气候控制器制造技术

本发明专利技术提供一种气候控制器(1)，其包括：控制单元(7)，其能够激活和停用HVAC单元(13)；温度传感器(3)和湿度传感器(5)，其能够将温度测量值和相对湿度测量值传达给控制单元(7)；以及连至网络(10)的接口(9)，控制单元(7)通过该接口(9)连接到联网服务器(14)并传输温度和相对湿度的测量值；该激活和停用能够被控制单元(7)所控制，该控制单元(7)测量温度和湿度水平，获得温度设定值和HVAC单元(13)的操作模式，并且将信号传送给HVAC单元(13)以实现该激活和停用。气候控制是参考舒适程度优先于绝对温度来实现的，且通过机器学习方法来实现节能，该机器学习方法根据气候控制器(1)所采集的数据集来操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及室内气候控制，且更具体地，涉及用于控制室内气候控制设备的控制器和方法。本专利技术主要涉及控制HVAC单元，但本专利技术并不限于这个特定应用。
技术介绍
采暖、通风和空调单元(一般称为HVAC单元)一般是”哑”装置，其并不利用现代技术进展(例如，机器学习和用户体验设计)。典型HVAC单元的用户被提供有许多模式，例如采暖、制冷、干燥(从空气去除水分)、吹风和关闭以及所需要的室内温度。用户选择他喜欢的模式，设定所需的温度，并且HVAC单元将运行其加热或制冷元件直到达到该温度，然后将其关闭，然后当再次出现温差时，HVAC单元将再次开启，如此往复。在干燥和吹风模式的情况下，绝不会达到该绝对温度，因此该单元将持续不停地运行而不考虑用户的舒适度。更先进的HVAC单元可通过变频器来控制其加热或制冷元件的频率，这意味着该元件无需重复地开启和关闭，但仍然没有考虑到用户的舒适度。这种基本”哑”的功能的问题很快地显现出来。众所周知，相对湿度影响人对温度的感知，因此人们所感觉的舒适程度(体感温度，感觉如何)是随绝对温度和相对湿度而增加的。对空气制冷是不够的，这将会增加室内气候环境中的相对湿度，这正是为什么HVAC单元既对空气制冷又将水分从空气移除的原因。将室内气候条件调节到舒适程度而非绝对温度将有益于节能。如果湿度较低，那么可改善用户的舒适程度，但更多的现有的典型HVAC单元并不测量湿度。美国专利5,737,934和8,356,760描述了根据体感温度来控制HVAC单元的方法，其中考虑了相对湿度以及绝对温度。或者当HVAC单元以干燥或吹风模式运行时，用户可由于体感温度的降低或湿气自皮肤蒸发的作用而感觉到更冷。典型的HVAC单元的控制机构没有考虑到这些因素，其不顾一切地继续运行，从而浪费能量。监测并控制湿度具有额外益处：更干燥的环境将减少霉菌生长，而更潮湿的环境对皮肤更好。众所周知，调节湿度对细菌和病毒的生存和繁殖具有影响。此外，如果HVAC单元能够进行智能操作，那么其可缓慢地使温度朝目的终点“滑行”(例如，根据普通PID(比例-积分-微分)算法)，从而在与简单开/关控制系统相比时产
生能量节约。此外，HVAC单元的每种模式将具有其自己的特征性能量消耗，因此，当激活该单元以使用户处于舒适温度时可以使不同模式组合，同时使耗能最小化。当与简单的HVAC系统(其是基于绝对温度通过开与关来增加热量或者从空气移除热量)相比时，复杂的控制方法可减少能量消耗但有增加耗时以达到目标终点体感温度的风险。因此，与达到目标终点体感温度所需能量和时间相比，所需的控制器将向用户提供对于控制方法或可能的温度/相对湿度舒适程度的范围的可能选择。当然，室内气候控制还将取决于建筑物或房间外面的气候，在该建筑物或房间中由HVAC单元控制气候条件。对于消耗的能量毫不关心的哑单元来说，外部气候不是相关因素，因为此类单元仅根据其所在位置的即时室内环境来操作。但是，用于达到所需终点的能量与即时室内环境和外部气候之间的温差成比例。一些HVAC单元将室外温度计整合在其通风孔中，但这样只能测量温度。所需智能气候控制器将考虑到外部条件，并基于用户所希望消耗的能量大小来向用户建议可能的舒适程度(为温度和相对湿度的组合)的范围。此类智能控制器可连接到网络以检索关于外部条件的数据，例如当前的温度和相对湿度、预测的温度和相对湿度、云量、UV穿透、气压和风速以及可能影响能量消耗和舒适程度的一些次要因素(例如，颗粒物浓度和空气成分)。美国专利6,853,882描述了一种联网的、位置感知的HVAC控制系统，不过其针对在一个连续的室内位置中使用多个传感器且仅提供相对哑的控制水平的情况。美国专利6,975,958描述了一种用于经由从网络发送的信号来影响价格敏感型用户对HVAC系统的控制的方法，但并未描述对HVAC单元的直接控制。将此类智能控制器连接到网络带来很多额外的优点。用户可以远程操作控制器，例如以激活他的HVAC单元以使得在下班回家之前家中的室内条件达到所需终点；或确保用户出门在外时他的宠物的舒适程度。根据外部条件，无人值班的操作也将变得有可能：如果室内温度下降到某个水平以下且预测天气在几天内不改善，那么用户在假期可(例如)将他的HVAC单元设定为激活；这可使室内植物避免被冻坏。PCT公开文本WO2012068517描述了用户友好、网络可访问的用户接口，但其仅提供相对哑的接口而未描述舒适程度或温度、湿度、能量和时间的相互作用。除温差之外，用于达到所需终点的能量还取决于许多因素，例如HVAC单元的特征(包含效率、功耗、维护级别)；室内环境的大小；室内环境中是否有任何门或窗户被打开；室内环境中存在的其它加热或制冷源。因此，需要室内气候控制器可认识到更多建立某个舒适程度(优选地无需用户反馈)所涉及的显著和/或可预测的因素。理想地，此类系统还将区分较不显著或不可预测的因素。代替精确的千瓦数或千焦耳数或除精确的千瓦数或
千焦耳数之外，此类控制器可将HVAC单元的能量使用量表达为相对值。美国专利5,579,994描述了将模糊逻辑(机器学习的一个分支)用作基于规则的推理引擎的一部分以基于多个输入来控制汽车的内部气候。显然，这些规则是在工厂中建立的—专利权人知道汽车的确切尺寸、HVAC单元的特性和使其有效的其它输入，但其缺乏适应性。当前HVAC基础设施的另外一个问题是：在许多建筑物中已经安装有旧版HVAC单元。升级的成本很高，且一些居民可能是不能或不愿更换这些HVAC单元的承租人。因此，需要有一种装置，其可以将智能功能添加到现有HVAC单元中。最后，虽然现代HVAC单元可提供有益于节能的一系列模式，但典型用户发现这使人困惑且不知道如何将该单元设定成以最低成本提供舒适环境(类似于对VCR编程)，或甚至实际上构成温度和湿度相关的舒适程度的情况。为实现节能，需要使一般用户对这一目了然，且特别来说，需要基于普通人对于给定的外部环境所需的室内环境中的舒适程度来建议舒适程度。因此，需要设计出能够与HVAC单元对接并控制其运行的室内气候控制器。本专利技术的目标是改善现有技术的前述缺点，同时引进有利的新功能。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术提供一种气候控制器，其包括：控制单元，其用于控制服务于气候受控制的空间的HVAC单元的一个或多个功能；温度传感器，其用于测量温度测量并将所述温度测量传达给控制单元；以及湿度传感器，其用于测量湿度测量并将所述湿度测量传达给控制单元。该控制单元基于所述温度测量和湿度测量来控制HVAC单元的一个或多个功能，以在气候受控制的空间中达到所需的温度和湿度。在第二方面中，本专利技术提供一种气候控制器，其包括：控制单元，其能够激活和停用HVAC单元；温度传感器和湿度传感器，其能够将温度测量和相对湿度测量传达给控制单元；以及连至网络的接口，经由所述接口，该控制单元能够连接到联网服务器并传输温度和相对湿度的测量；所述激活和停用能够根据控制单元加以控制，从而测量温度和湿度水平、获得温度设定值和HVAC单元的运行模式并且将信号传达给HVAC单元以实现所述激活或停用。气候控制是优先参考舒适程度而不是绝对温度来实现的，且通过使用基于气候控制器所采集的数据集来运行的机器学习方法来实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气候控制器，包括：控制单元，所述控制单元用于控制服务于气候受控制的空间的HVAC单元的一个或多个功能；温度传感器，所述温度传感器用于进行温度测量并将所述温度测量传达给所述控制单元；以及湿度传感器，所述湿度传感器用于进行湿度测量并将所述湿度测量传达给所述控制单元；所述控制单元基于所述温度测量和湿度测量来控制所述HVAC单元的所述一个或多个功能，以在所述气候受控制的空间中达到所需温度和湿度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.29 GB 1313444.01.一种气候控制器，包括：控制单元，所述控制单元用于控制服务于气候受控制的空间的HVAC单元的一个或多个功能；温度传感器，所述温度传感器用于进行温度测量并将所述温度测量传达给所述控制单元；以及湿度传感器，所述湿度传感器用于进行湿度测量并将所述湿度测量传达给所述控制单元；所述控制单元基于所述温度测量和湿度测量来控制所述HVAC单元的所述一个或多个功能，以在所述气候受控制的空间中达到所需温度和湿度。2.根据权利要求1所述的气候控制器，其特征在于，所述一个或多个功能选自：温度设定、风扇速度设定、模式和开/关设定。3.根据权利要求1到2中的任一项所述的气候控制器，其特征在于，所述控制单元通过将信号发送到所述HVAC单元来控制所述HVAC单元的功能，以设定一个或多个所述功能的设定点，所述设定点是从基于以往温度测量和湿度测量训练的机器学习方法计算得到，以预测未来温度和湿度。4.根据权利要求3所述的气候控制器，其特征在于，所述机器学习方法基于一个或多个另外的环境参数来计算所述设定点。5.根据权利要求4所述的气候控制器，其特征在于，所述一个或多个另外的环境参数选自：光度、当日时间、被动红外活性点数、室外温度和室外湿度。6.根据权利要求3到5中的任一项所述的气候控制器，其特征在于，所述气候控制器包括用于将所述控制单元通信地连接到计算机处理器的网络接口，所述计算机处理器执行所述机器学习方法以计算所述设定点。7.根据权利要求4到5中的任一项所述的气候控制器，所述气候控制器包括用于将所述控制单元通信地连接到计算机处理器的网络接口，所述计算机处理器获得一个或多个所述环境参数并执行所述机器学习方法以计算所述设定点。8.根据权利要求6到7中的任一项所述的气候控制器，其特征在于，所述计算机处理器为以下中的一个的一部分：联网服务器、桌上型计算机、笔记本电脑、智能手机。9.根据权利要求7所述的气候控制器，所述气候控制器包括通信地连接到所述计算机处理器的数据存储装置，所述数据存储装置存储一个或多个所述环境参数以供由所述机器学习方法用作以往数据以计算所述设定点。10.根据权利要求1到9中的任一项所述的气候控制器，其特征在于，所述所需温度和湿度对应于一所需体感温度。11.根据权利要求10所述的气候控制器，所述气候控制器包括用于将所述控制单元通信地连接到计算机处理器的网络接口，所述计算机处理器接收由用户选择的所需温度、湿度和体感温度中的一项或多项。12.根据权利要求10所述的气候控制器，所述气候控制器包括用于将所述控制单元通信地连接到计算机处理器的网络接口，所述计算机处理器通信地连接到数据存储装置并检索预先存...

【专利技术属性】
技术研发人员：李尚行，马蒂斯·安东尼，
申请(专利权)人：安比实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81