中央空气净化系统的动力分配方法、装置及计算机可读介质与流程

本发明涉及中央空气净化系统技术领域，尤其是涉及一种中央空气净化系统的动力分配方法、装置及计算机可读介质。

背景技术：

目前，在新风系统、中央吸油烟机等中央空气净化系统中，可以通过设置在楼顶的主机为各个楼层的从机提供动力。为了均衡不同位置的从机的风量，通过手动调节从机的阀门开启角度，或者在从机出风口增加不同孔径的孔板，压制风量过大的从机，使各个从机风量达到均衡的效果。由于此方法是固定调节的，在固定工况下能达到均衡风量的效果，但是工况是变化的，上述方法无法适应变化的工况，导致变化工况下的风量均衡效果较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供中央空气净化系统的动力分配方法、装置及计算机可读介质，以缓解目前的中央空气净化系统在变化工况下的风量均衡效果较差的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种中央空气净化系统的动力分配方法，所述中央空气净化系统包括设置在楼顶的主机以及分别设置在各个楼层的多个从机，所述从机通过动力分配阀与分支管道连接，所述分支管道与公共管道连接，所述主机为多个所述从机分配风量，所述方法包括：

根据设定的均衡风量计算每个开机从机的动力分配阀的目标开启角度以及所述主机输出的目标动力值；其中，所述均衡风量为每个所述开机从机的分支管道处的风量；

通过所述目标开启角度调整每个所述开机从机的动力分配阀的开启角度；

根据所述目标动力值驱动所述主机的风机工作，以为每个所述开机从机分配所述均衡风量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据设定的均衡风量计算每个开机从机的动力分配阀的目标开启角度的步骤，包括：

根据所述均衡风量以及影响因子参数计算每个所述开机从机的分支管道处的风压；其中，所述影响因子参数由所述公共管道的结构、所述从机的结构以及所述动力分配阀的阀体结构决定；

根据每个所述开机从机的分支管道处的风压计算相应开机从机的动力分配阀的目标开启角度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述均衡风量以及影响因子参数计算每个所述开机从机的分支管道处的风压的步骤，包括：

根据所述均衡风量以及影响因子参数计算每个楼层的合流入口的风压和合流出口的风压；

根据所述合流入口的风压和所述合流出口的风压计算每个所述开机从机的分支管道处的风压。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据设定的均衡风量计算所述主机输出的目标动力值的步骤，包括：

根据所述均衡风量得到总风量，并根据顶楼的合流出口的风压得到公共管道口输出的总风压；

根据所述总风量以及所述总风压，利用预设的风压风量曲线计算所述目标动力值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述根据设定的均衡风量计算每个开机从机的动力分配阀的目标开启角度的步骤，包括：

将与所述主机距离最远的开机从机的动力分配阀的目标开启角度设置为最大角度；

设定所有开机从机的所述目标开启角度满足从下至上线性递减，并且具有第一递减值和第二递减值；

根据所述最大角度、所述第一递减值和所述第二递减值计算每个所述开机从机的动力分配阀的目标开启角度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述根据每个开机从机的分支管道处的风压计算相应开机从机的动力分配阀的目标开启角度的步骤，包括：

根据以下算式计算所述目标开启角度：

θ＝x(ps+y)+z

其中，θ为所述目标开启角度；x、y、z分别为与动力分配阀的阀体结构有关的系数；ps为每个所述从机的分支管道处的风压。

第二方面，本发明实施例还提供一种中央空气净化系统的动力分配装置，所述中央空气净化系统包括设置在楼顶的主机以及分别设置在各个楼层的多个从机，所述从机通过动力分配阀与分支管道连接，所述分支管道与公共管道连接，所述主机为多个所述从机分配风量，所述装置包括：

计算模块，用于根据设定的均衡风量计算每个开机从机的动力分配阀的目标开启角度以及所述主机输出的目标动力值；其中，所述均衡风量为每个所述开机从机的分支管道处的风量；

调整模块，用于通过所述目标开启角度调整每个所述开机从机的动力分配阀的开启角度；

驱动模块，用于根据所述目标动力值驱动所述主机的风机工作，以为每个所述开机从机分配所述均衡风量。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述计算模块还包括：

第一计算单元，用于根据所述均衡风量以及影响因子参数计算每个所述开机从机的分支管道处的风压；其中，所述影响因子参数由所述公共管道的结构、所述从机的结构以及所述动力分配阀的阀体结构决定；

第二计算单元，用于根据每个所述开机从机的分支管道处的风压计算相应开机从机的动力分配阀的目标开启角度。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一计算单元还用于：

根据所述均衡风量以及影响因子参数计算每个楼层的合流入口的风压和合流出口的风压；

根据所述合流入口的风压和所述合流出口的风压计算每个所述开机从机的分支管道处的风压。

第二方面，本发明实施例还提供一种中央空气净化系统，包括设置在楼顶的主机以及分别设置在各个楼层的多个从机，多个所述从机的分支管道分别通过止回阀与公共管道连接，所述主机为多个所述从机分配风量，应用第一方面所述的中央空气净化系统的动力分配方法进行动力均衡分配。

第三方面，本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行第一方面所述方法的步骤。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例的中央空气净化系统包括设置在楼顶的主机以及分别设置在各个楼层的多个从机，从机通过动力分配阀与分支管道连接，分支管道与公共管道连接，主机为多个从机分配风量，根据设定的均衡风量计算每个从机的动力分配阀的目标开启角度以及主机输出的目标动力值；通过目标开启角度调整每个从机的动力分配阀的开启角度；根据目标动力值驱动主机的风机工作，以为每个开机从机分配均衡风量。从而可以均衡中央空气净化系统中各个从机的风量，通过动态调节从机风量，在变化的工况下使得各个从机的风量依然均衡，并且通过动态调节主机动力，使主机能产生适当的风量供给各个从机。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的中央空气净化系统的动力分配方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的中央吸油烟机的排烟系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的基于空气动力学原理，建立的排烟系统的物理模型图；

图4为本发明实施例提供的从排烟系统中截取的支管动力模型图；

图5为本发明实施例提供的中央空气净化系统的动力分配装置的示意图。

图标：1-公共烟道；2-终端机；3-支管；4-主机；10-计算模块；20-调整模块；30-驱动模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，中央空气净化系统在均衡各个从机的风量时，通过手动调节从机的阀门开启角度，或者在从机出风口增加不同孔径的孔板，压制风量过大的从机，使各个从机风量达到均衡的效果。但是此方法是固定调节的，在固定工况下能达到均衡风量的效果，而工况是变化的，上述方法无法适应变化的工况，导致变化工况下的风量均衡效果较差。基于此，本发明实施例提供的一种中央空气净化系统的动力分配方法、装置及计算机可读介质，可以均衡中央空气净化系统中各个从机的风量，通过动态调节从机风量，在变化的工况下使得各个从机的风量依然均衡，并且通过动态调节主机动力，使主机能产生适当的风量供给各个从机。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种中央空气净化系统的动力分配方法进行详细介绍。

中央空气净化系统包括设置在楼顶的主机以及分别设置在各个楼层的多个从机，从机通过动力分配阀与分支管道连接，分支管道通过止回阀与公共管道连接，主机为多个从机分配风量，例如，可以是中央吸油烟机、新风系统等动力系统。图1示出了中央空气净化系统的动力分配方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例提供的一种中央空气净化系统的动力分配方法，可以由中央空气净化系统的主机执行以下步骤：

步骤s101，根据设定的均衡风量计算每个开机从机的动力分配阀的目标开启角度以及主机输出的目标动力值；其中，均衡风量为每个开机从机的分支管道处的风量；

本步骤中，根据均衡风量以及影响因子参数计算每个开机从机的分支管道处的风压；其中，影响因子参数由公共管道的结构、从机的结构以及动力分配阀的阀体结构决定。

具体地，各个楼层的分支管道与公共管道连接处的止回阀的三通合流包括合流入口、支管入口和合流出口，根据均衡风量以及影响因子参数计算每个楼层的合流入口的风压和合流出口的风压；根据合流入口的风压和合流出口的风压计算每个开机从机的分支管道处的风压。

根据每个开机从机的分支管道处的风压计算相应开机从机的动力分配阀的目标开启角度。

进一步地，根据均衡风量得到总风量，并根据顶楼的合流出口的风压得到公共管道口输出的总风压；根据总风量以及总风压，利用预设的风压风量曲线计算目标动力值。具体地，目标动力值为风机的驱动频率。

中央空气净化系统以中央吸油烟机为例，详细说明计算每个开机从机的动力分配阀的目标开启角度以及主机输出的目标动力值的过程。

图2为中央吸油烟机的排烟系统的示意图；图3为基于空气动力学原理，建立的排烟系统的物理模型图；图4为从排烟系统中截取的支管动力模型图。

如图2-图4所示，中央吸油烟包括设置在楼顶的主机4以及设置在各个楼层的终端机2(即从机)，终端机2通过支管3(分支管道)、止回阀与公共烟道1连接，终端机2通过动力分配阀与支管3连接，用于根据主机分配的风量将油烟排出。在支管动力模型图中，f为合流入口，m为合流出口，s为支管入口，根据空气动力学，已知以下两个公式(1)和(2)：

pm＝pf+aqf²，qs＝0，(1)

pm＝pf+b，ps＝pm-c，qs>0(2)

其中，qs为s处风量；qf为f处的风量；pm为m处的风压；pf为f处的风压；ps为s处的风压，a为沿程系数，b为合流系数，c为支管系数；在公共烟道的孔径与材质相同的情况下，a是不变的，而b和c是随着qf变化的。

在中央吸油烟机中，从机与从机是上下连接的，第n层的f处即为第(n-1)层的m处，因此，有以下算式(3)和(4)：

pf(n)＝pm(n-1)(3)

qf(n)＝qf(n-1)+qs(n-1)，qs>0(4)

本发明实施例的动力分配方法的目的是使各个开机从机的风量恒定，即每个开机从机的qs是相同的。已知qs的值以及开机从机分别位于哪个楼层的情况下，并且已知a、b(k)和c(k)，b(k)和c(k)表示b和c是随着qf变化的，即不同楼层的值是不同的，根据式(1)、(2)、(3)和(4)通过递推得到每个分支管道处的压力ps。

进一步地，根据ps可以计算从机的动力分配阀阀所需的目标开启角度θ，具体根据下式(5)进行计算：

θ＝x(ps+y)+z

其中，θ为目标开启角度；x、y、z分别为与动力分配阀的阀体结构有关的系数；ps为每个从机的分支管道处的风压。

需要说明的是，由于系数x，y，z是受动力分配阀的阀体结构影响的，系数a和b(k)受烟道尺寸影响，c(k)受各个楼层的烟机结构的影响。可以预先测试烟道对应的系数a、b(k)，动力分配阀的阀体结构和烟机结构根据需要进行选择，并可以测试对应的系数x、y、z、c(k)。

以6层楼为例，要求开机从机的均衡风量为q，假设运行工况为1，3，5楼层开，2，4，6楼层关，已知x，y，z，a，b1，b2，b3，b4，b5，b6，c1，c2，c3，c4，c5，c6，根据式(1)、(2)、(3)和(4)通过递推得到各个楼层的分支管道处的压力ps。

首先计算得到各个楼层的f处的风压如下：

pf(1)＝0，pf(2)＝b1，pf(3)＝b1+aq²，

pf(4)＝b1+b2+aq²，pf(5)＝b1+b2+5aq²，pf(6)＝b1+b2+b3+5aq²，

根据各个楼层的f处的风压计算得到各个楼层的分支管道处的压力ps：

ps(1)＝b1-c1，ps(2)＝0，ps(3)＝b1+b2+aq²-c3，

ps(4)＝0，ps(5)＝b1+b2+b3+5aq²-c5，ps(6)＝0。

根据以上ps值，可计算得到各个开机从机的动力分配阀的目标开启角度θ。

进一步地，根据总风量3q以及顶楼6层的合流出口的风压pm(6)，可以得到主机所需的目标动力值，即风机的目标频率。具体地，根据预设的风压分量曲线，可以计算出风机的目标频率。

因此，在每次工况变化时，根据上述方法计算各个开机从机的调整各个楼层阀的θ值和主机的动力值，使各个从机动力均衡。

在另一种实施方式中，步骤s101中每个开机从机的动力分配阀的目标开启角度还可以通过以下方式计算：

将与主机距离最远的开机从机的动力分配阀的目标开启角度设置为最大角度，通常为90度；

设定所有开机从机的目标开启角度满足从下至上线性递减，并且具有第一递减值和第二递减值；

根据最大角度、第一递减值和第二递减值计算每个开机从机的动力分配阀的目标开启角度。

在实际应用中，当中央吸油烟机用于6层楼时，包括x，y，z，a，b1，b2，b3，b4，b5，b6，c1，c2，c3，c4，c5，c6，总共16个参数，而且总楼层越多，参数个数越多。参数越多，中央吸油烟机运行的难度和可靠性越低，不利于系统的控制。因此，可采用下述简化计算方式。

根据实际测试和计算得到，当qs＝0时，pm与pf很接近，即相对于b值，a值可以忽略不计，而且相对于b值，c值也可以忽略不计。另外b1值比较大，而b2～b6值相对于b1值来说较小，可以认为一致，设定为b。还假设运行工况为1，3，5楼层开，2，4，6楼层关。

计算得到各个楼层的f处的风压如下：

pf(1)＝0，pf(2)＝b1，pf(3)＝b1，

pf(4)＝b1+b，pf(5)＝b1+b，pf(6)＝b1+2b，

根据各个楼层f处的风压计算得到各个楼层的分支管道处的压力ps：

ps(1)＝b1，ps(2)＝0，ps(3)＝b1+b，

ps(4)＝0，ps(5)＝b1+2b，ps(6)＝0，

因此，可以得出：

ps(1)＝b1，ps(2)＝0，ps(3)＝ps(1)+b，

ps(4)＝0，ps(5)＝ps(3)+b，ps(6)＝0。

因为1从机离主机最远，为了使动力最优，将从机1的开启角度设为最大，通常为90°，而由上述计算结果可知，从下至上的开机从机的ps是线性递减的，可以认为其θ也是线性递减的，将此递减值设为角度α。

由于从下至上的关机从机的pf也是线性递减的，为了修正忽略a值的影响，可以认为从下至上的开机从机的θ具有另一递减值，设为角度β(β<<α)。

以上述工况为例，得到各个从机的动力分配阀的目标开启角度：

θ1＝90，θ2＝0，θ3＝90-α-β，θ4＝0，θ5＝90-2α-2β，θ6＝0。

其中，α、β的值由的x，y，z，a，b(k)，c(k)的值，通过测试对比简化而来，所以α、β的值由烟道尺寸、动力分配阀的阀体结构、油烟机结构决定，可以预先测试得到α、β的值。

步骤s102，通过目标开启角度调整每个开机从机的动力分配阀的开启角度；另外，关机从机的动力分配阀的开启角度为0；

步骤s103，根据目标动力值驱动主机的风机工作，以为每个开机从机分配均衡风量。

本实施例中，影响动力分配均衡性的因素，主要是从机的动力分配阀的开启角度和主机的动力值。在实际应用中，动力分配阀和主机是批量生成的，为了适用各种场景，可以提前预留出动力分配参数的接口，例如，动力分配参数可以是上述α、β的值，然后根据需要设置参数接口，实现动力均衡分配。

设置参数接口的方法包括：通过手动配置每个动力分配阀与主机；或者，只配置主机，再通过主机将配置参数发送给动力分配阀。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

如图5所示，本发明实施例还提供了一种中央空气净化系统的动力分配装置，装置包括：

计算模块10，用于根据设定的均衡风量计算每个开机从机的动力分配阀的目标开启角度以及主机输出的目标动力值；其中，均衡风量为每个开机从机的分支管道处的风量；

调整模块20，用于通过目标开启角度调整每个开机从机的动力分配阀的开启角度；

驱动模块30，用于根据目标动力值驱动主机的风机工作，以为每个开机从机分配均衡风量。

进一步地，计算模块10还包括：

第一计算单元，用于根据均衡风量以及影响因子参数计算每个开机从机的分支管道处的风压；其中，影响因子参数由公共管道的结构、从机的结构以及动力分配阀的阀体结构决定；

第二计算单元，用于根据每个开机从机的分支管道处的风压计算相应开机从机的动力分配阀的目标开启角度。

进一步地，第一计算单元还用于：

根据均衡风量以及影响因子参数计算每个楼层的合流入口的风压和合流出口的风压；

根据合流入口的风压和合流出口的风压计算每个开机从机的分支管道处的风压。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例提供的中央空气净化系统的动力分配装置，与上述实施例提供的中央空气净化系统的动力分配方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述的中央空气净化系统的动力分配方法。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例所提供的进行中央空气净化系统的动力分配方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。