综合房间管理的方法、系统及计算机可读介质技术方案

本发明专利技术涉及用于建筑管理系统中的综合房间管理的方法、系统以及计算机可读介质。该方法包括确定建筑中房间的太阳能得热系数(SHGC)以及基于SHGC和多个窗帘倾斜角度在多个时间间隔为房间确定预测的房间温度。该方法包括为房间确定照明热量和照明能量，以及为房间确定气候能量。该方法包括基于气候能量、照明能量和预测的房间温度，确定作为窗帘倾斜角度函数的总房间能量。方法包括确定在每个时间间隔最小化总房间能量的最佳窗帘倾斜角度以及根据最佳窗帘倾斜角度控制窗帘的倾斜角度。

【技术实现步骤摘要】
综合房间管理的方法、系统及计算机可读介质本申请是申请日为2016年5月6日、进入中国国家阶段日为2017年11月10日、申请号为201680027221.5、专利技术名称为“集成节能的照明、采光以及具有受控窗帘的HVAC”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开主要涉及建筑控制系统，特别是自动照明、致热、致冷和窗帘系统的控制。
技术介绍
建筑自动化系统包括有助于监测和控制建筑操作的各个方面的各种各样的系统。建筑自动化系统包括安全系统、消防安全系统、照明系统和HVAC系统。建筑自动化系统的元件广泛分散在整个设施中。例如，HVAC系统可包括位于设施的几乎每个区域的温度传感器和通风风门控制以及其他元件。这些建筑自动化系统通常具有一个或多个集中的控制站，从该控制站可监测系统数据，并且可控制和/或监测系统操作的各个方面。为了允许监视和控制分散的控制系统元件，建筑自动化系统通常采用多层通信网络在操作元件(诸如传感器和致动器)以及集中控制站之间通信操作和/或报警信息。建筑自动化系统的一个示例是站点控制控制器，可从伊利诺伊州布法罗格罗夫的西门子工业公司建筑技术部门获得。(“西门子”)。在该系统中，经由以太网或其他类型的网络连接的多个控制站可分布在一个或多个建筑位置，每个控制站具有监测和控制系统操作的能力。
技术实现思路
本公开描述了用于建筑管理系统中的整合房间管理的方法和对应的系统以及计算机可读介质。根据一个实施例，方法包括基于房间的地理位置，在多个时间间隔处确定建筑中的房间的太阳能得热系数(SHGC)。该方法包括基于SHGC和多个窗帘倾斜角度，在多个时间间隔处为房间确定预测的房间温度。该方法包括基于每个窗帘倾斜角度的外部照明水平、消耗的人工照明能量以及为了使房间达到预定的照明水平而产生的人工照明热量，在每个窗帘倾斜角度和每个时间间隔处为房间确定照明热量和照明能量。该方法包括基于每个时间间隔处的预测的房间温度和照明热量，在每个时间间隔处确定将房间维持在预定温度所需的气候能量。该方法包括基于气候能量、照明能量和预测的房间温度，在每个时间间隔处确定作为窗帘倾斜角度函数的总房间能量。该方法包括根据总房间能量确定在每个时间间隔处的最佳窗帘倾斜角度，其中最佳窗帘倾斜角度使每个时间间隔处的总房间能量最小化。该方法包括除非存在覆写状态，否则根据最佳窗帘倾斜角度在每个时间间隔处控制房间中的窗帘的倾斜角度。系统可以响应于检测房间中的光束太阳能辐射而进入覆写状态，其后控制房间中窗帘的倾斜角度，使得窗帘与光束太阳能辐射的方向成垂直的角度。系统可以响应于房间中的窗帘的手动用户控制而进入覆写状态，并且其后根据手动用户控制来控制窗帘的倾斜角度。前面已经相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，使得本领域技术人员可更好地理解下面的详细描述。下面将描述形成权利要求的主题的本公开的附加特征和优点。本领域技术人员将理解，他们可以容易地使用公开的概念和具体实施例作为修改或设计用于实现本公开的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员也将意识到，此类等同的结构不会偏离本公开最大范围的精神和范围。在进行下面的具体实施方式之前，可有利地阐述整个专利文件中使用的某些单词或短语的定义：术语“包括”和“包含”及其派生词意味着包括但不限于此；术语“或”是包含性的，意指和/或；短语“相关联”和“与之相关联”及其派生词可意味着包括、包括在内、与之互连、包含、包含在内、耦接到或与之耦接、可与之通信、配合、交错、并置、接近、束缚到或与之束缚、具有、具有属性等；并且术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分，无论这样的设备是以硬件、固件，软件或其中至少两个的一些组合来实现的。应当注意，与任何特定控制器相关联的功能可为集中式的或分布式的，无论是本地的还是远程的。在整个专利文件中提供某些单词和短语的定义，并且本领域普通技术人员将理解，此类定义在许多(如果不是大多数)情况下适用于此类定义的单词和短语的先前以及未来的使用。虽然一些术语可包括各种各样的实施例，但是所附权利要求可明确地将这些术语限制到具体实施例。附图说明为了更完整地理解本公开及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中相同的附图标记表示相同的对象，并且其中：图1示出建筑自动化系统的方框图，其中根据本公开可改善供热、通风与空调(HVAC)系统的能量效率；图2示出根据本公开的图1的现场面板之一的细节；图3示出根据本公开的图1的现场控制器之一的细节；图4示出可以使用公开的技术来管理的房间的方框图；图5示出可以根据公开的实施例分析的系统模型的示例；图6示出对应于图5所示的系统的、具有房间热质量的房间空气和外壁的集总热容量的等效热网络；以及图7示出根据所公开的实施例的过程的流程图。具体实施方式下面讨论的图1至图7以及用于描述本专利文献中本公开的原理的各种实施例仅作为说明，并且不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可在任何适当布置的设备中实现。将参考示例性非限制性实施例描述本申请的众多创新教导。所公开的实施例包括用于最优化周边建筑区域的房间控制的系统和方法，其中该周边建筑区域具有带可操作窗帘的窗的表面。“最优化”控制是指能量的最小化以及可接受照明和热舒适度状态的维护。建筑环境中的居住者舒适度包括热舒适度(正确范围内的温度和相对湿度)和良好的照明状态(其包括没有或最小化眩光)。通过控制窗帘百叶板的角度来调节控制日光照明的采光。所公开的实施例可以与许多不同的建筑类型一起使用，并且可有利的用于办公建筑中，因为办公建筑通常需要在工作平面表面上的给定的照明水平(例如，以尺烛光或勒克斯为单位)为其工人提供足够的照明。在下面描述本文可能使用到的具体术语。烛光(cd)是在给定方向上光源强度的测量。clo是用于表示由服装和衣服整体提供的隔热的单位，其中1clo＝0.155m2-℃/W(0.88ft2-h-℉/Btu)。能量(热)通量是指每单位面积的能量流量(BTU/hr-ft2)。开窗是建筑学术语，指的是建筑中窗、天窗和门系统的布置、比例和设计。开窗可以作为到户外的物理和/或视觉连接，以及允许用于采光的太阳能辐射和空间的得热的手段。尺烛光(fc)表示在表面上着陆的光线的密度，通常以流明每平方英尺(sq.ft)来度量。眩光是指视野内的亮度太大，眼睛无法适应。室内太阳能衰减系数(IAC)代表进入房间的热流分量，一些能量被遮蔽物所排除。根据遮蔽物的类型，它可变化角度以及根据遮蔽物类型和几何形状来变化。照度是对入射在表面上的光线的度量，通常以流明每平方英尺来度量。照度测量当从特定方向观察时表面的亮度，通常以烛光每平方米表示。流明(lm)是指从光源发出的光线的总量。勒克斯是指相当于尺烛光(英式单位)的光线密度的SI单位，其中1勒克斯＝1流明每平方米。在建筑设计中采光的使用越来越多地被认为是不仅降低建筑中的电气照明能量消耗，而且提高建筑中存在的人(工人)的室内环境质量(IEQ)的主要方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于建筑管理系统(100)中的综合房间管理的方法，所述方法由数据处理系统执行并且包括：/n基于房间的地理位置，在多个时间间隔处确定(702)建筑中的所述房间(400)的太阳能得热系数(SHGC)；/n基于SHGC和多个窗帘倾斜角度，在多个时间间隔处确定(704)所述房间(400)的预测的房间温度；/n基于每个所述窗帘倾斜角度的外部照明水平、消耗的人工照明能量以及为了使所述房间达到预定的照明水平而产生的人工照明热量，在每个所述窗帘倾斜角度和每个所述时间间隔处确定(706)所述房间(400)的照明热量和照明能量；/n基于每个所述时间间隔处的所述预测的房间温度和所述照明热量，在每个所述时间间隔处确定(708)将所述房间(400)维持在预定温度所需的气候能量；/n基于所述气候能量、所述照明能量和所述预测的房间温度，在每个所述时间间隔处确定(710)作为所述窗帘倾斜角度函数的总房间能量；/n根据所述总房间能量确定(712)在每个所述时间间隔处的最佳窗帘倾斜角度，其中所述最佳窗帘倾斜角度使每个所述时间间隔处的所述总房间能量最小化，其中所述最佳窗帘倾斜角度根据所述总房间能量相对于窗帘倾斜角度的导数来确定；以及/n除非存在覆写状态，否则根据所述最佳窗帘倾斜角度在每个所述时间间隔处控制(714)所述房间(400)中的窗帘(408)的倾斜角度。/n...

【技术特征摘要】
20150511 US 14/709,2711.一种用于建筑管理系统(100)中的综合房间管理的方法，所述方法由数据处理系统执行并且包括：
基于房间的地理位置，在多个时间间隔处确定(702)建筑中的所述房间(400)的太阳能得热系数(SHGC)；
基于SHGC和多个窗帘倾斜角度，在多个时间间隔处确定(704)所述房间(400)的预测的房间温度；
基于每个所述窗帘倾斜角度的外部照明水平、消耗的人工照明能量以及为了使所述房间达到预定的照明水平而产生的人工照明热量，在每个所述窗帘倾斜角度和每个所述时间间隔处确定(706)所述房间(400)的照明热量和照明能量；
基于每个所述时间间隔处的所述预测的房间温度和所述照明热量，在每个所述时间间隔处确定(708)将所述房间(400)维持在预定温度所需的气候能量；
基于所述气候能量、所述照明能量和所述预测的房间温度，在每个所述时间间隔处确定(710)作为所述窗帘倾斜角度函数的总房间能量；
根据所述总房间能量确定(712)在每个所述时间间隔处的最佳窗帘倾斜角度，其中所述最佳窗帘倾斜角度使每个所述时间间隔处的所述总房间能量最小化，其中所述最佳窗帘倾斜角度根据所述总房间能量相对于窗帘倾斜角度的导数来确定；以及
除非存在覆写状态，否则根据所述最佳窗帘倾斜角度在每个所述时间间隔处控制(714)所述房间(400)中的窗帘(408)的倾斜角度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述建筑管理系统(100)响应于检测所述房间(400)中的光束太阳能辐射而进入覆写状态，并且其后控制所述房间(400)中的所述窗帘(408)的倾斜角度，使得所述窗帘与所述光束太阳能辐射的方向成垂直的角度。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述建筑管理系统(100)响应于所述房间(400)中的所述窗帘(408)的手动用户控制而进入覆写状态，并且其后根据所述手动用户控制来控制所述窗帘(408)的倾斜角度。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述SHGC还基于所述房间(400)的当地纬度、所述房间(400)的当地标准子午线、所述房间(400)的窗的取向以及太阳在每个所述时间间隔处的位置。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述SHGC还基于测量的户内和户外的温度以及所述房间(400)的开窗的面积。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述气候能量由包括热辐射板的气候控制器(402)消耗。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述最佳窗帘倾斜角度向所述房间(400)提供外部照明，同时防止眩光。


8.一种建筑管理系统(100)，包括：
处理器(102)；
可访问存储器(204)；
用于建筑中的房间(400)的气候控制器(402)；
用于所述房间的照明；以及
用于所述房间的窗的窗帘，所述建筑管理系统特别被配置为：
基于所述房间的地理定位，在多个时间间隔处确定(702)建筑中的所述房间(400)的太阳能得热系数(SHGC)；
基于所述SHGC和多个窗帘倾斜角度，在多个所述时间间隔处确定(704)所述房间(400)的预测的房间温度；
基于每个所述窗帘倾斜角度的外部照明水平、消耗的人工照明能量以及为了使所述房间达到预定的照明水平而产生的人工照明热量，在每个所述窗帘倾斜角度和每个所述时间间隔处确定(706)所述房间(400)的照明热量和照明能量；
基于每个所述时间间隔处的所述预测的房间温度和所述照明热量，在每个所述时间间隔处确定(708)将所述房间(400)维持在预定温度所需的气候能量；
基于所述气候能量、所述照明能量和所述预测的房间温度，根据所述窗帘倾斜角度，在每个所述时间间隔处确定(710)总房间能量；
根据所述总房间能量确定(712)在每个所述时间间隔处的最佳窗帘倾斜角度，其中所述最佳窗帘倾斜角度使每个所述时间间隔处的所述总房间能量最小化，其中所述最佳窗帘倾斜角度根据所述总房间能...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·A·卡夏，
申请(专利权)人：西门子工业公司，
类型：发明
国别省市：美国;US