[發(fā)明專利]利用紅外測(cè)溫的自動(dòng)追蹤加熱系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810822403.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109084405B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單曉杭;萬(wàn)鴻超;孫建輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F24F11/64
• 分類號(hào): F24F11/64;F24F11/89;G06K9/00;F24F120/12;F24F110/10
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

1.一種利用紅外測(cè)溫的自動(dòng)追蹤加熱方法，其特征在于：包括如下步驟：定位裝置實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，將位置信息發(fā)送給協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)的位置信息控制需要工作的一個(gè)或者幾個(gè)加熱裝置運(yùn)動(dòng)到指定位置；溫度測(cè)量裝置實(shí)時(shí)測(cè)量目標(biāo)周圍環(huán)境溫度，將溫度信息發(fā)送給協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前溫度調(diào)整加熱裝置的工作功率；

所述定位裝置采用藍(lán)牙通訊進(jìn)行定位，定位裝置在室內(nèi)安裝若干藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)后，將網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式，即配置成局域網(wǎng)模式，藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)為該局域網(wǎng)的主設(shè)備，任何進(jìn)入室內(nèi)的人員都持有集成藍(lán)牙功能的終端設(shè)備，在進(jìn)入室內(nèi)時(shí)保持終端設(shè)備的藍(lán)牙功能處于開(kāi)啟狀態(tài)，室內(nèi)的藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)通過(guò)檢測(cè)藍(lán)牙信號(hào)強(qiáng)度既可獲得用戶的位置信息；

所述溫度測(cè)量裝置采用紅外輻射測(cè)溫法的非接觸測(cè)量法對(duì)目標(biāo)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量，將紅外溫度傳感器裝在既能在水平面上旋轉(zhuǎn)又能在鉛垂面上旋轉(zhuǎn)的全方位的云臺(tái)上，使用電機(jī)控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)并在能旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)方向上裝上編碼器，水平面上的編碼器能夠獲得紅外傳感器在水平面上的方向與正北的夾角，鉛垂面上的編碼器能夠獲得紅外傳感器的方向與鉛垂線之間的夾角，當(dāng)需要調(diào)整紅外傳感器方向使其正對(duì)某個(gè)位置時(shí)，需要調(diào)整紅外傳感器的方向與鉛垂線之間的夾角和在水平面上的方向與正北的夾角，即控制電機(jī)使水平面和鉛垂面上的兩個(gè)編碼器的輸出達(dá)到一定值；

當(dāng)加熱裝置為紅外燈時(shí)，某點(diǎn)接收到的紅外燈輻射照度值q與該點(diǎn)到紅外燈軸線距離r和加熱電流I有關(guān)，某點(diǎn)處接收到的紅外燈輻射照度值：

q＝f(r,I)；

當(dāng)加熱裝置為熱風(fēng)口時(shí)，某點(diǎn)接收到的單位面積加熱功率P與該點(diǎn)到熱風(fēng)口的距離l，出風(fēng)速度v和出風(fēng)溫度t有關(guān)，某點(diǎn)處接收的單位面積加熱功率：

p＝f(l,v,t)；

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的作用是接收位置信息和溫度信息，制定控制策略控制相應(yīng)的加熱裝置給目標(biāo)供熱；當(dāng)一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)處于加熱區(qū)域中時(shí)，需要使各個(gè)目標(biāo)處的輻射照度值或單位面積加熱功率達(dá)到一定值；當(dāng)有區(qū)域中有m個(gè)目標(biāo)時(shí)，為了達(dá)到供熱要求，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)制定控制策略，并將控制策略傳給需要工作的加熱裝置；控制策略包括控制哪幾個(gè)加熱裝置工作和加熱裝置以多大的功率進(jìn)行加熱；

具體的控制策略如下：

在存在多個(gè)加熱裝置時(shí)，具體加熱裝置的供熱數(shù)量及每個(gè)加熱裝置的供熱熱量的決策方法如下：假設(shè)有n個(gè)加熱裝置，編號(hào)為：1,…,n；每個(gè)加熱裝置的功率為O_i，其中O_i＞0：共有m個(gè)需要供熱的位置，編號(hào)為：1,…,m，第j個(gè)受熱源單位時(shí)間內(nèi)需要提供的熱量為Q_j以維持或達(dá)到其需要的溫度t_j，其中j＝1,…,m且Q_j＞0，加熱裝置i對(duì)受熱源j單位時(shí)間內(nèi)可提供的熱量為P_ij；

Step1：對(duì)每個(gè)加熱裝置i計(jì)算根據(jù)的值從小到大重新排列對(duì)應(yīng)決策變量x_i其中，的值最小的x_i變?yōu)閤₁，值最大的x_i變?yōu)閤_n，決策方案用一個(gè)二進(jìn)制數(shù)X＝(x₁ x₂…x_n)₂表示，如X＝(0 0…0 1)₂表示重新排列后的第n個(gè)加熱裝置打開(kāi)，其余的關(guān)閉；

Step2：設(shè)Y＝∞，當(dāng)前采取的方案為X＝(x₁ x₂…x_n)₂＝(0 0…1)₂；根據(jù)Q_j的值從大到小對(duì)其約束條件進(jìn)行排序，即Q_j值最大的設(shè)為第一個(gè)約束，次大的設(shè)為第二個(gè)約束，…，最小的設(shè)為最后一個(gè)約束；

Step3：計(jì)算當(dāng)前方案的目標(biāo)函數(shù)值如目標(biāo)函數(shù)值小于Y，則設(shè)置第一個(gè)約束為當(dāng)前約束，否則轉(zhuǎn)到Step6；

Step4：根據(jù)當(dāng)前方案X＝(x₁ x₂…x_n)₂判斷當(dāng)前約束條件是否滿足，如果滿足則轉(zhuǎn)到Step5，否則轉(zhuǎn)到Step6；

Step5：判斷是否還有約束沒(méi)有檢查，如有則取下一個(gè)約束作為當(dāng)前約束，轉(zhuǎn)到Step4；否則更新最優(yōu)決策方案為當(dāng)前方案X，令Y為當(dāng)前決策方案X的目標(biāo)函數(shù)值，轉(zhuǎn)到Step6；

Step6：判斷X+1≤(1 1…1)₂是否滿足，如滿足則取下一個(gè)方案，即令X＝X+1作為當(dāng)前方案，轉(zhuǎn)到Step3；否則轉(zhuǎn)到Step7；

Step7：算法結(jié)束，輸出最優(yōu)決策方案及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)值Y，若Y＝∞，則表明問(wèn)題無(wú)可行解；

其中，x_i是決策變量，0或1中0表示第i個(gè)加熱裝置關(guān)閉，開(kāi)1表示第i個(gè)加熱裝置打開(kāi)；j＝1,…,m和x_i＝0 or 1作為約束條件，其中為目標(biāo)函數(shù)，即最小化總能耗、j＝1,…,m表示各個(gè)加熱源對(duì)受熱源提供的熱源要大于等于其需要量；和x_i＝0or 1表示決策變量的取值范圍。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用紅外測(cè)溫的自動(dòng)追蹤加熱方法，其特征在于：所述定位裝置的工作包括兩個(gè)階段，離線采樣階段和實(shí)時(shí)定位階段，離線采樣階段的目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)關(guān)于信號(hào)強(qiáng)度與采樣點(diǎn)位置間關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)，也就是位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；為了生成該數(shù)據(jù)庫(kù)，操作人員需要在被定位環(huán)境里確定若干采樣點(diǎn)，然后遍歷所有采樣點(diǎn)，記錄下在每個(gè)采樣點(diǎn)測(cè)量的無(wú)線信號(hào)特征，即來(lái)自所有接入點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，最后將每個(gè)采樣點(diǎn)測(cè)量的無(wú)線信號(hào)特征保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；在實(shí)時(shí)定位階段，當(dāng)用戶移動(dòng)到某一位置時(shí)，根據(jù)藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)實(shí)時(shí)收到的信號(hào)強(qiáng)度信息，利用定位算法將其與位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息匹配、比較，計(jì)算出該用戶的位置。