一种基于人体感应的智能楼宇节能控制系统及方法与流程

1.本发明涉及智能楼宇技术领域，尤其涉及一种基于人体感应的智能楼宇节能控制系统及方法。


背景技术：

2.随着电子技术和网络通信技术的飞速发展和广泛应用，在建筑物内部，应用信息技术、现代高科技相结合，产生了楼宇智能化。楼宇智能化是采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制，对信息资源进行管理，为用户提供信息服务，它是建筑技术适应现代社会信息化要求的结晶。智能楼宇综合控制系统将楼宇内的机电设备及其相关智能化子系统集成起来，对所有设备及其子系统进行监视、控制和管理，使楼宇内的所有设备及其子系统处于安全、高效、节能的最佳运行状态。
3.随着人们对高效、安全、舒适的工作和生活环境以及节能减排的的更高追求，传统的、基于单一子系统控制的智能楼宇控制系统已经不能满足智能楼宇的应用需求。新型的智能楼宇控制系统是智慧的、有感知的、更加节能的，它将传感器设备与所有子系统、场景需求有机地结合在一起，以达到更加高效、节能、舒适的目的。常用的结合方式为硬件连接，即根据应用需求，将传感器设备的硬件接口连接到相关子系统的硬件系统中，当传感设备发出触发信号时，对应的硬件系统产生响应。这种硬件结合方式依赖于固定的应用需求，当触发条件或者用户需求发生变化时，需要重新施工，耗费更多的材料和人工成本，不利于成本控制，灵活性较差。


技术实现要素：

4.针对人们对智能楼宇日益增长的应用需求以及对现有技术的缺陷的改进，本发明提供了一种基于人体感应的智能楼宇节能控制系统及方法，其目的在于通过软硬件的结合实现各设备、子系统、场景的真正融合，打造高效能、动态感知、绿色节能的智慧楼宇，为人们提供更加安全舒适、人性便捷的工作和生活环境。
5.为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，包括：中央处理模块、与所述中央处理模块分别电连接的数据存储模块、人体感应采集模块、环境采集模块和接口适配模块以及与所述数据存储模块电连接的配置模块；
6.所述环境采集模块能从外部的环境传感器获取环境实时参数并上报到所述中央处理模块；
7.所述人体感应采集模块能实时接收外部的人体感应探测器上报的信号并转发到所述中央处理模块；
8.所述接口适配模块能面向外部的多个智能化子系统提供多个接口，将所述多个智能化子系统的各类数据转换成统一的属性消息并与所述中央处理模块交互；
9.所述配置模块能配置所述环境实时参数的阈值，修改所述多个智能化子系统的联动策略；
10.所述数据存储模块能接收所述配置模块的数据并保存，同时发送所述数据到所述中央处理模块；
11.所述中央处理模块能综合收到的各种数据输出控制信息并通过所述接口适配模块联动控制所述多个智能化子系统。
12.根据本发明提供的基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，所述配置模块还能配置时间段，所述中央处理模块能综合收到的包括所述时间段的各种数据输出控制信息并通过所述接口适配模块联动控制所述多个智能化子系统。
13.根据本发明提供的基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，所述环境实时参数包括照明度、温度、湿度、二氧化碳浓度、pm2.5和pm10中的一种或多种。
14.根据本发明提供的基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，所述属性消息的内容包括属性编号、属性名称、所属设备编号和属性值中的一种或多种。
15.根据本发明提供的基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，所述多个智能化子系统包括照明子系统、空调子系统和新风子系统中的一种或多种。
16.根据本发明提供的基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，所述环境采集模块包括定时器，能定时从外部的环境传感器获取环境实时参数并上报到所述中央处理模块。
17.第二方面，本发明提供一种利用上述任一节能控制系统能够实现的基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，包括如下步骤：
18.s1.接收环境采集模块和人体感应采集模块上报的数据；
19.s2.进入是否是预设时间判断流程，若是则开启所有区域的照明回路并进入阈值判断与修正流程，若否则进入是否有人判断流程；
20.s3.在进入所述是否有人判断流程后，若是则开启分区内的照明回路并进入阈值判断与修正流程，若否则关闭分区内的多个智能化子系统并结束所有流程；
21.s4.在进入所述阈值判断与修正流程后，先进入子阈值判断流程，若在对应子阈值范围内则结束所有流程，若不在对应子阈值范围内则进入对应的子修正流程进行修正后再结束所有流程。
22.根据本发明第二方面提供的基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，所述阈值判断与修正流程包括并行的照明阈值判断与修正流程、空调阈值判断与修正流程和新风阈值判断与修正流程中的一种或多种。
23.第三方面，本发明提供一种基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，将上述第二方面的s4.在进入所述阈值判断与修正流程后，先进入子阈值判断流程，若在对应子阈值范围内则结束所有流程，若不在对应子阈值范围内则进入对应的子修正流程进行修正后再结束所有流程替换为：
24.s41.在进入所述阈值判断与修正流程后，先进入某个子阈值判断流程，若在对应子阈值范围内则进入到下一个子阈值判断流程，若不在对应子阈值范围内则进入对应的子修正流程进行修正后再进入到下一个子阈值判断流程，直到所有子阈值判断流程和对应的所有子修正流程走完后再结束所有流程。
25.根据本发明第三方面提供的基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，所述阈值判断与修正流程包括串行的照明阈值判断与修正流程、空调阈值判断与修正流程和新风阈值判断与修正流程中的一种或多种，所述串行的次序不做限定。
26.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
27.(1)本发明通过软硬件结合的方式能够同时对多个子系统进行控制，对子系统的控制条件(阈值判断及修正)通过软件配置来完成，可以实时修改，方便灵活，从而避免了纯硬件控制灵活性差，需求变化时，需要重新施工，增加成本等问题。
28.(2)多子系统可联动，保证环境舒适且避免不必要的能源浪费；能够实时配置阈值，灵活修改联动策略；通过分区域分时段控制达到节能效果。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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较佳实施例，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。
30.图1是本发明实施例提供的一种基于人体感应的智能楼宇节能控制系统的结构及对外交互示意图；
31.图2是本发明实施例提供的一种基于人体感应的智能楼宇节能控制方法的流程示意图。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合一些附图和表格对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动的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。
33.如图1所示，在一个实施例中，本发明提供一种基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，包括：中央处理模块103、与所述中央处理模块103分别电连接的数据存储模块107、人体感应采集模块105、环境采集模块102和接口适配模块108以及与所述数据存储模块107电连接的配置模块106。
34.所述环境采集模块102能从外部的环境传感器101获取环境实时参数并上报到所述中央处理模块103。
35.优选的，环境采集模块102包含定时器功能，定时从外部的环境传感器101获取环境实时参数，包括温度、湿度、二氧化碳浓度、pm2.5、pm10、光照度等，模块初始化后第一次获取的环境实时参数直接上报到中央处理模块103并在内存中分区域进行缓存，后期定时获取的环境实时参数与缓存中的上一次采集的环境实时参数进行比对，将有变化的环境实时参数上报到中央处理模块103，无变化的环境实时参数不作处理。
36.人体感应采集模块105启用监听模式，实时接收外部的人体感应探测器104上报的信号，并将收到的信号值转发到中央处理模块103。
37.外部的环境传感器101可包含多个，每个空间逻辑分区至少安装一个，面积大的区域可以适当增加环境传感器的数量，环境传感器至少能够探测温度、湿度、二氧化碳浓度、pm2.5、pm10、光照度。外部的人体感应探测器104也可根据区域面积和出入口的数量确定安
装个数及安装位置。
38.接口适配模块108实时读取外部的智能化子系统110的各类数据并转换成统一的属性消息进行缓存，收到中央处理模块103下发的子外部系统属性控制信息，与缓存中的属性值进行比较，如不一致则将属性消息转换成子外部系统的操作命令后，下发到外部的智能化子系统110。
39.配置模块106用于进行工程配置，将实际空间根据使用功能区分为多个区域，配置每个区域中关联的环境传感器、人体感应探测器及各智能化子系统中的空调设备、新风设备、照明回路，同时配置每个区域中的温度阈值、二氧化碳浓度阈值、pm2.5阈值、pm10阈值、光照度阈值等，阈值可以是合适的范围，比如温度阈值24℃-28℃。还可配置工作时间和休息时间之类的时间段，比如周一到周五早上7:00-晚上19:00设置为工作时间，其余设置为休息时间。同时可以指定系统的运行模式，若不配置，则默认为自动运行模式。配置模块106将工程配置通过数据存储模块107存储到外部的数据库109中。
40.通过配置模块106将照明子系统、新风子系统、空调子系统设备的各种参数采用属性进行描述，并通过数据存储模块107存储到数据库109中，属性描述的内容包括属性编号、属性名称、所属设备编号、属性值等。
41.所述数据存储模块107能接收所述配置模块106的数据并保存，同时发送所述数据到所述中央处理模块103。
42.所述中央处理模块103能综合收到的各种数据输出控制信息并通过所述接口适配模块108联动控制所述多个智能化子系统110。
43.系统工作过程中，可通过配置模块106修改系统的运行模式、工作时间及各参数阈值，数据存储模块107将修改后的值存储到数据库109，并发送通知消息到中央处理模块103，中央处理模块103通过数据存储模块107从数据库109中读取最新配置值，并更新缓存。
44.第二方面，本发明提供一种利用上述节能控制系统能够实现的基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，包括如下步骤：
45.s1.接收环境采集模块和人体感应采集模块上报的数据；
46.s2.进入是否是预设时间判断流程，若是则开启所有区域的照明回路并进入阈值判断与修正流程，若否则进入是否有人判断流程；
47.s3.在进入所述是否有人判断流程后，若是则开启分区内的照明回路并进入阈值判断与修正流程，若否则关闭分区内的多个智能化子系统并结束所有流程；
48.s4.在进入所述阈值判断与修正流程后，先进入子阈值判断流程，若在对应子阈值范围内则结束所有流程，若不在对应子阈值范围内则进入对应的子修正流程进行修正后再结束所有流程。
49.根据本发明第二方面提供的基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，所述阈值判断与修正流程包括并行的照明阈值判断与修正流程、空调阈值判断与修正流程和新风阈值判断与修正流程中的一种或多种。
50.第三方面，本发明还提供一种基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，将上述第二方面的s4.在进入所述阈值判断与修正流程后，先进入子阈值判断流程，若在对应子阈值范围内则结束所有流程，若不在对应子阈值范围内则进入对应的子修正流程进行修正后再结束所有流程替换为：
51.s41.在进入所述阈值判断与修正流程后，先进入某个子阈值判断流程，若在对应子阈值范围内则进入到下一个子阈值判断流程，若不在对应子阈值范围内则进入对应的子修正流程进行修正后再进入到下一个子阈值判断流程，直到所有子阈值判断流程和对应的所有子修正流程走完后再结束所有流程。
52.根据本发明第三方面提供的基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，所述阈值判断与修正流程包括串行的照明阈值判断与修正流程、空调阈值判断与修正流程和新风阈值判断与修正流程中的一种或多种，所述串行的次序不做限定。
53.第二方面和第三方面的两个方法的区别仅在于诸如照明阈值判断与修正流程、空调阈值判断与修正流程和新风阈值判断与修正流程是并行还是串行，此发明中，上述各子系统的阈值判断与修正流程既可并行，又可串行，且在串行时其顺序可根据实际需要做出次序的设置。
54.在一个优选的实施例中，如图2所示，按照光照、温度、气体的串行顺序是考虑人体舒适感的灵敏程度，即一般先能看见，再调温度，最后调气体，气体状况一般最不容易被感知，且具有滞后性。
55.201：中央处理模块初始化，准备工作；
56.202：中央处理模块接收环境采集模块和人体感应采集模块上报的数据；
57.203：中央处理模块判断当前时间是否为工作时间，即进入是否是预设时间判断流程，若是工作时间，进入步骤205，若不是工作时间，则进入步骤204；
58.204：中央处理模块判断当前收到人体感应采集模块上报的数据是否有人，即进入是否有人判断流程，若有人，则进入步骤206，若无人，则进入步骤209；
59.205：向接口适配模块下发开启所有区域内照明回路的命令；
60.206：向接口适配模块下发开启对应分区内照明回路的命令；
61.207：判断分区内的光照度是否在阈值范围内，若是，则进入步骤210，若不是，则进入步骤208；
62.208：向接口适配模块下发对应分区内照明回路的亮度调节命令；
63.209：向接口适配模块下发对应分区内照明回路、空调系统、新风系统的关闭命令，并结束流程；
64.210：判断分区内的温度是否在阈值范围内，若是，则进入步骤212，若不是，则进入步骤211；
65.211：向接口适配模块下发对应分区内空调的开关命令及温度设置命令；
66.212：判断分区内的二氧化碳浓度及pm值是否在阈值范围内；若是，则结束流程，若不是，则进入步骤213；
67.213：向接口适配模块下发对应区域内的新风开关命令；
68.214：结束所有流程。
69.此优选的实施例中，阈值判断与修正流程包括依序串行的照明阈值判断与修正流程(包括207的照明子阈值判断流程和208的照明子修正流程两个步骤)、空调阈值判断与修正流程(包括210的空调子阈值判断流程和211的空调子修正流程两个步骤)和新风阈值判断与修正流程(包括212的新风子阈值判断流程和213的新风子修正流程两个步骤)。
70.具体的，系统运行时，中央处理模块103通过数据存储模块107从外部的数据库109
中读取配置信息，并缓存。配置系统运行模式为自动模式。
71.在上班时间段，若中央处理模块103收到人体感应采集模块105上报的有人信号，则启动工作时间模式，开启所有工作区域的照明回路，并结合环境参数中的光照度和数据库中对应的阈值确定照明回路的亮度，下发控制信号到接口适配模块108；同时分区域根据环境参数中的温度结合数据库中对应的阈值判断是否需要开启对应区域的空调系统，如需要，则将空调启停控制信号及设置温度消息下发到接口适配模块108；另外，分区域根据环境参数中的二氧化碳浓度及pm值结合数据库中对应的阈值判断是否需要开启对应区域的新风系统，如需要，则将新风启停控制信号下发到接口适配模块108。
72.在上班时间段，若中央处理模块103收到无人信号(目前用到的红外探测器和红外微波双鉴探测器都会在状态切换时上报消息，比如：0表示无人，1表示有人，从无人到有人，会上报1，当一段时间没有检测到人(时间长度硬件配置时可调)，会上报0)，则也保证所有工作区域的照明回路维持开启状态，如果收到的分区内的实时光照度低于最低阈值或高于最高阈值，则将亮度调整消息下发到接口适配模块108，实时调整对应分区内照明回路的亮度；同时，收到的分区内温度值低于最低阈值或高于最高阈值，则将开关设置或出风口阀门的开度消息下发到接口适配模块108，对分区内的空调温度进行实时控制；收到的分区域内的实时二氧化碳浓度、pm2.5、pm10的值高于最高阈值，则将新风系统的启停消息下发到接口适配模块108，对分区内的新风系统进行实时控制。
73.在下班时间段，若中央处理模块103收到有人信号，则判断分区内实时的照度值是否低于最低阈值，若是，则将对应区域内照明回路的开启消息下发到接口适配模块108，并根据实时的照度值及所配置的阈值调整回路亮度；判断对应区域中的实时温度是否高于最高阈值或低于最低阈值，若是，则将对应区域空调系统的开启消息下发到接口适配模块108，并根据实时的温度值及所配置的阈值调整空调系统的开关或阀门开度；判断对应区域中的二氧化碳浓度、pm2.5、pm10的值是否高于最高阈值，若是，则将对应区域新风系统的开启消息下发到接口适配模块108，并根据实时的环境参数值及所配置的阈值调整新风系统的开关或阀门开度。
74.在下班时间段，若中央处理模块103收到无人信号，则经过一段时间延时后，将对应区域的照明回路、空调系统、新风系统的关闭消息下发到接口适配模块108。延时的时长可通过配置模块106分区域进行配置。
75.以上所述仅为本发明的一些较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，其特征在于，包括：中央处理模块、与所述中央处理模块分别电连接的数据存储模块、人体感应采集模块、环境采集模块和接口适配模块以及与所述数据存储模块电连接的配置模块；所述环境采集模块能从外部的环境传感器获取环境实时参数并上报到所述中央处理模块；所述人体感应采集模块能实时接收外部的人体感应探测器上报的信号并转发到所述中央处理模块；所述接口适配模块能面向外部的多个智能化子系统提供多个接口，将所述多个智能化子系统的各类数据转换成统一的属性消息并与所述中央处理模块交互；所述配置模块能配置所述环境实时参数的阈值，修改所述多个智能化子系统的联动策略；所述数据存储模块能接收所述配置模块的数据并保存，同时发送所述数据到所述中央处理模块；所述中央处理模块能综合收到的各种数据输出控制信息并通过所述接口适配模块联动控制所述多个智能化子系统。2.根据权利要求1所述的基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，其特征在于，所述配置模块还能配置时间段，所述中央处理模块能综合收到的包括所述时间段的各种数据输出控制信息并通过所述接口适配模块联动控制所述多个智能化子系统。3.根据权利要求1所述的基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，其特征在于，所述环境实时参数包括照明度、温度、湿度、二氧化碳浓度、pm2.5和pm10中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，其特征在于，所述属性消息的内容包括属性编号、属性名称、所属设备编号和属性值中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，其特征在于，所述多个智能化子系统包括照明子系统、空调子系统和新风子系统中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，其特征在于，所述环境采集模块包括定时器，能定时从外部的环境传感器获取环境实时参数并上报到所述中央处理模块。7.一种利用权利要求1至6任一所述的节能控制系统能够实现的基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：s1.接收环境采集模块和人体感应采集模块上报的数据；s2.进入是否是预设时间判断流程，若是则开启所有区域的照明回路并进入阈值判断与修正流程，若否则进入是否有人判断流程；s3.在进入所述是否有人判断流程后，若是则开启分区内的照明回路并进入阈值判断与修正流程，若否则关闭分区内的多个智能化子系统并结束所有流程；s4.在进入所述阈值判断与修正流程后，先进入子阈值判断流程，若在对应子阈值范围内则结束所有流程，若不在对应子阈值范围内则进入对应的子修正流程进行修正后再结束所有流程。8.根据权利要求7所述的基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，其特征在于，所述阈值判断与修正流程包括并行的照明阈值判断与修正流程、空调阈值判断与修正流程和新风
阈值判断与修正流程中的一种或多种。9.根据权利要求7所述的基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，其特征在于，将所述s4.在进入所述阈值判断与修正流程后，先进入子阈值判断流程，若在对应子阈值范围内则结束所有流程，若不在对应子阈值范围内则进入对应的子修正流程进行修正后再结束所有流程替换为：s41.在进入所述阈值判断与修正流程后，先进入某个子阈值判断流程，若在对应子阈值范围内则进入到下一个子阈值判断流程，若不在对应子阈值范围内则进入对应的子修正流程进行修正后再进入到下一个子阈值判断流程，直到所有子阈值判断流程和对应的所有子修正流程走完后再结束所有流程。10.根据权利要求9所述的基于人体感应的智能楼宇节能控制方法，其特征在于，所述阈值判断与修正流程包括串行的照明阈值判断与修正流程、空调阈值判断与修正流程和新风阈值判断与修正流程中的一种或多种，所述串行的次序不做限定。

技术总结
本发明提供一种基于人体感应的智能楼宇节能控制系统，包括：中央处理模块、与中央处理模块分别电连接的数据存储模块、人体感应采集模块、环境采集模块和接口适配模块以及与数据存储模块电连接的配置模块；接口适配模块能面向外部的多个智能化子系统提供多个接口，将多个智能化子系统的各类数据转换成统一的属性消息并与中央处理模块交互；配置模块能配置环境实时参数的阈值，修改多个智能化子系统的联动策略。本发明通过分区域分时段，结合外部的环境实时参数及其对应阈值的判断，可同时对照明、空调和新风等外部的多个智能化子系统进行联动控制，能够有效达到节能的目的，并且为用户提供安全、舒适、智慧化的工作环境。智慧化的工作环境。智慧化的工作环境。


技术研发人员：李玉华 黄晓艳 赵桥 蔡剑峰 陈丹
受保护的技术使用者：武汉虹信技术服务有限责任公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/3/8