一種樓宇節能控制系統的製作方法

2023-12-04 19:51:40

本發明涉及控制設備或系統技術領域，具體涉及一種樓宇節能控制系統。

背景技術：

智能樓宇的建設是未來發展的需求，其應該滿足節能、綠色的要求，智能化、集成化的解決方案是滿足要求的必然途徑。但現有樓宇節能控制系統在集成化過程中，由於系統龐大，傳感器和其他設備個體精度差異等因素，導致協同策略制定困難。

鑑於上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終於獲得了本發明。

技術實現要素：

為解決上述技術缺陷，本發明採用的技術方案在於，提供一種樓宇節能控制系統，其特徵在於，包括數據獲取模塊、伺服器、指令控制終端、樓宇耗電設備和耗電設備控制器，所述伺服器與所述數據獲取模塊連接，還分別與所述指令控制終端和所述耗電設備控制器連接；所述數據獲取模塊用於獲取環境參數數據並發送至所述伺服器；所述耗電設備控制器與所述樓宇耗電設備連接，所述耗電設備控制器用於接收來自所述伺服器的控制指令，並對所述樓宇耗電設備進行控制；所述伺服器用於接收所述數據獲取模塊發送的所述環境參數數據，並生成控制指令並發送至所述耗電設備控制器；所述指令控制終端與所述伺服器連接，用於向所述伺服器發出用戶指令。

較佳的，所述數據獲取模塊包括傳感器模塊和第一網絡通信模塊，所述第一網絡通信模塊一端與所述傳感器模塊連接，另一端與所述伺服器連接，所述第一網絡通信模塊用於將所述傳感器模塊獲取到的傳感器信號發送至所述伺服器。

較佳的，所述傳感器模塊至少包括聲音傳感器、紅外傳感器及感應雷達，所述傳感器模塊還能夠包括溫度傳感器，溼度傳感器，光傳感器，PM2.5傳感器、可燃氣體傳感器中的一種或多種。

較佳的，所述伺服器包括信號處理模塊、參考模塊和比對模塊；所述信號處理模塊與所述數據獲取模塊連接，用於將所述數據獲取模塊獲取的信號進行處理；所述比對模塊分別與所述信號處理模塊和所述參考模塊電連接，所述比對模塊用於將所述信號處理模塊處理後的信號或參數與所述參考模塊中的參考值進行比對，所述比對模塊通過比對後輸出控制指令，所述比對模塊與所述耗電設備控制器連接，所述比對模塊通過所述耗電設備控制器控制所述樓宇耗電設備的開啟以及關閉或調節耗電設備的工作參數。

較佳的，所述伺服器還包括存儲模塊，所述存儲模塊分別與所述信號處理模塊和所述比對模塊連接，用於存儲經由所述信號處理模塊和所述比對模塊處理的全部數據，所述存儲模塊還用於存儲用戶指令的數據。

較佳的，所述信號處理模塊包括分析模塊和輸出模塊，所述分析模塊與所述數據獲取模塊連接，所述分析模塊用於將所述數據獲取模塊獲取的信號進行分類；所述輸出模塊與所述比對模塊連接；

所述輸出模塊的輸出表示為：

Y＝X(∑i＝1∑j＝1ωiMij-ai)

X(d)＝1/(1+e-2d)

其中，i表示所述數據獲取模塊中的傳感器種類數量，Mij表示第i種第j個所述傳感器所獲取的信號，ωi為所述分析模塊與所述輸出模塊的連接權值，X(d)表示激勵函數，ai表示第i類傳感器信號的閾值；

所述傳感器模塊系統誤差D表示為：

其中，D代表系統誤差，Y代表所述輸出模塊的輸出，Z表示所述比對模塊中存儲的期望輸出值。

較佳的，所述連接權值和所述能夠進行更新；

所述連接權值ωi更新公式如下：

ωN+1i＝ωNi+YMij∑i＝1ωNiD

其中，ωN+1i表示更新後的所述分析模塊和所述輸出模塊的連接權值，ωNi表示更新前的所述分析模塊和所述輸出模塊的連接權值，Mij表示第i種第j個傳感器所獲取的信號。D代表系統誤差。Y代表所述輸出模塊的輸出；

所述閾值ai更新公式如下：

aiK+1＝aiK+YMij∑i＝1ωiD

其中，aiK+1表示更新後的第i類傳感器信號的閾值，aiK表示更新前的第i類傳感器信號的閾值。ωi表示所述分析模和所述輸出模塊的連接權值。Mij表示第i種第j個傳感器所獲取的信號。D代表系統誤差。Y代表所述輸出模塊的輸出。

較佳的，所述耗電設備控制器包括所述耗電控制模塊和所述第二網絡通信模塊，所述第二網絡通信模塊分別與所述樓宇耗電設備和所述耗電控制模塊電連接，所述第二網絡通信模塊用於將所述伺服器生成的控制指令所述樓宇耗電設備。

與現有技術比較本發明的有益效果在於：智能控制用戶的多個用電設備的開啟關閉或調節用電設備的工作參數，減少少用戶的主動參與度，既能夠自動匹配樓宇用電設備的使用環境，又能達到節能、環保的目的。另外本發明提供的一種樓宇節能控制系統能夠及時修正各傳感器誤差，減小各傳感器個體精度差異對輸出控制指令的影響。同時避免了因為傳感器的故障造成的用電設備持續耗電的情況發生。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明各實施例中的技術方案,下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1是本發明實施例一中樓宇節能控制系統結構示意圖；

圖2是本發明實施例一中數據獲取模塊結構示意圖；

圖3是本發明實施例一中耗電設備控制其結構示意圖；

圖4是本發明實施例一中伺服器結構示意圖；

圖5是本發明實施例一中信號處理模塊結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特徵和優點作更詳細的說明。

實施例1

如圖1所示，為本發明實施例一中樓宇節能控制系統組成示意圖。本發明提供的一種樓宇節能控制系統包括：數據獲取模塊1、伺服器2、指令控制終端3、樓宇耗電設備4和耗電設備控制器5，伺服器2分別與數據獲取模塊1、指令控制終端3電連接，數據獲取模塊1用於獲取樓宇環境參數數據，並將樓宇環境參數數據發送至伺服器2。伺服器2用於接收數據獲取模塊1傳輸的樓宇環境參數數據，還用於接收終端控制器3發送的用戶定製指令。耗電設備控制器5分別與樓宇耗電設備4和伺服器2電連接，伺服器2通過耗電設備控制器5控制樓宇耗電設備4的開啟以及關閉或調節耗電設備的工作參數。

終端控制器3可以是計算機、單片機、智慧型手機以及具有顯示功能的智能設備。終端控制器3能夠採取有線或無線的方式訪問伺服器2。

如圖2所示，是本發明實施例一中數據獲取模塊結構示意圖。本發明實施例一中的數據獲取模塊1包括多種感知環境參數數據的傳感器10，傳感器10至少包括：聲音傳感器、紅外傳感器及感應雷達，還可以包括溫度傳感器，溼度傳感器，聲音傳感器，光傳感器，PM2.5傳感器、可燃氣體傳感器中的一種或多種。

聲音傳感器用於檢測樓宇內的噪聲水平，也用於檢測聲音傳感器放置處周圍是否有人員經過。伺服器2通過分析聲音傳感器獲取的噪聲水平和周圍是否存在人員等至少兩方面因素，控制自動門窗。當噪聲水平偏高以及周圍存在人員時，伺服器2通過耗電設備控制器5控制自動門窗關閉，進而實現噪聲隔離。

溫度傳感器用於獲取周圍環境中的溫度數據，伺服器2通過分析溫度傳感器獲取的周圍環境中的溫度數據和周圍是否存在人員等至少兩方面因素，智能地打開或關閉空調，或者調整空調的工作參數，以提供適宜的室內環境。空調用電功率隨環境因素變化而改變，因此達到了節省能源的目的。

溼度傳感器用於獲取周圍環境中的溼度數據，伺服器2通過分析溼度傳感器獲取的周圍環境中的溼度數據和周圍是否存在人員等至少兩方面因素，智能地打開或關閉空氣加溼器，或者調整空氣加溼器的工作參數，以提供適宜的室內環境。空氣加溼器用電功率隨環境因素變化而改變，因此達到了節省能源的目的。

光敏傳感器一方面用於檢測樓宇內部的光線強弱，伺服器2通過分析光敏傳感器獲取的樓宇內部的光線強弱程度和周圍是否存在人員等至少兩方面因素，智能地打開或關閉室內照明燈具，或者調整室內照明燈具的工作參數，以提供適宜的室內環境。

光敏傳感器另一方面用於檢測樓宇外部的光線強弱，伺服器2通過分析光敏傳感器獲取的樓宇外部的光線強弱程度和時間等至少兩方面因素，智能地打開或關閉室外景觀照明燈具，或者調整室外景觀照明燈具的亮度和燈具的開啟數量。例如，當深夜時分，關閉或部分關閉樓宇外部景觀燈具。

光敏傳感器還用於檢測室內或室外停車場的光線強弱，伺服器2通過分析光敏傳感器獲取的室內或室外停車場的光線強弱程度和周圍是否存在車輛等至少兩方面因素，智能地打開或關閉停車場照明燈具，或者調整停車場照明燈具的工作參數。

綜上，能夠使得照明設備用電功率隨環境因素變化而改變，因此達到了節省能源的目的。

PM2.5傳感器用於獲取周圍環境中的空氣品質水平，伺服器2通過分析PM2.5傳感器獲取的空氣品質水平和周圍是否存在人員等至少兩方面因素，智能地打開或關閉空氣淨化裝置，或者調整空氣淨化裝置的工作參數，以提供適宜的室內環境。能夠使得空氣淨化裝置用電功率隨環境因素變化而改變，因此達到了節省能源的目的。

可燃氣體傳感器則用於獲取周圍環境中有可燃氣體的含量，伺服器2通過分析可燃氣體傳感器獲取的可燃氣體的含量，及時啟動自動煤氣控制裝置，關閉樓宇內可燃氣體閥門，同時啟動警報裝置。

聲音傳感器、紅外傳感器及感應雷達共同用於檢測周圍環境中是否有人或車輛，紅外傳感器判定環境中是否有處於靜止狀態的人或車輛，感應雷達判定判定環境中是否有處於運動狀態的人或車輛。聲音傳感器、紅外傳感器及感應雷達共同組成有人探測裝置。

數據獲取模塊1還包括第一網絡通信模塊11，第一網絡通信模塊11分別與傳感器模塊10和伺服器2電連接，第一網絡通信模塊11用於將傳感器模塊10採取到的環境參數數據通過網絡協議傳輸至伺服器2。優選的，第一網絡通信模塊11為無線通信模塊。

如圖3所示，是本發明實施例一中耗電設備控制其結構示意圖。耗電設備控制器5包括耗電控制模塊50和第二網絡通信模塊51，第二網絡通信模塊51分別與樓宇耗電設備4和耗電控制模塊50電連接，第二網絡通信模塊51用於將伺服器2生成的控制指令通過網絡協議傳輸至樓宇耗電設備4。優選的，第二網絡通信模塊51為無線通信模塊。

樓宇耗電設備4包括一種或多種電器設備，例如空調設備、照明設備、空氣淨化設備、空氣加溼器、自動門窗等。

本發明實施例一中的樓宇節能控制系統通過開環方式控制耗電設備的工作參數，使得伺服器2內存儲的環境參數數據參考值與用戶使用習慣一致。

如圖4所示，是本發明實施例一中伺服器結構示意圖。伺服器2設置有信號處理模塊20、參考模塊21、比對模塊22和存儲模塊23。比對模塊22與耗電設備控制器5電連接。信號處理模塊20用於接收數據獲取模塊1發來的環境參數數據，再將數據獲取模塊1發來的環境參數數據進行信號處理。比對模塊22分別與信號處理模塊20和參考模塊21電連接，比對模塊22用於將信號處理模塊20處理後的信號或參數與參考模塊21中的參考值進行比對，比對後輸出控制指令，進而控制樓宇耗電設備4的開啟以及關閉或調節耗電設備的工作參數。經由信號處理模塊20和比對模塊22處理的數據，全部存儲於存儲模塊23當中。存儲模塊23分別與信號處理模塊20和比對模塊22連接。

如圖5所示，是本發明實施例一中信號處理模塊結構示意圖。信號處理模塊20包括分析模塊201和輸出模塊202，分析模塊201與數據獲取模塊1連接，輸出模塊202與比對模塊22連接。分析模塊201用於將獲取的信號進行分類。數據獲取模塊1的傳感器種類數量為i，而Mij表示第i種第j個傳感器所獲取的信號。

輸出模塊202的輸出為：

Y＝X(∑i＝1∑j＝1ωiMij-ai)

X(d)＝1/(1+e-2d)

其中，i表示數據獲取模塊中的傳感器種類數量，Mij表示第i種第j個傳感器所獲取的信號，ωi為分析模塊201與輸出模塊202的連接權值，X(d)表示激勵函數，ai表示第i類傳感器信號的閾值。

傳感器模塊10系統誤差D表示為：

其中，D代表系統誤差，Y代表輸出模塊202的輸出，Z表示比對模塊22中存儲的期望輸出值。

依據系統誤差判斷是否更新連接權值ωi和閾值ai，若判定不需要更新連接權值和閾值，則直接輸出Y，否則更新連接權值和閾值；

連接權值ωi更新公式如下：

ωN+1i＝ωNi+YMij∑i＝1ωNiD

其中，ωN+1i表示更新後的分析模塊201和輸出模塊202的連接權值，ωNi表示更新前的分析模塊201和輸出模塊202的連接權值。Mij表示第i種第j個傳感器所獲取的信號。D代表系統誤差。Y代表輸出模塊202的輸出。

閾值ai更新公式如下：

aiK+1＝aiK+YMij∑i＝1ωiD

其中，aiK+1表示更新後的第i類傳感器信號的閾值，aiK表示更新前的第i類傳感器信號的閾值。ωi表示分析模塊201和輸出模塊202的連接權值。Mij表示第i種第j個傳感器所獲取的信號。D代表系統誤差。Y代表輸出模塊202的輸出。

更新連接權值ωi和閾值ai直至準確獲得輸出模塊202的輸出。進一步，將連接權值ωi、閾值ai和傳感器信號Mij分別與參考模塊21內參考值進行比較，根據比較結果自動調節每個傳感器的傳感距離或傳感精度，以及打開或關閉相應的傳感器。

連接權值ωi和閾值ai的更新公式的有益效果在於，能夠及時排除幹擾、修正誤差，減小各傳感器個體精度差異對後續輸出控制指令的影響。同時避免了因為傳感器的故障造成的用電設備持續耗電的情況發生。利於形成穩定的用戶使用習慣數據。

指令控制終端3能夠通過伺服器2直接下達用戶控制指令，控制樓宇耗電設備4的開啟以及關閉或調節耗電設備的工作參數，並將通過指令控制終端3設置的耗電設備的工作參數存儲至存儲模塊23中，進而形成用戶指令的數據。

本發明實施例一中提供的一種樓宇節能控制系統能夠存儲日常採集的環境參數數據和耗電設備的工作參數，形成用戶使用習慣數據。

實施例二

本實施例與實施例一的不同之處在於，耗電設備控制器5為繼電器驅動模塊，繼電器驅動模塊與樓宇耗電設備4電連接，根據解析的控制指令，繼電器驅動模塊打開或關閉用電設備。

實施例三

本實施例與實施例二的不同之處在於，耗電設備控制器5為ZigBee通訊模塊，ZigBee通訊模塊與樓宇耗電設備4連接，根據解析的控制指令，ZigBee通訊模塊控制樓宇耗電設備4的工作參數。

實施例四

本實施例與實施例三的不同之處在於，耗電設備控制器5為紅外通訊模塊紅外通訊模塊與樓宇耗電設備4連接，根據解析的控制指令，紅外通訊模塊控制樓宇耗電設備4的工作參數。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，對本發明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護範圍內。