的或相同的元件，并且首先参照图1，根据一个说明性实施例说明性地描绘了所有者优化面向服务架构平台(Proprietary Optimized Service-Oriented-Architecture Platform，P0S0AP) 100。 系统100的中间件接收来自多个不同反馈源的输入并且然后控制所有恒温器或等效装置 108以最大化能量效率。系统100包括优化引擎或控制器104，优化引擎或控制器104被配置成确定舒适针对能量或舒适相对于外部条件、或者要用于优化系统性能的任何其它编程的标准。控制器104可以以如下策略来编程对该策略进行平衡，以优化发送到恒温器 108的设定点。弓丨擎104接收来自传感器网络102中的多个传感器116(其可以有线地或无线地连接到控制器104)的输入。传感器116可以包括用于测量当前气候条件的居住者反馈装置116或测量装置(温度计、气压计、湿度读取器等)。反馈传感器116优选地是被配置成将关于个体的舒适状态的反馈传送到引擎104的无线装置。在一个简单的实施例中，温度状态可以被设置为热、冷或可接受。在其它实施例中，可以提供(在传感器116上输入或选择) 优选的温度和/或湿度。在一个实施例中，在传感器116上输入的或选择的用户数据存储在用户反馈数据库112中。数据库112存储历史用户数据，诸如优选的气候条件(例如，温度、湿度等)、一天的时间以及工作进度表(工作中(time in)、休息(time out)、午餐等)等。数据库112优选地用于学习和存储块110中的个体舒适简档。舒适简档110可以与舒适标准114 一起存储， 该标准诸如可以提供基线舒适水平的美国加热制冷与空调工程师协会(ASHRAE)标准。标准可以包括季节数据或可以影响简档110的特定信息。简档110可存储差别信息，其例如显示出个体舒适水平偏离舒适标准114的地方。这节省了存储器空间。在一个实施例中，分区温度统计模型(或建筑物信息模型)106可以用于提供气候控制的编程向导。模型106可以基于历史气候条件(例如，基于日历日期、基于可用装备等的、对于具有相同外部温度和湿度的一天的设置)和/或附近分区的传感器记录和条件或外部条件。例如，模型106可以包括整个建筑物的统计模型，以使得不同的分区及其气候设置、不同的气候控制装置以及外部条件都可以被计入发送到恒温器108的优化设定点中。 模型106可以包括如下因素诸如气流模型、HVAC配置、分区间的影响(分区关联)、居住者的数量以及提供对于访问和预测气候影响有用的信息的其它标准。控制器104可以考虑一些或全部输入。输入可以根据系统设计或用户偏好来加权。说明性示例中的输入包括舒适简档110、传感器网络102的传感器116、统计模型106 和/或其它环境条件、测量或设置(来自网络102)中的一个或多个。控制器104接收这些输入并且执行优化。这种优化可以包括对于存在于受气候控制的区域中的最大数量的人的舒适满意或其它标准(例如，由土地或企业所有者设置的标准)等。作为优化的一部分，气候控制装置108被设置为提供优化的控制。在一个实施例中，气候控制装置108包括恒温器，恒温器对根据恒温器而控制的加热或冷却装备进行控制。在另一实施例中，控制装置108可以包括湿度、通风口或风扇调整装置，以控制进入建筑物的不同区域的气流和质量。在又一实施例中，控制装置108可以包括阀调节装置，以控制到建筑物的不同区域的管道中的水或热交换流体流。控制器104可以使用例如优化程序或硬连线电路或集成电路，以多种方式来优化设定点。优化程序可以被配置成提供一种或多种优化。此处描述了一些说明性技术。也可以采用其它技术。可以获取和更新能量成本信息(例如，来自电力公司)以用于控制器104的优化。 两种可行的方案包括最小化总能量(或成本)以及最大化最小设定点值。1)最小化总能量包括假设设定点的每个度数对应于某个恒定的能耗量，并且最小化能耗的总和。这保证了所有局部温度都在热舒适分区(thermal comfort zone)内。这可以数学地阐述为如下
最小化c’x，其中c是用于维持设定点χ的能量成本或其它成本，经受Hx+b=y，其中H是通过所测得的参数设置与期望的参数设置(例如，y轴上绘制的最小和最大温度与χ轴上绘制的最小和最大设定点)之间的回归(regression)而得到的线的斜率，χ是设定点，y是所测得的参数(例如，温度或其它测得的标准)，并且b是线的y截距(interc印t)，其中T_[y[T+ 禾口 X [X [X+O2)最大化最小设定点值施加了 “美好(fairness)”目的，并且减小了不同恒温器当中的设定点差。该技术保证了所有局部温度都在热舒适分区内。这可以数学地阐述为如下
最大化min Xi，其中χ是时刻i处的设定点，经受Hx+b=y，其中H是斜率并且b是截距， X是设定点，y是所测得的温度(或其它测得的标准)，其中T_[y[T+和x-[x[x+。提供了三种可行方案，其覆盖了可能无法保证所有居住者的舒适时的情形。这些可以包括以下。1)最小化最大痛苦(suffering)处罚(penalize) “分区之外”的每个度(舒适分区之外可以被描述为痛苦)，并且施加“美好”最小化最大痛苦。这可以数学地阐述为如下
最小化
权利要求
1.一种用于校准气候控制的设定点的系统，包括传感器网络，具有被配置成报告气候条件的多个传感器；数据库，被配置成接收来自所述传感器的报告以生成一个或多个简档，所述一个或多个简档反映历史气候控制信息和居住者偏好中的至少一个；以及控制器，被配置成接收来自所述简档的信息，以基于优化程序而生成设定点，所述优化程序被配置成平衡竞争目标以生成所述设定点，以便根据所述设定点来控制气候控制装备。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述优化程序接收直接来自所述传感器的气候信息作为输入。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述优化程序接收来自统计模型的信息作为输入，所述统计模型考虑影响受气候控制的当前区域的区域中的气候信息。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括恒温器，被配置成根据所述设定点而被编程， 其中所述设定点控制加热通风和空气调节单元。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述简档包括偏离舒适基线的气候舒适信息。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器包括用于指示当前温度太高的第一按钮和用于指示当前温度太低的第二按钮，并且所述第一或第二按钮的激活被存储在与其位置处的该传感器相关联的简档中。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器与平面布置图中的位置相关联，并且与给定传感器相关联的简档用于影响所述平面布置图的区域中的一个或多个恒温器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述竞争目标包括舒适相对于节能。
9.一种用于校准气候控制的设定点的系统，包括传感器网络，具有被配置成报告气候条件的多个传感器，所述传感器分布在气候条件影响受控区域的位置中；以及控制器，被配置成接收来自所述传感器的信息，以基于优化程序生成设定点，所述优化程序被实现为平衡竞争目标以生成所述设定点，以便根据所述受控区域中的所述设定点而控制气候控制装备。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述优化程序接收直接来自所述传感器的气候信息作为输入。
11.根据权利要求9所述的系统，还包括恒温器，被配置成根据所述设定点而被编程， 其中所述设定点控制加热通风和空气调节单元。
12.根据权利要求9所述的系统，还包括被配置成起到所述传感器之一的作用的恒温器
13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述传感器包括温度测量传感器，并且温度被报告给所述控制器。
14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述传感器与平面布置图中的位置相关联，并且所述传感器的位置用于影响所述平面布置图的区域中的一个或多个恒温器。
15.根据权利要求9所述的系统，其中，所述竞争目标包括舒适相对于节能。
16.一种用于优化气候控制装备的设定点的方法，包括基于居住者舒适反馈和历史数据，生成与给定位置处的传感器相关联的气候简档；通过考虑对于给定位置的多个气候简档，通过在舒适与节能之间进行优化，生成用于气候控制单元的设定点；以及根据所述设定点调整所述给定位置处的气候条件。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，生成设定点包括输入直接来自所述传感器的气候信息和来自统计模型的信息中的至少一个，所述统计模型考虑影响受气候控制的当前区域的区域中的气候信息。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述简档包括偏离舒适基线的气候舒适信
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述传感器包括用于指示当前温度太高的第一按钮和用于指示当前温度太低的第二按钮，并且所述方法还包括激活第一或第二按钮， 以将舒适偏好存储在与其位置处的该传感器相关联的简档中。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器与平面布置图中的位置相关联，并且与给定传感器相关联的简档用于影响所述平面布置图的区域中的一个或多个恒温器。
全文摘要
一种用于校准气候控制的设定点的系统和方法包括传感器网络，该传感器网络具有被配置成报告气候条件的多个传感器。数据库被配置成接收来自传感器的报告，以及生成反映历史气候控制信息和居住者偏好中的至少一个的一个或多个简档。控制器被配置成接收来自简档的信息，以基于优化程序生成设定点。优化程序被实现为平衡竞争目标以生成设定点，以便根据设定点控制气候控制装备。
文档编号F24F11/00GK102449406SQ201080023065
公开日2012年5月9日 申请日期2010年3月25日 优先权日2009年3月27日
发明者H. 帕特尔 A., C．R．萨斯特里, A. 约翰逊 J., 斯里瓦斯塔瓦 V., 宁旭 申请人:西门子工业公司