通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统及方法，改善传统VAV系统中人员跨区域的温度体验，节约能源，提高能源利用率。其技术方案为：系统包括：移动节点，用于实时检测周围温度并向周围信标节点发送信息，该信息包括移动节点自己的标识号和检测到的实时温度值；信标节点，接收周围的移动节点发送的信息，并向中心节点发送信息，该信息包括信标节点自己的标识号及其接收到的所有移动节点的信息；中心节点，接收所有信标节点发送的信息，计算每个VAV终端应当采用的温度设定点及受控温度，并发送给相应的VAV终端并对其实施控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及针对VAV(VariableAirSystem)变风量系统的节能升级技术，尤其涉及通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统及方法。
技术介绍
VAV系统是一种可根据室内负荷变化或室内要求参数的变化，自动调节空调系统送风量，从而使室内参数达到要求的全空气空调系统。VAV系统追求以较少的能耗来满足室内空气环境的要求。其系统控制原理是：变风量控制器和房间温控器一起构成室内串级控制，采用室内温度为主控制量，空气流量为辅助控制量。变风量控制器按照房间温度传感器检测到的实际温度，与设定温度比较差值，以此输出所需风量的调整信号，调节变风量末端的风阀，改变送风量，使得室内温度保持在设定范围。同时，风道压力传感器检测风道内的压力变化，采用PI或者PID调节，通过变频器控制变风量空调机送风机的转速，消除压力波动的影响，维持送风量。VAV空调系统的常用控制方式包括定静压控制、变静压控制和总风量控制。其中定静压控制保证系统风道内某一点(或几点平均)静压一定的前提下，室内所需风量由VAVBOX风阀调节；系统送风量由风道内静压与该点所设定值的差值控制变频器工作调节风机转速确定。同时，可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。变静压控制在保证VAVBOX风阀尽可能的处于全开位置(85-100％)，系统送风量由风道内所需静压来控制变频器工作，调节风机转速确定。同时，可以改变送风温度来满足室内舒适性要求。而总风量控制通过改变送风量调整室内温度，并使送风与回风的差值保持恒定，以满足构筑物排风的需求。传统VAV系统通常将楼宇划分成固定的区域，每个区域采用一个或几个VAV终端以区域温度为控制对象，根据区域温度设定点进行控制。每个VAV终端连接固定数量的通风口以覆盖一定面积，通风口一般不可控制。VAV空调系统60年代起源于美国，70年代在欧美和日本得于广泛应用,90年代末才进入我国大陆地区，目前VAV的市场呈增长趋势。占有率方面：在美国高层建筑VAV系统使用率达90％以上，在香港90年代著名建筑中VAV系统的使用率在70-80％，同样在日本也得到了广泛普及使用。因此VAV技术是非常成熟而且是逐渐成为世界空调控制的主流方式。国外高档写字楼一般都是把VAV空调系统作为常规的必备系统而拒绝采用FC+新风系统,“让FC重新回到宾馆里去”正是这种情况的最好结论。国内高档写字楼的发展趋势也必将是VAV系统，因为VAV系统在技术、经济、灵活性、维护量小几个方面都具有无可比拟的优越性。它有巨大优势，在世界迅速发展。目前已占世界空调系统30％份额，并且成为空调发展的必然。目前国外高层建筑使用率已达95％。但目前的这种传统VAV系统存在以下的缺点：1、控制不够灵活，容易造成能量浪费，尤其在无人或者人很少的情况下，系统不能自动关闭或者调整设定点。一些传统系统采用红外技术感知是否有人，但通常无法给出人员的大概数量，无法做进一步的系统控制和优化。2、跨越不同区域边界时，由于设定点的不同，通常会造成跨区域温度瞬间变化，使得体验变差。3、传统的区域温度设定点是来自BAS或者本地手动调节的相对固定值，没有考虑老人、儿童和青壮年等不同人群对区域温度的不同适应性。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统及方法，改善传统VAV系统中人员跨区域的温度体验，节约能源，提高能源利用率。本专利技术的技术方案为：本专利技术揭示了一种通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统，包括：移动节点，用于实时检测周围温度并向周围信标节点发送信息，该信息包括移动节点自己的标识号和检测到的实时温度值；信标节点，接收周围的移动节点发送的信息，并向中心节点发送信息，该信息包括信标节点自己的标识号及其接收到的所有移动节点的信息；中心节点，接收所有信标节点发送的信息，计算每个VAV终端应当采用的温度设定点及受控温度，并发送给相应的VAV终端并对其实施控制。根据本专利技术的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统的一实施例，移动节点嵌入在随人移动的物件内，信标节点固定在每一个VAV终端的出风口位置。根据本专利技术的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统的一实施例，中心节点对VAV终端实施的控制包括控制VAV终端的制冷或制热，通过与VAV终端相连的通风口输出，向通风口覆盖的区域供风，认为没有接收到移动节点的信号的信标节点的位置附近无人，控制相应的VAV终端关闭或者采用默认参数。根据本专利技术的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统的一实施例，中心节点通过用户接口提供给用户为每个移动节点设置对应的温度设定点的功能，且根据系统设置判断用户的设置是否合理。根据本专利技术的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统的一实施例，中心节点通过系统管理员接口提供给系统管理员创建移动节点并分配标识号和权重值的功能，设置移动节点的温度设定点的范围的功能，设置系统模式制冷或者制热的功能，并检测移动节点间可能的设置冲突并处理。根据本专利技术的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统的一实施例，中心节点包括：终端定位模块，将所有接收到一移动节点的信号的信标节点作为该移动节点的定位估计值，采用基于非测距的质心定位算法得到移动节点的范围并打开这一范围内的VAV终端。根据本专利技术的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统的一实施例，中心节点包括终端温度设置模块，其中终端温度设置模块进一步包括：信标节点温度与权重计算单元，计算每个信标节点的温度、温度设定值及权重：信标节点的温度是与之对应的每个移动节点的温度与权重乘积之和除以权重之和，信标节点的温度设定点是与之对应的每个移动节点的温度设定点与权重乘积之和除以权重之和，信标节点的权重是与之对应的每个移动节点的权重之和除以移动节点数量；VAV终端温度和设定点计算单元，计算VAV终端的受控温度和温度设定点：VAV终端的受控温度是与之对应的每个信标节点的温度与权重乘积之和除以权重之和，VAV终端的温度设定点是与之对应的每个信标节点的温度设定点与权重乘积之和除以权重之和。根据本专利技术的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统的一实施例，在中心节点计算每个VAV终端应当采用的温度设定点及受控温度的过程中，允许移动节点参与到对应同一VAV终端的多个信标节点的运算，允许移动节点参与到不同VAV终端的多个信标节点的运算。本专利技术还揭示了一种通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能的方法，包括：通过移动节点实时检测周围温度并向周围信标节点发送信息，该信息包括移动节点自己的标识号和检测到的实时温度值；通过信标节点接收周围的移动节点发送的信息，并向中心节点发送信息，该信息包括信标节点自己的标识号及其接收到的所有移动节点的信息；通过中心节点接收所有信标节点发送的信息，计算每个VAV终端应当采用的温度设定点及受控温度，并发送给相应的VAV终端并对其实施控制。根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统，其特征在于，包括：移动节点，用于实时检测周围温度并向周围信标节点发送信息，该信息包括移动节点自己的标识号和检测到的实时温度值；信标节点，接收周围的移动节点发送的信息，并向中心节点发送信息，该信息包括信标节点自己的标识号及其接收到的所有移动节点的信息；中心节点，接收所有信标节点发送的信息，计算每个VAV终端应当采用的温度设定点及受控温度，并发送给相应的VAV终端并对其实施控制。

【技术特征摘要】
1.一种通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统，其特征在于，包括：移动节点，用于实时检测周围温度并向周围信标节点发送信息，该信息包括移动节点自己的标识号和检测到的实时温度值；信标节点，接收周围的移动节点发送的信息，并向中心节点发送信息，该信息包括信标节点自己的标识号及其接收到的所有移动节点的信息；中心节点，接收所有信标节点发送的信息，计算每个VAV终端应当采用的温度设定点及受控温度，并发送给相应的VAV终端并对其实施控制。2.根据权利要求1所述的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统，其特征在于，移动节点嵌入在随人移动的物件内，信标节点固定在每一个VAV终端的出风口位置。3.根据权利要求1所述的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统，其特征在于，中心节点对VAV终端实施的控制包括控制VAV终端的制冷或制热，通过与VAV终端相连的通风口输出，向通风口覆盖的区域供风，认为没有接收到移动节点的信号的信标节点的位置附近无人，控制相应的VAV终端关闭或者采用默认参数。4.根据权利要求1所述的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统，其特征在于，中心节点通过用户接口提供给用户为每个移动节点设置对应的温度设定点的功能，且根据系统设置判断用户的设置是否合理。5.根据权利要求1所述的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统，其特征在于，中心节点通过系统管理员接口提供给系统管理员创建移动节点并分配标识号和权重值的功能，设置移动节点的温度设定点的范围的功能，设置系统模式制冷或者制热的功能，并检测移动节点间可能的设置冲突并处理。6.根据权利要求1所述的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统，其特征在于，中心节点包括：终端定位模块，将所有接收到一移动节点的信号的信标节点作为该移动节点的定位估计值，采用基于非测距的质心定位算法得到移动节点的范围并打开这一范围内的VAV终端。7.根据权利要求1所述的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统，其特征在于，中心节点包括终端温度设置模块，其中终端温度设置模块进一步包括：信标节点温度与权重计算单元，计算每个信标节点的温度、温度设定值及权重：信标节点的温度是与之对应的每个移动节点的温度与权重乘积之和除以权重之和，信标节点的温度设定点是与之对应的每个移动节点的温度设定点与权重乘积之和除以权重之和，信标节点的权重是与之对应的每个移动节点的权重之和除以移动节点数量；VAV终端温度和设定点计算单元，计算VAV终端的受控温度和温度设定点：VAV终端的受控温度是与之对应的每个信标节点的温度与权重乘积之和除以权重之和，VAV终端的温度设定点是与之对应的每个信标节点的温度设定点与权重乘积之和除以权重之和。8.根据权利要求7所述的通过无线传感器网络在VAV系统上实施的节能系统，其特征在于，在中心节点计算每个VAV终端应当采用的温度设定点及受控温度的过程中，允许移动节点参与到对应同一VAV终端的多个信标节点的运算，允许移动节点参与到不同VAV终端的多个信标节点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林振喜，
申请(专利权)人：特灵空调系统中国有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32