对建筑的大气环境评分的制作方法

对建筑的大气环境评分
1.相关申请的交叉引用本技术要求于2021年4月2日提交的美国临时申请no.63/170357的权益，其全部内容通过引用并入本文。


背景技术：

2.控制建筑的大气环境，以便为有机会存在于其中的人提供安全和舒适的环境。可以以各种方式控制这些大气环境。例如，可以响应于在建筑内的各个位置处获得的温度测量来控制建筑的大气环境的温度。类似地，可以响应于在建筑内的各个位置处获得的湿度测量来控制建筑的大气环境的湿度。可以响应于与那个特定度量有关的测量（例如，温度或湿度等）来个体控制建筑大气的每个度量。然而，关于建筑的大气环境的安全和/或舒适（comfort）可以基于在其中的大气环境的各种度量的更复杂的组合来确定。


技术实现要素：

3.装置和相关联的方法涉及用于对建筑内的大气环境评分的系统。所述系统包括处理器和计算机可读存储器。所述计算机可读存储器编码有指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述系统：i）从第一传感器接收第一信号，所述第一信号指示热舒适；ii）从第二传感器接收第二信号，所述第二信号指示通风（ventilation）；iii）从第三传感器接收第三信号，所述第三信号指示空气质量；iv）将所接收的第一信号，第二信号和第三信号分别转换成第一归一化（normalized）得分，第二归一化得分和第三归一化得分；v）将所述第一归一化得分，所述第二归一化得分和所述第三归一化得分组合成指示所述建筑中的大气环境的单个综合得分(composite score)；以及vi）向显示装置发送指示综合得分的信号，以便向用户提供大气环境的通知。
4.一些实施例涉及一种用于对建筑内的大气环境评分的系统。所述系统包括处理器和计算机可读存储器。所述计算机可读存储器编码有指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述系统：i）从第一多个传感器接收第一多个信号，所述第一多个信号中的每个指示多个建筑区域中的对应一个建筑区域中的热舒适；ii）从第二多个传感器接收第二多个信号，所述第二多个信号中的每个指示所述多个建筑区域中的对应一个建筑区域中的通风；iii）从第三多个传感器接收第三多个信号，所述第三多个信号中的每个指示所述多个建筑区域中的对应一个建筑区域中的空气质量；iv）将所接收的第一多个信号，第二多个信号和第三多个信号中的对应信号分别转换成第一多个归一化得分，第二多个归一化得分和第三多个归一化得分；v）将所述第一多个归一化得分，所述第二多个归一化得分和所述第三多个多个归一化得分组合成指示所述多个建筑区域中的对应一个建筑区域中的大气环境的多个综合得分；以及vi）向显示装置发送指示所述多个综合得分的信号，以便向用户提供所述多个建筑区域中的至少一个中的大气环境的通知。
附图说明
5.图1是配备有用于控制和监测建筑大气环境的系统的建筑的示意图。
6.图2是显示如何可以从提供热舒适，通风和空气质量的度量的传感器确定综合得分的图表。
7.图3是用于将得分分配给所测量的大气环境度量的双线性关系的曲线图（graph）。
8.图4是用于评估建筑中的大气环境的系统的实施例的框图。
9.图5是示出综合建筑得分以及建筑内各个区域的归一化得分的示范性图形显示的显示屏图形。
具体实施方式
10.装置和相关联的方法涉及计算指示建筑的大气环境质量水平的单个综合得分。使用来自三种不同类型的大气环境类别的传感器来计算这样的综合得分：i）热舒适；ii）通风；和iii）空气质量。因为用来检测这些不同类型的大气环境类别的传感器指示大气环境质量的相异度量，所以相异度量被归一化以便可组合。基于度量的可接受性的测量来归一化相异度量。当相异度量对应用于那个度量的可接受性的相同水平时，相异度量中的每个被给予相同的归一化得分。可接受性的水平可以基于一个或多个建筑工业标准来确定。
11.图1是配备有用于控制和监测建筑大气环境的系统的建筑的示意图。在图1中，建筑10配备有大气环境控制系统12。大气环境控制系统12可以包括很多建筑大气组件，包括例如控制，影响和/或感测大气环境的一个或多个度量的组件。由大气环境控制系统的各种组件控制，影响和/或感测的大气环境度量可被编组为三类：i）热舒适度量；ii）通风度量；以及iii）空气质量度量。热舒适度量可包括例如建筑10内的空气的温度和湿度。通风度量可以包括例如建筑10内的空气中的二氧化碳浓度。空气质量度量可包括例如颗粒浓度，颗粒大小分布，总挥发性有机化合物（下文称为“tvoc”）浓度和氡浓度。所有这些浓度都与建筑10内的空气有关。
12.在图1所描绘的实施例中，大气环境控制系统12包括以下建筑大气组件：空调压缩机14；空调蒸发器16；风扇18；阻尼阀20；炉（furnace）22；热交换器24；加湿器26；温度传感器30；湿度传感器32；二氧化碳传感器34；颗粒大小检测器36；总挥发性有机化合物检测器38；以及氡探测器40。大气环境控制系统12包括建筑大气控制系统42和建筑大气评分系统44。建筑大气控制系统42协调建筑大气组件，以便为在其中工作或访问的人提供健康和舒适的建筑大气环境。建筑大气评分系统44基于从上面列出的各种传感器和检测器接收的信号计算对于建筑的大气环境的得分。建筑大气评分系统44可提供建筑大气控制系统42关于建筑10的各个区域的各种得分和/或用于建筑10的大气环境的单个得分。提供给建筑大气控制系统42的这样的得分可以被建筑大气控制系统42用来优化建筑10内的大气环境。
13.图2是显示如何可以从提供热舒适，通风和空气质量的度量的传感器确定综合得分的图表。在图2中，图表50包括部分a，b，c和d。部分a在子部分a1，a2和a3中分别列出热舒适度量，通风度量和空气质量度量。在一些实施例中，可以将附加类别的大气环境度量添加到部分a中列出的那些度量。
14.在子部分a1中，热舒适度量是温度和湿度。指示所测量的温度和湿度的信号被提供给建筑大气评分系统44。在一些实施例中，指示温度和湿度的信号独立使用，而在其它实
施例中组合使用。例如，可以基于温度和湿度测量的组合来计算预测平均投票（pmv）。pmv可以使用专有方法或任何公开可用的pmv计算工具（例如，比如热舒适库（pythermalcomfortlibrary）或farina，a.pmv计算器2015）来计算。在一些实施例中，可以将附加度量添加到热舒适度量，例如比如空气速度。空气速度也可以独立使用或与温度度量和/或湿度度量结合使用。
15.在子部分a2中，通风度量仅包括单个度量——二氧化碳浓度。在其它实施例中，附加度量可以包括在通风度量中。例如，另一通风度量可以是供应给建筑的外部空气的测量或速率（例如，其可以以每分钟立方英尺为单位提供）。
16.在子部分a3中，列出的空气质量度量为：具有等于或小于2.5微米的尺寸的颗粒的颗粒浓度（pm2.5）；总挥发性有机化合物（tvoc）浓度；和氡浓度。在其它实施例中，可以使用附加的或更少的度量来确定总体空气质量度量。例如，其它毒素或污染物可由配置成检测这样的毒素或污染物的传感器检测。在一些实施例中，可以检测具有等于或小于10微米的尺寸的颗粒的颗粒浓度（pm10），并将其用于确定总体空气质量度量。
17.图表50的部分b公开如何归一化如由各种传感器和检测器检测的个体度量。公开三个不同的归一化标准：i）增强阈值；ii）和可接受阈值；以及iii）警告阈值。归一化如下进行。当感测的度量等于可接受阈值时，如由各种传感器和检测器检测的个体度量中的每个被给予75的得分。以类似的方式，当感测的度量等于增强阈值时，由各种传感器和检测器检测的个体度量中的每个被给予90的得分。同样，当感测到的度量等于警告阈值时，由各种传感器和检测器检测到的个体度量中的每个被给予60的得分。虽然在所描绘的实施例中，等于可接受，增强和警告阈值的度量的归一化得分是75，90和60，但是在其它实施例中可以使用其它归一化得分。然而，归一化得分的顺序将从最高到最低，从增强阈值通过可接受阈值到警告阈值。此外，对于等于它们相应的可接受阈值的度量，相异度量被归一化为相同得分，不管它在所描绘的实施例中是75还是某个其它值。
18.可接受，增强和警告阈值可以由用于建筑大气环境的各种标准中的一个或多个提供。例如，国际井建筑研究所的v2认证程序已经公布许多这样的阈值。可以使用其它来源来提供关于这样的阈值的指导，包括政府机构（例如环境保护机构（epa））以及国际标准（例如国际标准组织（iso））。对于其用于建筑大气环境的各种标准中没有一个提供这种可接受水平的度量可以利用与提供特定阈值相关的学科中的专家。
19.图表50的部分b提供对于每个大气环境量度的增强，可接受和警告阈值的示范性值，该示范性值从上述这样的权威机构获得。例如，对于二氧化碳浓度的可接受，增强和警告阈值分别为百万分之900，750和1000，并且对于tvoc浓度的可接受，增强和警告阈值分别为500，200和2000μg/m3。因此，对于等于阈值——可接受阈值，增强阈值或警告阈值中的一个的任何大气环境度量——分别给出75，90或60的得分。对于不等于这些阈值中的一个的任何大气环境度量，将如下面将参考图3和图2的图表50的部分c描述的那样计算得分。
20.图3是用于将得分分配给所测量的大气环境度量的双线性关系的曲线图。曲线图60是包括在图2的图表50中的大气环境度量中的一个——二氧化碳——和分配给其的得分之间的双线性关系的示例。曲线图60包括水平轴62，垂直轴64和浓度——得分关系66。水平轴62指示以百万分之一（ppm）的二氧化碳浓度。垂直轴64指示归一化得分（无单位）。可接受，增强和警告阈值——得分关系在曲线图60上分别表示为t
可接受
，t
增强
和t
警告
。浓度——得分
关系66是具有两个线性部分——高得分部分66
hs
和低得分部分66
ls
的双线性。高得分部分66
hs
可以通过描述穿过可接受阈值——得分关系t
可接受
和增强阈值——得分关系t增强两者的线来创建。低得分部分66
ls
可以通过描述穿过可接受阈值——得分关系t可接受和警告阈值——得分关系t警告两者的线来创建。
21.浓度——得分关系66在0和100的得分值处饱和，其中低得分部分66
ls
和高得分部分66
hs
在曲线图60上的s
低
和s
高
位置处跨这样的饱和值。因此，对于低于650ppm的所有二氧化碳浓度测量，分配100的得分，并且对于高于1400ppm的所有二氧化碳浓度测量，分配0的得分。对于其它大气环境度量中的每个，类似地构造双线性关系。高得分部分66
hs
和低得分部分66
ls
的每个可以以标准格式描述为：这里，y表示分配给大气环境量度x的得分。系数m和b在图表50的部分c中给出。在部分c中，下标高标识对应于高得分部分66
hs
的m和b系数，而下标低标识对应于低得分部分66
ls
的m和b系数。
22.部分d描述如何组合个体归一化得分以形成指示建筑大气环境的单个综合得分。在由图表50描述的实施例中，基于颗粒浓度pm2.5，tvoc浓度和氡浓度测量的归一化得分来计算单个空气质量得分。选择这三个浓度的三个归一化测量的最小值作为代表空气质量的归一化得分。在其它实施例中，可以使用加权平均（例如比如加权算术平均）来组合个体归一化度量。在其它实施例中，加权几何平均可用来组合个体归一化度量。
23.代表热舒适，通风和空气质量的单个得分的加权平均产生代表对于整个建筑的大气环境质量的单个综合得分。这样的综合得分可以提供一种度量，根据该度量人可以容易地确定建筑大气环境的质量。此外，这种综合得分可以与阈值进行比较。如果建筑的综合得分下降到这样的阈值以下，则自动控制系统可以执行被配置成改善大气环境并因此改善综合得分的补救动作。在一些实施例中，可以将个体归一化得分与对于可动作响应的阈值进行比较。例如，如果对于二氧化碳浓度的归一化得分下降到低于75，则可以触发补救动作。可以进行对不同度量的得分的归一化，以便允许用于补救动作的公共触发阈值。
24.图4是用于评估建筑中的大气环境的系统的实施例的框图。在图4中，大气环境控制系统12包括建筑大气控制系统42和建筑大气评分系统44。建筑大气控制系统42和建筑大气评分系统44共享图4中所描绘的资源中的许多资源。
25.大气环境控制系统12包括：传感器接口70；计算机可读存储器72；处理器74；控制接口76；以及用户接口78。处理器74可以配置成执行与建筑大气控制系统42和建筑大气评分系统44中的每个有关的操作。类似地，计算机可读存储器72可以包括程序指令i
控制
和i
得分
，它们分别与建筑大气控制系统42的操作和建筑大气评分系统44的操作有关。
26.为了执行与建筑大气评分系统44有关的功能，处理器74从计算机可读存储器72读取程序指令i
得分
，其使得处理器74经由传感器接口76接收由各种传感器和/或检测器感测和/或检测的信号。这些所接收的传感器信号包括指示热舒适，通风和空气质量中的每个的信号。程序指令i
得分
然后使处理器74将表示热舒适，通风和空气质量中的每个的所接收的信号分别转换成表示热舒适，通风和空气质量中的每个的归一化得分。然后，程序指令i
得分
使处理器74将热舒适，通风和空气质量中的每个的归一化得分组合成指示建筑中的大气环境的单个综合得分。然后，程序指令i
得分
使处理器74向显示装置发送指示综合得分的信号，以
便向用户提供大气环境的通知。处理器70的示例可包括微处理器，控制器，数字信号处理器（dsp），专用集成电路（asic），现场可编程门阵列（fpga）或其它等效离散或集成逻辑电路系统中的任一个或多个。
27.为了执行与建筑大气评分系统44的另一实施例有关的功能，处理器74从计算机可读存储器72中读取程序指令i
得分
，其使得处理器74从第一多个传感器接收第一多个信号，第一多个信号中的每个指示多个建筑区域中的对应一个建筑区域中的热舒适。程序指令i
得分
然后使处理器74从第二多个传感器接收第二多个信号，第二多个信号中的每个指示多个建筑区域中的对应一个建筑区域中的通风。程序指令i
得分
然后使处理器74从第三多个传感器接收第三多个信号，第三多个信号中的每个指示多个建筑区域中的对应一个建筑区域中的空气质量。然后，程序指令i
得分
使处理器74将所接收的第一多个信号，第二多个信号和第三多个信号中的对应信号分别转换成第一多个归一化得分，第二多个归一化得分和第三多个归一化得分。然后，程序指令i
得分
使处理器74将第一多个归一化得分，第二多个归一化得分和第三多个多个归一化得分组合成指示多个建筑区域中对应一个建筑区域中的大气环境的多个综合得分。然后，程序指令i
得分
使处理器74向显示装置发送指示多个综合得分的信号，以便向用户提供多个建筑区域中的至少一个中的大气环境的通知。在一些实施例中，显示装置可以是专用于建筑大气控制系统42和/或建筑大气评分系统44的显示装置。在一些实施例中，显示装置可以是移动装置的显示装置，在该移动装置上，移动应用通过无线网络与处理器74通信。
28.在上述两个实施例的任一个中，计算机可读存储器可以包括进一步的指令，其配置成使处理器74执行用于建筑大气控制和用于建筑大气评分两者的附加操作。例如，计算机可读存储器可以编码有指令，当由处理器执行该指令时，该指令使得系统向设备发送实现热舒适，通风和空气质量中的一个中的变化的信号。例如，发送到设备的信号可以配置成引起室外空气到建筑中的大气环境的供应中的增加或者引起建筑中的大气环境的通风中的增加。在一些实施例中，计算机可读存储器可以编码有指令，当由处理器执行该指令时，该指令使得系统基于组合得分来修改建筑访问的权限和/或特权（privilege）。修改的权限和/或特权可以减少由建筑访问控制系统控制的组对建筑的访问。
29.计算机可读存储器72可以配置成存储在大气环境控制系统12的操作期间获得和/或计算的信息。在一些示例中，计算机可读存储器72被描述为计算机可读存储介质。在一些示例中，计算机可读存储介质可以包括非暂时介质。术语“非暂时”可以指示存储介质不体现在载波或传播信号中。在某些实例中，非暂时存储介质可存储可随时间改变的数据（例如，在ram或高速缓冲存储器中）。在一些示例中，计算机可读存储器72是临时存储器，这意味着计算机可读存储器72的主要目的不是长期存储。在一些示例中，计算机可读存储器72被描述为易失性存储器，这意味着当关闭大气环境控制系统12的电源时，计算机可读存储器72不保持所存储的内容。易失性存储器的示例可包括随机存取存储器（ram），动态随机存取存储器（dram），静态随机存取存储器（sram）和其它形式的易失性存储器。在一些示例中，计算机可读存储器72用来存储供由处理器70执行的程序指令。在一个示例中，计算机可读存储器72由在大气环境控制系统12上运行的软件或应用（例如，执行建筑大气评分和/或建筑大气控制的软件程序）使用，以在程序执行期间临时存储信息。
30.在一些示例中，计算机可读存储器72还可以包括一个或多个计算机可读存储介
质。计算机可读存储器72可以配置成与易失性存储器相比存储更大量的信息。计算机可读存储器72还可以配置用于信息的长期存储。在一些示例中，计算机可读存储器72包括非易失性存储元件。这样的非易失性存储元件的示例可包括磁硬盘，光盘，闪速存储器或电可编程存储器（eprom）或电可擦除且可编程（eeprom）存储器的形式。
31.传感器接口70和控制接口76可用来在大气环境控制系统12和各种建筑大气组件之间传递信息，以用于建筑大气评分操作和/或建筑大气控制操作。在一个示例中，传感器接口70和/或控制接口76利用通信模块经由诸如一个或多个无线或有线网络或两者之类的一个或多个网络与外部装置通信。通信模块可以是网络接口卡，例如以太网卡，光收发器，射频收发器，或能够发送和接收信息的任何其它类型的装置。这样的网络接口的其它示例可以包括蓝牙，3g，4g和wifi无线电计算装置以及通用串行总线（usb）。
32.图5是示出综合建筑得分以及建筑内各个区域的归一化得分的示范性图形显示的显示屏图形。在图5中，显示屏图形100示出建筑图形102和综合得分图形104。建筑图形102包括建筑区102a-102h，建筑区中的每个被加阴影以便指示与那个建筑区有关的归一化大气环境得分。综合得分图形104包括指示48的综合建筑得分的速度计状的图形，其中注释指示这样的得分是关键的。在速度计状图形下方的是指示与每个建筑区有关的各种归一化大气环境得分的图表。
33.虽然已经参考（一个或多个）示范性实施例描述本发明，但是由本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适应本发明的教导。因此，意图的是本发明不限于所公开的（一个或多个）特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求书的范围内的所有实施例。