一种办公环境智能调节系统及方法与流程

1.本发明属于楼宇自动化领域，具体涉及一种办公环境智能调节系统及方法。


背景技术：

2.随着物联网技术和智慧建筑的发展，越来越多的企业通过楼宇自动化系统改善办公环境，智能调节办公室内空气温度、湿度、光照和空气质量等。然而，共处一个办公区域的不同人员往往有不同的环境需求，如何在同一办公区域的不同空间合理地控制温度和空气流动、调整照明亮度等，对于创造一个绿色健康的办公环境、提高员工舒适度和满意度，具有重要的意义。
3.当前楼宇自动化系统普遍通过远程集中管理和用户本地控制这两种方式调节办公室环境。集中远程管理以楼宇为对象制定统一控制策略，策略一般以节能为大方向，局部差异需求靠用户本地控制实现。而用户本地控制具有一定偶然性和片面性，不能代表同一时间同一空间内所有用户的需求，经常出现一人刚调整完另一人又调整的频繁调整设定等问题。当前的楼宇自动化系统较难提供更精细化的控制策略，需要一个更为合理的方案来平衡用户间的差异需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，可对公共办公区域的不同空间或工位的环境进行个性化合理调节，旨在满足不同规模办公环境的个性化需求，让办公环境更人性化、更健康舒适。
5.为实现上述发明目的，第一方面，本发明提供一种办公环境智能调节系统，包括用户个性化数据获取单元、层次结构模型构建单元、用户评价权重系数计算单元、环境舒适度用户反馈单元、环境调节决策计算单元和决策指令执行单元；所述用户个性化数据获取单元用于获得办公用户的个性化数据，所述层次结构模型构建单元用于基于多个用户的所述个性化数据构建层次结构模型，所述用户评价权重系数计算单元用于根据所述层次结构模型计算各用户的评价权重系数，所述环境舒适度用户反馈单元用于各用户根据自身的体感舒适度及当前环境参数设定值反馈对环境参数的调节意向，所述环境调节决策计算单元用于根据各用户的评价权重系数及各用户对环境参数的调节意向计算出环境调节决策，所述决策指令执行单元用于根据所述环境调节决策调节环境参数。
6.进一步地，所述用户个性化数据获取单元包括工位停留时长获取模块、用户年龄获取模块和用户身体状态获取模块；所述工位停留时长获取模块用于得到用户在预设时间段内在预设区域的停留时长，所述用户年龄获取模块用于得到用于的年龄，所述用户身体状态获取模块用于得到用户当前的身体健康状况。
7.进一步地，所述工位停留时长获取模块包括人员时域移动轨迹生成单元和停留时长累计单元，所述时域移动轨迹生成单元用于生成用户在预设时间段内按时间先后顺序的移动轨迹，所述停留时长累计单元用于统计所述移动轨迹中分布在所述预设区域内的部分
的总时长。
8.进一步地，所述时域移动轨迹生成单元包括人员定位组件、数据传输模块、位置解析模块和轨迹生成模块，所述人员定位组件用于周期性地将人员的定位信息通过所述数据传输模块发送至所述位置解析模块，所述位置解析模块用于根据所述定位信息测算出具体的人员位置信息，所述轨迹生成模块用于根据所述人员位置信息生成时间连续的移动轨迹。
9.进一步地，所述人员定位组件包括多个蓝牙信标单元和每人佩戴的定位标签，各所述蓝牙信标单元预先布置于办公区域，并周期性广播数据包，所述定位标签适于接收该数据包，并将接收到的数据包发送至所述数据传输模块。
10.进一步地，所述停留时长累计单元仅累计在所述预设区域内停留时间段大于预设阈值的时长。
11.进一步地，所述环境舒适度用户反馈单元包括反馈平台接入模块、当前参数显示模块和反馈信息输入模块，所述反馈平台接入模块用于为用户提供接入反馈平台的渠道，所述当前参数显示模块用于显示当前工位的环境参数及环境设备的设定值，所述反馈信息输入模块用于为用户输入环境参数的调节意向提供调节选项。
12.进一步地，所述调节选项包括“大幅调低”、“少量调低”、“不调”、“少量调高”、“大幅调高”。
13.进一步地，所述层次结构模型包括目标层、准则层和对象层，所述对象层包括多个用户pn，所述准则层包括多个评价准则cj，每个评价准则cj为用户的一种个性化数据，所述个性化数据对办公环境具有敏感性，环境参数需与所述个性化数据相适应，以保证用户的舒适度，所述目标层为各对象层元素对总目标的评价权重。
14.进一步地，所述用户评价权重系数计算单元基于所述层次结构模型，采用如下公式计算得到，w
pn
为对象层元素pn对总目标的评价权重系数，aj为准测cj对于总目标的权值，j的取值从1到m，m表示准则层元素的数量；b
nj
表示对象层元素pn对于准则j的权值。
15.进一步地，所述环境调节决策计算单元采用如下计算公式得到环境调节决策d，δi为用户pi的权重系数w
pn
，ti为用户pi的停留时长，i的取值从1到n，n表示办公区域总人数，di表示当前用户pi的环境参数调节意向。
16.第二方面，本发明提供一种办公环境智能调节方法，包括如下步骤：(1)获得办公用户的个性化数据；(2)基于多个用户的所述个性化数据构建层次结构模型；(3)根据所述层次结构模型计算各用户的评价权重系数；(4)各用户根据自身的体感舒适度及当前环境参数设定值反馈对环境参数的调节意向；(5)根据各用户的评价权重系数及各用户对环境参数的调节意向计算出环境调节决策；(6)根据所述环境调节决策调节环境参数。
17.进一步地，步骤(1)中所述用户个性化数据包括工位停留时长、用户年龄和用户身体状态。
18.进一步地，所述工位停留时长ti的计算公式如下：
[0019][0020][0021]
其中表示用户i在区域aj的停留时长，表示用户i离开区域aj的时刻，表示用户i进入区域aj的时刻，t
min
表示时长统计的阈值。
[0022]
进一步地，步骤(4)中所述用户对环境参数的调节意向包括“大幅调低”、“少量调低”、“不调”、“少量调高”、“大幅调高”，上述五个调节意向用枚举值d∈{-2,-1,0,1,2}表示。
[0023]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0024]
可对公共办公区域的不同空间或工位的环境进行个性化合理调节，旨在满足不同规模办公环境的个性化需求，让办公环境更人性化，更健康舒适，更节能。
附图说明
[0025]
图1是本发明系统一个实施例的原理框图。
[0026]
图2是本发明系统/方法一个实施例中层次结构模型的示意图。
[0027]
图3是本发明系统一个实施例中时域移动轨迹生成单元的原理框图。
[0028]
图4是本发明系统一个实施例中环境舒适度用户反馈单元的人机界面示意图。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。以下实施例的应用背景如下：在某科技大楼内已部署运行bim(building information modeling，建筑信息模型)运维平台。bim运维平台提供大楼建筑、机电模型信息，并已对接大楼暖通、照明、窗帘等机电系统。
[0030]
如图1所示，本发明办公环境智能调节系统的一个实施例，包括用户个性化数据获取单元、层次结构模型构建单元、用户评价权重系数计算单元、环境舒适度用户反馈单元、环境调节决策计算单元和决策指令执行单元；所述用户个性化数据获取单元用于获得办公用户的个性化数据，所述层次结构模型构建单元用于基于多个用户的所述个性化数据构建层次结构模型，所述用户评价权重系数计算单元用于根据所述层次结构模型计算各用户的评价权重系数，所述环境舒适度用户反馈单元用于各用户根据自身的体感舒适度及当前环境参数设定值反馈对环境参数的调节意向，所述环境调节决策计算单元用于根据各用户的评价权重系数及各用户对环境参数的调节意向计算出环境调节决策，所述决策指令执行单元用于根据所述环境调节决策调节环境参数。
[0031]
在一个实施例中，所述用户个性化数据获取单元包括工位停留时长获取模块、用户年龄获取模块和用户身体状态获取模块；所述工位停留时长获取模块用于得到用户在预设时间段内在预设区域的停留时长，所述用户年龄获取模块用于得到用于的年龄，所述用户身体状态获取模块用于得到用户当前的身体健康状况。具体地，用户年龄、用户当前的身
体健康状况可以从oa(办公自动化)系统(该系统中有员工档案信息)自动获取，也可以由用户手动输入。
[0032]
在一个实施例中，所述工位停留时长获取模块包括人员时域移动轨迹生成单元和停留时长累计单元，所述时域移动轨迹生成单元用于生成用户在预设时间段内按时间先后顺序的移动轨迹，所述停留时长累计单元用于统计所述移动轨迹中分布在所述预设区域内的部分的总时长。
[0033]
在一个实施例中，所述时域移动轨迹生成单元包括人员定位组件、数据传输模块、位置解析模块和轨迹生成模块，所述人员定位组件用于周期性地将人员的定位信息通过所述数据传输模块发送至所述位置解析模块，所述位置解析模块用于根据所述定位信息测算出具体的人员位置信息，所述轨迹生成模块用于根据所述人员位置信息生成时间连续的移动轨迹。
[0034]
在一个实施例中，所述人员定位组件包括多个蓝牙信标单元和每人佩戴的定位标签，各所述蓝牙信标单元预先布置于办公区域，并周期性广播数据包，所述定位标签适于接收该数据包，并将接收到的数据包发送至所述数据传输模块。具体地，如图3所示，部署基于ibeacon的蓝牙定位系统，获取用户位置信息，系统包括ibeacon定位信标，定位标签，基站，数据服务器，实现步骤如下：(1)在大楼内铺设ibeacon信标，信标预先存储空间坐标信息，每隔一定的时间广播一个数据包到周围；(2)用户随身携带定位标签，定位标签是胸牌或其他可方便携带的设备。当定位标签进入ibeacon的信号覆盖范围内，会间隔地接收到ibeacon广播出来的数据包；数据包内容包括ibeacon从机的mac地址和当前的接收发送信号强度指示值rssi；(3)定位标签将以上数据打包发送，经由蓝牙基站传送到数据服务器；(4)数据服务器通过内置的定位算法，以及和地图引擎数据库的交互，测算出定位标签当前的具体位置。
[0035]
在一个实施例中，所述停留时长累计单元仅累计在所述预设区域内停留时间段大于预设阈值的时长。具体地，通过采集用户轨迹信息来统计用户在工位停留的时长，即在岗时间，步骤如下：(1)在办公楼的bim模型中，对办公区进行划分，划分依据考虑办公区布局，暖通设备位置、照明位置等因素。(2)bim模型将步骤(1)中服务器获取到的定位标签位置信息，在模型上按时间先后顺序连接可生成用户的移动轨迹。(3)通过查询移动轨迹，计算每一次员工在所属区域内离开时间to与进入时间ti之差(即停留时间)，当停留时间大于阈值t
min
＝5分钟，统计为员工的停留时间，反之则视为无效数据不统计。
[0036]
将一天中所有停留时间做累加，得到用户在工位停留时长h。统计数据举例如下表所示：
[0037]
表用户工位停留时长
[0038][0039]
在一个实施例中，所述环境舒适度用户反馈单元包括反馈平台接入模块、当前参数显示模块和反馈信息输入模块，所述反馈平台接入模块用于为用户提供接入反馈平台的渠道，所述当前参数显示模块用于显示当前工位的环境参数及环境设备的设定值，所述反馈信息输入模块用于为用户输入环境参数的调节意向提供调节选项。具体地，如图4所示，将bim运维平台用户调节反馈页面的公网地址以二维码形式放置在用户工位附近，用户通过手机微信扫描二维码访问bim运维平台，并输入账号密码信息登录。该二维码中包括对应工位的在整个办公区域的位置分布，可在界面上以地图中的位置标记来标识。用户登录后查看当前工位环境参数，工位对应设备的设定值；并反馈自身体感信息，信息包括温度冷热，光照亮度等。用户根据当前环境设备的设定值及体感信息确定调节意向，然后提交对所在工位的环境舒适度反馈，即当前用户的环境调节决策di，包括“大幅调低”、“少量调低”、“不调”、“少量调高”、“大幅调高”等，以枚举值d∈{-2,-1,0,1,2}表示。通过上述信息采集，最终获得的四个用户的个性化数据如下表：
[0040][0041]
在一个实施例中，如图2所示，所述层次结构模型包括目标层、准则层和对象层，所述对象层包括多个用户pn，所述准则层包括多个评价准则cj，每个评价准则cj为用户的一种个性化数据，所述个性化数据对办公环境具有敏感性，环境参数需与所述个性化数据相适应，以保证用户的舒适度，所述目标层为各对象层元素对总目标的评价权重。
[0042]
在一个实施例中，所述用户评价权重系数计算单元基于所述层次结构模型，采用如下公式计算得到，w
pn
为对象层元素pn对总目标的评价权重系数，aj为准测cj对于总目标的权值，j的取值从1到m，m表示准则层元素的数量；b
nj
表示对象层元素pn对于准则j的权值。
[0043]
在一个实施例中，所述环境调节决策计算单元采用如下计算公式得到环境调节决策d，δi为用户pi的权重系数w
pn
，ti为用户pi的停留时长，i的取值从1到n，n＝4为办公区域总人数，di表示当前用户pi的环境参数调节意向。
[0044]
基于ahp层次分析法确定办公区域用户的评价权重系数的步骤如下：
[0045]
步骤1.建立层次结构模型
[0046]
目标层为总体目标：确定用户评价权重
[0047]
准则层为评价目标所需遵守的准则：本实施例中选取的准则包括：c1用户年龄、c2用户在工位停留时长、c3用户特殊状态(如生病、健康、体弱等)，准则ci的获取方式包括但不限于：oa系统自动获取、通过室内定位自动统计、用户输入等；
[0048]
对象层为对应的决策方案(优先重视哪个用户的调节决策)：本实施例中对象层由p1、p2、p3、p4四名用户组成。
[0049]
步骤2.构造判断矩阵
[0050]
判断矩阵a＝(a
ij
)n×n，其中，a
ij
表示准则ci和准则cj对目标的影响大小之比。
[0051]
根据不同准则对总体目标的重要程度构建判断矩阵如下表：
[0052]
表准则层的判断矩阵
[0053]
zc1c2c3c111/31/7c2311/3c3731
[0054]
本实施例中四名用户的信息如下：
[0055]
表用户个性化数据统计表
[0056][0057]
根据用户的信息构建对象层的判断矩阵如下：
[0058]
表对象层对准则c1的判断矩阵
[0059]
c1p1p2p3p4p11533p21/511/21/3p31/3211/2p41/3321
[0060]
表对象层对准则c2的判断矩阵
[0061]
c2p1p2p3p4p111/31/31/5p23111/2p33111/2p45221
[0062]
表对象层对准则c3的判断矩阵
[0063]
c3p1p2p3p4p11211/2p21/211/21/3p31211/2p42321
[0064]
步骤3.层次单排序及其一致性检验
[0065]
计算每一个判断矩阵的最大特征值λ
max
，采用一致性比率cr进行一致性检验，当一致性比率cr＜0.1时，认为该矩阵通过一致性检验，最大特征值λ
max
所对应的特征向量归一化后即为权向量wk；否则回到步骤2，重新构建该矩阵。一致性比率计算公式如下：
[0066][0067][0068]
其中，ci表示一次性指标；n表示矩阵的阶数；ri表示随机一致性指标，为常数，通过查表获得。
[0069]
准则层判断矩阵的最大特征值λ
max
＝3.007，一致性指标＝3.007，一致性指标查表可得随机一致性指标ri＝0.58，一致性比率查表可得随机一致性指标ri＝0.58，一致性比率
[0070]
因此该矩阵一致性检验通过，其特征向量归一化后即为权向量(0.08795,0.24263,0.66942)。
[0071]
表随机一致性指标
[0072][0073]
同理计算其他判断矩阵，并汇总到下表：
[0074]
表层次单排序及一致性检验汇总表
[0075]
准则最大特征值λ
max
一致性比率cr是否通过一致性检验权向量wkc14.05930.02196是(0.523,0.085,0.152,0.240)c24.00420.00156是(0.082,0.235,0.234,0.449)c34.01040.00385是(0.227,0.122,0.227,0.424)
[0076]
步骤4.层次总排序及其一致性检验
[0077]
计算最底层元素pn对于总目标的权值w
pn
：
[0078][0079]
其中，aj表示准测cj对于总目标的权值，j的取值从1到m，m表示准则层元素的数量；b
nj
表示底层元素pn对于准则j的权值。
[0080]
采用一致性比率cr进行一致性检验,当一致性比率cr＜0.1时，认为层次总排序通过一致性检验；否则回到步骤2，调整在步骤3中一致性比率较高的矩阵。层次总排序一致性比率计算公式如下：
[0081][0082]
其中，cij表示准测cj的层次单排序一致性指标；rij表示准测cj的随机一致性指标。
[0083]
用户p1对于总目标的权值用户p1对于总目标的权值
[0084]
同理计算其他用户的权值并汇总如下表：
[0085]
表层次总排序
[0086][0087]
层次总排序一致性比率
[0088]
故层次总排序通过一致性检验。
[0089]
步骤5.确定办公区域用户的评价权重系数
[0090]
上述一致性检验均通过后，w
pn
即为用户pn的评价权重，即决策计算公式中的用户权重系数δi。
[0091]
层次总排序权值即为各用户的评价权重系数，即用户1权重δ1＝0.2179，用户2权重δ2＝0.1463，用户3权重δ3＝0.2223，用户4权重δ4＝0.4135。
[0092]
最终，区域环境调节决策d计算如下
[0093][0094]
上述计算结果接近于0，即为枚举值d∈{-2,-1,0,1,2}中的0，因此本轮的环境调节决策为“不调”，即保持不变。
[0095]
本发明办公环境智能调节方法的一个实施例，包括如下步骤：(1)获得办公用户的
个性化数据；(2)基于多个用户的所述个性化数据构建层次结构模型；(3)根据所述层次结构模型计算各用户的评价权重系数；(4)各用户根据自身的体感舒适度及当前环境参数设定值反馈对环境参数的调节意向；(5)根据各用户的评价权重系数及各用户对环境参数的调节意向计算出环境调节决策；(6)根据所述环境调节决策调节环境参数。
[0096]
在一个实施例中，步骤(1)中所述用户个性化数据包括工位停留时长、用户年龄和用户身体状态。
[0097]
在一个实施例中，所述工位停留时长ti的计算公式如下：
[0098][0099][0100]
其中表示用户i在区域aj的停留时长，表示用户i离开区域aj的时刻，表示用户i进入区域aj的时刻，t
min
表示时长统计的阈值。
[0101]
在一个实施例中，步骤(4)中所述用户对环境参数的调节意向包括“大幅调低”、“少量调低”、“不调”、“少量调高”、“大幅调高”，上述五个调节意向用枚举值d∈{-2,-1,0,1,2}表示。
[0102]
本发明实施例在某大楼4f办公区域进行了验证，为该办公室提供了一种新的环境控制方案，保证办公环境的舒适、节能。
[0103]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。