W太网/Wifi/3G/4G进行通信连接。
[0060] 本实施中口口机基于单片机实现控制功能，还设有Wifi/3G/4G通信模块进行无 线通信。
[0061] 每栋楼宇对应设有与服务器进行通信连接的供暖控制器。
[0062] 为节省成本，直接采用小区的内网进行通信，由小区内的服务器统一分配控制任 务到供暖控制器，再由每组的楼内服务器（是否就是供暖控制器，若是中央空调控制，则提 供给供暖控制器，若是各户自行控温，则由口口机将数据分发给各户，各户自行完成控温） 分配给各个单元口口机和单元供暖控制，而现有的小区中楼宇A的控制器W楼宇B的供暖 控制器作为中继与服务器通信。
[0063] 由于传感器节点是定时采集环境信息，即说明传送给服务器的环境信息中实际上 包含有时间信息（即有时间戳）。因此，服务器接收到传感器节点采集到的环境信息后首先 确定该环境信息的对应的获取时刻，然后计算对应时刻小区的所在位置的太阳高度角，计 算公式如下：
[0064] Sinhs-sinSsuw+cosScosqx'osoj
[0065] 其中，hs为太阳高度角，5为太阳赤道绅度，口为测点绅度，《为太阳时角，W当 地正午为0° ;上午为负，每时-15° ;下午为正，每时+15°。
[0066] 太阳高度角在不同季节变化情况不同，因此，本实施例中传感器节点定时采集环 境信息的时间间隔可W依据季节进行调整。通常情况下该时间间隔为1. 5~1. 5小时。
[0067] 为便于进行通信传输，实际应用时，可将同一栋楼宇中各个单元的传感器节点采 集到的环境信息数据线打包后作为一个整体发送给服务器，即每一幢（栋）楼宇对应一个 父节点，W该幢楼宇中各个单元的传感器节点集作为子节点，各个子节点直接与相应的父 节点通信，将采集到的环境信息发送给父节点，由父节点作为中转，统一发送给服务器。其 中子节点与相应的父节点、父节点与服务器之间通过W太网/Wifi/3G/4G进行通信连接。
[0068] 利用基于分布式传感网络的小区供暖控制方法，包括如下步骤：
[0069] (1)定时采集各个楼宇的外界环境信息，所述各个楼宇的外界环境信息包括小区 内每单元的一楼处的温度、湿度和光照强度；
[0070] (2)根据所述的环境信息，W及对应时刻小区所在位置的太阳高度角对小区进行 供暖控制。
[0071] 本实施例中步骤（2)中对应时刻小区所在位置的太阳高度角通过如下公式计算 得到：
[0072] Sinks-sinSsincj)+cosScosocosoj
[0073] 其中，hs为太阳高度角，5为小区所在位置的太阳赤道绅度，0为小区所在位置的 绅度，《为太阳时角，W当地正午为0° ;上午为负，每时-15° ;下午为正，每时+15°。
[0074] 所述步骤似具体如下：
[0075] (2-1)根据太阳高度角和当地历史气象数据计算当前时刻的室内空气综合温度， 具体如下：
[0076] (2-11)根据当地历史气象数据和各个历史气象数据对应时刻的太阳高度角构建 该单元的室内温度模型；
[0077] 本实施例中得到室内温度模型为：
[007引
[0079]其中，T。为室内空气综合温度，Z 太阳高度角，P为墙体的吸收系数a，为墙 体外表面对流换热系数，a、b为天气因素反映对室内温度影响的拟合参数，通过拟合得到。
[0080] (2-12)利用该室内温度模型根据当前时刻的太阳高度角构建计算当前时刻该单 元的室内空气综合温度。
[0081] 当地历史气象数据为当前时刻之前一段时间内的历史气象数据，本实施例中为当 前时刻前两周内的历史气象数据。
[0082] (2-2)针对每一个单元，根据当前时刻的室内空气综合温度W及该每单元一楼处 的温度确定当前的天气是否对阴影产生影响：
[008引 （a)若有影响，则集中供暖；
[0084] 化）否则，判断当前时刻该单元是否进入阴影，并根据判断结果W及当前时刻该单 元对应的外界环境信息采用模拟退火算法计算每一户的实际所需供暖量W进行供暖控制。
[0085] 根据判断结果计算每一户的实际所需供暖量方法如下：
[0086] 当判断结果为当前时刻该单元进入阴影，则根据该单元对应的温度、湿度和光照 强度采用模拟退火算法计算该单元内各户的实际供所需暖量；
[0087] 当判断结果为当前时刻该单元进入阴影，则根据该单元对应的温度、湿度、光照强 度W及进入阴影的时间采用模拟退火算法计算该单元内各户的实际供所需暖量。
[008引本实施例中步骤（2-2)针对每一个单元，若满足W下=个影响条件中的任意一 个，则确定当前的天气对阴影产生影响，否则，确定当前的天气对阴影产生影响；影响条件 如下：
[0089] 条件1胀咕，
[0090] 条件 2 ;若Hs<H<Hk，且T<Ts，
[00川条件3 :若张电，且KIf，T<T。，
[0092] 其中，H、T和I分别为当前时刻该单元对应的湿度、温度和光照强度；咕为下雨湿 度阔值，Hs和TS分别为下雪湿度阔值和温度阔值，HP、Ip分别为雾霸湿度阔值和光照强度阔 值，T。为当前时刻该单元的室内空气综合温度。
[0093] 本实施例中步骤化）中通过如下方法判断当前时刻该单元是否进入阴影：
[0094] 若该单元所在栋内各个单元的温度和光照强度满足如下条件：
[0095] 化1)除该单元W外，其他各个单元对应的温度和室内空气综合温度的偏差在 10%W内，
[0096] 化2)该单元的光照强度比其余各个单元的光照强度的小，且与其余各单元的光照 强度偏差大于30%，
[0097] 则判断结果为当前时刻该单元进入阴影；
[009引否则，判断判断结果为当前时刻该单元未进入阴影。
[0099] W上所述的【具体实施方式】对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理 解的是W上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范 围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于分布式传感网络的小区供暖控制系统，其特征在于，包括若干用于定时采 集楼宇的外界环境信息的传感器节点，W及服务器； 所述的服务器根据传感器节点采集到的外界环境信息，W及对应时刻小区所在位置的 太阳高度角对小区进行供暖控制。2. 如权利要求1所述的基于分布式传感网络的小区供暖控制系统，其特征在于，每个 传感器节点包括温度传感器、湿度传感器和光照传感器，传感器节点与楼宇中的各个单元 --对应。3. -种基于分布式传感网络的小区供暖控制方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 定时采集各个楼宇的外界环境信息； (2) 根据所述的外界环境信息，W及对应时刻小区所在位置的太阳高度角对小区进行 供暖控制。4. 如权利要求3所述的基于分布式传感网络的小区供暖控制方法，其特征在于，所述 各个楼宇的外界环境信息包括小区内每单元的一楼处的温度、湿度和光照强度。5. 如权利要求4所述的基于分布式传感网络的小区供暖控制方法，其特征在于，所述 步骤（2)中对应时刻小区所在位置的太阳高度角通过如下公式计算得到： Sinks二sinSsin(p + cosScos(pcoso.) 其中，hs为太阳高度角，5为小区所在位置的太阳赤道绅度，口为小区所在位置的绅 度，《为太阳时角，W当地正午为0° ;上午为负，每时-15° ;下午为正，每时+15°。6. 如权利要求4所述的基于分布式传感网络的小区供暖控制方法，其特征在于，所述 步骤（2)具体如下； (2-1)根据太阳高度角和当地历史气象数据计算当前时刻的室内空气综合温度； (2-2)针对每一个单元，根据当前时刻的室内空气综合温度W及该单元一楼处的温度 确定当前的天气是否对阴影产生影响： (a)若有影响，则集中供暖； 化）否则，判断当前时刻该单元是否进入阴影，并根据判断结果W及当前时刻该单元对 应的外界环境信息采用模拟退火算法计算每一户的实际所需供暖量W进行供暖控制。7. 如权利要求6所述的基于分布式传感网络的小区供暖控制方法，其特征在于，所述 步骤（2-1)通过如下步骤计算当前时刻该单元的室内空气综合温度： (2-11)根据当地历史气象数据和各个历史气象数据对应时刻的太阳高度角构建该单 元的室内温度模型； (2-12)利用所述的室内温度模型根据当前时刻的太阳高度角构建计算当前时刻该单 元的室内空气综合温度。8. 如权利要求6所述的基于分布式传感网络的小区供暖控制方法，其特征在于，所述 步骤化）中通过如下方法判断当前时刻该单元是否进入阴影： 若该单元所在栋内各个单元的温度和光照强度满足如下条件： 化1)除该单元W外，其他各个单元对应的温度和室内空气综合温度的偏差在10%W内， 化2)该单元的光照强度比其余各个单元的光照强度的小，且与其余各单元的光照强度 偏差大于30%， 则判断结果为当前时刻该单元进入阴影； 否则，判断判断结果为当前时刻该单元未进入阴影。9. 如权利要求8所述的基于分布式传感网络的小区供暖控制方法，其特征在于，所述 步骤化）中当判断结果为当前时刻该单元进入阴影，则根据该单元对应的温度、湿度和光 照强度采用模拟退火算法计算该单元内各户的实际供所需暖量。10. 如权利要求8所述的基于分布式传感网络的小区供暖控制方法，其特征在于，所述 步骤化）中当判断结果为当前时刻该单元进入阴影，则根据该单元对应的温度、湿度、光照 强度W及进入阴影的时间采用模拟退火算法计算该单元内各户的实际供所需暖量。
【专利摘要】本发明公开了一种基于分布式传感网络的小区供暖控制系统及方法，包括若干用于定时采集楼宇的外界环境信息的传感器节点，以及服务器，所述的服务器根据传感器节点采集到的环境信息，以及对应时刻小区所在位置的太阳高度角对小区进行供暖控制。本通过实时采集每一栋楼宇当前所处的光照、温度、湿度以及受相邻楼影的覆盖影响，准确的估算出每一栋每一层住户当前所处的温度环境，再集总数据，通过模拟退火算法，对每一户实施有针对性的，准确的供暖。在保证住户生活环境舒适的基础上，最大程度节约能源。
【IPC分类】F24D19/10, H04W84/18
【公开号】CN104930589
【申请号】CN201510212454
【发明人】周金海, 陈锴, 陈雪森, 孙万成, 孙仁伟, 朱斌
【申请人】浙江大学, 杭州赛欣科技有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月29日