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一种工作区域空调系统的控制方法和装置

文献发布时间:2023-06-19 16:09:34



技术领域

本发明涉及空调系统控制领域,尤其涉及一种工作区域空调系统的控制方法和装置。

背景技术

随着科学技术的发展,公民的劳动安全越来越受到重视。部分职业受作业任务的限制,工作环境常常十分恶劣。例如,室外塔吊工作间、锅炉房、锻造车间、热处理车间等一些工作区域,在高温或高辐射的条件下,温度常可达到35摄氏度甚至更高,部分造纸、印染等工作区域相对湿度可达90%以上。

现有空调系统控制技术将温度作为空调系统的控制依据,往往欠缺考虑环境相对湿度、空气流速和辐射强度等因素对工作环境的影响,且这些控制方法缺少基于这些因素对空调系统的综合调控,由此会造成不必要的能源浪费,空调系统的控制效率低下。

发明内容

本发明提供了一种工作区域空调系统的控制方法和装置,提高了空调系统的控制效率。

为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种工作区域空调系统的控制方法,包括:

获取用户输入的工作区域参数,实时测量工作区域的环境参数;其中,所述环境参数包括湿球温度和黑球温度;

根据所述湿球温度和黑球温度,计算所述工作区域的WBGT现值;通过所述工作区域参数,获取所述工作区域对应的WBGT指数限值;

将所述WBGT现值与所述WBGT指数限值进行比对;

当所述WBGT现值大于所述WBGT指数限值时,发送控制指令给所述工作区域的空调系统,以使所述空调系统按照预设策略调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者。

作为优选方案,所述空调系统按照预设策略调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者,具体为:

所述空调系统控制遮阳设施开启,改变所述工作区域的辐射程度;

若开启后所述工作区域的WBGT现值大于所述WBGT指数限值,则对比室外空气实时干球温度和所述WBGT指数限值,当所述WBGT指数限值减去室外空气实时干球温度大于等于3摄氏度时,则控制通风设备调节所述工作区域的风速;当所述WBGT指数限值减去室外空气实时干球温度小于3摄氏度时,则通风设备不启动;

若调节风速后所述工作区域的WBGT现值大于所述WBGT指数限值,则控制空调设备调节所述工作区域的环境温度;

若调节温度后所述工作区域的相对湿度大于80%,则控制除湿设备直至所述工作区域的相对湿度小于等于80%。

作为优选方案,所述环境参数还包括干球温度,所述相对湿度根据下式计算获得:

其中,φ为工作区域的相对湿度,p

作为优选方案,所述工作区域参数还包括体力劳动等级和工作地点,所述通过所述工作区域参数,获取所述工作区域对应的WBGT指数限值,具体为:

根据所述体力劳动等级确定WBGT限值,根据所述工作地点确定WBGT修正值;基于所述WBGT限值和WBGT修正值,获得所述WBGT指数限值;其中,所述WBGT指数限值为所述WBGT修正值和所述WBGT限值的和。

作为优选方案,所述工作区域参数还包括劳动者工作小时数,所述根据所述体力劳动等级确定WBGT限值,具体为:

根据所述劳动者工作小时数,结合预设的工作时间,计算所述工作区域的接触时间率;根据所述接触时间率和所述体力劳动等级,查表确定所述工作区域的WBGT限值。

作为优选方案,所述根据所述湿球温度和所述黑球温度计算所述工作区域的WBGT现值,具体为:

实时获取所述工作区域的湿球温度和黑球温度,根据下式计算所述WBGT现值:

WBGT

其中,τ为所述工作区域的湿球温度,g为所述工作区域的黑球温度,WBGT

相应的,本发明实施例还提供了一种工作区域空调系统的控制装置,包括参数获取模块、计算模块、比对模块和控制模块;其中,

所述参数获取模块用于获取用户输入的工作区域参数,实时测量工作区域的环境参数;其中,所述环境参数包括湿球温度和黑球温度;

所述计算模块用于根据所述湿球温度和所述黑球温度,计算所述工作区域的WBGT现值;通过所述工作区域参数,获取所述工作区域对应的WBGT指数限值;

所述比对模块用于将所述WBGT现值与所述WBGT指数限值进行比对;

所述控制模块用于当所述WBGT现值大于所述WBGT指数限值时,发送控制指令给所述工作区域的空调系统,以使所述空调系统按照预设策略调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者。

作为优选方案,所述空调系统按照预设策略调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者,具体为:

所述空调系统控制遮阳设施开启,改变所述工作区域的辐射程度;

若开启后所述工作区域的WBGT现值大于所述WBGT指数限值,则对比室外空气实时干球温度和所述WBGT指数限值,当所述WBGT指数限值减去室外空气实时干球温度大于等于3摄氏度时,则控制通风设备调节所述工作区域的风速;当所述WBGT指数限值减去室外空气实时干球温度小于3摄氏度时,则通风设备不启动;

若调节风速后所述工作区域的WBGT现值大于所述WBGT指数限值,则控制空调设备调节所述工作区域的环境温度;

若调节温度后所述工作区域的相对湿度大于80%,则控制除湿设备直至所述工作区域的相对湿度小于等于80%。

作为优选方案,所述环境参数还包括干球温度,所述相对湿度根据下式计算获得:

其中,φ为工作区域的相对湿度,p

作为优选方案,所述工作区域参数还包括体力劳动等级和工作地点,所述计算模块通过所述工作区域参数,获取所述工作区域对应的WBGT指数限值,具体为:

所述计算模块根据所述体力劳动等级确定WBGT限值,根据所述工作地点确定WBGT修正值;基于所述WBGT限值和WBGT修正值,获得所述WBGT指数限值;其中,所述WBGT指数限值为所述WBGT修正值和所述WBGT限值的和。

相比于现有技术,本发明实施例具有如下有益效果:

本发明实施例提供了一种工作区域空调系统的控制方法和装置,所述方法包括:获取用户输入的工作区域参数,实时测量工作区域的环境参数;其中,所述环境参数包括湿球温度和黑球温度;根据所述湿球温度和所述黑球温度计算所述工作区域的WBGT现值;通过所述工作区域参数,获取所述工作区域对应的WBGT指数限值;将所述WBGT现值与所述工作区域对应的WBGT指数限值进行比对;当所述WBGT现值大于所述WBGT指数限值时,发送控制指令给所述工作区域的空调系统,以使所述空调系统按照预设策略调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者。相比于现有技术,空调系统的控制方法囊括考虑了工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者,实现了空调系统多因素的综合调控,减少了能源消耗,提高了控制效率。

进一步的,对空调系统调控时,依次调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度,循序渐进,适用于不同类型以及处于不同地区的工作区域,对不同的工作区域都体现出较佳的调控效果,提高了对不同环境的适用性和实用性。

进一步的,对WBGT指数限值进行了修正,考虑了工作地点以及劳动者不同工作类型对应的体力劳动等级,使WBGT指数限值更贴近实际情况,提高了对不同工作区域的通用性。

附图说明

图1:为本发明提供的一种工作区域空调系统的控制方法的实施例的流程示意图。

图2:为本发明提供的一种工作区域空调系统的控制装置的实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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作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。

实施例一:

请参照图1,图1为本发明实施例提供的一种工作区域空调系统的控制方法,包括步骤S1至S4,其中,

步骤S1,获取用户输入的工作区域参数,实时测量工作区域的环境参数;其中,所述环境参数包括湿球温度和黑球温度。

在本实施例中,获取用户基于用户终端的交互界面输入的工作区域参数,所述工作区域参数包括劳动者工作小时数、体力劳动等级和工作地点。同时,实时测量工作区域的环境参数,所述环境参数包括干球温度、湿球温度和黑球温度。其中,所述干球温度可以通过温度传感器获得,所述黑球温度通过黑球温度传感器获得,所述湿球温度通过湿球温度测量仪测得。

步骤S2,根据所述湿球温度和黑球温度,计算所述工作区域的WBGT现值;通过所述工作区域参数,获取所述工作区域对应的WBGT指数限值。

在本实施例中,实时获取所述工作区域的湿球温度和黑球温度,根据下式计算所述WBGT现值,具体为:

WBGT

其中,τ为所述工作区域的湿球温度,g为所述工作区域的黑球温度,WBGT

所述通过所述工作区域参数,获取所述工作区域对应的WBGT指数限值,具体为:根据所述体力劳动等级确定WBGT限值,根据所述工作地点确定WBGT修正值;基于所述WBGT限值和WBGT修正值,获得所述WBGT指数限值;其中,所述WBGT指数限值为所述WBGT修正值和所述WBGT限值的和。

更具体的,优选为,根据所述劳动者工作小时数,结合预设的工作时间,计算所述工作区域的接触时间率;优选的,预设的工作时间为8小时(根据公知常识,8小时为接触时间率的上限,考虑了高温作业场所的工作人员不宜长时间劳作,工作时间不宜超过8小时),因此接触时间率为劳动者工作小时除以8。

进而根据所述接触时间率和所述体力劳动等级,查表确定所述工作区域的WBGT限值,参照表1:

表1不同体力劳动强度WBGT限值

当计算获得的接触时间率为其他接触时间率时,可通过插值法计算相应的WBGT限值。

其中,体力劳动强度分级参照表2:

表2体力劳动强度分级

并根据工作区域所处的工作地点,查表确定WBGT修正值,具体地,参照表3:

表3典型城市的WBGT修正值

如此类推,可以对各城市都赋予预设的WBGT修正值,实际应用中通过查表确定。WBGT指数限值为所述WBGT修正值和所述WBGT限值相加获得。在对所述WBGT指数限值获取的过程中,考虑到了工作地点以及劳动者的不同工作类型,并选用了对应的体力劳动等级,使空调系统的控制更加智能,能够更贴近实际的应用场景。

步骤S3,将所述WBGT现值与所述工作区域对应的WBGT指数限值进行比对。

在本实施例中,实时获取所述工作区域的WBGT限值和与所述工作区域对应的WBGT指数限值,比较两者之间的大小。

步骤S4,当所述WBGT现值大于所述WBGT指数限值时,发送控制指令给所述工作区域的空调系统,以使所述空调系统按照预设策略调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者。

在本实施例中,当所述WBGT现值大于所述WBGT指数限值时,发送控制指令给所述工作区域的空调系统,所述空调系统开启遮阳设施,以改变工作区域的辐射程度,并在开启后判断工作区域实时的WBGT现值,当小于等于所述WBGT指数限值时,维持空调系统的状态不变,当大于所述WBGT指数限值时,则对比室外空气实时干球温度和所述WBGT指数限值,若所述WBGT指数限值减去室外空气实时干球温度大于等于3摄氏度,则控制通风设备,以改变工作区域的风速,若所述WBGT指数限值减去室外空气实时干球温度小于3摄氏度,则通风设备不启动。优选的,所述通风设备为用于引入室外空气的风机,控制工作区域的风速从0m/s到3m/s范围内增大(范围区间可在用户终端自定义,风速如果过大则人会有吹风感,感到不舒适,如果风速过小,则降温效果较差),以0.5m/s为跨度进行逐档调节,并在风速增大过程中,实时获取WBGT限值,与所述WBGT指数限值比对,当小于等于所述WBGT指数限值时,维持空调系统的状态不变,当大于所述WBGT指数限值时,控制空调设备,选用降温或制冷功能,降低工作区域的环境温度。设置送风温度从28℃到20℃范围内逐渐降低(温度范围可用户自定义),以1摄氏度为跨度进行逐档调节,同时实时获取相对湿度,当工作区域的相对湿度大于80%,则控制除湿设备直至所述工作区域的相对湿度小于等于80%,然后维持空调系统运行状态不变。在本实施例中,依次调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度,控制策略循序渐进,从而可以适用于不同类型以及处于不同地区的工作区域,对不同的工作区域都体现出较佳的调控效果,提高了实用性和对不同工作区域的适用性。

在本实施例中,所述相对湿度根据下式计算获得:

其中,φ为工作区域的相对湿度,p

其中,工作区域所处地区的大气压力可查表获得,参照表4:

表4典型城市的大气压力

其他城市大气压力值可从中国气象局网站或相关气象文献资料获取。

空气温度等于θ摄氏度时的饱和水蒸气分压力为关于干球温度θ的函数,可根据下式计算获得:

空气温度等于τ摄氏度时的饱和水蒸气分压力为关于湿球温度τ的函数,可根据下式计算获得:

其余的干球温度、湿球温度和黑球温度则为实时测量值。实施本申请实施例,通过实时监测环境参数,并对空调系统进行综合调控,使得作业环境满足高温作业职业的接触限值要求,及时保障工作人员的身体健康和安全。

相应的,参照图2,本发明实施例还提供了一种工作区域空调系统的控制装置,包括参数获取模块101、计算模块102、比对模块103和控制模块104;其中,

所述参数获取模块101用于获取用户输入的工作区域参数,实时测量工作区域的环境参数;其中,所述环境参数包括湿球温度和黑球温度;

所述计算模块102用于根据所述湿球温度和黑球温度,计算所述工作区域的WBGT现值;通过所述工作区域参数,获取所述工作区域对应的WBGT指数限值;

所述比对模块103用于将所述WBGT现值与所述工作区域对应的WBGT指数限值进行比对;

所述控制模块104用于当所述WBGT现值大于所述WBGT指数限值时,发送控制指令给所述工作区域的空调系统,以使所述空调系统按照预设策略调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者。

在本实施例中,所述空调系统按照预设策略调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者,具体为:

所述空调系统控制遮阳设施开启,改变所述工作区域的辐射程度;

若开启后所述工作区域的WBGT现值大于所述WBGT指数限值,则对比室外空气实时干球温度和所述WBGT指数限值,当所述WBGT指数限值减去室外空气实时干球温度大于等于3摄氏度时,则控制通风设备调节所述工作区域的风速;当所述WBGT指数限值减去室外空气实时干球温度小于3摄氏度时,则通风设备不启动;

若调节风速后所述工作区域的WBGT现值大于所述WBGT指数限值,则控制空调设备调节所述工作区域的环境温度;

若调节温度后所述工作区域的相对湿度大于80%,则控制除湿设备直至所述工作区域的相对湿度小于等于80%。

在本实施例中,所述环境参数还包括干球温度,所述相对湿度根据下式计算获得:

其中,φ为工作区域的相对湿度,p

在本实施例中,所述工作区域参数还包括体力劳动等级和工作地点,所述计算模块102通过所述工作区域参数,获取所述工作区域对应的WBGT指数限值,具体为:

所述计算模块102根据所述体力劳动等级确定WBGT限值,根据所述工作地点确定WBGT修正值;基于所述WBGT限值和WBGT修正值,获得所述WBGT指数限值;其中,所述WBGT指数限值为所述WBGT修正值和所述WBGT限值的和。

相比于现有技术,本发明实施例具有如下有益效果:

本发明实施例提供了一种工作区域空调系统的控制方法和装置,所述方法包括:获取用户输入的工作区域参数,实时测量工作区域的环境参数;其中,所述环境参数包括湿球温度和黑球温度;根据所述湿球温度和黑球温度计算所述工作区域的WBGT现值;通过所述工作区域参数,获取所述工作区域对应的WBGT指数限值;将所述WBGT现值与所述工作区域对应的WBGT指数限值进行比对;当所述WBGT现值大于所述WBGT指数限值时,发送控制指令给所述工作区域的空调系统,以使所述空调系统按照预设策略调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者。相比于现有技术,空调系统的控制方法囊括考虑了工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度中的一者或多者,实现了空调系统多因素的综合调控,减少了能源消耗,提高了控制效率。

进一步的,对空调系统调控时,依次调节工作区域的辐射程度、风速、环境温度和相对湿度,循序渐进,适用于不同类型以及处于不同地区的工作区域,对不同的工作区域都体现出较佳的调控效果,提高了对不同环境的适用性和实用性。

进一步的,对WBGT指数限值进行了修正,考虑了工作地点以及劳动者不同工作类型对应的体力劳动等级,使WBGT指数限值更贴近实际情况,提高了对不同工作区域的通用性。

以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明,应当理解,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的保护范围。特别指出,对于本领域技术人员来说,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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