本发明涉及室内环境品质评价与反馈控制领域，特别是涉及一种室内环境测评控制方法及系统。
背景技术：
人的一生有80％以上的时间在室内度过。室内环境质量对人们的健康、舒适以及工作效率有着直接且重要的影响。由于大气污染日益严重，根据2010年至2014年北京地区PM2.5日均值浓度(μg/m3)超标天数统计，北京地区每年有超过一半时间处于不符合国家标准的状态。而室内场所作为唯一的庇护所，引起人们越来越高的关注度。尽管目前政府和研究机构已经对室外大气污染建立了动态监控系统，但人们对于通过建筑通风和围护结构渗透进入室内的污染却几乎一无所知。因此，对室内环境建立系统而全面的环境质量监控体系尤为必要。
随着我国经济发展、人民生活水平的不断提高，人们对室内环境的舒适度有着越来越高的要求。根据我们多年的调研结果，目前人们普遍对室内环境有30％以上的不满意率，其中温湿度和空气品质是最容易引起抱怨的室内环境因素。同时，随着工作压力的增加和生活节奏的加快，人们对通过改善环境来提高工作效率愈加重视。因此，建设合理的室内环境监测、评价与反馈控制装置，对改善室内环境健康度、舒适度以及提高工作效率具有重要意义。
当前大部分建筑上缺少对室内环境品质的监测，少数建筑虽然安装了环境监测设备，但缺少合理的室内环境评价方法和反馈控制方法，导致人们缺少对提高室内环境品质的有效控制策略。因此，亟需设计合理的室内环境监测、评价与反馈控制方式来解决室内环境质量不佳的问题，提高室内环境品质，改善舒适度、健康度与工作效率。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种室内环境测评控制方法，使其能够合理、清晰地评价室内环境品质，并基于评价结果快速、有效地实现室内环境品质控制。
本发明的又一个目的是提供一种应用上述室内环境测评控制方法的室内环境测评控制系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种室内环境测评控制方法，包括以下步骤：A.获取室内环境参数数据；B.获取用户对室内环境进行主观评价的投票数据；C.根据所述室内环境参数数据和用户主观评价的投票数据，对室内环境品质进行评价，获得评价指标指数；D.对所述评价指标指数进行分析，获得室内环境参数的优化控制策略，所述优化控制策略包括将当前环境参数调整至目标环境参数。
作为进一步地改进，所述步骤C中的评价指标包括：用于评价室内人体体感舒适程度的室内舒适指数、用于评价室内空气品质健康程度的室内健康指数和用于评价室内环境对人们工作效率的影响程度的室内工作指数。
所述室内舒适指数，是根据室内环境参数数据，通过人体热舒适模型和人体热适应模型计算得到的，并根据所述用户的投票数据进行自学习修正；所述人体热舒适模型根据当前室内环境位置采用严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区或夏热冬暖地区的人体热舒适模型，所述人体热适应模型根据当前季节采用春、夏、秋或冬季的人体热适应模型。
所述室内健康指数和室内工作指数是分别通过计算模型得到的，所述计算模型根据所述室内环境参数数据以及用户评价的投票数据建立并通过自学习修正。
所述步骤D通过对所述评价指标指数进行敏感性分析，获得所述室内环境参数的优化策略。
所述步骤A中室内环境参数包括温度参数、湿度参数和空气品质参数，所述空气品质参数包括二氧化碳浓度和PM2.5浓度；所述步骤B中获取用户对室内环境温度、湿度和空气品质进行主观评价的投票数据。
一种应用所述的室内环境测评控制方法的室内环境测评控制系统，包括：环境监测装置、环境投票装置、服务器及环境调节装置；所述环境监测装置，用于检测室内环境参数数据；所述环境投票装置，用于收集用户对室内环境主观评价的投票数据；所述服务器，分别与所述环境监测装置和环境投票装置通信连接，用于根据所述室内环境参数数据和用户主观评价的投票数据，对室内环境品质进行评价，获得评价指标指数；并对所述评价指标指数进行分析，获得室内环境参数的优化控制策略，所述优化控制策略包括将当前环境参数调整至目标环境参数；所述环境调节装置，用于按照所述优化控制策略执行调整动作以调整室内环境。
作为进一步地改进，还包括可编程逻辑控制器，所述环境监测装置通过所述可编程逻辑控制器与所述服务器通信连接，并通过所述可编程逻辑控制器上传检测到的室内环境参数数据。
还包括与所述服务器通信连接的控制装置和/或显示装置；所述控制装置，用于获取所述优化控制策略并控制所述环境调节装置按照所述优化策略执行调整动作；所述显示装置，用于向用户显示对所述室内环境品质的评价结果和/或基于所述优化控制策略对所述环境调节装置的操作提醒。
所述环境监测装置包括温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器和二氧化碳传感器；所述环境调节装置包括新风机、温控器、加湿器及空气净化器。
由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
(1)本发明的室内环境测评控制方法能够合理、清晰地评价当前室内环境品质状况，并能基于对评价结果的分析提出快速、有效的环境控制方式，从而进行环境品质的控制与优化。本发明应用上述方法的室内环境测评控制系统结构清晰合理，实用性高，能够实现快速有效的环境反馈控制。
(2)本发明通过环境监测装置如温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、二氧化碳传感器等获得真实有效的客观环境参数，同时通过环境投票装置获得用户对于室内环境真实有效的主观感受评价，从而同时结合客观环境参数数据与主观环境评价数据实现对室内环境品质的实时评价，评价过程更加合理，更加人性化。
(3)室内环境品质评价结果可以通过显示装置以网页的形式告知用户，实现用户简洁、清晰、直观地了解实时室内环境品质。
(4)本发明的室内环境测评控制系统中，既能够通过显示装置向用户展示对环境调节装置如新风机、空调温控器、加湿器、空气净化器等设备的人工操作提醒，又能够通过控制装置实现对上述环境调节装置的自动控制，从而实现对室内环境的温度、湿度、空气品质的人工或自动控制与调节。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的室内环境测评控制系统的原理框图。
具体实施方式
本发明提供了一种室内环境测评控制的方法及系统，所述室内环境测评控制方法具有合理清晰的环境评价功能，并基于所述评价结果能够获得快速、有效的环境反馈控制策略。所述室内环境测评控制系统应用所述室内环境测评方法，结构清晰合理，实用性高。
本发明的室内环境测评控制方法，主要包括以下步骤：A.获取室内环境参数数据；B.获取用户对室内环境进行主观评价的投票数据；C.根据所述室内环境参数数据和用户主观评价的投票数据，对室内环境品质进行评价，获得评价指标指数；D.对所述评价指标指数进行分析，获得室内环境参数的优化控制策略，所述优化控制策略包括将当前环境参数调整至目标环境参数。
其中，所述步骤C中的评价指标包括：用于评价室内人体体感舒适程度的室内舒适指数、用于评价室内空气品质健康程度的室内健康指数和用于评价室内环境对人们工作效率的影响程度的室内工作指数。
具体地，所述室内舒适指数，是根据室内环境参数数据，通过人体热舒适模型和人体热适应模型计算得到的，并根据所述用户的投票数据进行自学习修正；所述人体热舒适模型根据当前室内环境位置采用严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区或夏热冬暖地区的人体热舒适模型，所述人体热适应模型根据当前季节采用春、夏、秋或冬季的人体热适应模型。所述室内健康指数和室内工作指数是分别通过计算模型得到的，所述计算模型根据所述室内环境参数数据以及用户评价的投票数据建立并通过自学习修正。
所述步骤D通过对所述评价指标指数进行敏感性分析，获得所述室内环境参数的优化策略。
示例性地，所述步骤A中室内环境参数包括温度参数、湿度参数和空气品质参数，所述空气品质参数包括二氧化碳浓度和PM2.5浓度。所述步骤B中获取用户对室内环境温度、湿度和空气品质进行主观评价的投票数据，所述投票数据可以通过网页或手机软件的服务平台获得。
基于上述室内环境测评控制方法，本发明还提供了一种室内环境测评控制系统。
本发明所述的室内环境测评系统包括：环境监测装置、环境投票装置、服务器及环境调节装置。其中，所述环境监测装置用于检测室内环境参数数据；所述环境投票装置用于收集用户对室内环境主观评价的投票数据；所述服务器分别与所述环境监测装置和环境投票装置通信连接，用于根据所述室内环境参数数据和用户主观评价的投票数据，对室内环境品质进行评价，获得评价指标指数；并对所述评价指标指数进行分析，获得室内环境参数的优化控制策略，所述优化控制策略包括将当前环境参数调整至目标环境参数；所述环境调节装置用于按照所述优化控制策略执行调整动作以调整室内环境。
较佳地，上述的室内环境测评系统还包括可编程逻辑控制器，所述环境监测装置通过所述可编程逻辑控制器与所述服务器通信连接，并通过所述可编程逻辑控制器上传检测到的室内环境参数数据。
较佳地，上述的室内环境测评系统还包括与所述服务器通信连接的控制装置和/或显示装置。其中，所述控制装置用于获取所述优化控制策略并控制所述环境调节装置按照所述优化策略执行调整动作；所述显示装置用于向用户显示对所述室内环境品质的评价结果和/或基于所述优化控制策略对所述环境调节装置的操作提醒。
上述系统中，所述环境监测装置可以设置包括若干检测环境参数的传感器，例如，设置所述环境监测装置包括温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器和二氧化碳传感器等。所述环境调节装置可以是包括新风机、温控器、加湿器、空气净化器等设备的多种环境改善和净化设备。
作为一种具体的实施方式，请参阅图1所示，本发明的室内环境测评系统包括温度传感器101-a、湿度传感器101-b、二氧化碳传感器101-c、PM2.5传感器101-d，它们作为环境监测装置用于分别检测室内的温度、湿度二氧化碳浓度和PM2.5浓度，这些数据经可编程逻辑控制器102发送给云端服务器201。
较佳地，所述温度传感器101-a和湿度传感器101-b分别安装在室内靠墙1.4m高度处，实现对人体区域附近的温度和湿度的准确监测。二氧化碳传感器101-c和PM2.5传感器101-d安装在回风道中，实现对室内二氧化碳浓度和PM2.5浓度的准确监测。可编程逻辑控制器102分别与温度传感器101-a、湿度传感器101-b、PM2.5传感器101-c、二氧化碳传感器101-d相连接，并将数据采集到云端服务器上。
本发明的室内环境测评系统还包括环境投票器202，环境投票器202主要收集用户对室内环境主观评价的投票数据并发送给云端服务器201。具体地，可以通过基于互联网的网页或者基于用户手机服务平台，如基于微信公众号的服务平台，以投票形式收集用户对当前室内环境舒适度、健康度以及工作效率的主观评价情况，并通过接口将数据传递给云端服务器201。
请配合参阅表1所示，所述环境投票器202的采集信息如下：
表1.环境投票器的信息采集
请继续参阅图1所示，所述云端服务器201接收上述室内环境参数数据以及用户的投票数据，并根据这些数据对室内环境品质进行评价与分析，获得室内环境参数的优化控制策略。
其中，对所述环境品质进行评价主要基于三种评价指标：室内舒适指数、室内健康指数和室内工作指数，其中，室内舒适指数用于评价室内人体体感舒适程度，室内健康指数用于评价室内空气品质健康程度，室内工作指数用于评价室内环境对人们工作效率的影响程度。
具体地，所述的室内舒适指数是基于室内当前的温度、湿度、PM2.5浓度和二氧化碳浓度，并根据当前室内环境位置和当前季节采用我国严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区或夏热冬暖地区的人体热舒适模型，以及春、夏、秋或冬季的人体热适应模型分析，得到室内舒适度综合评价指数。该指数的计算模型通过环境投票器202的采集数据不断进行自学习，从而加强室内舒适指数评价的准确度，使其更加真实有效地反映室内人体舒适情况。
与所述的室内舒适指数相关的函数表达见下述公式(1)-(3)：
Ec-initial＝fc1(T)+fc2(RH)+fc3(PM2.5)+fc4(CO2) (1)
Ec-vote＝fc5(Tvote)+fc6(RHvote)+fc7(IAvote) (2)
Ec-realtime＝fc8(Ec-initial)+fc9(Ec-vote) (3)
其中T是温度，RH是湿度，PM2.5是PM2.5浓度，CO2是二氧化碳浓度；Tvote是温度投票指数，RHvote是湿度投票指数，IAvote是空气品质投票指数；Ec-initial是初始室内舒适指数的评价模型，Ec-vote是室内环境舒适度的投票模型，Ec-realtime是综合考虑当前室内舒适度投票情况和初始室内舒适指数后得到的舒适指数实时评价指标。采用实时数据修正评价方法，能够根据不同地区人体对环境的热舒适感受不同，而进行结果修正，得到更加准确合理的评价结果。
所述的室内健康指数是基于室内当前的温度、湿度、PM2.5浓度和二氧化碳浓度，并结合相关室内环境评价标准，从而反映室内环境的健康程度。
所述的室内健康指数相关的函数表达见下述公式(4)-(6)：
Eh＝fh1(T)+fh2(RH)+fh3(PM2.5)+fh4(CO2) (4)
Eh-vote＝fh5(Tvote)+fh6(RHvote)+fh7(IAvote) (5)
Eh-realtime＝fh8(Eh-initial)+fh9(Eh-vote) (6)
其中T是温度，RH是湿度，PM2.5是PM2.5浓度，CO2是二氧化碳浓度；Tvote是温度投票指数，RHvote是湿度投票指数，IAvote是空气品质投票指数；Eh-initial是初始室内健康指数的评价模型，Eh-vote是室内环境健康度的投票模型，Eh-realtime是综合考虑当前室内健康度投票情况和初始室内健康指数后得到的健康指数实时评价指标。
所述的室内工作指数，是基于当前温度、湿度、PM2.5浓度和二氧化碳浓度，分析室内环境对用户工作效率所产生的影响，该指数的计算模型通过环境投票器的数据不断进行自学习，从而加强工作指数评价的准确度。所述的自学习评价算法，通过不断积累用户投票数据，对当地舒适度模型进行修正，使舒适度评价和工作指数评价的结果更加准确。
与所述的室内工作指数相关的函数表达见下述公式(7)-(9)：
Ew＝fw1(T)+fw2(RH)+fw3(PM2.5)+fw4(CO2) (7)
Ew-vote＝fw5(Tvote)+fw6(RHvote)+fw7(IAvote) (8)
Ew-realtime＝fw8(Ew-initial)+fw9(Ew-vote) (9)
其中T是温度，RH是湿度，PM2.5是PM2.5浓度，CO2是二氧化碳浓度；Tvote是温度投票指数，RHvote是湿度投票指数，IAvote是空气品质投票指数；Ew-initial是初始室内工作指数的评价模型，Ew-vote是室内工作指数的投票模型，Ew-realtime是综合考虑当前室内工作指数投票情况和初始室内工作指数后得到的工作指数实时评价指标。
上述环境品质评价指标综合反应了各种物理环境参数对环境品质的影响，通过评价指标的敏感性分析可以得出目前室内环境最需要改善的物理参数是什么，进而获得相应的优化控制策略用于实现该物理参数的调节与改善。这些调解与改善进一步通过新风机、温控器、加湿器、空气净化器等环境调节设备得以执行和实现。
基于上述评价指标获得的评价结果可通过显示装置301呈现给用户，也可以通过提供网页、邮件、微信、短信等形式向用户展示当前室内环境品质的优良情况。进一步地，在显示装置301的界面上还可向用户提出环境优化的人工操作提醒，从而实现对室内环境品质的人工优化。
作为优选的实施方式，本发明的室内环境测评系统还包括可编程逻辑控制器302，所述可编程逻辑控制器302作为控制装置获取所述优化控制策略，所述的优化控制策略通过可编程逻辑控制器302将信号输出到空调温控器303-a、新风机303-b、加湿器303-c、空气净化器303-d上，控制上述环境调节装置进行相应的指令操作，从而实现对室内环境品质的自动优化。
上述优化控制策略的控制方式可以是：根据室内舒适指数、健康指数和工作指数，控制环境调节装置中若干设备的启停及运行模式。三种指数主要通过影响控制策略中的设定值来影响设备启停及运行模式。例如，当判定当前温度高于设定值时，开启空调温控器降低温度；当判定当前环境PM2.5浓度高于设定值时，开启空气净化器，对室内空气进行净化；当判定当前环境二氧化碳浓度高于设定值时，开启新风机；在整个环境控制过程中，温度、湿度、PM2.5、二氧化碳传感器对室内环境与回风道内的空气品质进行持续监测，反映并确保室内环境处理达到设定要求。
作为优选的实施方式，本发明的室内环境测评系统设置优化控制策略包括以下四种控制模式：净化控制模式、温度控制模式、湿度控制模式以及新风控制模式。
净化控制模式：当环境品质评价单元判定当前室内PM2.5浓度超过限值，环境反馈控制单元将根据当前室内的PM2.5浓度启动相应的空气净化器档位(高、中、低三档净化风量调节)，实现室内净化效果。
温度控制模式：当分析环境品质评价结果判定当前室内温度超出舒适温度领域，该控制模式将根据当前温度调节空调温控器的设定值，从而实现对空调风量和水量的调节与控制，实现室内舒适温度的控制。
湿度控制模式：当分析环境品质评价结果判定当前室内湿度高于限值，该控制模式将启动空调温控器，降低空调冷冻水温度，实现除湿功能；当判定当前室内湿度低于限值，将启动相应的加湿器档位(高、中、低三档加湿量)，实现室内舒适的湿度控制。
新风控制模式：当分析环境品质评价结果判定当前室内二氧化碳浓度高于限值，该控制模式将启动相应的新风档位(高、中、低三档新风风量)，保障室内新风的充足供应。
上述四种模式的进行方式可以由操作人员手动控制或由可编程逻辑控制器302中预先存储的控制程序自动控制。
综上所述，由于采用了以上技术方案，本发明的室内环境测评控制方法能够合理、清晰地评价室内环境品质状况，并能够提出快速、有效的环境控制方式，从而进行环境品质的控制与优化。本发明的室内环境测评控制系统结构清晰合理，实用性高，能够实现快速有效的环境反馈控制。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。