专利名称：智能环境调节的系统和方法
技术领域：
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种智能环境调节的系统和方法。
背景技术：
随着人类生活质量的提高，对工作和生活环境舒适程度的要求也越来越高。图1 为本发明现有技术空调机原理的示意图。如图1所示，空调机内部安装了温/湿度传感器， 并以这些传感器检测的信息作为环境参数标准，当环境参数标准不符合人们设置参数时， 控制设备指示温度调节装置和湿度调节装置对环境进行调节。在传统的环境调节控制系统中，环境的调节控制往往是以空调机所在环境的温度和湿度为基准，由于空调机所接触环境和人们活动环境存在差异，致使环境调节并未完全反映出人们真正的感知需求，同时由于没有考虑到使用者在环境中的状态，使得空调不能根据使用者的使用情况改变调节方案，造成能源的不必要浪费。在实现本发明的过程中，发明人意识到现有技术存在如下缺陷环境调节系统中， 各种传感器处于环境调节控制系统的内部，导致其感应到的环境参数并不能真实反映人所生活的真实环境。
发明内容
(一)要解决的技术问题针对上述问题，本发明提出一种智能环境调节的系统和方法，以使其能够根据所感应到的真实反映人所生活的真实环境的环境参数来对环境进行调节。( 二 )技术方案根据本发明的一个方面，提供一种智能环境调节系统，包括环境信息采集网、核心控制设备和环境调节设备，其中环境信息采集网，用于采集环境调节设备之外的待调节环境的环境参数，并将环境参数发送至核心控制设备；核心控制设备，与环境信息采集网相连接，用于根据环境信息采集网所采集的环境参数，对系统参数进行调整，生成环境调节指令，并将环境调节指令发送至环境调节设备；环境调节设备，与核心控制设备相连接，用于根据核心控制设备发送的环境调节指令，对待调节环境进行调节。优选地，环境信息采集网包括至少一个传感器、第一微控制单元和第一传输接口， 其中传感器，设置于核心控制设备和环境调节设备之外，用于采集待调节环境的环境参数；第一微控制单元，与传感器相连，用于按照预设周期从传感器获取环境参数，并将环境参数转换为预设格式；第一传输接口，与微控制单元相连，用于从微控制单元获取进行了格式转换的环境参数，并将环境参数发送至核心控制设备。优选地，环境信息采集网包括同一类型的多个传感器，多个传感器在待调节环境中以最大广度分布；核心控制设备，还用于接收从同一类型的多个传感器所采集的多个环境参数；当单位时间内，多个环境参数的变化与用户设置值的差值均小于预设范围时，核心控制设备生成指示环境调节设备停止工作的环境调节指令；否则，生成指示环境调节设备继续工作或启动的环境调节指令。优选地，该传感器为红外传感器，红外传感器，用于感应待调节环境中是否有人和 /或人数信息；核心控制设备，进一步用于根据环境参数中的是否有人的信息和/或人数信息，生成环境调节指令，该环境调节指令中包括调节用户设置的系统功率。优选地，该传感器为光敏传感器；光敏传感器，用于感应待调节环境中的光照强度；核心控制设备，用于根据待调节环境中的光照强度，生成环境调节指令，环境调节指令中包括调节用户设置的系统功率。优选地，该传感器为温度传感器和湿度传感器；温度传感器，用于感应待调节环境中的温度；湿度传感器，用于感应待调节环境中的湿度；核心控制设备，用于当温度和湿度均与用户设置的参数不符时，生成环境调节指令，环境调节指令指示环境调节设备首先进行温度调节，再进行送风循环，最后进行湿度调节。优选地，当温度传感器所采集的温度与用户设置的系统温度相差大于5°C时，环境调节指令中，温度调节、送风循环、湿度调节的调节比例为15 1 5;或者当温度传感器所感应的温度与用户设置的系统温度相差小于 5°C，且湿度相差大于10%时，环境调节指令中，温度调节、送风循环、湿度调节的调节比例为15 1 10;或者否则，环境调节指令中，温度调节、送风循环、湿度调节的调节比例为 10 1 5。根据本发明的另一个方面，提供了一种智能环境调节的方法，包括环境信息采集网采集位于核心控制设备和环境调节设备之外的待调节环境的环境参数，并将环境参数发送至核心控制设备；核心控制设备根据环境信息采集网所采集的环境参数，对系统参数进行调整，生成环境调节指令，并将环境调节指令发送至环境调节设备；环境调节设备根据核心控制设备发送的环境调节指令，对待调节环境进行调节。(三)有益效果本发明中，智能环境调节系统通过环境信息采集网采集系统外部的环境参数，从而可以真实的反映人所生活的真实环境，更有针对性的对环境进行调节，在降低能耗的同时，提高了用户的舒适度。
图1为本发明现有技术空调机原理的示意图；图2为本发明实施例智能环境调节系统的示意图；图3为本发明实施例智能环境调节系统中环境信息采集网的结构示意图；图4为本发明实施例智能环境调节系统中环境信息采集网的传感器的示意图；图5为本发明实施例智能环境调节系统的环境信息采集网的温度传感器的示意图；图6为本发明实施例智能环境调节系统的核心控制设备的结构示意图；图7为本发明实施例智能环境调节系统的环境调节设备的结构示意图；图8为本发明本实施例智能环境调节系统最优调节策略的流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。在本发明的一个示例性实施例中，智能环境调节系统包括环境信息采集网、核心控制设备和环境调节设备，其中环境信息采集网，用于采集环境调节设备之外的待调节环境的环境参数，并将环境参数发送至核心控制设备；核心控制设备，与环境信息采集网相连接，用于根据环境信息采集网所采集的环境参数，对系统参数进行调整，生成环境调节指令，并将环境调节指令发送至环境调节设备；环境调节设备，与核心控制设备相连接，用于根据核心控制设备发送的环境调节指令，对待调节环境进行调节。此处，系统参数是指1) 按照传统的空调机设置，执行相应操作的顺序，例如除湿和加热；2)升温到用户设置的温度，系统默认的功率等。现有技术中，空调只能采集其内部很小范围的环境参数，该参数并不能真正反映出人所生活的大环境的环境状态。本实施例中，环境信息采集网采集环境调节设备之外的待调节环境的环境参数，并根据该参数对系统参数进行调节，从而达到更加节能高效、更加人性化的目的。优选地，本技术方案中，环境信息采集网采集核心控制设备和环境控制设备两者之外的环境参数。优选地，环境信息采集网包括多个不同类型的传感器和同一类型的多个传感器， 多个传感器在待调节环境中以最大广度分布。核心控制设备，进一步用于接收从同一类型的多个传感器所采集的多个环境参数；当单位时间内，多个环境参数的变化与用户设置值的差值均小于预设范围时，核心控制设备生成指示环境调节设备停止工作的环境调节指令；否则，生成指示环境调节设备继续工作或启动的环境调节指令。与上述系统的实施例对应，本发明还公开了一种智能环境调节的方法。该方法包括环境信息采集网采集核心控制设备和环境调节设备之外的待调节环境的环境参数，并将环境参数发送至核心控制设备；核心控制设备根据环境信息采集网所采集的环境参数， 对系统参数进行调整，生成环境调节指令，并将环境调节指令发送至环境调节设备；环境调节设备根据核心控制设备发送的环境调节指令，对待调节环境进行调节。以下的最优实施例中的各种技术特征，如无特别说明，均适用于系统和方法。以下将以最佳实施例的形式，对本发明进行详尽的说明。图2为本发明实施例智能环境调节系统的示意图。如图2所示，智能环境调节系统由环境信息采集网、核心控制设备、环境调节设备三部分组成。环境信息采集网的作用是实时采集外部环境的环境参数并传输给核心控制设备。核心控制设备的作用是根据环境信息采集网返回的参数控制环境调节设备进行环境调节。环境调节设备的作用是接收核心控制设备的控制指令并按照其进行环境的具体调节作用，如温湿度调节等。图3为本发明实施例智能环境调节系统中环境信息采集网的结构示意图。如图3 所示，环境信息采集网由多种传感设备组成，包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、红外传感器等。该多个传感器实时采集外部环境信息参数并传送给微处理器1，微处理器1将参数数据整理并按照特定格式通过红外或RS485接口传送给核心控制设备。图4为本发明实施例智能环境调节系统中环境信息采集网的传感器的示意图。如图4所示，本发明环境信息采集网可以包含多个类型的传感器，也可以包含同一类型的多个传感器。各传感器将采集的环境参数经过微控制器和接口模块(未在图中标出)传送至核心控制设备。
在环境信息采集网采用同一类型的多个传感器的目的为能根据环境内多位置点信息来反应环境内真实信息，以温度传感器为例。图5为本发明实施例智能环境调节系统的环境信息采集网的温度传感器的示意图。如图5所示，假设使用者设置温度为27°C，由于空间的差异性，在升温控制中，可能温度传感器A所在环境先达到27，而整个空间并未达到此值，此时B、C、D环境的温度仍低于27°C，所以用多个传感器就能避免环境信息采集的错误性。实际控制中，本发明采用按照预设时间间隔，从多个温度传感器采集温度信息，当各温度传感器所采集的温度与用户设置温度之间的差异均小于某个范围时，系统认为环境内温度平衡，否则进行调节。例如，在单位时间间隔30s内，各个温度传感器所采集的温度为25.5°C，用户设定温度为25°C，两者之间的差异0.5°C小于用户预先设置的温度范围 1°C，则系统认为环境内温度已平衡。而如果有两个温度传感器为25. 5°C，另外一个为27°C 时，则仍然认为环境内温度还没有平衡，需要继续进行调节。湿度传感器检测方案和此相同，也是采用单位时间内湿度变化量来反映环境内湿度值是否平衡。光敏传感器为采集环境内多点的光照信息以判断环境的真实光照强度。红外传感器为采集环境内多点红外信息，反映环境内人的状态。图6为本发明实施例智能环境调节系统的核心控制设备的结构示意图。如图6 所示，核心控制设备由微处理器2、RS485接口模块、红外接口模块、显示接口模块、电源模块等组成，红外和RS485接口模块可以实时接收由环境信息采集网传输过来的环境信息数据，并将其传输给微处理器2，微处理器根据环境信息参数数据对环境情况进行分析，并通过外围电路或红外接口发送环境调节指令给环境调节设备。电源模块用于给各单元供电， 显示接口模块用于将需要显示的信息发送至相应地显示设备。图7为本发明实施例智能环境调节系统的环境调节设备的结构示意图。如图7所示，环境调节设备由温湿度调节设备和红外接口等组成，类似我们熟悉的普通空调机。环境调节设备通过红外接口或控制电路接收核心控制设备发出的控制指令，并按照指令对环境进行调节。以下将结合具体的应用环境，对本实施例智能环境调节系统的调节策略进行说明。传统的空调机在调节环境时只能根据人为设置的操作模式进行单纯升降温、单纯加除湿等，并没有综合考虑环境内的各项参数和人的使用情况。总的来讲，智能环境调节系统根据环境信息的不同区分出环境内有人使用、无人使用、使用者多少、光照强度大、光照不足等情况，根据情况的不同采用不同的调节方案。一、环境信息采集网包括红外传感器。红外传感器，用于感应待调节环境中是否有人，如果没有，则环境参数中包括无人的信息；核心控制设备，用于根据环境参数中的无人的信息，生成环境调节指令，环境调节指令中包括降低设置的系统功率。红外传感器，还用于感应待调节环境中的人数信息，待调节环境的环境参数中包括人数信息；核心控制设备， 用于根据待调节环境中的人数信息，生成环境调节指令，环境调节指令中，包括升高系统功率。通过设置红外传感器，可以最大限度的节约能源，并且在人数较多时，提高升温速率，提供使用者的感受。二、环境信息采集网包括光敏传感器。光敏传感器，用于感应待调节环境中的光照强度，待调节环境的环境参数中包括光照强度；核心控制设备，用于根据待调节环境中的光照强度，生成环境调节指令，环境调节指令中，包括调节系统设置的功率。在光照强度较大时，环境调节指令中，包括在制冷工况下，提高系统设置的功率；或在制热工况下，提高系统设置的功率。在光照强度较小时，环境调节指令中，包括在制冷工况下，降低系统设置的功率；或在制热工况下，降低系统设置的功率。通过设置光敏传感器，可以最大限度的利用外界环境的光能量。比如在冬天，阳光明媚的天气里，就可以适当降低空调的功率，最大限度的利用阳光的加热作用。除上述所列举的情况之外，环境调节还可以包括升温、降温、送风、除湿、加湿之间的组合，如先升温再除湿，或升温或送风再降温，环境调节指令是一种方案形式控制方法。例如根据调研发现人体的舒适度问题是和环境的温度和湿度有关，并且是一个两种参数相互配合的结果，冬天温度为18-25°C，湿度为30% -80%为最佳；夏天温度为 23-28°C，湿度为30% —60%为最佳。在正常情况下(正常工作时间，阳光不足，屋内有人)温湿度控制流程。当系统接收到使用者发出的控制指令时，系统采集环境信息，当发现不符时，以温度调节为首要方式，即当温度和湿度都不满足条件时，先进行温度调节，再进行送风循环，以达到温度扩散到整个空间的目的，然后再进行湿度调节，然后进行环境监测，大致流程为温度调节一送风一湿度调节一监测环境信息，各部分所占比例因环境情况不同各异，当控制指令设置温度和环境温度相差大于五度时，温度、送风和湿度调节比例为15 1 5(时间比例)；当控制指令设置温度和环境温度相差小于5°C且湿度相差大于10%时，温度、送风和湿度调节比例为15 1 10(时间比例)；其余情况为10 1 5(时间比例)；以此循环进行。图8为本发明本实施例智能环境调节系统最优调节策略的流程图。如图8所示， 该流程包括步骤S802，系统运行；步骤S804，是否有智能调节指令？如果无调节指令，返回；否则，执行步骤S806 ；步骤S806，检测环境参数；步骤S808，环境参数是否符合设置要求？如果符合，返回步骤S804，否则，执行步骤 S810 ；步骤S810，环境内是否有人？如果有人，执行步骤S812 ；否则执行步骤S820 ；步骤S812，光照强度是否高于设定值(即阳光是否很充足)？如果是，执行步骤 S816，否则，执行步骤S814 ；步骤S814，正常温度调节，执行步骤S818 ；步骤S816，按照当前温度和设定温度之差的1/2进行调节，即如果当前温度为 15°C，设定温度为25°C，则此时将温度调整为20°C ；步骤S818，送风，执行步骤；步骤S820，是否为白天？如果是，执行步骤S822，否则，执行步骤S8M ；步骤S822，按照当前温度和设定温度之差的1/2进行调节，执行步骤S818 ；步骤S8M，关闭系统，流程结束；步骤S拟6，进行湿度调节；步骤S^S，判断环境参数是否符合设置，如果是，执行步骤S806，否则执行步骤 S812，流程结束。
本实施例中，当有人时采用升降温和加除湿交替的方式，并且实时采集环境信息对方案进行调整。无人时采用缓慢调节并按照人为设置值的一半功率进行调节；当光照强度大时采用缓慢调节的方式最大限度的利用阳光的加热作用，以达到节能的目的。进一步说，传统空调在选择升温功能时只是单纯的升高环境温度，而没有考虑到此种调节方法人的感觉是否为最佳，而智能环境调节系统(智能空调)在升温工作时会首先考虑环境内的温湿度，光照度等，会智能的选择是否先除湿、除湿到何种程度再升温，或者交叉进行人的感觉会更好等。本发明的智能环境调节系统以检测环境中的多种环境参数(温度、湿度、光照度、 人活动情况)为调节依据，能更加准确的判断环境对环境调节设备的需求信息，从而决策环境调节设备的开关与否、功率大小等等，达到节能和提高人类生活质量的目的。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种智能环境调节系统，其特征在于，包括环境信息采集网、核心控制设备和环境调节设备，其中所述环境信息采集网，用于采集所述环境调节设备之外的待调节环境的环境参数，并将所述环境参数发送至所述核心控制设备；所述核心控制设备，与所述环境信息采集网相连接，用于根据所述环境信息采集网所采集的所述环境参数，对系统参数进行调整，生成环境调节指令，并将所述环境调节指令发送至所述环境调节设备；所述环境调节设备，与所述核心控制设备相连接，用于根据所述核心控制设备发送的所述环境调节指令，对所述待调节环境进行调节。
2.根据权利要求1所述的智能环境调节系统，其特征在于，所述环境信息采集网包括至少一个传感器、第一微控制单元和第一传输接口，其中所述传感器，设置于所述核心控制设备和环境调节设备之外，用于采集待调节环境的环境参数；所述第一微控制单元，与所述传感器相连，用于按照预设周期从所述传感器获取环境参数，并将所述环境参数转换为预设格式；所述第一传输接口，与所述微控制单元相连，用于从所述微控制单元获取进行了所述格式转换的环境参数，并将所述环境参数发送至所述核心控制设备。
3.根据权利要求2所述的智能环境调节系统，其特征在于，所述环境信息采集网包括同一类型的多个传感器，所述多个传感器在所述待调节环境中以最大广度分布；所述核心控制设备，还用于接收从所述同一类型的多个传感器所采集的多个环境参数；当单位时间内，所述多个环境参数的变化与用户设置值的差值均小于预设范围时，核心控制设备生成指示所述环境调节设备停止工作的环境调节指令；否则，生成指示所述环境调节设备继续工作或启动的环境调节指令。
4.根据权利要求2所述的智能环境调节系统，其特征在于，所述传感器为红外传感器，所述红外传感器，用于感应所述待调节环境中是否有人和/或人数信息；所述核心控制设备，进一步用于根据所述环境参数中的所述是否有人的信息和/或人数信息，生成环境调节指令，该环境调节指令中包括调节用户设置的系统功率。
5.根据权利要求2所述的智能环境调节系统，其特征在于，所述传感器为光敏传感器；所述光敏传感器，用于感应所述待调节环境中的光照强度；所述核心控制设备，用于根据所述待调节环境中的光照强度，生成环境调节指令，所述环境调节指令中包括调节用户设置的系统功率。
6.根据权利要求2所述的智能环境调节系统，其特征在于，所述传感器为温度传感器和湿度传感器；所述温度传感器，用于感应所述待调节环境中的温度；所述湿度传感器，用于感应所述待调节环境中的湿度；所述核心控制设备，用于当所述温度和湿度均与用户设置的参数不符时，生成环境调节指令，所述环境调节指令指示所述环境调节设备首先进行温度调节，再进行送风循环，最后进行湿度调节。
7.根据权利要求6所述的智能环境调节系统，其特征在于当所述温度传感器所采集的温度与用户设置的系统温度相差大于5°C时，所述环境调节指令中，温度调节、送风循环、湿度调节的调节比例为15 1 5;或者当所述温度传感器所感应的温度与用户设置的系统温度相差小于5 °C，且湿度相差大于10%时，所述环境调节指令中，温度调节、送风循环、湿度调节的调节比例为 15 1 10 ；或者否则，所述环境调节指令中，温度调节、送风循环、湿度调节的调节比例为10 1 5。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的智能环境调节系统，其特征在于，所述核心控制设备包括第二传输接口和第二微处理模块所述第二传输接口，与所述环境信息网络和环境调节设备相连接，用于接收所述环境信息采集网的信息参数，并将环境调节指令发送至环境调节设备；所述第二微处理模块，与所述第二传输接口相连接，用于根据所述第二传输接口所接收的信息参数，生成环境调节指令。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的智能环境调节系统，其特征在于，所述环境信息采集网和所述核心控制设备通过RS485接口、红外或蓝牙方式连接。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的智能环境调节系统，其特征在于，所述对待调节环境进行调节包括以下形式中的一种或多种升/降温、增/除湿或送风。
11.一种智能环境调节的方法，其特征在于，包括环境信息采集网采集位于核心控制设备和环境调节设备之外的待调节环境的环境参数，并将所述环境参数发送至所述核心控制设备；所述核心控制设备根据所述环境信息采集网所采集的所述环境参数，对系统参数进行调整，生成环境调节指令，并将所述环境调节指令发送至所述环境调节设备；所述环境调节设备根据所述核心控制设备发送的所述环境调节指令，对所述待调节环境进行调节。
12.根据权利要求11所述的智能环境调节的方法，其特征在于，所述环境信息采集网包括至少一个设置于所述核心控制设备和环境调节设备之外的传感器、第一微控制单元和第一传输接口，其中所述传感器采集待调节环境的环境参数；所述第一微控制单元按照预设周期从所述传感器获取环境参数，并将所述环境参数转换为预设格式；所述第一传输接口从所述微控制单元获取进行了所述格式转换的环境参数，并将所述环境参数发送至所述核心控制设备。
13.根据权利要求11所述的智能环境调节的方法，其特征在于，所述环境信息采集网包括同一类型的多个传感器，所述多个传感器在所述待调节环境中以最大广度分布；所述核心控制设备接收从所述同一类型的多个传感器所采集的多个环境参数；当单位时间内，所述多个环境参数的变化与用户设置值的差值小于预设范围时，核心控制设备生成指示所述环境调节设备停止工作的环境调节指令；否则，生成指示所述环境调节设备继续工作或启动的环境调节指令。
全文摘要
本发明公开了一种智能环境调节的系统和方法。该智能环境调节系统以所检测外界环境中的多种环境参数(人活动情况、光照度、湿度、温度)为调节依据，能更加准确的判断环境对环境调节设备的需求信息，从而决策环境调节设备的开关与否、功率大小等等，达到节能和提高人类生活质量的目的。
文档编号G05D27/02GK102541122SQ20101062204
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者仵浩, 刘长青, 蔡奇志, 陈亚霖 申请人:新奥科技发展有限公司