基于距離實現空調節能控制的方法、裝置及空調的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于距離實現空調節能控制的方法、裝置及空調，所述方法包括：空調運行，獲取實時室內環境溫度和設定目標溫度，計算所述實時室內環境溫度與所述設定目標溫度之間的溫差，作為實時溫差，根據所述實時溫差進行室溫PID運算，獲得第一頻率；實時檢測空調所在室內的熱源并確定所述熱源與空調之間的實時距離，根據已知的距離與風速的對應關系確定與所述實時距離對應的風速并作為實時風速，根據已知的風速與頻率的對應關系獲取與所述實時風速對應的頻率，作為第二頻率；選擇所述第一頻率與所述第二頻率中的較小值作為目標頻率，根據所述目標頻率控制空調的壓縮機運行。應用本發明，可以實現空調的節能控制。
【專利說明】
基于距離實現空調節能控制的方法、裝置及空調
技術領域
[0001]本發明屬于空氣調節技術領域，具體地說，是涉及調節室內空氣的空調設備，更具體地說，是涉及基于距離實現空調節能控制的方法、裝置及空調。
【背景技術】
[0002]空調夏天可以制冷、冬天可以制熱，能夠調節室內溫度達到冬暖夏涼，為用戶提供舒適的環境。在空調為用戶提供舒適性的同時，伴隨而來的是與高能耗的矛盾。能量消耗不僅增加了用戶經濟負擔，也與節能環保的趨勢相背。因此，如何在利用空調為用戶提供舒適環境的同時降低空調的能耗，是目前空調器廠家一直在努力解決的問題。
[0003]現有變頻空調能夠根據室內環境溫度和設定目標溫度來控制壓縮機運行頻率，達到節能降耗的目的。但是，單純根據溫度控制壓縮機運行頻率的控制方式并不能實現更優的節能控制，尤其是在相同溫度、不同風速運行的情況下，難以達到理想的節能控制。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種基于距離實現空調節能控制的方法、裝置及空調，實現空調的節能控制。
[0005]為實現上述發明目的，本發明提供的基于距離實現空調節能控制的方法采用下述技術方案予以實現:
一種基于距離實現空調節能控制的方法，所述方法包括:空調運行，獲取實時室內環境溫度和設定目標溫度，計算所述實時室內環境溫度與所述設定目標溫度之間的溫差，作為實時溫差，根據所述實時溫差進行室溫PID運算，獲得第一頻率;實時檢測空調所在室內的熱源并確定所述熱源與空調之間的實時距離，根據已知的距離與風速的對應關系確定與所述實時距離對應的風速并作為實時風速，根據已知的風速與頻率的對應關系獲取與所述實時風速對應的頻率，作為第二頻率；選擇所述第一頻率與所述第二頻率中的較小值作為目標頻率，根據所述目標頻率控制空調的壓縮機運行。
[0006]如上所述的方法，所述檢測空調所在室內的熱源并確定所述熱源與空調之間的實時距離，具體包括:
控制空調中的紅外傳感器進行轉動掃描，獲得掃描范圍內的溫度信息，根據所述溫度信息獲得熱源溫度曲線；
根據所述熱源溫度曲線確定空調所在室內的熱源及所述熱源與空調之間的實時距離。
[0007]優選的，所述風速與頻率的對應關系中，一個風速對應著多個頻率，所述第二頻率為所述實時風速對應的最大頻率。
[0008]如上所述的方法，若所述第一頻率與所述第二頻率中的較小值大于設定最高頻率，則將所述設定最高頻率作為所述目標頻率，根據所述目標頻率控制空調的壓縮機運行。
[0009]為實現前述發明目的，本發明提供的基于距離實現空調節能控制的裝置采用下述技術方案予以實現: 一種基于距離實現空調節能控制的裝置，所述裝置包括:
室內環境溫度獲取單元，用于獲取實時室內環境溫度；
設定目標溫度獲取單元，用于獲取設定目標溫度；
實時溫差獲取單元，用于計算所述實時室內環境溫度和所述設定目標溫度之間的溫差，作為實時溫差；
室溫PID運算單元，用于根據所述實時溫差進行PID運算，獲得并輸出第一頻率；
熱源確定及距離獲取單元，用于實時檢測空調所在室內的熱源并確定所述熱源與空調之間的實時距離；
實時風速獲取單元，用于根據已知的距離與風速的對應關系獲取與所述實時距離對應的風速，并作為實時風速；
第二頻率獲取單元，用于根據已知的風速與頻率的對應關系獲取與所述實時風速對應的頻率，作為第二頻率；
壓縮機頻率獲取與控制單元，用于選擇所述第一頻率與所述第二頻率中的較小值作為目標頻率，根據所述目標頻率控制空調的壓縮機運行。
[0010]如上所述的裝置，所述熱源確定及距離獲取單元包括:
紅外傳感器，設置在空調中；
轉動機構，用于驅動所述紅外傳感器轉動；
熱源確定及距離獲取子單元，用于獲取所述紅外傳感器掃描范圍內的溫度信息，根據所述溫度信息獲得熱源溫度曲線，根據所述熱源溫度曲線確定空調所在室內的熱源及所述熱源與空調之間的實時距離。
[0011]優選的，所述風速與頻率的對應關系中，一個風速對應著多個頻率，所述第二頻率獲取單元獲取的所述第二頻率為所述實時風速對應的最大頻率。
[0012]如上所述的裝置，若所述第一頻率與所述第二頻率中的較小值大于設定最高頻率，所述壓縮機頻率獲取與控制單元選擇將所述設定最高頻率作為所述目標頻率，根據所述目標頻率控制空調的壓縮機運行。
[0013]此外，本發明還提供了一種具有上述空調節能控制裝置的空調。
[0014]與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是:
本發明中，不僅根據室內環境溫度與設定目標溫度之間的溫差進行室溫PID運算，得到第一頻率；同時，還根據熱源與空調間的距離控制風速，并根據風速確定所對應的頻率，作為第二頻率;然后，選擇第一頻率和第二頻率中的較小值作為目標頻率，控制空調壓縮機運行。也即，在對壓縮機進行頻率控制時，綜合考慮了溫差因素和風速因素間的配合，使得壓縮機運行時驅動冷媒所產生的換熱量與該過程中風機運轉驅動的氣流所形成的熱交換量相匹配，避免了壓機頻率過高或風機轉速過高所產生的無謂能耗，實現空調的節能運行。而且，風速根據熱源與空調間的距離來控制，提高了用戶的舒適度，且能夠在低風速時降低噪
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[0015]結合附圖閱讀本發明的【具體實施方式】后，本發明的其他特點和優點將變得更加清
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【附圖說明】
[0016]圖1是本發明基于距離實現空調節能控制的方法一個實施例的流程圖；
圖2是本發明基于距離實現空調節能控制的裝置一個實施例的結構框圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下將結合附圖和實施例，對本發明作進一步詳細說明。
[0018]請參見圖1，該圖所示為本發明基于距離實現空調節能控制的方法一個實施例的流程圖。
[0019]如圖1所示，該實施例基于距離實現空調節能控制的方法采用具有下述步驟的流程來實現:
步驟11:空調運行，獲取實時室內環境溫度、設定目標溫度，同時，實時檢測空調所在室內的熱源并確定熱源與空調間的實時距離。
[0020]具體來說，在空調開機運行時，實時檢測空調所處房間的室內環境溫度，實時檢測的溫度作為實時室內環境溫度。所謂的實時室內環境溫度，是指在空調開機運行后，根據設定溫度采樣頻率不斷獲取并更新的室內環境溫度。實時室內環境溫度的獲取可以采用現有技術來實現。例如，通過設置在空調進風口或靠近空調進風口處的溫度傳感器檢測進風溫度，空調的主控板通過采集溫度傳感器的輸出信號并進行處理，從而獲取到進風溫度，并將該溫度作為實時室內環境溫度。
[0021 ]設定目標溫度是指希望室內環境所能達到的目標溫度，該設定目標溫度可以是用戶通過遙控器或空調控制終端或空調面板所輸入的一個溫度值，也可以是空調主控板自動調用的一個設定值。不管該溫度值采用哪種方式設定，均可被空調主控板獲取到。
[0022]空調開機運行后，除了實時檢測空調所處房間的實時室內環境溫度，還要實時檢測空調所在室內的熱源，并確定熱源與空調間的實時距離。所謂的實時距離，是在在空調開機運行后，根據設定采樣頻率不斷獲取并更新的室內熱源與空調之間的距離。熱源的檢測及熱源與空調間的距離的確定可以采用現有技術來實現。例如，通過在空調上設置紅外陣列傳感器或普通的紅外傳感器，結合一定的算法來計算。
[0023]作為優選的實施方式，檢測空調所在室內的熱源并確定熱源與空調之間的實時距離，采用下述技術手段來獲取，具體包括:
控制空調中的紅外傳感器進行轉動掃描，獲得掃描范圍內的溫度信息，根據溫度信息獲得熱源溫度曲線。
[0024]具體而言，可以在空調上設置紅外傳感器及轉動機構，空調的控制器控制轉動機構驅動紅外傳感器在較大的角度范圍內轉動。轉動的紅外傳感器對掃描角度范圍內的區域進行掃描，實時采集掃描區域的溫度信息。該溫度信息反映的是紅外傳感器當前采集的掃描范圍內物體的輻射強度，輻射強度越強，則表示紅外傳感器采集的溫度值越高。因此，，在紅外傳感器的掃描過程中，掃描到熱源前到熱源中心再到掃描到熱源后的過程，紅外傳感器采樣的溫度值是從低到高再到低的一個過程，此為掃描到一個熱源的過程。空調接收紅外傳感器采樣的溫度信息，通過對紅外傳感器采集的溫度信息即輻射強度的分析生成室內熱源的溫度曲線。
[0025]通過轉動結構驅動紅外傳感器轉動，所以只需要單點紅外傳感器即可實現整個空間范圍的溫度掃描，不需要陣列紅外傳感器，數據處理相對比較簡單，耗費時間短。
[0026]然后，根據熱源溫度曲線確定空調所在室內的熱源及熱源與空調之間的實時距離。
[0027]具體地，空調器通過分析溫度曲線中的波峰值，波峰值對應熱源的輻射強度，根據波峰值可以判斷當前環境中熱源的個數，其中，波峰值的坐標值即為熱源的坐標值即位置。而且，紅外傳感器采樣的溫度值與物體的距離遠近有關系，物體距離空調越遠時，紅外傳感器采集的溫度值越低，反之，越接近物體真實溫度值。具體地，可以根據溫度曲線中溫度最高值與最低值之間的差值確定熱源與空調器之間的距離，根據掃描周期中紅外傳感器采集的溫度值的最大值和最小值的差值能夠判斷當前掃描的熱源與背景的相對距離，差值越小，說明熱源與背景接近，即熱源與空調較遠。
[0028]步驟12:計算實時室內環境溫度與設定目標溫度之間的溫差，作為實時溫差，根據實時溫差進行室溫PID運算，獲得第一頻率;根據已知的距離與風速的對應關系確定與實時距離對應的風速并作為實時風速，根據已知的風速與頻率的對應關系獲取與實時風速對應的頻率，作為第二頻率。
[0029]主控板在獲取到實時室內環境溫度和設定目標溫度之后，計算兩者之間的溫差，作為實時溫差。然后，根據實時溫差進行室溫PID運算，獲得對壓縮機進行控制的一個頻率，并將該頻率定義為第一頻率。其中，根據溫差進行室溫PID運算、獲得對壓縮機進行控制的目標頻率的具體方法可以采用現有技術來實現，在此不作詳細闡述和限定。
[0030]同時，還根據已知的距離與風速的對應關系獲取與實時距離對應的風速，作為實時風速。具體來說，在空調主控板的存儲器中預先存儲有距離與風速的對應關系，其中，距離是指室內熱源與空調之間的距離，風速是指空調室內機風扇運轉的速度。對于不同的距離，對應有不完全相同或完全不相同的風速，且距離越大，風速越低。而且，優選的，距離與風速的對應關系是由研發人員在理論指導下、經過大量的空調運轉模擬實驗所得到的，能夠盡可能兼顧空調送風舒適性與節能性。因此，在獲得實時距離之后，從距離與風速的對應關系中先查找到實時距離，然后獲取該實時距離所對應的風速，并將該風速作為實時風速。然后，根據已知的風速與頻率的對應關系獲取與實時風速對應的頻率，作為第二頻率。
[0031]具體而言，在空調主控板的存儲器中還預先存儲有風速與頻率的對應關系，其中，風速是指空調室內機風扇運轉的速度，頻率是指壓縮機的運行頻率。對于不同的風速，對應有不同的頻率。而且，優選的，風速與頻率的對應關系是由研發人員在理論指導下、經過大量的空調運轉模擬實驗所得到的，能夠盡可能兼顧空調送風舒適性與節能性。建立風速與頻率的對應關系的出發點為:對于空調系統而言，如果室內機風扇轉速一定，風機運轉所驅動的氣流一定，也即，風量一定;風量一定，其經過室內機換熱器時與換熱器形成的熱交換能力一定。如果壓縮機運行頻率過小，冷媒循環量過少，會降低室內換熱器的換熱能力，使得室內送風溫度不適宜。而若壓縮機運行頻率過大，冷媒循環量大，室內換熱器換熱能力大，但由于一定內機轉速下產生的風量過小，會導致熱交換器換熱能效下降，且壓縮機大功率運行浪費能耗。因此，有必要對風速與頻率作對應和限定。
[0032]因此，在獲得實時風速之后，從風速與頻率的對應關系中先查找到實時風速，然后獲取該實時風速所對應的頻率，并將該頻率作為第二頻率。
[0033]而且，一個風速可能對應一個頻率，也可能對應多個頻率。如果一個風速對應著多個頻率，也即一個實時風速對應有多個頻率，此情況下，選擇多個頻率中的最大頻率作為第二頻率。
[0034]步驟13:選擇第一頻率與第二頻率中的較小值作為目標頻率，根據目標頻率控制空調的壓縮機運行。
[0035]具體來說，比較步驟12得到的第一頻率和第二頻率，選擇兩者中的較小值，作為目標頻率，根據目標頻率控制空調的壓縮機運行。
[0036]采用上述方法對空調壓縮機頻率進行控制，綜合考慮了溫差因素和風速因素間的配合，使得壓縮機運行時驅動冷媒所產生的換熱量與該過程中風機運轉驅動的氣流所形成的熱交換量相匹配，避免了壓機頻率過高或風機轉速過高所產生的無謂能耗，實現空調的節能運行。而且，風速根據熱源與空調間的距離來控制，也提高了送風的舒適性和用戶的舒適度。
[0037]作為更優選的實施方式，空調主控板的存儲器中預先存儲有一個設定最高頻率，如果步驟13判定第一頻率和第二頻率中的較小值大于設定最高頻率，則將設定最高頻率作為目標頻率。也就是說，不管是根據哪個頻率控制壓縮機，均保證壓縮機的運行頻率不超過設定最高頻率。
[0038]請參見圖2，該圖示出了本發明基于距離實現空調節能控制的裝置一個實施例的結構框圖。
[0039]如圖2所示，該實施例的空調節能控制裝置所包含的結構單元及其功能如下:
室內環境溫度獲取單元21，用于獲取實時室內環境溫度。
[0040]設定目標溫度獲取單元22，用于獲取設定目標溫度。
[0041]實時溫差獲取單元23，用于計算室內環境溫度獲取單元21輸出的實時室內環境溫度和設定目標溫度獲取單元22獲取的設定目標溫度之間的溫差，并作為實時溫差。
[0042]室溫PID運算單元24，用于根據實時溫差獲取單元23輸出的實時溫差進行PID運算，獲得并輸出第一頻率。
[0043]熱源確定及距離獲取單元25，用于實時檢測空調所在室內的熱源并確定熱源與空調之間的實時距離。
[0044]實時風速獲取單元26，用于根據已知的距離與風速的對應關系獲取與熱源確定及距離獲取單元25輸出的實時距離對應的風速，并作為實時風速。
[0045]第二頻率獲取單元27，用于根據已知的風速與頻率的對應關系獲取與實時風速獲取單元26輸出的實時風速對應的頻率，并作為第二頻率。
[0046]壓縮機頻率獲取與控制單元28，用于選擇室溫PID運算單元24輸出的第一頻率與第二頻率獲取單元27輸出的第二頻率中的較小值作為目標頻率，并根據目標頻率控制空調的壓縮機運行。
[0047]熱源確定及距離獲取單元25可以采用現有技術中能夠檢測熱源并確定距離的結構來實現。作為優選的實施方式，熱源確定及距離獲取單元25采用下述結構來實現:
包括:
紅外傳感器，設置在空調中；
轉動機構，用于驅動紅外傳感器轉動；
熱源確定及距離獲取子單元，用于獲取紅外傳感器掃描范圍內的溫度信息，根據溫度信息獲得熱源溫度曲線，根據熱源溫度曲線確定空調所在室內的熱源及熱源與空調之間的實時距離。
[0048]作為優選的實施方式，風速與頻率的對應關系中，一個風速可對應著多個頻率。此情況下，第二頻率獲取單元27獲取的第二頻率為實時風速對應的最大頻率。
[0049]作為更優選的實施方式，若第一頻率與第二頻率中的較小值大于設定最高頻率，則壓縮機頻率獲取與控制單元28選擇將設定最高頻率作為目標頻率，并根據目標頻率控制空調的壓縮機運行。
[0050]上述裝置中的各結構單元運行相應的軟件程序，并按照圖1的流程執行空調節能控制，實現空調的節能運行。
[0051]而且，圖2的空調控制裝置可以應用在空調中，形成具有節能運行功能的空調。
[0052]以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明所要求保護的技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種基于距離實現空調節能控制的方法，其特征在于，所述方法包括:空調運行，獲取實時室內環境溫度和設定目標溫度，計算所述實時室內環境溫度與所述設定目標溫度之間的溫差，作為實時溫差，根據所述實時溫差進行室溫PID運算，獲得第一頻率;實時檢測空調所在室內的熱源并確定所述熱源與空調之間的實時距離，根據已知的距離與風速的對應關系確定與所述實時距離對應的風速并作為實時風速，根據已知的風速與頻率的對應關系獲取與所述實時風速對應的頻率，作為第二頻率；選擇所述第一頻率與所述第二頻率中的較小值作為目標頻率，根據所述目標頻率控制空調的壓縮機運行。2.根據權利I所述的方法，其特征在于，所述檢測空調所在室內的熱源并確定所述熱源與空調之間的實時距離，具體包括: 控制空調中的紅外傳感器進行轉動掃描，獲得掃描范圍內的溫度信息，根據所述溫度信息獲得熱源溫度曲線； 根據所述熱源溫度曲線確定空調所在室內的熱源及所述熱源與空調之間的實時距離。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述風速與頻率的對應關系中，一個風速對應著多個頻率，所述第二頻率為所述實時風速對應的最大頻率。4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，若所述第一頻率與所述第二頻率中的較小值大于設定最高頻率，則將所述設定最高頻率作為所述目標頻率，根據所述目標頻率控制空調的壓縮機運行。5.一種基于距離實現空調節能控制的裝置，其特征在于，所述裝置包括: 室內環境溫度獲取單元，用于獲取實時室內環境溫度； 設定目標溫度獲取單元，用于獲取設定目標溫度； 實時溫差獲取單元，用于計算所述實時室內環境溫度和所述設定目標溫度之間的溫差，作為實時溫差； 室溫PID運算單元，用于根據所述實時溫差進行PID運算，獲得并輸出第一頻率； 熱源確定及距離獲取單元，用于實時檢測空調所在室內的熱源并確定所述熱源與空調之間的實時距離； 實時風速獲取單元，用于根據已知的距離與風速的對應關系獲取與所述實時距離對應的風速，并作為實時風速； 第二頻率獲取單元，用于根據已知的風速與頻率的對應關系獲取與所述實時風速對應的頻率，作為第二頻率； 壓縮機頻率獲取與控制單元，用于選擇所述第一頻率與所述第二頻率中的較小值作為目標頻率，根據所述目標頻率控制空調的壓縮機運行。6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述熱源確定及距離獲取單元包括: 紅外傳感器，設置在空調中； 轉動機構，用于驅動所述紅外傳感器轉動； 熱源確定及距離獲取子單元，用于獲取所述紅外傳感器掃描范圍內的溫度信息，根據所述溫度信息獲得熱源溫度曲線，根據所述熱源溫度曲線確定空調所在室內的熱源及所述熱源與空調之間的實時距離。7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述風速與頻率的對應關系中，一個風速對應著多個頻率，所述第二頻率獲取單元獲取的所述第二頻率為所述實時風速對應的最大頻率。8.根據權利要求5至7中任一項所述的裝置，其特征在于，若所述第一頻率與所述第二頻率中的較小值大于設定最高頻率，所述壓縮機頻率獲取與控制單元選擇將所述設定最高頻率作為所述目標頻率，根據所述目標頻率控制空調的壓縮機運行。9.一種空調，其特征在于，所述空調包括有上述權利要求5至8中任一項所述的基于距離實現空調節能控制的裝置。
【文檔編號】F24F11/00GK106052014SQ201610354106
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】劉聚科, 許國景, 陳健琪, 矯立濤, 雷永鋒, 程永甫
【申請人】青島海爾空調器有限總公司