智能环境空气管理系统

技术领域

本描述一般涉及空气管理系统，并且更特别地涉及智能环境空气管理系统。

背景技术

诸如住宅区之类的建筑物包含监测室内空气质量的不同方面的许多装置。但是，常规空气管理系统无法协调跨这些装置的室内空气质量管理。这个布局由于这些不同装置的分散性质而使得有效的用户控制变得困难。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于智能环境空气管理系统的中央控制器，所述系统包括至少一个空气危害传感器、至少一个环境条件监测器和至少一个危害缓解装置。所述中央控制器包括至少一个处理器和存储器，所述存储器存储可由至少一个处理器执行的指令。所述指令当被执行时致使中央控制器检测至少一个空气危害传感器、至少一个环境条件监测器和至少一个空气危害缓解装置并且与其通信。

根据本发明的另一方面，一种用于建筑物的智能环境空气管理系统包括中央控制器、至少一个空气危害传感器、至少一个环境条件监测器和至少一个空气危害缓解装置。所述至少一个空气危害传感器被配置成向中央控制器传递空气危害数据。所述至少一个环境条件监测器被配置成向中央控制器传递环境条件数据。所述至少一个空气危害缓解装置被配置成执行来自中央控制器的至少一个空气危害缓解指令。

根据本发明的又一方面，一种操作智能环境空气管理系统的方法包括采用中央控制器来检测智能环境空气管理系统的多个组件。所述多个组件包括至少一个空气危害传感器、至少一个环境条件监测器和至少一个空气危害缓解装置。所述至少一个空气危害传感器测量至少一个空气危害的空气危害水平。所述至少一个空气危害传感器向中央控制器传递空气危害数据。所述至少一个环境条件监测器测量至少一个环境条件的环境条件水平。所述至少一个环境条件监测器向中央控制器传递环境条件数据。所述中央控制器确定至少一个空气危害的空气危害水平是否超过至少一个空气危害的空气危害阈值。

附图说明

在本说明书的结束部分的权利要求中特别指出并且明确要求保护被看作是本公开的本主题。附图的以下描述无论如何都不应当被理解为进行限制。

图1是示例性智能环境空气管理系统的示意描绘。

图2是示例性智能环境空气管理系统的示意描绘，所述系统包括二氧化碳传感器、空气交换器和炉用风机。

图3是描绘智能环境空气管理系统的示例性操作的流程图。

具体实施方式

智能环境空气管理系统组合监测和缓解措施，以允许跨建筑物中的可用监测和缓解装置的用户控制。所述系统能够优先化检测到的危害，并且实现缓解措施。所述系统能够通过有线或无线网络来监测可用装置，并且相应地适配缓解措施。

图1是示例性空气管理系统10的示意图。在所描绘的示例中，空气管理系统10包括缓解/监测系统12和中央控制器14。缓解/监测系统12包括空气危害传感器16、环境条件监测器18、空气危害缓解装置20和用户接口22。中央控制器14包括处理器24、存储器单元26、通信装置28、输入装置30、输出装置32和告警模块34。如下面更详细描述，空气管理系统10是用于建筑物的智能环境空气管理系统。

缓解/监测系统12能够包含至少一个空气危害传感器16，并且在一些实施例中能够包含多个空气危害传感器16。每个空气危害传感器16被配置成检测至少一个空气危害的存在。应当理解，空气危害是能够存在于空气中的有害物质。空气危害传感器16可以是例如二氧化碳（CO

缓解/监测系统12可以包括至少一个环境条件监测器18，并且在一些实施例中能够包含多个环境条件监测器18。每个环境条件监测器18被配置成检测至少一个环境条件，诸如温度或湿度。环境条件监测器18可以是例如温度传感器或湿度传感器。每个环境条件监测器18能够被配置成测量环境条件监测器18被配置成检测的（一个或多个）环境条件的环境条件水平。每个环境条件监测器18能够被进一步配置成向中央控制器14传递指示所测量的环境条件水平的环境条件数据。缓解/监测系统12可以包括多个不同种类的环境条件监测器18，并且能够附加地/或替代地包括多个相同种类的环境条件监测器18。

缓解/监测系统12可以包括至少一个空气危害缓解装置20。每个空气危害缓解装置20被配置成执行至少一个空气危害缓解措施。空气危害缓解装置20可以是例如空气交换器、室内空气净化器、排气扇或炉用风机。每个空气危害缓解装置20能够被配置成与中央控制器14通信，使得每个空气危害缓解装置20能够从中央控制器14接收至少一个空气危害缓解指令，以执行所述至少一个空气危害缓解措施。另外，每个空气危害缓解装置20能够被配置成与中央控制器14通信，使得每个空气危害缓解装置20能够向中央控制器14发送与所述空气缓解装置20的操作有关的信息。缓解/监测系统12可以包括多个不同种类的空气危害缓解装置20，并且能够附加地/或替代地包括多个相同种类的空气危害缓解装置20。

缓解/监测系统12可以包括至少一个用户接口22。每个用户接口22能够被配置成接收来自用户的输入。用户接口22可以是例如墙上控制装置（诸如恒温器）、语音控制装置（诸如数字助理）、远程控制装置、基于计算机的应用或者移动电话应用。每个用户接口22能够被配置成与中央控制器14通信。如下面更详细描述，每个用户接口22能够被进一步配置成接收用户对空气管理系统10的操作模式的选择。缓解/监测系统12可以包括多个不同种类的用户接口22，并且能够附加地/或替代地包括多个相同种类的用户接口22。在一些示例中，用户接口22可以包括下面描述的输入装置30和/或输出装置32。在其它示例中，用户接口22能够被配置成与中央控制器14内的输入装置30和/或输出装置32通信。

如上所述，中央控制器14可以包括处理器24、存储器单元26、通信装置28、输入装置30、输出装置32和告警模块34。在一些实施例中，控制器14可以包括多个处理器24、存储器单元26、通信装置28、输入装置30和输出装置32。附加地，中央控制器14可以包括更多组件，诸如功率源。

处理器24能够被配置成实现功能性和/或处理指令以供在中央控制器14内执行。例如，处理器24可以能够处理存储在存储器单元26中的指令。处理器24的示例可以包括以下项中的任一项或多项：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）、或者其它等效分立或集成的逻辑电路。由处理器24所执行的指令能够致使中央控制器14执行动作，诸如检测缓解/监测系统12的组件并且与其通信，接收和评估来自组件的输入数据，和/或指导组件执行动作。

中央控制器14还可以包括能够进行存储的存储器，诸如存储器单元26。存储器单元26能够被配置成在操作期间在中央控制器14内存储信息（和/或可以是由处理器24可执行的指令）。在一些示例中，存储器单元26被描述为计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质可以包括非暂态介质。术语“非暂态”能够指示存储介质不在载波或传播信号中被实施。在某些示例中，非暂态存储介质能够存储能够随时间过去而改变的数据（例如在RAM或高速缓存中）。在一些示例中，存储器单元26是暂态存储器，意味着存储器单元26的主要目的不是长期存储。在一些示例中，存储器单元26被描述为易失性存储器，意味着存储器单元26当送往中央控制器14的功率被关断时不保持所存储的内容。易失性存储器的示例可以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，存储器单元26用来存储供处理器24执行的程序指令。

存储器单元26能够被配置成存储比易失性存储器更大量的信息。存储器单元26能够进一步被配置用于信息的长期存储。在一些示例中，存储器单元26包括非易失性存储元件。这类非易失性存储元件的示例可以包括磁硬盘、光盘、闪速存储器或者电可编程存储器（EPROM）或电可擦可编程（EEPROM）存储器的形式。

中央控制器14还可以包括通信装置28。中央控制器14能够利用通信装置28来经由一个或多个网络（诸如一个或多个无线或有线网络或两者）与装置通信。通信装置28可以是网络接口卡（诸如以太网卡）、光学收发器、射频收发器或者能够发送和接收信息的任何其它类型的装置。例如，通信装置28可以是射频传送器，所述射频传送器专用于蓝牙或WiFi频带或者商业网络（诸如GSM、UMTS、3G、4G、5G等）。替代地，通信装置28可以是通用串行总线（USB）。

中央控制器14可以包括输入装置30。输入装置30可以包括存在敏感和/或触控显示器或者被配置成接收来自用户的输入的另一类型的装置。

中央控制器14可以包括输出装置32。输出装置32可以包括显示装置、扬声器、液晶显示器（LCD）、发光二极管（LED）显示器、有机发光二极管（OLED）显示器、分立开关输出或者用于输出采取用户或机器可理解的形式的信息的另一类型的装置。在中央控制器14被配置成经由云来传输和存储数据的示例中，输入装置30和/或输出装置32可以是站点外的主机计算系统，并且能够使用应用来例如处理用户输入数据。

中央控制器14还可以包括告警模块34。告警模块34能够被配置成指导用户接口22显示或通告空气危害警告。告警模块34能够被进一步配置成指导用户接口22和/或至少一个空气危害传感器16显示缓解失败警报消息或发出警报。在用户接口22能够可视地向用户显示信息的示例中，告警模块34能够被配置成指导用户接口22显示书面空气危害警告。在用户接口22能够可听地向用户传达信息的示例中，告警模块34能够被配置成指导用户接口22通告听觉空气空气危害警告和/或缓解失败警报。在一些示例中，告警模块34能够被配置成向用户建议附加空气危害缓解措施。例如，告警模块34能够被配置成指导用户接口22显示消息，所述消息建议用户开启它们家中的窗户以更有效地缓解存在的（一个或多个）空气危害。

中央控制器14能够被配置成接收输入数据，并且指导组件实行用于空气管理系统10内的组件的操作和配置的指令。例如，中央控制器14能够被配置成检测缓解/监测系统12的组件（空气危害传感器16、环境条件监测器18、空气危害缓解装置20和用户接口22）。对组件的这个检测可以包括检测哪些组件是连接的，以及检测特定组件是否可操作（即，能够与中央控制器14通信并且从中央控制器14接收指令）。中央控制器14能够被配置成检测缓解/监测系统12内所连接的组件的种类。例如，中央控制器14能够被配置成检测空气危害传感器16是CO传感器。中央控制器14能够被进一步配置成检测缓解/监测系统12的组件（空气危害传感器16、环境条件监测器18、空气危害缓解装置20和用户接口22）中的每个的位置。中央控制器14能够被配置成检测至少一个人员相对缓解/监测系统12的组件中的每个的位置，并且能够被进一步配置成检测相对缓解/监测系统12的组件中的每个的位置存在的人员的数量。中央控制器14能够被配置成指定建筑物内允许目标空气危害缓解措施的区域。例如，如果中央控制器14接收指示对应于厨房的区域中的高VOC水平的空气危害数据，则中央控制器14能够指导厨房中的空气危害缓解装置20（诸如空气交换器）开始操作。

中央控制器14能够被配置成与空气危害传感器16、环境条件监测器18、空气危害缓解装置20和用户接口22通信。这能够通过通信装置28来实现，所述通信装置能够使中央控制器14能够通过有线或无线网络与空气危害传感器16、环境条件监测器18、空气危害缓解装置20和用户接口22通信。例如，通信装置28能够使中央控制器14能够经由自动化调试（对于连接的智能组件）、接近调试（使用近场调试（NFC）或蓝牙连接）或手动调试（组件与中央控制器14之间的有线连接）与缓解/监测系统12的组件通信。

中央控制器14能够被配置成接收来自空气危害传感器16和/或环境条件监测器18的输入数据。如上所述，来自空气危害传感器16的输入数据是空气危害数据，以及来自环境条件监测器18的输入数据是环境条件数据。中央控制器14能够被配置成通过存储器单元26内存储的优先化算法向来自空气危害传感器16的输入数据指配优先等级。优先化算法能够为每个空气危害指定优先等级，以当检测到多个空气危害时能够实现有效空气危害缓解。这还能够通过协调空气危害缓解措施来附加地帮助避免加剧空气危害。中央控制器14能够被配置成确定从空气危害传感器16接收的空气危害数据是否超过空气危害阈值。能够基于例如室内空气质量标准、制造商推荐或用户选择的缺省水平为每个空气危害指定空气危害阈值。

中央控制器14能够被配置成如果空气危害数据超过相关空气危害的空气危害阈值则选择至少一个空气危害缓解措施，并且能够被配置成指导空气危害缓解装置20执行所选择的至少一个空气危害缓解措施。所述至少一个空气危害缓解措施能够由存储器单元26内存储的动作算法来指定。动作算法与优先化算法相组合能够为检测到的（一个或多个）空气危害指定和存储适当空气危害缓解措施。中央控制器14能够被进一步配置成评估来自空气危害传感器16的输入数据的优先等级，并且选择对应于中央控制器14所评估的最高优先等级的空气危害缓解措施。

中央控制器14能够被配置成选择空气管理系统10的操作模式。空气管理系统10的操作模式可以包括例如能量效率模式、最佳空气质量模式和/或用户定制模式。在能量效率模式中，中央控制器14初始能够选择比其它空气危害缓解措施更为热有效的空气危害缓解措施。例如，如果中央控制器14检测到高CO

中央控制器14能够被配置成在空气危害缓解装置20正执行至少一个空气危害缓解措施的同时计算空气危害水平的变化率。例如，可以通过如下计算一段时间内空气危害水平的变化来查找变化率，如下所示：

其中Δ

在一些示例中，中央控制器14能够被配置成使用所计算的空气危害的变化率来评估空气危害水平是否预计超过那个特定空气危害的空气危害阈值。中央控制器14能够被进一步配置成指导空气危害缓解装置20执行空气危害缓解措施，以便防止空气危害的空气危害水平超过空气危害阈值。

中央控制器14能够被配置成评估空气危害的空气危害水平是否下降到低于空气危害阈值并且达到安全水平。所述安全水平能够例如通过室内空气质量标准来定义，并且替代地可以是基准水平（通过诸如建筑物内的90天运行平均数之类的平均测量所定义）。中央控制器14能够被配置成一旦空气危害水平处于或低于安全水平则指导空气危害缓解装置20挂起空气危害缓解措施。

中央控制器14可以是模块化组件，使得中央控制器14是与空气管理系统10的其余部分分离的装置，以及在一些示例中，中央控制器14可以是便携装置。中央控制器14可以是局部控制器，所述局部控制器从缓解/监测系统12的组件接收输入并且向缓解/监测系统12的组件发送指令。

图2是示例性空气管理系统100的示意图。空气管理系统包括中央控制器102、二氧化碳传感器104、户外空气温度传感器106、HVAC返回空气温度传感器108、室内空气温度传感器110、空气交换器112和炉用风机114。

CO

图3是描绘诸如空气管理系统10和100之类的空气管理系统的操作的方法200的流程图。方法200可以包括步骤202-238。

在步骤202中，空气管理系统能够被通电。这能够通过例如用户对空气管理系统通电或者中央控制器指导空气管理系统在预先选择时间通电来实现。通电可以附加地和/或替代地在关机（诸如在系统重启的情况下，或者在诸如功率损失之类的事件）之后发生。

在步骤204中，空气管理系统的中央控制器能够识别空气管理系统的缓解/监测系统的组件。如上面参照图1所述，这些组件可以包括至少一个空气危害传感器、至少一个环境条件监测器、至少一个空气危害缓解装置和至少一个用户接口。所述至少一个空气危害传感器可以是二氧化碳传感器、总挥发性有机化合物传感器、一氧化碳传感器、烟雾检测器和/或氡传感器。所述至少一个环境条件监测器可以是温度传感器和/或湿度传感器。所述至少一个空气危害缓解装置可以是空气交换器、室内空气净化器、排气扇和/或炉用风机。所述至少一个用户接口可以是墙上控制装置、语音控制装置、远程控制装置、基于计算机的应用和/或移动电话应用。如上面参照图1所述，中央控制器能够被配置成检测哪些组件是连接的并且可操作。如下面相对步骤214更详细描述，也可以在空气管理系统的整个操作中周期性地检查每个组件的状态（所述组件是否是连接的和/或是可由中央控制器操作的）。

在步骤206中，用户能够选择空气管理系统的操作模式，并且中央控制器能够验证用户所选择的操作模式。如上面参照图1所述，操作模式可以是例如能量效率模式、最佳空气质量模式或用户定制模式。

在步骤208中，中央控制器能够配置和存储适当的优先化和动作算法。中央控制器能够基于例如空气管理系统内的组件的所选择的操作模式和/或配置来配置优先化和/或动作算法。上面参照图1详细描述了这些算法。

在步骤210中，中央控制器能够分析来自缓解/监测系统中的组件的输入数据。这可以包括例如来自至少一个空气危害传感器的空气危害数据和/或来自至少一个环境条件监测器的环境条件数据。

在步骤212中，中央控制器能够评估是否已超过每个空气危害的特定空气危害阈值。如果中央控制器确定未超过空气危害阈值，则空气管理系统能够进入步骤214。如果中央控制器确定已超过特定空气危害阈值，则空气管理系统能够进入步骤218。

在步骤214中，中央控制器能够评估空气管理系统的配置自步骤204（其中中央控制器识别空气管理系统内的组件）以来是否已改变。中央控制器能够识别例如新组件是否已被添加，或者组件是否已经离线或者以其它方式与中央控制器断开。中央控制器能够在空气管理系统的操作期间周期性地重复步骤214。如果中央控制器确定空气管理系统的配置未改变（即，所有初始检测到的组件当前是连接的），则空气管理系统能够进入步骤216。如果中央控制器确定空气管理系统的配置已改变，则空气管理系统能够重复如上所述的步骤208-212。

在步骤216中，中央控制器能够评估由用户在步骤206中所选择的操作模式是否已改变。如果中央控制器确定初始所选择的操作模式未改变，则空气管理系统能够重复如上所述的步骤210-212。如果中央控制器确定所选择的操作模式已改变（即，用户已经选择不同操作模式、重置或改变初始操作模式设定或者以其它方式改变初始选择的操作模式），则空气管理系统能够重复如上所述的步骤208-212。

在步骤218中，中央控制器能够指导告警模块公布空气危害警告。这能够通过例如在用户接口上显示关于已经检测到空气危害的不安全水平并且系统将开始执行空气危害缓解措施的空气危害警告消息来实现。

在步骤220中，中央控制器能够指导至少一个空气危害缓解装置执行至少一个空气危害缓解措施。所述空气危害缓解措施能够由中央控制器基于中央控制器检测到的（一个或多个）空气危害缓解装置来选择。（一个或多个）空气危害缓解措施能够由所配置的优先化和动作算法来定义。例如，如果在特定房间中已经检测到高于VOC阈值的VOC水平，则中央控制器能够指导空气交换器开始操作。

在步骤222中，中央控制器能够分析来自所连接的空气危害传感器的空气危害数据。使用这个空气危害数据，中央控制器能够计算空气危害的变化率，并且能够进一步计算缓解空气危害（即，返回到空气危害水平低于空气危害阈值的安全空气质量）所需的总时间。

在步骤224中，中央控制器能够评估是否由连接的空气危害传感器已经检测到附加空气危害。中央控制器能够进一步评估检测到的任何附加空气危害是否具有比在步骤212中初始检测的空气危害更高的优先等级。如果尚未检测到附加空气危害，或者如果检测到的附加空气危害具有比在步骤212中初始检测的空气危害更低的优先等级，则空气管理系统能够进入步骤226。如果中央控制器确定具有比在步骤212中检测的空气危害更高的优先等级的空气危害存在，则空气管理系统能够重复如上所述的步骤220-222。

在步骤226中，中央控制器能够评估由至少一个空气危害缓解装置在220中执行的至少一个空气危害缓解措施是否有效地缓解在步骤212或224中检测到的空气危害。中央控制器能够通过例如测量在步骤222中计算的变化率为负还是正来评估至少一个空气危害缓解措施的有效性。负变化率发信号通知关于空气危害水平随时间过去而降低，而正变化率发信号通知关于随时间过去空气危害水平的增加。附加地，中央控制器能够将变化率与阈值变化率进行比较。这个阈值变化率能够例如基于建筑物的体积以及可能的空气交换的体积。如果中央控制器测量出正变化率，则中央控制器能够将至少一个空气危害缓解措施指定为无效，并且空气管理系统能够进入步骤228。附加地/或替代地，如果变化率超过阈值变化率（这会发信号通知关于空气危害水平比它应该在阈值变化率时降低得更慢），则中央控制器能够将至少一个空气危害缓解措施指定为无效。相反，如果中央控制器测量出负变化率或者小于阈值变化率的变化率，则中央控制器能够将至少一个空气危害缓解措施指定为有效，并且空气管理系统能够进入步骤230。

在步骤228中，中央控制器能够评估第二空气危害缓解措施是否可用。这能够通过中央控制器确定第二空气危害缓解装置是否是连接的或者确定当前执行空气缓解措施的空气危害缓解装置是否能够改变当前执行的空气危害缓解措施来实现。如果中央控制器确定第二空气危害缓解措施可用，则中央控制器能够确定当前是否启用第二空气危害缓解措施。如果中央控制器确定第二空气危害缓解措施可用并且尚未被启用，则空气管理系统能够进入步骤232。如果中央控制器确定第二空气危害缓解措施或者不可用或者已经被启用，则空气管理系统能够进入步骤234。

在步骤230中，中央控制器能够评估空气危害水平是高于还是低于空气危害阈值。如果中央控制器确定空气危害水平高于空气危害阈值，则空气管理系统能够重复步骤222-224。如果中央控制器确定空气危害水平低于空气危害阈值（即，先前检测到的空气危害已被缓解），则空气管理系统能够进入步骤236。

在步骤232中，中央控制器能够指导至少一个空气危害缓解装置启用第二空气危害缓解措施。在中央控制器指导至少一个空气危害缓解装置启用第二空气危害缓解措施之后，空气管理系统能够重复步骤220-224。

在步骤234中，中央控制器能够测量自至少一个空气危害缓解装置开始执行至少一个空气危害缓解措施以来已经经过的时间量。附加地，中央控制器能够评估已经经过的时间量是否超过最大缓解时间。如果中央控制器确定时间量尚未超过最大缓解时间，则空气管理系统能够重复步骤222-224。如果中央控制器确定时间量已经超过最大缓解时间，则空气管理系统能够进入步骤238。

在步骤236中，中央控制器能够指导告警模块消除由告警模块在步骤218公布的空气危害警告。这能够通过例如在用户接口上显示关于空气危害已被成功缓解的消息来实现。附加地，中央控制器能够指导至少一个空气危害缓解装置挂起至少一个缓解措施。空气管理系统然后能够重复步骤210-212。

在步骤238中，中央控制器能够指导告警模块触发缓解警报。这能够通过例如在用户接口上显示关于空气危害缓解措施不成功的缓解失败警报消息或者指导空气危害传感器发出可听警报来实现。空气管理系统然后能够重复步骤220-224。

将智能环境空气管理系统结合到建筑物馁提供若干优点。中央控制器允许空气管理系统的简易和有效的集中化用户管理。能够检测连接的装置的中央控制器能够管理装置断电或连接问题，同时允许空气管理系统继续操作。结合用于对空气危害缓解措施的选择的优先化算法改进了系统的安全性，并且考虑了中央控制器检测到的装置。最后，智能系统允许基于用户的优选和可用装置的个性化设置。

虽然参照（一个或多个）示例性实施例描述了本发明，但是本领域的那些技术人员将会理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以用等效物来替换其要素。另外，在不偏离本公开的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定的情形或材料适应本公开的教导。因此，意图是本发明并不限于所公开的（一个或多个）特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求书的范围之内的所有实施例。