一种基于负荷预测的空调控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及空调控制技术领域，特别涉及一种基于负荷预测的空调控制方法及控制系统。

背景技术

现有的公共空间，如商场、办公室等场所，其空调系统存在能耗大的问题，且当季节为夏天时，空调系统的长期使用导致机房容易出现限电危机。

针对公共空间用空调基本全天候运行的特点，在室外湿球温度较低的时候，充分利用自然冷源散热来代替压缩机运行，是降低公共空间用空调系统能耗的重要方向；此外，若在负荷低谷期提前蓄冷，以承担高峰期的部分负荷，可大大降低空调系统的能耗。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于负荷预测的空调控制方法，结合自然冷源、蓄冷和机械压缩制冷三种方式对环境进行降温，可大大降低空调的能耗。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于负荷预测的空调控制方法，所述空调包括控制系统、第一温度检测装置和压缩制冷系统，所述第一温度检测装置用于检测外部环境温度，所述第一温度检测装置以及压缩制冷系统分别与所述控制系统电性连接，所述控制方法包括步骤：

控制系统根据历史室内热负荷数据和室外气象数据获取空调的次日负荷量；

控制系统控制空调根据次日负荷量进行蓄冷；

当处于夏季时，控制系统控制空调采用蓄冷量对环境进行降温，当蓄冷量的剩余量小于等于最低剩余量时，控制系统控制空调采用压缩制冷系统对环境进行降温；

当处于过渡季或冬季时，控制系统获取第一温度检测装置所反馈的实时温度；当实时温度小于等于切换温度时，控制系统控制空调采用自然冷源对环境进行降温；当实时温度大于切换温度时，控制系统控制空调采用蓄冷量对环境进行降温，当蓄冷量的剩余量小于等于最低剩余量时，控制系统控制空调采用压缩制冷系统对环境进行降温。

所述的基于负荷预测的空调控制方法中，所述空调包括图像采集装置，所述图像采集装置与所述控制系统电性连接，所述控制方法还包括步骤：

控制系统采用矩形框标定图像采集装置所反馈的图像信息中的人体区域，并对人体区域进行计算，以获得人体个数；

控制系统对人体区域进行编号，并采用跟踪算法对不同编号的人体区域进行处理，以获取人体运动量；所述人体运动量包括高运动量和低运动量；

控制系统获取为高运动量的个体的人数。

所述的基于负荷预测的空调控制方法中，所述控制系统内预设有第一人数值；所述当处于夏季时，控制系统控制空调采用蓄冷量对环境进行降温后，还包括步骤：

当为高运动量的个体的人数大于等于第一人数值时，控制系统控制空调采用压缩制冷系统对环境进行降温。

所述的基于负荷预测的空调控制方法中，所述当实时温度大于切换温度时，控制系统控制空调采用蓄冷量对环境进行降温后，还包括步骤：

当为高运动量的个体的人数大于等于第一人数值时，控制系统控制空调采用压缩制冷系统对环境进行降温。

所述的基于负荷预测的空调控制方法中，所述采用跟踪算法对不同编号的人体区域进行处理，以获取人体运动量，具体包括步骤：

控制系统根据矩形框的长宽比获取人体姿态；所述人体姿态包括卧姿、站姿和坐姿；

当人体姿态为站姿时，控制系统根据矩形框的重心点位置的偏移程度以及矩形框的长宽比变化幅度判断人体是否处于运动状态；

当人体处于运动状态时，控制系统根据人体处于运动状态的时间获取人体运动量。

所述的基于负荷预测的空调控制方法中，所述控制系统根据矩形框的长宽比获取人体姿态，具体包括步骤：

当矩形框的长宽比大于2:1时，表明人体姿态为卧姿；

当矩形框的长宽比小于1:2时，表明人体姿态为站姿；

若人体姿态为非卧姿和站姿，则人体姿态为坐姿。

所述的基于负荷预测的空调控制方法中，所述控制系统根据矩形框的重心点位置的偏移程度以及矩形框的长宽比变化幅度判断人体是否处于运动状态，具体包括步骤：

当人体姿态为站姿且矩形框的重心点位置偏移超过矩形框的长度的1/4时，表明人体相对于图像采集装置左右运动；

当人体姿态为站姿且矩形框的长宽比的变化幅度大于等于原矩形框的长宽比的30％时，表明人体原地运动；

当人体为非左右运动和非原地运动时，表明人体处于无运动状态。

所述的基于负荷预测的空调控制方法中，所述控制系统根据人体处于运动状态的时间获取人体运动量，具体包括步骤：

当人体处于运动状态的时间小于预设时间时或人体处于无运动状态时，表明人体运动量低；

当人体处于运动状态的时间大于等于预设时间时，表明人体运动量高。

本发明还相应地提供了一种基于负荷预测的空调控制系统，包括空调和第一温度检测装置，所述空调内设置有控制系统和压缩制冷系统，所述控制系统包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行以实现如上任一所述的空调控制方法；所述第一温度检测装置以及压缩制冷系统分别与所述处理器电性连接。

所述的基于负荷预测的空调控制系统中，所述空调上还设置有图像采集装置，所述图像采集装置与所述处理器电性连接。

有益效果：

本发明提供了一种基于负荷预测的空调控制方法，可根据预测的次日负荷量提前蓄冷，错开高峰期存储空调降温用的部分冷量，降低空调的整机能耗；此外，当处于过渡季时，容易出现外部环境空气的温度低于室内环境温度的情况，可采用自然冷源对室内环境进行降温；当外部环境空气温度较高时，先采用蓄冷量降温再采用压缩制冷系统降温，即在过渡季时，采用自然冷源、蓄冷量和机械压缩制冷三种方式结合对内部环境进行降温，可大大降低空调的整机能耗，提高能源利用率。

附图说明

图1为本发明提供的空调控制方法的第一逻辑控制图；

图2为本发明提供的空调控制方法的第二逻辑控制图；

图3为本发明提供的步骤S310、步骤S320和步骤S330的一个实施例的逻辑控制图；

图4为本发明提供的步骤S410、步骤S420、步骤S430、步骤S440和步骤S450的一个实施例中逻辑控制图；

图5为本发明提供的步骤S230的一个实施例的逻辑控制图；

图6为本发明提供的步骤S231的一个实施例的逻辑控制图；

图7为本发明提供的步骤S232的一个实施例的逻辑控制图；

图8为本发明提供的步骤S233的一个实施例的逻辑控制图；

图9为本发明提供的空调控制系统的系统结构图。

主要元件符号说明：1-控制系统、11-处理器、12-存储器、2-压缩制冷系统、3-第一温度检测装置、4-图像采集装置。

具体实施方式

本发明提供了一种基于负荷预测的空调控制方法及控制系统1，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图8，本发明提供了一种基于负荷预测的空调控制方法，所述空调包括控制系统1、第一温度检测装置3和压缩制冷系统2，所述第一温度检测装置3用于检测外部环境温度，所述第一温度检测装置3以及压缩制冷系统2分别与所述控制系统1电性连接，所述控制方法包括步骤：

S100、控制系统根据历史室内热负荷数据和室外气象数据获取空调的次日负荷量；所述负荷量的预测方法为现有技术，所述次日负荷量为次日每个小时的预测负荷量的总和。

S210、控制系统控制空调根据次日负荷量进行蓄冷；在实际工作中，蓄冷量可与负荷量一致，即假设次日的预设负荷量为57，则蓄冷量也为57；在负荷低谷期充分地蓄冷，可大大缩减压缩制冷系统的工作时间，从而大大降低空调的整机能耗；所述空调的蓄冷工作可采用现有的蓄冷系统完成。

S310、当处于夏季时，控制系统控制空调采用蓄冷量对环境进行降温；S320、当蓄冷量的剩余量小于等于最低剩余量时，控制系统控制空调采用压缩制冷系统对环境进行降温。

S410、当处于过渡季或冬季时，控制系统获取第一温度检测装置所反馈的实时温度；

S420、当实时温度小于等于切换温度时，控制系统控制空调采用自然冷源对环境进行降温；

S430、当实时温度大于切换温度时，控制系统控制空调采用蓄冷量对环境进行降温；在一个实施例中，所述切换温度为15℃。

S440、当蓄冷量的剩余量小于等于最低剩余量时，控制系统控制空调采用压缩制冷系统对环境进行降温；在一个实施例中，所述最低剩余量为总蓄冷量的5％；当蓄冷量的剩余量≤最低剩余量时，采用压缩制冷系统对环境进行降温，确保室内环境温度可满足舒适性要求，减少温度波动，提高用户的使用体验；此外，当蓄冷量的剩余量≤最低剩余量时，空调切换至压缩制冷系统降温，可避免空调内部的蓄冷量过低，提高空调的工作稳定性。

本申请公开的基于负荷预测的空调控制方法，可根据预测的次日负荷量提前蓄冷，错开高峰期存储空调降温用的部分冷量，降低空调的整机能耗；此外，当处于过渡季时，容易出现外部环境空气的温度低于室内环境温度的情况，可采用自然冷源对室内环境进行降温；当外部环境空气温度较高时，先采用蓄冷量降温再采用压缩制冷系统降温，即在过渡季时，采用自然冷源、蓄冷量和机械压缩制冷三种方式结合对内部环境进行降温，可大大降低空调的整机能耗，提高能源利用率。

进一步地，请参阅图2，所述空调包括图像采集装置4，所述图像采集装置4与所述控制系统1电性连接，所述控制方法还包括步骤：

S220、控制系统采用矩形框标定图像采集装置所反馈的图像信息中的人体区域，并对人体区域进行计算，以获得人体个数；所述矩形框为现有的用于捕捉人像的算法。

S230、控制系统对人体区域进行编号，并采用跟踪算法对不同编号的人体区域进行处理，以获取人体运动量；所述人体运动量包括高运动量和低运动量；所述人体运动量的判断依据为人体保持运动状态的时间长短。

S240、控制系统获取为高运动量的个体的人数。

进一步地，请参阅图3，所述控制系统内预设有第一人数值；所述当处于夏季时，控制系统控制空调采用蓄冷量对环境进行降温后，还包括步骤：

S330、当为高运动量的个体的人数大于等于第一人数值时，控制系统控制空调采用压缩制冷系统对环境进行降温。

进一步地，请参阅图4，所述当实时温度大于切换温度时，控制系统控制空调采用蓄冷量对环境进行降温后，还包括步骤：

S450、当为高运动量的个体的人数大于等于第一人数值时，控制系统控制空调采用压缩制冷系统对环境进行降温。

在一个实施例中，所述第一人数值为20人，当室内环境中，高运动量的人数≥第一人数值时，表明室内环境的降温需求变大，此时，采用压缩制冷系统对环境进行降温，通过调整压缩机或风机的工作频率以使室内的环境温度可快速地满足环境舒适性要求，提高空调的使用灵活度，并提高用户的使用体验。

进一步地，请参阅图5，所述采用跟踪算法对不同编号的人体区域进行处理，以获取人体运动量，具体包括步骤：

S231、控制系统根据矩形框的长宽比获取人体姿态；所述人体姿态包括卧姿、站姿和坐姿。

S232、当人体姿态为站姿时，控制系统根据矩形框的重心点位置的偏移程度以及矩形框的长宽比变化幅度判断人体是否处于运动状态；控制系统可根据矩形框的重心点位置偏移程度判断人体是否相对图像采集装置作左右运动，控制系统可根据矩形框长宽比的变化幅度判断人体是否处于原地运动状态。

S233、当人体处于运动状态时，控制系统根据人体处于运动状态的时间获取人体运动量。

进一步地，请参阅图6，所述控制系统根据矩形框的长宽比获取人体姿态，具体包括步骤：

S2311、当矩形框的长宽比大于2:1时，表明人体姿态为卧姿；

S2312、当矩形框的长宽比小于1:2时，表明人体姿态为站姿；

S2313、若人体姿态为非卧姿和站姿，则人体姿态为坐姿。

进一步地，请参阅图7，所述控制系统根据矩形框的重心点位置的偏移程度以及矩形框的长宽比变化幅度判断人体是否处于运动状态，具体包括步骤：

S2321、当人体姿态为站姿且矩形框的重心点位置偏移超过矩形框的长度的1/4时，表明人体相对于图像采集装置左右运动；

S2322、当人体姿态为站姿且矩形框的长宽比的变化幅度大于等于原矩形框的长宽比的30％时，表明人体原地运动；

S2323、当人体为非左右运动和非原地运动时，表明人体处于无运动状态；此外，当人体姿态为坐姿或卧姿时，人体也处于无运动状态。

进一步地，请参阅图8，所述控制系统根据人体处于运动状态的时间获取人体运动量，具体包括步骤：

S2331、当人体处于运动状态的时间小于预设时间时或人体处于无运动状态时，表明人体运动量低；

S2332、当人体处于运动状态的时间大于等于预设时间时，表明人体运动量高；在一个实施例中，所述预设时间可以为十秒。

请参阅图9，本发明还相应地提供了一种基于负荷预测的空调控制系统1，包括空调和第一温度检测装置3，所述空调内设置有控制系统1和压缩制冷系统2，所述控制系统1包括处理器11和存储器12，所述存储器12存储有计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器11执行以实现如上任一所述的空调控制方法；所述第一温度检测装置3以及压缩制冷系统2分别与所述处理器11电性连接；在一个实施例中，所述处理器11可以为控制电路板，所述控制电路板上设置有多种控制芯片，所述控制芯片可包括STM32系列的控制芯片；所述第一温度检测装置3为温度传感器。

进一步地，请参阅图9，所述空调上还设置有图像采集装置4，所述图像采集装置4与所述处理器11电性连接；在一个实施例中，所述图像采集装置4为现有的监控设备。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。