專利名稱：用于基于個(gè)體舒適的氣候控制設(shè)定點(diǎn)優(yōu)化的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及氣候(climate)控制系統(tǒng)，并且更具體地，涉及一種用于根據(jù)存在于建筑物的區(qū)域中的居住者和建筑物整體來優(yōu)化參數(shù)(例如，溫度)控制的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)、商業(yè)和住宅建筑物中，通常使用恒溫器(thermostat)來控制氣候。恒溫器具有兩種基本功能。它存儲設(shè)定點(diǎn)并且測量其緊靠的周圍環(huán)境的溫度。如果溫度與設(shè)定點(diǎn)不一致，則氣候控制系統(tǒng)對周圍環(huán)境進(jìn)行加熱或冷卻直至達(dá)到設(shè)定點(diǎn)。在許多建筑物中，個(gè)體不允許基于他們的個(gè)體舒適水平而調(diào)整系統(tǒng)，這是因?yàn)樗麄儠淖冋麄€(gè)房間或分區(qū)的溫度。如果每個(gè)人都允許這樣做，則將會浪費(fèi)能量并且房間的溫度將基于此時(shí)控制恒溫器的任何人而改變。此外，控制恒溫器無法總是被置于對于溫度讀取最佳的位置。在其它情形中，存在對抗(dueling)加熱和冷卻系統(tǒng)。例如，人將一個(gè)加熱通風(fēng)和冷卻(HVAC)系統(tǒng)設(shè)置為對區(qū)域進(jìn)行冷卻，并且與被冷卻的HVAC系統(tǒng)相鄰的第二 HVAC系統(tǒng)由于其編程的設(shè)定點(diǎn)而開始加熱。因?yàn)閮蓚€(gè)HVAC系統(tǒng)彼此沖突，因此這導(dǎo)致兩個(gè)區(qū)域都不舒適。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于校準(zhǔn)氣候控制的設(shè)定點(diǎn)的系統(tǒng)和方法包括傳感器網(wǎng)絡(luò)，其具有被配置成報(bào)告氣候條件的多個(gè)傳感器。數(shù)據(jù)庫被配置成接收來自傳感器的報(bào)告并且生成一個(gè)或多個(gè)簡檔，這一個(gè)或多個(gè)簡檔反映了歷史氣候控制信息和居住者偏好中的至少一個(gè)?？刂破鞅慌渲贸山邮諄碜院啓n的信息，以基于優(yōu)化程序而生成設(shè)定點(diǎn)。優(yōu)化程序平衡競爭目標(biāo)以生成設(shè)定點(diǎn)，以便根據(jù)設(shè)定點(diǎn)控制氣候控制裝備。根據(jù)要結(jié)合附圖閱讀的本發(fā)明的說明性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


本公開內(nèi)容將參照附圖詳細(xì)給出優(yōu)選實(shí)施例的以下描述，其中
圖1是示出根據(jù)本原理的、用于生成(多個(gè))設(shè)定點(diǎn)以控制氣候控制裝備的系統(tǒng)/方法的框圖/流程圖2是示出根據(jù)本原理的、被轉(zhuǎn)換成對于給定氣候條件集的坐標(biāo)系的標(biāo)準(zhǔn)舒適基線和通過示出與基線的差別而生成的學(xué)習(xí)舒適簡檔的圖3是示出根據(jù)本原理的、用于生成(多個(gè))設(shè)定點(diǎn)以基于舒適簡檔和傳感器反饋來調(diào)整氣候控制裝備的系統(tǒng)/方法的框圖/流程圖4是根據(jù)本原理的、具有恒溫器和分布在其中的傳感器并且還示出了傳感器對恒溫器的影響的平面布置圖；CN 102449406 A
圖5是根據(jù)本原理的說明性無線傳感器裝置的透視圖6是根據(jù)本原理的、示出傳感器的布置、和基于傳感器位置的傳感器對恒溫器的影響的住宅透視圖；以及
圖7是示出根據(jù)本原理的、用于生成設(shè)定點(diǎn)以調(diào)整氣候控制裝備的系統(tǒng)/方法的框圖
/流程圖。
具體實(shí)施例方式本原理提供了通信裝置，該通信裝置用于提供用于設(shè)置反應(yīng)氣候控制裝置的設(shè)定點(diǎn)的反饋。系統(tǒng)從區(qū)域或房間的居住者學(xué)習(xí)應(yīng)該如何調(diào)整氣候控制裝備以使得居住者更加舒適。這樣的系統(tǒng)為區(qū)域中的更多個(gè)體提供了更合意的舒適水平，并且同時(shí)節(jié)省了能量和金錢。氣候控制系統(tǒng)激活裝置(例如，恒溫器、智能恒溫器或其它反應(yīng)裝置)將基于來自傳感器的輸入和來自人的表示他們的舒適水平(例如，熱或冷)的輸入，校準(zhǔn)或者通過計(jì)算機(jī)裝置或控制器校準(zhǔn)其設(shè)定點(diǎn)。利用該系統(tǒng)，基于房間內(nèi)以及可能在整個(gè)建筑物中的無線傳感器和/或用戶反饋?zhàn)x數(shù)來控制房間環(huán)境。在一個(gè)實(shí)施例中，本系統(tǒng)將考慮其物理控制的區(qū)域的溫度和濕度水平以及該區(qū)域外的溫度和濕度水平。例如，將考慮關(guān)于建筑物外的環(huán)境的信息以及影響其自己的區(qū)域或分區(qū)的區(qū)域的溫度和濕度水平。每個(gè)人還將具有影響他自己或她自己的氣候的機(jī)會從而使得局部環(huán)境對于更多人更舒適，并且更準(zhǔn)確地反映該環(huán)境中的個(gè)體的期望。圖中所示的各種元件的功能可以通過使用專用硬件以及能夠與適當(dāng)軟件相結(jié)合地執(zhí)行軟件的硬件來提供。當(dāng)通過處理器或控制器來提供時(shí)，可以通過單個(gè)專用處理器、單個(gè)共享處理器或多個(gè)個(gè)體處理器(其中的一些可以共享)來提供功能。另外，術(shù)語“處理器” 或“控制器”的明確使用不應(yīng)被解釋為排他性地指的是能夠執(zhí)行軟件的硬件，并且可以隱含地而非限制地包括數(shù)字信號處理器(“DSP”)硬件、用于存儲軟件的只讀存儲器(“ROM”)、隨機(jī)存取存儲器(“RAM”)和非易失性存儲裝置。另外，本文中引用本發(fā)明的原理、方面和實(shí)施例的所有闡述以及其具體示例旨在包括本發(fā)明的結(jié)構(gòu)等同物和功能等同物。因此，旨在為這樣的等同物包括當(dāng)前已知的等同物以及未來開發(fā)的等同物(即，所開發(fā)的執(zhí)行相同功能的任何元件而與結(jié)構(gòu)無關(guān))。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，此處給出的框圖表示實(shí)施本發(fā)明的原理的說明性系統(tǒng)部件和/或電路的概念視圖。類似地，應(yīng)理解，任何程序方框圖、流程圖等表示各種過程，該各種過程可以基本上以計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)表示并且因此由計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行， 而不管是否明確示出了這樣的計(jì)算機(jī)或處理器。此外，本發(fā)明可以包括可從計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)訪問的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)提供供計(jì)算機(jī)或任意指令執(zhí)行系統(tǒng)使用或者與計(jì)算機(jī)或任意指令執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)合使用的程序代碼。為了本描述的目的，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是任意設(shè)備，該任意設(shè)備可以包括、存儲、傳輸、傳播或傳遞供指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用或者與指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置結(jié)合使用的程序。介質(zhì)可以是電、磁、光、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)(或設(shè)備或裝置)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包括半導(dǎo)體或固態(tài)存儲器、 磁帶、可拆卸計(jì)算機(jī)磁碟、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、剛性磁盤和光盤。光盤的當(dāng)前示例包括光盤_只讀存儲器(⑶-ROM)、光盤-讀/寫(⑶-R/W)和DVD。
現(xiàn)在詳細(xì)參照附圖，其中在所有多個(gè)視圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識類似的或相同的元件，并且首先參照圖1，根據(jù)一個(gè)說明性實(shí)施例說明性地描繪了所有者優(yōu)化面向服務(wù)架構(gòu)平臺(Proprietary Optimized Service-Oriented-Architecture Platform，P0S0AP) 100。 系統(tǒng)100的中間件接收來自多個(gè)不同反饋源的輸入并且然后控制所有恒溫器或等效裝置 108以最大化能量效率。系統(tǒng)100包括優(yōu)化引擎或控制器104，優(yōu)化引擎或控制器104被配置成確定舒適針對能量或舒適相對于外部條件、或者要用于優(yōu)化系統(tǒng)性能的任何其它編程的標(biāo)準(zhǔn)?？刂破?04可以以如下策略來編程對該策略進(jìn)行平衡，以優(yōu)化發(fā)送到恒溫器 108的設(shè)定點(diǎn)。弓丨擎104接收來自傳感器網(wǎng)絡(luò)102中的多個(gè)傳感器116(其可以有線地或無線地連接到控制器104)的輸入。傳感器116可以包括用于測量當(dāng)前氣候條件的居住者反饋裝置116或測量裝置(溫度計(jì)、氣壓計(jì)、濕度讀取器等)。反饋傳感器116優(yōu)選地是被配置成將關(guān)于個(gè)體的舒適狀態(tài)的反饋傳送到引擎104的無線裝置。在一個(gè)簡單的實(shí)施例中，溫度狀態(tài)可以被設(shè)置為熱、冷或可接受。在其它實(shí)施例中，可以提供(在傳感器116上輸入或選擇) 優(yōu)選的溫度和/或濕度。在一個(gè)實(shí)施例中，在傳感器116上輸入的或選擇的用戶數(shù)據(jù)存儲在用戶反饋數(shù)據(jù)庫112中。數(shù)據(jù)庫112存儲歷史用戶數(shù)據(jù)，諸如優(yōu)選的氣候條件(例如，溫度、濕度等)、一天的時(shí)間以及工作進(jìn)度表(工作中(time in)、休息(time out)、午餐等)等。數(shù)據(jù)庫112優(yōu)選地用于學(xué)習(xí)和存儲塊110中的個(gè)體舒適簡檔。舒適簡檔110可以與舒適標(biāo)準(zhǔn)114 一起存儲， 該標(biāo)準(zhǔn)諸如可以提供基線舒適水平的美國加熱制冷與空調(diào)工程師協(xié)會(ASHRAE)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)可以包括季節(jié)數(shù)據(jù)或可以影響簡檔110的特定信息。簡檔110可存儲差別信息，其例如顯示出個(gè)體舒適水平偏離舒適標(biāo)準(zhǔn)114的地方。這節(jié)省了存儲器空間。在一個(gè)實(shí)施例中，分區(qū)溫度統(tǒng)計(jì)模型(或建筑物信息模型)106可以用于提供氣候控制的編程向?qū)?。模?06可以基于歷史氣候條件(例如，基于日歷日期、基于可用裝備等的、對于具有相同外部溫度和濕度的一天的設(shè)置)和/或附近分區(qū)的傳感器記錄和條件或外部條件。例如，模型106可以包括整個(gè)建筑物的統(tǒng)計(jì)模型，以使得不同的分區(qū)及其氣候設(shè)置、不同的氣候控制裝置以及外部條件都可以被計(jì)入發(fā)送到恒溫器108的優(yōu)化設(shè)定點(diǎn)中。 模型106可以包括如下因素諸如氣流模型、HVAC配置、分區(qū)間的影響(分區(qū)關(guān)聯(lián))、居住者的數(shù)量以及提供對于訪問和預(yù)測氣候影響有用的信息的其它標(biāo)準(zhǔn)?？刂破?04可以考慮一些或全部輸入。輸入可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)或用戶偏好來加權(quán)。說明性示例中的輸入包括舒適簡檔110、傳感器網(wǎng)絡(luò)102的傳感器116、統(tǒng)計(jì)模型106 和/或其它環(huán)境條件、測量或設(shè)置(來自網(wǎng)絡(luò)102)中的一個(gè)或多個(gè)?？刂破?04接收這些輸入并且執(zhí)行優(yōu)化。這種優(yōu)化可以包括對于存在于受氣候控制的區(qū)域中的最大數(shù)量的人的舒適滿意或其它標(biāo)準(zhǔn)(例如，由土地或企業(yè)所有者設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn))等。作為優(yōu)化的一部分，氣候控制裝置108被設(shè)置為提供優(yōu)化的控制。在一個(gè)實(shí)施例中，氣候控制裝置108包括恒溫器，恒溫器對根據(jù)恒溫器而控制的加熱或冷卻裝備進(jìn)行控制。在另一實(shí)施例中，控制裝置108可以包括濕度、通風(fēng)口或風(fēng)扇調(diào)整裝置，以控制進(jìn)入建筑物的不同區(qū)域的氣流和質(zhì)量。在又一實(shí)施例中，控制裝置108可以包括閥調(diào)節(jié)裝置，以控制到建筑物的不同區(qū)域的管道中的水或熱交換流體流?？刂破?04可以使用例如優(yōu)化程序或硬連線電路或集成電路，以多種方式來優(yōu)化設(shè)定點(diǎn)。優(yōu)化程序可以被配置成提供一種或多種優(yōu)化。此處描述了一些說明性技術(shù)。也可以采用其它技術(shù)?？梢垣@取和更新能量成本信息(例如，來自電力公司)以用于控制器104的優(yōu)化。 兩種可行的方案包括最小化總能量(或成本)以及最大化最小設(shè)定點(diǎn)值。1)最小化總能量包括假設(shè)設(shè)定點(diǎn)的每個(gè)度數(shù)對應(yīng)于某個(gè)恒定的能耗量，并且最小化能耗的總和。這保證了所有局部溫度都在熱舒適分區(qū)(thermal comfort zone)內(nèi)。這可以數(shù)學(xué)地闡述為如下
最小化c’x，其中c是用于維持設(shè)定點(diǎn)χ的能量成本或其它成本，經(jīng)受Hx+b=y，其中H是通過所測得的參數(shù)設(shè)置與期望的參數(shù)設(shè)置(例如，y軸上繪制的最小和最大溫度與χ軸上繪制的最小和最大設(shè)定點(diǎn))之間的回歸(regression)而得到的線的斜率，χ是設(shè)定點(diǎn)，y是所測得的參數(shù)(例如，溫度或其它測得的標(biāo)準(zhǔn))，并且b是線的y截距(interc印t)，其中T_[y[T+ 禾口 X [X [X+O2)最大化最小設(shè)定點(diǎn)值施加了 “美好(fairness)”目的，并且減小了不同恒溫器當(dāng)中的設(shè)定點(diǎn)差。該技術(shù)保證了所有局部溫度都在熱舒適分區(qū)內(nèi)。這可以數(shù)學(xué)地闡述為如下
最大化min Xi，其中χ是時(shí)刻i處的設(shè)定點(diǎn)，經(jīng)受Hx+b=y，其中H是斜率并且b是截距， X是設(shè)定點(diǎn)，y是所測得的溫度(或其它測得的標(biāo)準(zhǔn))，其中T_[y[T+和x-[x[x+。提供了三種可行方案，其覆蓋了可能無法保證所有居住者的舒適時(shí)的情形。這些可以包括以下。1)最小化最大痛苦(suffering)處罰(penalize) “分區(qū)之外”的每個(gè)度(舒適分區(qū)之外可以被描述為痛苦)，并且施加“美好”最小化最大痛苦。這可以數(shù)學(xué)地闡述為如下
最小化
權(quán)利要求
1.一種用于校準(zhǔn)氣候控制的設(shè)定點(diǎn)的系統(tǒng)，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有被配置成報(bào)告氣候條件的多個(gè)傳感器；數(shù)據(jù)庫，被配置成接收來自所述傳感器的報(bào)告以生成一個(gè)或多個(gè)簡檔，所述一個(gè)或多個(gè)簡檔反映歷史氣候控制信息和居住者偏好中的至少一個(gè)；以及控制器，被配置成接收來自所述簡檔的信息，以基于優(yōu)化程序而生成設(shè)定點(diǎn)，所述優(yōu)化程序被配置成平衡競爭目標(biāo)以生成所述設(shè)定點(diǎn)，以便根據(jù)所述設(shè)定點(diǎn)來控制氣候控制裝備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述優(yōu)化程序接收直接來自所述傳感器的氣候信息作為輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述優(yōu)化程序接收來自統(tǒng)計(jì)模型的信息作為輸入，所述統(tǒng)計(jì)模型考慮影響受氣候控制的當(dāng)前區(qū)域的區(qū)域中的氣候信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括恒溫器，被配置成根據(jù)所述設(shè)定點(diǎn)而被編程， 其中所述設(shè)定點(diǎn)控制加熱通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述簡檔包括偏離舒適基線的氣候舒適信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器包括用于指示當(dāng)前溫度太高的第一按鈕和用于指示當(dāng)前溫度太低的第二按鈕，并且所述第一或第二按鈕的激活被存儲在與其位置處的該傳感器相關(guān)聯(lián)的簡檔中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器與平面布置圖中的位置相關(guān)聯(lián)，并且與給定傳感器相關(guān)聯(lián)的簡檔用于影響所述平面布置圖的區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)恒溫器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述競爭目標(biāo)包括舒適相對于節(jié)能。
9.一種用于校準(zhǔn)氣候控制的設(shè)定點(diǎn)的系統(tǒng)，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有被配置成報(bào)告氣候條件的多個(gè)傳感器，所述傳感器分布在氣候條件影響受控區(qū)域的位置中；以及控制器，被配置成接收來自所述傳感器的信息，以基于優(yōu)化程序生成設(shè)定點(diǎn)，所述優(yōu)化程序被實(shí)現(xiàn)為平衡競爭目標(biāo)以生成所述設(shè)定點(diǎn)，以便根據(jù)所述受控區(qū)域中的所述設(shè)定點(diǎn)而控制氣候控制裝備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述優(yōu)化程序接收直接來自所述傳感器的氣候信息作為輸入。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括恒溫器，被配置成根據(jù)所述設(shè)定點(diǎn)而被編程， 其中所述設(shè)定點(diǎn)控制加熱通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括被配置成起到所述傳感器之一的作用的恒溫器
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器包括溫度測量傳感器，并且溫度被報(bào)告給所述控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器與平面布置圖中的位置相關(guān)聯(lián)，并且所述傳感器的位置用于影響所述平面布置圖的區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)恒溫器。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述競爭目標(biāo)包括舒適相對于節(jié)能。
16.一種用于優(yōu)化氣候控制裝備的設(shè)定點(diǎn)的方法，包括基于居住者舒適反饋和歷史數(shù)據(jù)，生成與給定位置處的傳感器相關(guān)聯(lián)的氣候簡檔；通過考慮對于給定位置的多個(gè)氣候簡檔，通過在舒適與節(jié)能之間進(jìn)行優(yōu)化，生成用于氣候控制單元的設(shè)定點(diǎn)；以及根據(jù)所述設(shè)定點(diǎn)調(diào)整所述給定位置處的氣候條件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，生成設(shè)定點(diǎn)包括輸入直接來自所述傳感器的氣候信息和來自統(tǒng)計(jì)模型的信息中的至少一個(gè)，所述統(tǒng)計(jì)模型考慮影響受氣候控制的當(dāng)前區(qū)域的區(qū)域中的氣候信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述簡檔包括偏離舒適基線的氣候舒適信
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述傳感器包括用于指示當(dāng)前溫度太高的第一按鈕和用于指示當(dāng)前溫度太低的第二按鈕，并且所述方法還包括激活第一或第二按鈕， 以將舒適偏好存儲在與其位置處的該傳感器相關(guān)聯(lián)的簡檔中。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述傳感器與平面布置圖中的位置相關(guān)聯(lián)，并且與給定傳感器相關(guān)聯(lián)的簡檔用于影響所述平面布置圖的區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)恒溫器。
全文摘要
一種用于校準(zhǔn)氣候控制的設(shè)定點(diǎn)的系統(tǒng)和方法包括傳感器網(wǎng)絡(luò)，該傳感器網(wǎng)絡(luò)具有被配置成報(bào)告氣候條件的多個(gè)傳感器。數(shù)據(jù)庫被配置成接收來自傳感器的報(bào)告，以及生成反映歷史氣候控制信息和居住者偏好中的至少一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)簡檔?？刂破鞅慌渲贸山邮諄碜院啓n的信息，以基于優(yōu)化程序生成設(shè)定點(diǎn)。優(yōu)化程序被實(shí)現(xiàn)為平衡競爭目標(biāo)以生成設(shè)定點(diǎn)，以便根據(jù)設(shè)定點(diǎn)控制氣候控制裝備。
文檔編號F24F11/00GK102449406SQ201080023065
公開日2012年5月9日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者H. 帕特爾 A., C．R．薩斯特里, A. 約翰遜 J., 斯里瓦斯塔瓦 V., 寧旭 申請人:西門子工業(yè)公司