一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種室內(nèi)環(huán)境舒適性和節(jié)能的技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于數(shù)據(jù) 的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)和科技的飛速發(fā)展，智能建筑和智能家居不僅在發(fā)達(dá)國(guó)家備受關(guān)注，在 發(fā)展中國(guó)家智能建筑和智能家居也已經(jīng)逐漸的進(jìn)入人們的視野，人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境舒適性的 要求越來(lái)越高。由于不同房間的成員不同，對(duì)溫濕度的要求不一致，從而導(dǎo)致了室內(nèi)環(huán)境舒 適度個(gè)性化調(diào)節(jié)的必要性。而傳統(tǒng)的室內(nèi)溫濕度調(diào)節(jié)方法未考慮舒適的個(gè)性化問(wèn)題，很難 滿足舒適性調(diào)節(jié)的個(gè)性化需求。
[0003] 另一方面，在智能建筑與智能家居中，人們重點(diǎn)關(guān)注"節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適"的智 能解決方案，尤為突出的是關(guān)注舒適性和能耗的協(xié)調(diào)問(wèn)題。已有的研究中，主要是針對(duì)如何 提高空調(diào)的舒適性或是在設(shè)定空調(diào)固定溫度的基礎(chǔ)上進(jìn)行的節(jié)能控制，都是只對(duì)單一目標(biāo) 的改善，未考慮對(duì)舒適與節(jié)能二者間沖突的協(xié)調(diào)優(yōu)化，也未根據(jù)系統(tǒng)具體運(yùn)行情況對(duì)溫濕 度進(jìn)行實(shí)時(shí)的優(yōu)化控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒 適個(gè)性化控制系統(tǒng)，本申請(qǐng)解決了傳統(tǒng)研究方法中對(duì)于不確定性數(shù)據(jù)難W建立精確模型的 問(wèn)題；利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)建立的模型實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)方法中未考慮的個(gè)性化控制；通過(guò)利用多目 標(biāo)優(yōu)化方法，得到最佳的溫、濕度值，保證在最大限度滿足個(gè)體舒適性的前提下，使得能耗 最低；通過(guò)協(xié)調(diào)優(yōu)化得出的溫、濕度值，實(shí)時(shí)地進(jìn)行溫、濕度控制器的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)辦公環(huán) 境、家居生活的個(gè)性化舒適性控制及節(jié)能降耗。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下：
[0006] 一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制系統(tǒng)，包括室內(nèi)環(huán)境溫濕度及能耗 數(shù)據(jù)采集裝置，室內(nèi)環(huán)境溫濕度及能耗數(shù)據(jù)采集裝置將采集的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)信息均通過(guò)A/ D轉(zhuǎn)換模塊傳送至控制器，控制器根據(jù)獲得的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)信息進(jìn)行處理得到室內(nèi)環(huán)境應(yīng) 該達(dá)到的溫濕度數(shù)值并將該數(shù)值通過(guò)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器傳送至室內(nèi)空調(diào)溫濕度控制器。
[0007] 針對(duì)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理得到滿足限制條件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存放在 數(shù)據(jù)庫(kù)中，根據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)構(gòu)建舒適性模型及能耗的模型，對(duì)建立的舒適 性模型及能耗的模型進(jìn)行節(jié)能舒適協(xié)調(diào)優(yōu)化得到最佳的溫濕度數(shù)值，由控制器通過(guò)紅外轉(zhuǎn) 發(fā)器控制空調(diào)內(nèi)部溫濕度控制器調(diào)節(jié)室內(nèi)溫室度數(shù)值直至達(dá)到最佳的溫濕度數(shù)值。
[000引所述室內(nèi)環(huán)境溫濕度及能耗數(shù)據(jù)采集裝置為溫度采集電路、濕度采集電路、電壓 采集電路及電流采集電路。
[0009] 所述溫度采集電路包括溫度傳感器IC1及同相放大器，溫度傳感器IC1將室內(nèi)溫 度轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，輸出給后級(jí)電路，經(jīng)過(guò)同相放大器進(jìn)行調(diào)理后，控制器的AD采樣端口。
[0010] 所述濕度采集電路包括濕度傳感器IC2、射級(jí)跟隨器及反相放大器，濕度傳感器 IC2將濕度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸出給后級(jí)電路，射級(jí)跟隨器提高了電路帶負(fù)載能力，反相 放大器的第一級(jí)反相放大器用于信號(hào)調(diào)理，將信號(hào)調(diào)整到所需電平，反相放大器的第二級(jí) 反相放大器用于相位校正，校正后的信號(hào)輸出到控制器的AD采樣端口。
[0011] 所述電壓采集電路包括分壓阻抗網(wǎng)絡(luò)及差分式放大電路，分壓阻抗網(wǎng)絡(luò)的選擇開(kāi) 關(guān)S1調(diào)整分壓阻抗網(wǎng)絡(luò)的比例，使得該電壓采集電路用于多種電壓等級(jí)的信號(hào)采集，分壓 后的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)差分放大后，輸出給控制器的AD采樣端口。
[0012] 所述電流采集電路包括霍爾電流傳感器IC4、高阻抗反相放大器及反相放大器，霍 爾電流傳感器IC4將電流信號(hào)成比例的衰減為直流電壓信號(hào)，該直流電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)高阻抗 反相放大器，進(jìn)一步調(diào)理到控制器接受范圍，調(diào)理后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)反相放大器，校正相位后 直接輸出給控制器的AD采樣端口。
[0013] 一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制方法，包括W下步驟：
[0014] 步驟一；設(shè)定采樣時(shí)間，利用溫濕度及能耗的采集裝置對(duì)室內(nèi)溫度、濕度和能耗進(jìn) 行實(shí)時(shí)采集；
[0015] 步驟二：對(duì)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，判斷實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是否滿足限定條件，如果 滿足，則保留，不滿足的則舍棄，更新實(shí)時(shí)溫濕度及能耗數(shù)據(jù)；根據(jù)更新后的數(shù)據(jù)重新計(jì)算 限定條件，循環(huán)執(zhí)行步驟二；
[0016] 步驟利用步驟二中所產(chǎn)生的滿足限定條件的數(shù)據(jù)，構(gòu)建舒適性模型及能耗的 模型；
[0017] 步驟四；對(duì)步驟=中構(gòu)建的舒適性模型及能耗的模型進(jìn)行節(jié)能舒適協(xié)調(diào)優(yōu)化得到 最佳的溫、濕度值，由控制器發(fā)出控制指令給空調(diào)設(shè)備的溫濕度控制器執(zhí)行來(lái)改變室內(nèi)溫 度和濕度。
[0018] 所述步驟二中，對(duì)實(shí)時(shí)溫濕度及能耗數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理具體包括：
[0019] 2-1);對(duì)溫、濕度及能耗的數(shù)據(jù)計(jì)算相應(yīng)的均值m和方差02;
[0020] 2-。；判斷是否滿足設(shè)定限制條件；c<"G虹斗〇，11^〇]，其中〇<"表示第1個(gè)數(shù) 據(jù)，根據(jù)正態(tài)分布規(guī)律，考慮95%置信度時(shí)公差因子k取為2,滿足給出限制條件要求的數(shù) 據(jù)將被保留，不滿足限制條件的數(shù)據(jù)給予丟棄。
[0021] 所述步驟S中，構(gòu)建舒適性模型及能耗的模型，具體為：
[002引 3-1);利用溫、濕度及能耗之間的關(guān)系式確定能耗模型；yu=Cit+C2h+C3,其中定義 y。代表能耗，t為室內(nèi)溫度，h為室內(nèi)濕度，參數(shù)C 1，C2, C3是待定參數(shù)，采用最小二乘方法計(jì) 算得出；
[002引 3-。；根據(jù)滿足限定條件的數(shù)據(jù)，分別計(jì)算其對(duì)應(yīng)的均值和方差，進(jìn)而構(gòu)建溫、濕 度的模糊集合模型，在此基礎(chǔ)上，所得到的舒適性模型是溫濕度模糊集合模型的數(shù)量積， 即：
[0024]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制系統(tǒng)，其特征是，包括室內(nèi)環(huán)境溫濕 度及能耗數(shù)據(jù)采集裝置，室內(nèi)環(huán)境溫濕度及能耗數(shù)據(jù)采集裝置將采集的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)信息 均通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊傳送至控制器，控制器根據(jù)獲得的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)信息進(jìn)行處理得到室 內(nèi)環(huán)境應(yīng)該達(dá)到的溫濕度數(shù)值并將該數(shù)值通過(guò)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器傳送至室內(nèi)空調(diào)溫濕度控制器。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制系統(tǒng)，其特征 是，所述室內(nèi)環(huán)境溫濕度及能耗數(shù)據(jù)采集裝置為溫度采集電路、濕度采集電路、電壓采集電 路及電流采集電路。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制系統(tǒng)，其特征 是，所述溫度采集電路包括溫度傳感器IC1及同相放大器，溫度傳感器IC1將室內(nèi)溫度轉(zhuǎn)變 成電壓信號(hào)，輸出給后級(jí)電路，經(jīng)過(guò)同相放大器進(jìn)行調(diào)理后，輸出給控制器的AD采樣端口。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制系統(tǒng)，其特征 是，所述濕度采集電路包括濕度傳感器IC2、射級(jí)跟隨器及反相放大器，濕度傳感器IC2將 濕度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸出給后級(jí)電路，射級(jí)跟隨器提高了電路帶負(fù)載能力，反相放大 器的第一級(jí)反相放大器用于信號(hào)調(diào)理，將信號(hào)調(diào)整到所需電平，反相放大器的第二級(jí)反相 放大器用于相位校正，校正后的信號(hào)輸出到控制器的AD采樣端口。
5. 如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制系統(tǒng)，其特征 是，所述電壓采集電路包括分壓阻抗網(wǎng)絡(luò)及差分式放大電路，分壓阻抗網(wǎng)絡(luò)的選擇開(kāi)關(guān)S1 調(diào)整分壓阻抗網(wǎng)絡(luò)的比例，使得該電壓采集電路用于多種電壓等級(jí)的信號(hào)采集，分壓后的 電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)差分放大后，輸出給控制器的AD采樣端口。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制系統(tǒng)，其特征 是，所述電流采集電路包括霍爾電流傳感器IC4、高阻抗反相放大器及反相放大器，霍爾電 流傳感器IC4將電流信號(hào)成比例的衰減為直流電壓信號(hào)，該直流電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)高阻抗反相 放大器，進(jìn)一步調(diào)理到控制器接受范圍，調(diào)理后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)反相放大器，校正相位后直接 輸出給控制器的AD采樣端口。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于數(shù)據(jù)的室內(nèi)環(huán)境節(jié)能舒適個(gè)性化控制系統(tǒng)，針對(duì)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理得到滿足限制條件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)構(gòu)建舒適性模型及能耗的模型，對(duì)建立的舒適性模型及能耗的模型進(jìn)行節(jié)能舒適溫度協(xié)調(diào)優(yōu)化得到最佳溫濕度數(shù)值，控制器控制空調(diào)溫濕度控制器調(diào)節(jié)室內(nèi)溫室度數(shù)值直至達(dá)到最佳的溫濕度數(shù)值。通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化解決舒適與節(jié)能目標(biāo)沖突問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)二者的協(xié)調(diào)優(yōu)化。
【IPC分類】F24F11-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204285725
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420698347
【發(fā)明人】李成棟, 任偉娜, 文鵬, 王麗, 張桂青, 汪明
【申請(qǐng)人】山東建筑大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月19日