一种空调动态节能管理系统的制作方法

本实用新型涉及一种空调动态节能管理系统。

背景技术：

在办公大厦的公区、大型超市、购物广场、学校、医院、图书馆等公共场地，设计院设计使用空调制冷量一般都按每平方米最大人流量进行设计，以制冷为例，当空调开启最大制冷时，如果区域内的人员少则感觉冷，如果调高了温控器温度，出现区域人流量比较大时空调制冷量又不足、有时会出现某区域长时间没有人员存在，空调还处于最大制冷状态，对于这些情况的发生，将造成舒适度与能源浪费的矛盾。同时为了避免空调温控器控制面板被无关人员乱调节，一般温控器面板都安装到比较偏的地方，如服务台内，甚至于是工作人员的工作间内，造成公共区域空调安装位置与检测的温控器距离太远，使区域内温度与温控器检测的温度偏差较大，无法提供给客户舒适的温度。在现有技术中，针对上述这些情况，也有开发红外人体传感器判断区域是否有人，进行自动控制关闭空调装置，由于红外人体传感器只能判断有人、无人，无法判断人员多少，同时目前的人体传感器都有一个致命问题，就是判断区域内的人必须是运动状态，否则就误判断无人。因此目前红外人体传感器在对于一般的家庭、小型室内场地尚适用，公共区域人员复杂应用相对来说问题比较多，实用性不强。另外中国专利公开文献中，记载了几种采集图像判断区域是否有人出现，并根据判断结果控制对应空调的运行，能够在无人使用空调时及时关闭，避免因忘记关空调造成的电能浪费。该方法最大的问题是无法获取空调是否开机还是关机状态，更谈不上获取空调的温度、风速数据，无法形成控制到检测的节能闭环。无论空调是否开启，检测无人时都会发送关闭信息，在公共区域一般采用冷/热水式中央空调，采用冷媒红外控制的方法是无法应用到风机盘管应用中，因此，现有技术准确度低，应用的可实施性能差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可靠的、节能的、效果好的空调动态节能管理系统。

本实用新型的技术方案：一种空调动态节能管理系统，其特征在于：包括远程计算机控制设备、移动终端、人像识别服务器、IP 摄像头、空调策略网关、空调状态传感器、空调、无线空调温控器面板、云端服务器、路由器；所述移动终端与所述云端服务器连接，用于移动监管、查询、设置和控制各公共区域内的空调；所述远程计算机控制设备与所述云端服务器连接，用于设置空调时段管理策略、空调节能管理策略、远程监管、查询、控制各公共区域内的任意一台空调；所述空调策略网关与所述云端服务器相连；所述路由器提供网络信号；所述IP摄像头采集区域内的人像信息，并将信息传送给所述人像识别服务器；所述人像识别服务器将IP摄像头采集到的图像进行人像数据分析，并将数据发送给空调策略网关；所述无线空调温控器面板与所述空调策略网关相连，并将测量到的室温信息传送给空调策略网关；所述空调状态传感器安装在所述空调的出风口，用于检测空调出风口的温度、湿度、风速；所述空调状态传感器与空调策略网关相连，并传送空调信息给空调策略网关；所述空调策略网关通过空调状态传感器发送红外控制信号控制空调。

进一步，所述空调策略网关由MCU单片机、电源模块、时段控制策略单元、空调节能策略单元、RS485有线模块、zigbee模块、 NB-iot模块、wifi模块4G/5G模块、手动执行开关组成；所述电源模块、时段控制策略单元、空调节能策略单元、RS485有线模块、zigbee 模块、NB-iot模块、wifi模块、4G/5G模块分别与所述MCU单片机相连；所述手动执行开关与所述时段控制策略单元相连；所述电源模块提供空调策略网关需要的工作电源；所述MCU单片机为空调策略网关的核心计算芯片，用于处理各信息的数据处理；所述空调策略网关可以通过NB-iot模块、wifi模块、4G/5G模块将数据传送给云端服务器；所述空调策略网关通过zigbee模块与具有无线zigbee通信的设备进行通讯；所述空调策略网关通过RS485有线模块与有线的单元进行通讯；所述空调节能策略单元通过采集空调出风口的温度与室内无线空调温控器面板读取区域内的温度进行比对，同时通过IP摄像头采集到的区域人流量的分析数据进行组合计算，给出了多种节能策略，对该区域的空调温度、风速进行自动调节；所述时段控制策略单元提供按天数、按星期，分多个时段自动发送开启空调、关闭空调的指令，同时在开启空调后自动给出当前时段的空调初始温度；所述手动执行开关：在该区域的空调未满足系统时段控制策略的开启或关闭时间时，可通过手动开启空调或者提早关闭空调，满足当前控制空调的需求。

进一步，所述空调状态传感器包括单片机、射频控制模块、传感器模块、红外控制模块、内置存储器、空调编码库、电源模块、串口通信模块、无线通信模块、空调风速发电模块；所述射频控制模块与所述MCU单片机相连；所述传感器模块与所述单片机相连，包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、气体传感器；所述红外控制模块上设置红外发射单元、红外学习单元；所述红外控制模块分别与所述单片机、空调编码库相连；所述空调编码库内置各类已知空调红外控制编码以及通过红外学习单元学习获得的新编码；所述内置存储器、电源模块、串口通信模块、无线通信模块分别与所述MCU单片机相连；所述内置存储器用于存储外部控制设备无线传输到本装置的空调各类执行控制策略；所述电源模块提供电源，设置外部电源插口，同时内置可充电电池及充电电路；所述空调风速发电模块与所述电源模块相连，为充电电池充电。

进一步，所述IP摄像头选用无线IP摄像头与有线IP摄像头中的一种。

有益效果：(1)本实用新型通过空调状态传感器、无线空调温控器面板实时将各公共区域内的温度、湿度传输到云端服务器进行数据分析，通过分析来控制空调，空调更加智能和节能。同时移动终端、远程计算机控制设备可以通过网络连接到云端服务器实时查询和监管每一台空调是否正常工作，让空调管理和维保变的更加简单。

(2)本实用新型通过无线IP摄像头或者有线IP摄像头采集到摄像头区域内的图像输送到人像识别服务器进行判断该区域的人流量多少，并将对应的人流量发送到空调策略网关，空调策略网关启用内置的空调节能策略自动发送控制指令调节空调的温度、风速来满足当前相适应的人流量，从而动态的调节空调的温度达到节能控制的目的，在满足人们舒适度的前提下，节能效果好。(3)本实用新型的空调状态传感器放置于空调的出风口可以检测出风口的温度、湿度、风速等信息，并将信息传送给空调策略网关以及云端服务器进行数据分析，通过分析可以清楚空调当前的运行状态，同时也可以知道发送给空调的指令是否得到实施，从而整个空调动态节能管理系统形成了一个闭环控制，控制效果更佳；(4)本实用新型的空调状态传感器为独立的产品，可以放置与任意的空调的出风口，适用范围广，使用成本低。

附图说明

图1为本实用新型冷媒空调动态节能管理系统原理框图；图 2为本实用新型实施例一冷媒空调动态节能管理系统简图；图3为本实用新型空调策略网关原理框图；图4为本实用新型实施例一水冷空调动态节能管理系统原理框图；图5为本实用新型水冷空调动态节能管理系统简图；图6为本实用新型空调状态传感器原理框图；图7为本实用新型实施例二云端方式空调动态管理系统原理框图。

具体实施方式

如图所示：一种空调动态节能管理系统，其特征在于：包括远程计算机控制设备10、移动终端9、人像识别服务器8、IP摄像头7、空调策略网关6、空调状态传感器3、空调1、无线空调温控器面板2、云端服务器5、路由器11；所述移动终端9与所述云端服务器5 连接，用于移动监管、查询、设置和控制各公共区域内的空调1；所述远程计算机控制设备10与所述云端服务器5连接，用于设置空调时段管理策略、空调节能管理策略、远程监管、查询、控制各公共区域内的任意一台空调1；所述空调策略网关6与所述云端服务器5相连；所述路由器11提供网络信号连接；所述IP摄像头7采集区域内的人像信息，并将信息传送给所述人像识别服务器8；所述人像识别服务器8将IP摄像头7采集到的图像进行人像数据分析，并将数据发送给空调策略网关6；所述无线空调温控器面板2与所述空调策略网关6相连，并将测量到的室温信息传送给空调策略网关6；所述空调状态传感器3安装在所述空调1的出风口，用于检测空调1出风口的温度、湿度、风速；所述空调状态传感器3与空调策略网关6相连，并传送空调信息给空调策略网关6；所述空调策略网关6通过空调状态传感器3发送红外控制信号4控制空调。

所述空调策略网关6由MCU单片机18、电源模块20、时段控制策略单元23、空调节能策略单元21、RS485有线模块17、zigbee 模块19、NB-iot模块14、wifi模块15、4G/5G模块16、手动执行开关22组成；所述电源模块20、时段控制策略单元23、空调节能策略单元21、RS485有线模块17、zigbee模块19、NB-iot模块14、wifi 模块15、4G/5G模块16分别与所述MCU单片机18相连；所述手动执行开关22与所述时段控制策略单元23相连；所述电源模块20提供空调策略网关6需要的工作电源；所述MCU单片机18为空调策略网关6的核心计算芯片，用于处理各信息的数据处理；所述空调策略网关6可以通过NB-iot模块14、wifi模块15、4G/5G模块16将数据传送给云端服务器5；所述空调策略网关6通过zigbee模块19与具有无线zigbee通信的设备进行通讯；所述空调策略网关6通过RS485 有线模块17与有线的单元进行通讯；所述空调节能策略单元21通过采集空调出风口的温度与室内无线空调温控器面板2读取区域内的温度进行比对，同时通过IP摄像头7采集到的区域人流量的分析数据进行组合计算，给出了多种节能策略，对该区域的空调温度、风速进行自动调节；所述时段控制策略单元23提供按天数、按星期，分多个时段自动发送开启空调、关闭空调的指令，同时在开启空调后自动给出当前时段的空调初始节能温度；所述手动执行开关22：在特殊时段，该区域的空调未满足系统时段控制策略的开启或关闭时间，可通过手动开启空调或者提早关闭空调，满足当前控制空调的需求。

所述空调状态传感器3包括单片机51、射频控制模块52、传感器模块53、红外控制模块54、内置存储器55、空调编码库56、电源模块57、串口通信模块58、无线通信模块59、空调风速发电模块 60；所述射频控制模块52与所述单片机51相连；所述传感器模块53 与所述单片机51相连，包括温度传感器61、湿度传感器62、风速传感器63、气体传感器64；所述红外控制模块54上设置红外发射单元4、红外学习单元66；所述红外控制模块54分别与所述单片机51、空调编码库56相连；所述空调编码库56内置各类已知空调红外控制编码以及通过红外学习单元学习获得的新编码；所述内置存储器55、电源模块57、串口通信模块58、无线通信模块59分别与所述单片机51 相连；所述内置存储器55用于存储外部控制设备无线传输到本装置的空调各类执行控制策略；所述电源模块57提供电源，设置外部电源插口，同时内置可充电电池及充电电路；所述空调风速发电模块60 与所述电源模块57相连，为充电电池充电。

所述IP摄像头7选用无线IP摄像头与有线IP摄像头中的一种。

本实用新型的工作流程：首先通过远程计算机控制设备10对各区域内的空调设定工作时段，编辑时段后通过网络上传到云端服务器5并下发到对应的空调策略网关6，同时也对各区域内的空调节能策略进行设置，通过网络上传到云端服务器5并下发到对应的空调策略网关6。在空调工作时段，空调策略网关6根据预设的时段策略，通过空调状态传感器3上的红外控制模块54发送红外控制信号4自动开启对应的空调1，空调1开启后空调状态传感器3获取空调风速、温度、湿度数据并将数据通过zigbee网络传输给空调策略网关 6，用于判断空调是否正常开启和设置到预设的模式；无线空调温控器面板2采集区域内温、湿度数据，用于空调节能策略使用，由于该温控器面板不进行实际空调控制，因此可以安装在区域合适的位置，获取最真实的环境温度，并通过无线zigbee将数据传输到空调策略网关6。其次本系统另一个很重要的环节人像识别，通过无线IP摄像头7或者有线IP摄像头7采集到摄像头区域内的图像输送到人像识别服务器8进行判断该区域的人流量多少，并将对应的人流量发送到空调策略网关6，空调策略网关6启用内置的空调节能策略自动发送控制指令调节空调的温度、风速来满足当前相适应的人流量，从而动态的调节空调的温度，以达到节能目的。以制冷为例，简单一点讲就是人流量大的时候调低空调的温度，加大空调的制冷量，调高空调的风速，人流量小的时候，调高空调的温度，减小空调制冷量，调低空调的风速；无人的时候关闭空调或者将空调的温度调高到预定的节能温度，风机的风速也调到预定的小风量模式。这里还需要说明的是本系统的空调出风口设置空调状态传感器检测出风口的温度、湿度、风速等信息，并将信息传送给空调策略网关以及云端服务器进行数据分析，通过分析可以清楚空调当前的运行状态，同时也可以知道发送给空调的指令是否得到实施，从而整个空调动态节能管理系统形成了一个闭环控制，控制效果更佳。

本系统除了动态提供节能控制外，还可以通过空调状态传感器 3、无线空调温控器面板2实时将各公共区域内的温度、湿度传输到云端服务器5进行数据分析，让空调更加智能和节能。同时移动终端 9、远程计算机控制设备10可以通过网络连接到云端服务器5实时查询和监管每一台空调是否正常工作，让空调管理和维保变的更加简单。

上述只是就冷媒空调为例，对本系统进行的说明，本系统同时还适用于冷/热水式中央空调的动态节能控制(为了更好阐述，以制冷为例，以下简称“水冷空调”)，下面结合实施例一简要的说明一下水冷空调的节能管理系统，该系统包括：水冷空调24、无线水冷空调执行器12、无线空调温控器面板2、空调状态传感器3、空调策略网关5、路由器11、IP摄像头7、人像识别服务器8、云端服务器5、移动终端9、远程计算机控制设备10；所述移动终端与所述云端服务器5连接，用于移动监管、查询、设置和控制各公共区域内的水冷空调24；所述远程计算机控制设备10与所述云端服务器5连接，用于设置空调时段管理策略、空调节能管理策略、远程监管、查询、控制各公共区域内的任意一台水冷空调24；所述空调策略网关6 与所述云端服务器5相连，接收云端服务器5传送过来的信息；所述路由器11提供网络信号；所述IP摄像头7采集区域内的人像信息，并将信息传送给所述人像识别服务器8；所述人像识别服务器8将IP 摄像头7采集到的图像进行人像数据分析，并将数据发送给空调策略网关6；所述无线空调温控器面板2与所述空调策略网关6相连；所述空调状态传感器3安装在所述水冷空调24的出风口，用于检测出风口的温度、湿度、风速；所述空调状态传感器3与空调策略网关6 相连，并传送水冷空调24信息给空调策略网关6；所述无线水冷空调执行器12通过无线zigbee接收空调策略网关6控制水冷空调终端风机盘管24的高、中、低风速及制冷、制热的电子阀的执行控制信息来控制水冷空调24，并将执行后数据回传到空调策略网关6。需要说明的是，本实施例中的空调策略网关6以及空调状态传感器3与冷媒空调为例的管理系统的空调策略网关6以及空调状态传感器3是一样的，这里就不再说明。

实施例一水冷空调的动态节能管理系统的工作流程：首先通过远程计算机控制设备10对各区域内的水冷空调24设定工作时段，编辑时段后通过网络上传到云端服务器5并下发到对应的空调策略网关6，同时也对各区域内的空调节能策略进行设置，通过网络上传到云端服务器5并下发到对应的空调策略网关6。在需要水冷空调24 工作时段，空调策略网关6根据预设的时段策略，通过无线zigbee 发送指令给无线水冷空调执行器12，自动开启对应的水冷空调24，水冷空调24开启后空调状态传感器3获取空调风速、温度、湿度并将数据通过zigbee网络传输给空调策略网关6，用于判断水冷空调24 是否正常开启和设置到预设的模式，无线空调温控器面板2采集区域内温、湿度数据，用于空调节能策略使用，由于该温控器面板2不进行实际空调控制，因此可以安装在区域内合适的位置，获取最真实的环境温度，并通过无线zigbee将数据传输到空调策略网关6。其次本系统另一个很重要的环节人像识别，通过无线IP摄像头7或者有线IP摄像头采集到摄像头区域内的图像输送到人像识别服务器8进行判断该区域的人流量多少，并将对应的人流量发送到空调策略网关 6，空调策略网关6启用内置的空调节能策略自动发送控制指令调节空调的温度、风速来满足当前相适应的人流量，从而动态的调节水冷空调的温度以适应空调节能。本系统除了动态提供控制节能控制外，还可以通过空调状态传感器3、无线空调温控器面板2实时将各公共区域内的温度、湿度传输到云端服务器5进行数据分析，让水冷空调24更加智能和节能。同时移动终端9、远程计算机控制设备10 可以通过网络连接到云端服务器5实时查询和监管每一台水冷空调24是否正常工作，让水冷空调24管理和维保变的更加简单。

实施例二：云端方式空调动态管理系统(以水冷空调为例) 为了更加方便空调节能项目的实施，随着5G网络带宽的普及应用和资费的下降，采用云端方式进行空调动态管理，可取消空调策略网关 6，将空调时段管理策略单元23、空调节能管理策略单元21放置在云端服务器5，同时取消人像识别服务器8，将人像识别算法放置在云端服务器5。

云端方式空调动态管理系统工作流程：首先通过远程计算机控制设备10对各区域内的水冷空调24设定工作时段，编辑时段后通过网络上传到云端服务器5，同时也对各区域内的空调节能策略进行设置，通过网络上传到云端服务器5。各区域水冷空调24在满足工作时段时，通过NB-iot网络将控制指令直接下发到无线水冷空调执行器12，控制开启对应的水冷空调24，水冷空调24开启后空调状态传感器3获取出风口风速、温度、湿度并将数据通过NB-iot网络上传到云端服务器5，用于判断水冷空调24是否正常开启和设置到预设的模式，无线空调温控器面板2采集区域内温、湿度数据，用于空调节能策略使用，由于该温控器面板2不进行实际空调控制，因此可以安装在区域合适的位置，获取最真实的环境温度，并通过NB-iot 网络将数据传输到5云端。其次本系统另一个很重要的环节人像识别，通过无线IP摄像头7或者有线IP摄像头7采集到摄像头区域内的图像，通过5G网络将数据输送到云端服务器5，进行判断该区域的人流量多少，云端服务器5启用内置的空调节能策略自动直接发送控制指令到对应的区域空调水冷空调执行器12进行调节水冷空调24的温度、风速来满足当前相适应的人流量，从而动态的调节水冷空调24 的温度以适应空调节能。本系统除了动态提供节能控制外，还可以通过空调状态传感器3、无线空调温控器面板2实时将各公共区域内的温度、湿度传输到云端服务器5进行数据分析，让水冷空调24更加智能和节能。同时通过移动终端9、远程计算机控制设备10可以实时查询和监管每一台水冷空调24是否正常工作，让水冷空调24管理和维保变的更加简单。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。