智能建築節能系統、節能方法和控制器的製作方法
2023-06-20 03:02:51 2
專利名稱：智能建築節能系統、節能方法和控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及智能建築控制領域，尤其涉及一種智能建築節能系統、節能方法和智能建築節能控制器。
背景技術：
在我國，建築能耗佔據著總能耗的27%以上，而且還在以每年1個百分點的速度增加，建築節能已經引起各界的重視。建築節能就是要在保證和提高建築舒適性的條件下， 合理使用能源，不斷提高能源利用效率。當前的建築節能系統往往和樓宇自動控制系統相結合，通過智能感知室內環境情況及人員情況實現對用電設施的節能控制。由於現有樓宇自動控制系統多採用分布式單設備控制模塊，往往難以完成對整個系統統一的管理與控制。因此，越來越多的用戶轉向了由以工業控制為基礎的集中式控制方式上。但是現有的集中式控制方法都是對所有用戶進行 「一刀切」式的節能管理，控制方法過於單一，缺乏相應的靈活性，也不夠人性化。
發明內容
本發明要解決的一個技術問題是提供一種智能建築節能控制器，具有智能化和人性化。根據本發明的一個方面，提供一種建築節能控制器，包括環境狀態數據採集模塊，用於從傳感器接收環境狀態參數，發送環境狀態參數；用戶管理模塊，用於從讀卡器接收用戶信息，發送用戶信息；數據處理與邏輯控制模塊，用於接收來自用戶管理模塊的用戶信息和來自環境狀態數據採集模塊的環境狀態參數，獲取與用戶信息對應的節能策略，根據用戶對應的節能策略結合環境狀態參數控制執行器調整環境狀態。根據本發明的建築節能控制器的一個實施例，數據處理與邏輯控制模塊包括普通節能策略存儲單元，用於存儲普通用戶的節能策略；個性化策略獲取單元，用於接收用戶信息，根據用戶信息從管理工作站獲得與用戶信息對應的個性化節能策略；用戶數據處理單元，用於接收用戶信息，判斷用戶為普通用戶還是個性化用戶；當用戶為普通用戶時，從節能策略存儲單元獲取普通用戶節能策略，發送給邏輯控制單元；當用戶為個性化用戶時，通過個性化策略獲取單元獲取與用戶信息對應的個性化節能策略， 發送給邏輯控制單元；邏輯控制單元，用於接收來自傳感器的環境狀態參數，根據接收的普通用戶節能策略或個性化節能策略控制執行器調整環境狀態。根據本發明的建築節能控制器的一個實施例，通過管理工作站向節能策略存儲單元寫入普通用戶的節能策略。根據本發明的建築節能控制器的一個實施例，傳感器包括溫度傳感器、溼度傳感器、照度傳感器；或讀卡器為接觸式或非接觸式感應卡讀卡器。本發明提供的建築節能控制器，通過傳感器獲得環境狀態參數，通過讀卡器獲得用戶信息，根據用戶信息獲得對應的節能策略，從而通過控制器對環境狀態進行調整，具備智能化和人性化。根據本發明的另一方面，還提供一種建築節能系統，包括上述的建築節能控制器； 以及數據處理伺服器，用於存儲用戶的個性化節能策略；管理工作站，用於接收來自建築節能控制器的用戶信息，根據用戶信息從數據處理伺服器獲取用戶的個性化節能策略，發送給建築節能控制器。根據本發明的建築節能系統的一個實施例，還包括讀卡器，用於讀取用戶卡中的用戶信息，發送給建築節能控制器；傳感器，用於監測環境狀態參數；執行器，用於接收來自建築節能控制器的控制指令，根據控制指令控制環境狀態調整設備。根據本發明的建築節能系統的一個實施例，還包括控制終端，用於控制終端提供人機互動界面，向用戶提供管理建築節能系統的功能。本發明要解決的又一個技術問題是提供一種建築節能方法，具有智能化和人性化。根據本發明的一個方面，提供一種建築節能方法，包括從傳感器接收環境狀態參數；從讀卡器接收用戶信息，獲取與用戶信息對應的節能策略；根據用戶對應的節能策略結合環境狀態參數控制執行器調整環境狀態。根據本發明的建築節能方法的一個實施例，獲取與用戶信息對應的節能策略包括根據用戶信息判斷用戶為普通用戶還是個性化用戶；當用戶為普通用戶時，從建築節能控制器讀取普通用戶節能策略；當用戶為個性化用戶時，通過管理工作站獲取單元獲取與用戶信息對應的個性化節能策略。根據本發明的建築節能方法的一個實施例，該方法還包括通過管理工作站向建築節能控制器寫入普通用戶節能策略。本發明提供的建築節能方法，通過傳感器獲得環境狀態參數，通過讀卡器獲得用戶信息，根據用戶信息獲得對應的節能策略，從而通過控制器對環境狀態進行調整，具備智能化和人性化的優點。
圖1示出本發明的智能建築節能系統的一個實施例的結構圖；圖2示出本發明的智能建築節能控制器的一個實施例的結構圖；圖3示出本發明的智能建築節能控制器的另一個實施例的結構圖；圖4示出本發明的智能建築節能方法的一個實施例的流程圖；圖5示出本發明的智能建築節能方法的另一個實施例的流程圖6示出本發明的智能建築節能系統和方法的一個應用例的圖示；圖7示出本發明的智能建築節能系統和方法的另一個應用例的圖示。
具體實施例方式下面參照附圖對本發明進行更全面的描述，其中說明本發明的示例性實施例。圖1示出本發明的智能建築節能系統的一個實施例的結構圖。如圖1所示，在整個建築內部署各種用於監測環境狀態參數(溫度、溼度、照度)的傳感器13，在建築及室內入口處部署用戶感應卡讀卡器12。智能建築節能控制器11與各傳感器13、用戶感應卡讀卡器12以及執行器14通過有線或者無線方式連接，並對它們進行管理。建築節能控制器 11連接至管理工作站15，與其進行數據交互。管理工作站15將相關環境狀態以及用戶配置數據放入數據處理伺服器16進行管理。控制終端17作為人機互動界面，向管理者提供管理整個系統的功能。智能建築節能系統包括節能控制器11、管理工作站15和數據處理伺服器16。節能控制器11從各種傳感器13(例如圖1中所示，溫度傳感器、溼度傳感器和照度傳感器等)接收環境狀態參數；用戶在讀卡器12上刷用戶卡19，智能建築節能控制器11 從讀卡器12接收用戶信息(例如，用戶標識)，獲取與用戶信息對應的節能策略，根據用戶對應的節能策略結合環境狀態參數控制執行器14啟閉或調整各種設備18 (例如圖1中所示，暖通設備、照明設備和空調設備等)，從而調整環境狀態。數據處理伺服器16存儲用戶的個性化節能策略，例如，在數據處理伺服器16將用戶標識與用戶的個性化節能策略對應存儲；智能建築節能控制器11將用戶信息發送給管理站15，管理工作站15根據接收從建築節能控制器11接收的用戶信息從數據處理伺服器16獲取用戶的個性化節能策略，發送給建築節能控制器16，節能控制器11根據環境狀態參數和用戶的個性化節能策略控制執行器14，調整各個設備18。用戶攜帶用戶感應卡，用於用戶身份及用戶等級識別。用戶感應卡與讀卡器可以採用無線短距離身份識別技術(如RFID技術)，也可以使普通智能IC卡。通過用戶標識， 將用戶分為普通用戶和個性化用戶，對不同用戶啟動不同的節能策略。上述實施例中，通過傳感器獲得環境狀態參數，通過讀卡器獲得用戶信息，根據用戶信息獲得對應的節能策略，從而通過控制器對環境狀態進行調整，具備智能化和人性化的優點。圖2示出本發明的節能控制器的一個實施例的結構圖。如圖2所示，節能控制器 200包括用戶管理模塊21、環境狀態數據採集模塊22和數據處理與邏輯控制模塊23。節能控制器200通過用戶管理模塊21經由讀卡器接口完成對用戶卡讀卡器的管理，通過環境狀態數據採集模塊22經由傳感器接口完成各種傳感器的管理，將檢測到的數據通過管理系統接口上報到管理工作站，通過數據處理與邏輯控制模塊23經由執行器接口對執行器的控制。各模塊詳細功能介紹如下用戶管理模塊21從讀卡器接收用戶信息，發送用戶信息到數據處理與邏輯控制模塊23。環境狀態數據採集模塊22從傳感器接收環境狀態參數，發送環境狀態參數到數據處理與邏輯控制模塊23。例如，環境狀態數據採集模塊22以一定的周期讀取傳感器信息，上報給數據處理與邏輯控制模塊23。
數據處理與邏輯控制模塊23提供向管理工作站上報傳感器和用戶卡信息的功能，並接受管理工作站對它進行的控制邏輯或者控制策略修改。具備一定的智能控制能力， 能根據設定的策略，結合用戶卡信息和傳感器信息進行對執行器的控制。數據處理與邏輯控制模塊23接收來自用戶管理模塊21的用戶信息和來自環境狀態數據採集模塊22的環境狀態參數，獲取與用戶信息對應的節能策略，根據用戶對應的節能策略結合環境狀態參數控制執行器調整環境狀態。圖3示出本發明的節能控制器的另一個實施例的結構圖。和圖2相比，圖3中控制器300的數據處理與邏輯控制模塊33包括節能策略存儲單元331、用戶數據處理單元332、 個性化策略獲取單元333和邏輯控制單元334。其中，節能策略存儲單元331存儲普通用戶的節能策略；個性化策略獲取單元333用於接收用戶信息，根據用戶信息從管理工作站獲得與用戶信息對應的個性化節能策略；用戶數據處理單元331用於接收用戶信息，判斷用戶為普通用戶還是個性化用戶；當用戶為普通用戶時，從節能策略存儲單元331獲取普通用戶節能策略，發送給邏輯控制單元334;當用戶為個性化用戶時，通過個性化策略獲取單元331獲取與用戶信息對應的個性化節能策略，發送給邏輯控制單元334 ；邏輯控制單元 334接收來自傳感器的環境狀態參數，根據接收的普通用戶節能策略或個性化節能策略控制執行器調整環境狀態。控制器中的數據處理與邏輯控制模塊具備智能控制能力，對於普通用戶，不需要和管理工作站交互即可直接控制執行器進行調整，能提高控制器響應速度，並且使整個系統具有更好的靈活性；對於個性化用戶，通過個性化策略獲取單元獲取與用戶信息對應的個性化節能策略，從而具備智能化和人性化的優點。在圖2、圖3的實施例中，各個裝置用框圖示出以說明它們的功能。這些功能塊可以用硬體、軟體、固件、中間件、微代碼、硬體描述語音或者它們的任意組合來實現。舉例來說，一個或者兩個功能塊都可以利用運行在微處理器、數位訊號處理器(DSP)或任何其他適當平臺上的代碼實現。代碼可以表示過程、功能、子程序、程序、例行程序、子例行程序、模塊或者指令、數據結構或程序語句的任意組合。代碼可以位於計算機可讀介質中。計算機可讀介質可以包括一個或者多個存儲設備，例如，包括RAM存儲器、快閃記憶體存儲器、ROM存儲器、 EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬碟、移動硬碟、⑶-ROM或本領域公知的其他任何形式的存儲介質。計算機可讀介質還可以包括編碼數據信號的載波。可選地，或者除此之外，一個或者兩個功能模塊都可以利用專用集成電路(ASIC)、 控制器、微控制器、狀態機、現場可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、離散門或者電晶體邏輯、離散硬體部件、或者它們的任意組合實現。本領域技術人員將意識到硬體、固件和軟體配置在這些情況下的可替換性，以及如何最好地實現每個特定應用地功能。圖4示出本發明的智能建築節能方法的一個實施例的流程圖。如圖4所示，在步驟402，從傳感器接收環境狀態參數。傳感器例如包括溫度傳感器、溼度傳感器、照度傳感器等，分別監測溫度、溼度、光照等環境狀態參數。在步驟404，從讀卡器接收用戶信息，獲取與用戶信息對應的節能策略。例如，可以不同的用戶具有不同的節能策略，或者不同的用戶類別具有不同的節能策略；根據用戶信息判斷用戶為普通用戶還是個性化用戶；當用戶為普通用戶時，從節能控制器獲取普通用
7戶節能策略；當用戶為個性化用戶時，通過管理工作站獲取與用戶信息對應的個性化節能策略。在步驟406，根據用戶對應的節能策略結合環境狀態參數控制執行器調整環境狀態。節能控制器根據普通用戶節能策略或者個性化節能策略結合環境狀態參數控制執行器調整環境狀態。上述實施例中，通過傳感器獲得環境狀態參數，通過讀卡器獲得用戶信息，根據用戶信息獲得對應的節能策略，從而通過控制器對環境狀態進行調整，具備智能化和人性化的優點。圖5示出本發明的智能建築節能方法的另一個實施例的流程圖。如圖5所示，在步驟502，攜帶用戶卡的用戶進入部署了該節能系統的區域內。在步驟504，讀卡器監測到用戶卡並讀取用戶信息，上傳至節能控制器中。在步驟506，節能控制器的用戶管理模塊進行初步判斷，如果用戶級別是普通用戶，則繼續執行步驟508 ；如果用戶是個性化用戶，繼續執行步驟510。在步驟508，節能控制器的數據處理與邏輯控制模塊根據其中預設普通用戶節能策略，繼續執行步驟516。在步驟510，對於個性化用戶，啟用基本需求設施，例如照明等。在步驟512，節能控制器經過管理工作站向數據處理伺服器請求相應的用戶個性化節能策略。在步驟514，管理工作站向節能控制器的數據處理與邏輯控制模塊返回用戶的個性化節能策略。在步驟516，由執行器根據普通用戶節能策略或者個性化節能策略調整環境參數， 調整環境照度、溫度等環境參數。在上述實施例中，對於普通用戶，數據處理與邏輯控制模塊直接根據其中預設普通用戶節能策略控制執行器調整環境參數，能提高控制器響應速度，使整個系統具有更好的靈活性；對於個性化用戶獲取與用戶信息對應的個性化節能策略通過執行器調整環境參數，從而具備智能化和人性化的優點。本發明提供的智能建築節能系統及方法，提供了包含用戶管理、環境狀態數據採集、數據處理與邏輯控制的智能建築節能控制器。結合分用戶類別的節能處理流程，所設計的節能方法一方面能自動啟閉照明、空調，實現節能的自動化管理，另一方面可以根據用戶卡中設置的用戶等級進行相應的節能策略調整，解決了現有節能控制方法單一、不夠人性化的問題。所設計的整個控制系統結構性好、可靠性高，而且具備智能化和人性化的特點。圖6示出本發明的智能建築節能系統和方法的一個應用例的圖示。如圖6所示， 攜帶用戶卡19的普通用戶進入樓宇或室內。讀卡器12監測到用戶信號，將用戶信息上報至控制器200。控制器200中的用戶管理模塊21接收讀卡器上報信息，判斷用戶等級為普通用戶。由於是普通用戶，直接由控制器200內數據處理與邏輯控制模塊按照默認的節能設置動作，交由執行器14執行完成相應設備18啟閉等動作。具體而言，控制器200從所部署的傳感器13中採集到的參數包括空氣溫度、空氣溼度和光照強度(亦可以根據需要，進一步檢測空氣的潔淨度等其他參數)。假設在某一樓層中裝置所設計系統的房間內，控制器200中默認的節能環境設置為(1)溫度夏季沈度，冬季20度；⑵溼度夏季30%至60%，冬季30%至80% ； (3)照度300LUX。則控制器200中的控制邏輯為(1)用戶進入室內時，按照上述設置啟動照明、空調等設施。(2)當傳感器檢測到的環境參數，超過上述範圍時，啟動調整手段。比如夏季溼度大於60%時， 啟動除溼功能。(3)當環境參數在此範圍內時，暫時關閉對應設施，實現節能。圖7示出本發明的智能建築節能系統和方法的另一個應用例的圖示。如圖7所示， 攜帶用戶卡19的個性化用戶進入樓宇或室內。讀卡器12監測到用戶信號，將用戶信息上報至控制器200。控制器200中用戶管理模塊21判斷用戶等級為個性化用戶，通過數據處理與邏輯控制模塊23向管理工作站15和數據處理伺服器16請求相關用電設施配置。數據處理伺服器16查詢得到相關數據，經過管理工作站15提交給控制器200，控制器200中的數據處理與邏輯控制模塊23再根據得到的數據控制執行器14調整用電設施18。假設通過控制終端，將個性化環境參數設置為(1)當前溫度25度；(2)當前溼度30%至70%;(3)當前照度700LUX。用戶進入部署所設計系統的室內後，首先，各用電設施，如照明、空調18等將按照通用設置啟動；然後，數據處理與邏輯控制模塊23向管理工作站15請求個性化環境參數；接下來，數據處理與邏輯控制模塊23將傳感器13中採集到的參數，與該個性化環境參數進行對比，以此作為啟閉用電設施的準則。控制器200中的控制邏輯為(1)用戶進入室內時，按照通用環境參數設置開啟照明、空調等設施。(2)已取得個性化環境參數設置後，當傳感器檢測到的環境參數，超過該個性化環境參數時，啟動調整手段。( 當環境參數在此範圍內時，暫時關閉對應設施，實現節能。本發明提供的智能建築節能方法和系統，節能控制器支持多種用戶識別技術，可擴展性好；可以根據用戶等級及用戶需求進行對用電設施的控制，節能控制更加人性化； 針對不同用戶實施不同的節能方案，並且採用不同的處理流程，綜合滿足控制效果的實時性和控制數據的精確性兩方面的需求。本發明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而並不是無遺漏的或者將本發明限於所公開的形式。很多修改和變化對於本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，並且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適於特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
權利要求
1.一種建築節能控制器，其特徵在於，包括環境狀態數據採集模塊，用於從傳感器接收環境狀態參數，發送所述環境狀態參數；用戶管理模塊，用於從讀卡器接收用戶信息，發送所述用戶信息；數據處理與邏輯控制模塊，用於接收來自所述用戶管理模塊的用戶信息和來自所述環境狀態數據採集模塊的環境狀態參數，獲取與所述用戶信息對應的節能策略，根據所述用戶對應的節能策略結合所述環境狀態參數控制執行器調整環境狀態。
2.根據權利要求1所述建築節能控制器，其特徵在於，所述數據處理與邏輯控制模塊包括節能策略存儲單元，用於存儲普通用戶的節能策略；個性化策略獲取單元，用於接收用戶信息，根據所述用戶信息從管理工作站獲得與所述用戶信息對應的個性化節能策略；用戶數據處理單元，用於接收所述用戶信息，判斷所述用戶為普通用戶還是個性化用戶；當所述用戶為普通用戶時，從所述節能策略存儲單元獲取所述普通用戶節能策略，發送給邏輯控制單元；當所述用戶為個性化用戶時，通過所述個性化策略獲取單元獲取與所述用戶信息對應的個性化節能策略，發送給所述邏輯控制單元；所述邏輯控制單元，用於接收來自所述傳感器的環境狀態參數，根據接收的所述普通用戶節能策略或所述個性化節能策略控制執行器調整環境狀態。
3.根據權利要求2所述的建築節能控制器，其特徵在於，通過所述管理工作站向所述節能策略存儲單元寫入所述普通用戶的節能策略。
4.根據權利要求1所述的建築節能控制器，其特徵在於，所述傳感器包括溫度傳感器、 溼度傳感器、照度傳感器；或所述讀卡器為接觸式或非接觸式感應卡讀卡器。
5.一種建築節能系統，其特徵在於，包括如權利要求1至4中任意一項所述的建築節能控制器；還包括數據處理伺服器，用於存儲用戶的個性化節能策略；管理工作站，用於接收來自所述建築節能控制器的用戶信息，根據所述用戶信息從所述數據處理伺服器獲取所述用戶的個性化節能策略，發送給所述建築節能控制器。
6.根據權利要求5所述的建築節能系統，其特徵在於，還包括讀卡器，用於讀取用戶卡中的用戶信息，發送給所述建築節能控制器；傳感器，用於監測環境狀態參數；執行器，用於接收來自所述建築節能控制器的控制指令，根據所述控制指令控制環境狀態調整設備。
7.根據權利要求5所述的建築節能系統，其特徵在於，還包括控制終端，用於控制終端提供人機互動界面，向用戶提供管理所述建築節能系統的功能。
8.一種智能建築節能方法，其特徵在於，包括從傳感器接收環境狀態參數；從讀卡器接收用戶信息，獲取與所述用戶信息對應的節能策略；根據所述用戶對應的節能策略結合所述環境狀態參數控制執行器調整環境狀態。
9.根據權利要求8所述的智能建築節能方法，其特徵在於，所述獲取與所述用戶信息對應的節能策略包括根據所述用戶信息判斷所述用戶為普通用戶還是個性化用戶；當所述用戶為普通用戶時，從建築節能控制器讀取所述普通用戶節能策略；當所述用戶為個性化用戶時，通過管理工作站獲取單元獲取與所述用戶信息對應的個性化節能策略。
10.根據權利要求9所述的智能建築節能方法，其特徵在於，還包括 通過管理工作站向所述建築節能控制器寫入所述普通用戶節能策略。
全文摘要
本發明公開一種建築節能控制器、建築節能系統及其方法。該節能控制器包括環境狀態數據採集模塊，用於從傳感器接收環境狀態參數；用戶管理模塊，用於從讀卡器接收用戶信息；數據處理與邏輯控制模塊，用於接收用戶信息和環境狀態參數，獲取與用戶信息對應的節能策略，根據用戶對應的節能策略結合環境狀態參數控制執行器調整環境狀態。該方法針對不同用戶實施不同的節能方案，採用不同的處理流程，綜合滿足控制效果的實時性和控制數據的精確性兩方面的需求。智能建築節能控制器具備用戶環境需求信息的感知能力，能完成分用戶類別的節能控制流程，並具備用戶管理功能，節能控制更加人性化。
文檔編號G05B19/418GK102486644SQ201010574529
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者何琪, 李偉, 李文杰, 王 琦, 譚國權, 趙慧玲 申請人:中國電信股份有限公司