基于空调智能监控及环境数据采集的空调控制方法及装置与流程

1.本发明涉及空调遥控技术领域，尤其涉及一种基于空调智能监控及环境数据采集的空调控制方法及装置。


背景技术：

2.空调压缩机是在空调制冷剂回路中起压缩驱动制冷剂的作用；工作回路中分蒸发区和冷凝区，室内机和室外机分别属于高压或低压区；压缩机一般装在室外中，压缩机把制冷剂从低压区抽取来经压缩机后送到高压区冷却凝结，通过散热片散发出热能到空气中，制冷剂也从气态变成液态，压力升高；制冷剂再从高压区流向低压区，经过毛细管喷射到蒸发器中，压力骤降，液态制冷剂立即变成气态，通过散热片吸收空气中大量的热量；这样，机器不断工作，就不断把低压区一端的热能吸收到制冷剂中再送到高压区散发到空气中，起到调节气温的作用。
3.虽然空调的制冷效果一直深得消费者的认可，但是在工作过程中，受浮升力的影响，温度高的空气密度低会自然上浮，而空调吹出的冷空气则由于空气密度低，进而向下沉淀，进而造成房间顶部和底部温差很大，在这样的环境中待久了人会感觉到脚冷腿凉，不符合中医倡导的“温足而凉顶”的养生之道，同时也造成了严重的能源浪费。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种基于空调智能监控及环境数据采集的空调控制方法及装置，以解决上述背景技术中现有的空调在制冷工作中吹出的冷空气向下沉淀，进而造成房间顶部和底部温差很大，在这样的环境中待久了人会感觉到脚冷腿凉，不符合中医倡导的“温足而凉顶”的养生之道，同时也造成了严重的能源浪费的问题。
5.为解决上述技术问题，现提出以下技术方案：一种基于空调智能监控及环境数据采集的空调控制方法，包括：s1、接收并响应空调遥控器发出的遥控指令；s2、获取室内图像信息，通过图像信息检测室内是否有人；当检测室内无人时，执行室内整体降温策略，对室内整体降温；当检测室内有人时，得到人体头部和足部温差最小时，对应的出风角度信息和风量信息；s3、生成空调控制指令，并发送至空调。
6.作为优选，在s2中，得到人体头部和足部温差最小时，对应的出风角度信息和风量信息，包括：（1）获取人体相对空调的位置信息；（2）通过人体相对空调的位置设置足部平面、腰部平面和头部平面，并建立足部平面、腰部平面和头部平面的室内纵向温差快速预测模型；通过室内纵向温差快速预测模型选取头部平面温度与足部平面温度差值最小时
对应的出风角度信息和风量信息。
7.作为优选，通过人体相对空调的位置设置足部平面、腰部平面和头部平面，包括：通过图像信息检测室内人体姿态；其中，人体姿态包括站姿、坐姿、和卧姿；当处于站姿和坐姿时，分别选取人体足部、腰部和头为足部平面、腰部平面和头部平面 ；而当处于卧姿时，通过图像信息计算人体上半身的高度，将人体上半身的高度设置为第一高度值，以地面为足部平面，以人体所处的平面为腰部平面，以高于腰部平面第一高度值的平面为头部平面。
8.作为优选，，建立足部平面、腰部平面和头部平面的室内纵向温差快速预测模型，包括，获取训练样本集；将训练样本集带入神经网络进行训练，并设定训练误差；以得到基于神经网络的室内纵向温差快速预测模型。
9.作为优选，，室内整体降温策略包括；调整空调出口角度，将空调出风口调整朝向房间顶部，并将降低风量。
10.作为优选，，还包括s4、实时检测室内温度，当室内温度达到温度设置指令所对应的温度值时，向空调循环发送制冷模式或者送风模式的空调模式修改指令。
11.作为优选，，当向空调循环发送制冷模式或者送风模式的空调模式修改指令，包括；设置空调模式变换间隔时间值，根据空调模式变换间隔时间值循环向空调发送制冷模式或者送风模式的空调模式修改指令。
12.作为优选，在s3前，先向空调发送空调摆叶复位指令，通过空调复位指令控制空调摆叶复位。
13.本发明还公开了一种基于空调智能监控及环境数据采集的空调控制装置，用于执行上述任一项所述的基于空调智能监控及环境数据采集的空调控制方法，包括：计时器；通讯单元，用于接收空调遥控器的操作指令和向空调发送控制信号；温度采集模块，用于实时检测室内温度信息；机器视觉模块，用于采集室内图像信息；超声波测距模块，用于检测人体相对空调的位置信息；处理单元，用于接收并响应所述通讯单元、所述温度采集模块、所述机器视觉模块、所述计时器和所述超声波测距模块的信号，并生成控制信号通过所述通讯单元发送至空调。
14.作为优选，所述通讯单元包括红外线收发单元，所述红外线收发单元用于接收或者发送红外信号，所述红外线收发单元与所述处理单元之间还设有红外码库，所述红外码库用于将所述红外线收发单元接收到的红外信号转化为所述控制指令或者将所述处理单元发出的操作指令转化外红外信号。
15.有益效果：本发明为一种基于空调智能监控及环境数据采集的空调控制方法及装置，包括：控制装置通过获取室内图像信息，根据图像信息检测室内是否有人；当检测室内
无人时，控制空调对室内进行整体降温。而当控制装置检测室内有人时，通过人体相对空调的位置信息分别设置足部平面、腰部平面和头部平面，并建立室内纵向温差快速预测模型； 通过室内纵向温差快速预测模型选取头部平面温度与足部平面温度差值最小时对应的出风角度信息和风量信息；将出风角度、风量转化和温度设置信息处理生产空调控制指令，并发送至空调。使得用户即使长时间呆在这样的环境中也不会感到“腿凉脚凉”，进而大大提高了人体的舒适度，无需整个房间都进行降温，大大降低了能源的损耗。
附图说明
16.图1为本发明基于空调智能监控及环境数据采集的空调控制方法整体框架图；图2为本发明bp神经网络结构图；图3为本发明室内纵向温差快速预测模型图；图4为本发明基于空调智能监控及环境数据采集的空调控制装置的结构图。
具体实施方式
17.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
18.以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本发明为一种基于空调智能监控及环境数据采集的空调控制方法，通过智能监控空调的运行状态和室内环境信息的数据采集控制空调的运行方式，以达到提高了人体的舒适度降低了能源的损耗的效果，请参阅图1-4，包括：s1控制装置在接收并响应空调遥控器发出的遥控指令后；控制装置启动并遥控指令从提取温度设置信息。
20.s2控制装置通过获取室内图像信息，根据图像信息检测室内是否有人；当检测室内无人时，执行室内整体降温策略；在执行室内整体降温策略时，控制装置通过控制空调对室内进行整体降温，进而使得当用户走进房间时，即可感受到凉爽舒适的环境。
21.而当控制装置检测室内有人时，选取头部与足部温度差值最小时对应的出风角度信息和风量信息。
22.s3、生产空调控制指令，并发送至空调。
23.具体的，控制装置获取人体相对空调的位置信息；通过人体相对空调的位置信息分别设置足部平面、腰部平面和头部平面，并建立足部平面、腰部平面和头部平面的室内纵向温差快速预测模型； 通过室内纵向温差快速预测模型选取头部平面温度与足部平面温度差值最小时对应的出风角度信息和风量信息；将出风角度、风量转化和温度设置信息处理生产空调控制指令，并发送至空调。通过控制空调的出风角度和风量使得人体的所处的空间内头部和足部的温度温差小，使得用户即使长时间呆在这样的环境中也不会感到“腿凉脚凉”，进而大大提高了人体的舒适度，并且由于空调吹出的冷空气的密度大，因此这些
冷空气受到重力作用下沉，所以通过调整空调的出风角度和风量即可保证人体所在平面可以达到所需温度，无需整个房间都进行降温，大大降低了能源的损耗。
24.在本实施例中，由于用户在房间内的姿态并不是一成不变的，例如站着、坐着或者躺着，而当用户处于不同姿态时，人体的足部平面、腰部平面和头部平面是不相同的，因此通过人体相对空调的位置设置足部平面、腰部平面和头部平面，包括，通过图像信息检测室内人体姿态；其中，人体姿态包括站姿、坐姿、和卧姿。
25.而在站姿、坐姿、和卧姿三种姿态中，站姿和坐姿相对卧姿而言，人体头部、腰部和足部三者之间分别处于三个平面中，因此当处于站姿和坐姿时，分别选取人体足部、腰部和头部为足部平面、腰部平面和头部平面。
26.而当处于卧姿时，人体的足部、腰部和头部处于同一平面内，如果将该平面同时设置为足部平面、腰部平面和头部平面时，在空调降温后，人体在从床上坐起时，头部温度与足部温度温差较大感到不适，为了防止上述问题的发生，通过图像信息计算人体上半身的高度，将人体上半身的高度设置为第一高度值，以地面为足部平面，以人体所处的平面为腰部平面，以高于腰部平面第一高度值的平面为头部平面，进而使得人体即便从床上坐起，也不会感到不适。
27.在本实施例中，建立足部平面、腰部平面和头部平面的室内纵向温差快速预测模型，包括，获取训练样本集；将训练样本集带入神经网络进行训练，并设定训练误差；以得到基于神经网络的室内纵向温差快速预测模型。具体的，将空调的出风口和摆叶结构的主要尺寸以及摆叶角度等进行参数化建模形成空调的流场二维模型，并得到空调的风量、最大风速和出风角度等数据，根据空调不同的风量、最大风速和出风角度时对应的不同平面的温度，进而获得训练样本集，其中，将同一个状态的空调数据和对应的不同的平面数据组成一个样本；左后将样本集带入神经网络进而得到室内纵向温差快速预测模型。需要说明的是，由于人体身高是有差异的，因此室内纵向温差快速预测模型均在远程云端服务器中进行，通过设置不同的人体变量和空调结构变量训练生成不同的室内纵向温差快速预测模型，控制装置在工作过程中，只需与远程云端服务器连接，并匹配相应的出风角度和分量，进而减少控制装置的响应时间，同时由于人体身高参差不齐，因此在匹配室内纵向温差快速预测模型时，匹配近似身高的室内纵向温差快速预测模型。
28.更优的，神经网络采用bp神经网络结构。bp神经网络是一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络，bp神经网络可以学习和构建具有复杂关系的非线性模型，bp神经网络分为三层，第一层是输入层，由相互独立的源节点组成，在这里特指影响室内纵向温差的各种因素，经参数敏感性分析后确定主要影响因素为空调器的风量、最大风速和出风角度；第二层是隐藏层，其意义是将输入数据的特征抽象到另一个维度空间，展现其更抽象化的特征，这些特征能够更好地进行线性划分；第三层是输出层，对隐藏层的输出采用加权线性求和的映射模式得到结果，即用于评价室内舒适性的足部、腰部及头部高度平面的平均温度。
29.在本实施例中，室内整体降温策略包括；调整空调出口角度，将空调出风口调整朝向房间顶部，进而使得在室内无人时能够将室内温度整体降低，以使得的用户在进入室内后更加舒适。其次，降低风量，在保证室内温度能够降低到符合需求的值时，节省能源消耗。
30.在本实施例中，还包括实时检测室内温度，当室内温度达到温度设置指令所对应
的温度值时，向空调循环发送制冷模式或者送风模式的空调模式修改指令，在保证人体舒适度的情况下，减少制冷机的使用时间，进而达到更优的节能省电的效果。
31.具体的，设置空调模式变换间隔时间值，当室内温度到达到温度设置指令所对应的温度值时，控制装置向空调发送送风模式的空调模式修改指令，同时计时器开始计时；当计时器到达设置的空调模式变换间隔时间值时，控制装置向空调发送制冷模式的空调模式修改指令，同时计时器重新计时，根据空调模式变换间隔时间值循环向空调发送制冷模式或者送风模式的空调模式修改指令，进而在保证室内温度保持在温度设置指令所对应的温度值时，节省能源消耗。
32.在实施例中，控制装置还能获取房间面积大小，并根据房间面积大小向空调发送空调模式修改指令，例如：空调在经过20分钟制冷或者制热后自动切换至8分钟送风模式，（所述20分钟与8分钟可根据房间面积大小自动调整）如此循环，送风模式状态，空调压缩机处于停机省电状态，让空调在运行过程中达到节能省电的目的。
33.在实施例中，在先空调发送空调控制指令前，需要先向空调发送空调摆叶复位指令，通过空调复位指令控制空调摆叶复位，进而在后续操作中能够准确的控制摆叶摆动的合适的位置上，已输出角度符合需求的冷空气。
34.本发明还公开了一种基于人体舒适度控制空调参数的节能控制装置，用于执行上述任一项的基于人体舒适度控制空调参数的节能控制方法，其特征在于，包括：计时器；通讯单元，用于接收空调遥控器的操作指令和向空调发送控制信号；温度采集模块，用于实时检测室内温度信息；机器视觉模块，用于采集室内图像信息；超声波测距模块，用于检测人体相对空调的位置信息；处理单元，用于接收并响应通讯单元、温度采集模块、机器视觉模块、计时器和超声波测距模块的信号，并生成控制信号通过通讯单元发送至空调。
35.在本实施例中，通讯单元包括红外线收发单元，红外线收发单元用于接收或者发送红外信号，红外线收发单元与处理单元之间还设有红外码库，红外码库用于将红外线收发单元接收到的红外信号转化为控制指令或者将处理单元发出的操作指令转化外红外信号，此外，红外码库还用于学习不同空调遥控器的红外码，进而使得控制装置能够适用于不同的空调。
36.优势之处：本发明为一种基于空调智能监控及环境数据采集分析的空调控制方法及装置，包括：装置通过自动测量和采集空调机所处房间的面积大小、房间内人员情况、房间内的气温实况，自动分析并建立室内纵向温差快速预测模型；通过室内纵向温差快速预测模型自动选取对应的空调风量、空调出风角度等信息；将空调风量、出风角度和设置温度值等信息处理生产空调控制指令，并发送至空调，使得房间内的环境既舒适又不会产生因为过度的制冷量、过度的送风量而导致能源的损耗，最终实现空调节能省电的效果和目的。
37.以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。