[發明專利]一種室內物理環境綜合控制系統

有效

• 申請號: 201911370288.0
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111059720B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 任鵬;韓雪穎;孟慶林;張宇峰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F24F11/58
• 分類號: F24F11/58;F24F11/64;F24F11/65;F24F11/89;G05D27/02;H04L29/08;F24F110/10;F24F110/12;F24F110/20;F24F110/22;F24F110/30;F24F110/64;F24F110/70
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種室內物理環境綜合控制系統，其特征在于，包括移動控制設備、控制器、網關、環境傳感器、終端設備、云端服務器；

所述環境傳感器通過網關連接云端服務器，于固定時間間隔檢測室內多種物理環境參數的數值并傳輸到云端服務器；

所述移動控制設備連接云端服務器，用于從云端接收環境傳感器傳輸的數據，根據用戶的反饋信息和環境傳感器傳輸的環境參數輸出設備控制指令至云端服務器并從云端服務器中回收設備狀態；所述移動控制設備基于控制程序內置的多種控制模式，在每個循環周期內根據用戶的反饋信息和環境傳感器傳輸的環境參數計算并輸出設備控制指令至云端服務器并從云端服務器中回收設備狀態；移動控制設備存儲所有設備狀態、傳感器數據和用戶反饋數據；

所述控制程序，內置多種控制方法的控制策略及相關參數限值的修改入口，能修改數據記錄項目和記錄間隔，能查看和控制在線設備運行狀態，能接收、存儲和分析用于反饋數據；用戶能隨時在軟件應用市場下載并安裝于移動控制設備中，在長期活動的場合以管理員身份登錄，具有系統設定、數據查看以及逐時反饋的權力；在短期活動的場合以游客身份登錄，僅具有逐時反饋的權力；

所述控制器通過網關連接云端服務器，與終端設備進行有線或無線連接，通過網絡接收云端服務器的控制指令，根據控制指令對終端設備的運行動作進行控制；

所述終端設備連接控制器，用于直接調節室內熱環境、光環境、聲環境、風環境和健康環境；

所述云端服務器用于存儲環境傳感器監測的環境參數、移動控制設備上傳的設備狀態、設備控制指令；

所述移動控制設備為智能移動通訊設備，包括手機、平板電腦、安卓電視；移動控制設備在每個循環周期內根據用戶的反饋信息和環境傳感器傳輸的環境參數計算并輸出設備控制指令至云端服務器并從云端服務器中回收設備狀態，所述循環周期時間在10~60分鐘內；移動控制設備存儲所有設備狀態、傳感器數據和用戶反饋數據；

所述控制器為以各種通訊技術進行通訊的傳輸設備，所述通訊技術包括zigbee、wifi、紅外；控制器根據指令對終端設備的運行動作進行控制，對室內物理環境進行調整直至所述室內環境符合舒適范圍并滿足用戶反饋的環境感覺為止；

所述環境傳感器包括室內外溫濕度傳感器、風速傳感器、光照傳感器、室內外CO₂傳感器、室內外PM_2.5傳感器、室內外PM₁₀傳感器、室內外黑球溫度傳感器、室內外相對濕度傳感器、噪聲傳感器、室外雨水傳感器；環境傳感器按設定周期記錄周期內固定時間間隔的室內外物理環境參數，以該周期內記錄的同一參數所有數值的平均值作為該參數在該周期內的代表值；

所述終端設備包括自然通風器、風扇、推窗、電動遮陽、燈具、除濕機、加熱器和空調；

所述室內物理環境綜合控制系統內置常規控制模式、綜合模式和夜間通風模式；

采用綜合模式時，對上一周期人員反饋信息數值進行處理并得到反饋結果，根據反饋結果對相應物理參數的舒適范圍進行調整，以調整舒適范圍的方式來調整相關終端設備的運行狀態；

采用夜間通風模式時，判斷系統是否處于睡眠模式，根據室內是否有人活動來控制燈光的開啟狀態；判斷室內溫度與室外溫度的數量關系，室內溫度較小時關閉門窗，室外溫度較小時開啟門窗進行夜間通風；

所述夜間通風模式具體如下：

首先定義窗和燈的初始狀態，然后判斷是否為非睡眠模式，若為非睡眠模式，判斷室內是否有人，如有人則開燈，接下來若室外溫度Tw≤室內溫度Tn，則開啟遮陽和窗；

若為非睡眠模式，若室內無人則關燈，接下來若室外溫度Tw≤室內溫度Tn，則開啟遮陽和窗；

若為睡眠模式，則關燈，接下來若室外溫度Tw≤室內溫度Tn，則開啟遮陽和窗；

若為非睡眠模式，若室內有人則開燈，接下來若室外溫度Tw＞室內溫度Tn，則關閉遮陽和窗；

若為非睡眠模式，若室內無人則關燈，接下來若室外溫度Tw＞室內溫度Tn，則關閉遮陽和窗；

若為睡眠模式，則關燈，接下來若室外溫度Tw＞室內溫度Tn，則關閉遮陽和窗；

采用綜合模式時，通過若干串聯的環境調整模塊對室內物理環境進行調節，結合定義優先級調整模塊的方式達到聯合控制的效果；

綜合調整多項物理參數來營造舒適的室內物理環境，物理參數的調整過程即為調整模塊，用戶可以根據實際需求增加或減少調整模塊；

環境調整模塊包括溫度調整模塊，用于判斷室內ET*溫度參數，根據人體舒適的ET*預設值，調整相關設備的運行狀態；室內防結露調整模塊，用于判斷墻壁露點溫度，使之符合不結露的范圍，來調整相關設備的運行狀態；室內CO₂濃度調整模塊、室內噪聲調整模塊、室內PM_2.5調整模塊、室內PM₁₀調整模塊、下雨調整模塊、室內照度調整模塊、室內濕度調整模塊，分別用于判斷二氧化碳、噪聲、PM2.5、PM10、雨量、照度、相對濕度參數情況，根據相應參數對應的人體舒適預設值，來控制相關設備的運行狀態；

開窗優先級的具體實施方式為在二氧化碳調整模塊中定義窗的最小開度Kwmin，二氧化碳調整模塊是唯一一個有權限對Kwmin進行調整的調整模塊，在二氧化碳調整模塊中固定了窗的最小開度Kwmin，使其他調整模塊中的窗開度調整不能小于這個Kwmin的值，以此保證二氧化碳對窗開度調整的優先級；

所述二氧化碳調整模塊用于判斷二氧化碳參數情況，根據相應參數對應的人體舒適預設值，來控制相關設備的運行狀態，具體如下：

若CO₂濃度≤CO₂最大濃度E，即CO₂濃度處于健康范圍內，則將窗最小開度值Kwmin減小1/4，最多減小至0；

若CO₂濃度＞CO₂最大濃度E，即CO₂濃度不處于健康范圍內且窗Kw=1全開，則不做調整；

若CO₂濃度＞CO₂最大濃度E，窗Kw≠1，窗未全開，則將窗開大1/4，將此時的Kw值賦給窗最小開度Kwmin；

所述室內噪聲調整模塊用于判斷噪聲參數情況，根據相應參數對應的人體舒適預設值，來控制相關設備的運行狀態，具體如下：

若噪聲值SPL≤噪聲最大閾值F，則不做調整；

若噪聲值SPL＞噪聲最大閾值F，且Kw＞Kwmin，即窗戶沒有關閉到最小開度Kwmin，則窗關閉1/4；

若噪聲值SPL＞噪聲最大閾值F，且Kw≤Kwmin，即窗戶已經關閉到最小開度Kwmin，則不做調整；

所述室內PM_2.5調整模塊、室內PM₁₀調整模塊分別用于判斷PM_2.5、PM₁₀參數情況，根據相應參數對應的人體健康預設值，來控制相關設備的運行狀態，具體如下：

若室內PM_2.5濃度PM_2.5N≤室內PM_2.5最大閾值G，則關閉空氣凈化器，若室外PM_2.5濃度PM_2.5w≤PM_2.5最大閾值G，則不做調整；

若室內PM_2.5濃度PM_2.5N≤室內PM_2.5最大閾值G，則關閉空氣凈化器，若室外PM_2.5濃度PM_2.5w＞PM_2.5最大閾值G，則窗戶全關；

若室內PM_2.5濃度PM_2.5N＞PM_2.5最大閾值G，則開啟空氣凈化器，若室外PM_2.5濃度PM_2.5w≤PM_2.5最大閾值G，則不做調整；

若室內PM_2.5濃度PM_2.5N＞PM_2.5最大閾值G，則開啟空氣凈化器，若室外PM_2.5濃度PM_2.5w＞PM_2.5最大閾值G，則窗戶全關；

若室內PM₁₀濃度PM_10N≤室內PM₁₀最大閾值H，則關閉空氣凈化器，若室外PM₁₀濃度PM_10w≤PM₁₀最大閾值H，則不做調整；

若室內PM₁₀濃度PM_10N≤室內PM₁₀最大閾值H，則關閉空氣凈化器，若室外PM₁₀濃度PM_10w＞PM₁₀最大閾值H，則窗戶全關；

若室內PM₁₀濃度PM_10N＞PM₁₀最大閾值H，則開啟空氣凈化器，若室外PM₁₀濃度PM_10w≤PM₁₀最大閾值H，則不做調整；

若室內PM₁₀濃度PM_10N＞PM₁₀最大閾值H，則開啟空氣凈化器，若室外PM₁₀濃度PM_10w＞PM₁₀最大閾值H，則窗戶全關；

其中，Kw表示窗開度，Kw=0表示窗全關，Kw=1表示窗全開，Kwmin表示窗最小開度。