一种室内热环境控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种室内热环境控制系统及方法，涉及建筑环境控制技术领域。该系统包括：与控制装置连接的语音识别装置和检测装置；通过语音识别装置获取并识别室内声音得到舒适感信息信号；通过检测装置检测室内环境温度并生成温度信号；控制装置利用在线学习算法根据舒适感信息信号和温度信号得到针对用户的目标温度域，以及生成环境控制信号；控制装置还用于根据环境控制信号调整室内环境调节设备的设定温度。本发明专利技术通过识别用户语言表达的舒适感主观感受得到舒适感信息，根据舒适感信息和室内温度调整室内环境调节设备的设定温度，为用户提供舒适的室内热环境，提高了刻画人员热舒适的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种室内热环境控制系统及方法
本专利技术涉及建筑环境控制
，特别是涉及一种室内热环境控制系统及方法。
技术介绍
目前空调系统的控制策略大致可分为三类：基于设定值的控制和基于人员PMV的控制以及基于人体热感觉的控制。1)基于设定值的控制在实际应用中，最常见的控制逻辑是基于设定值的控制，即通过空调设备的运行将环境参数(如温度，湿度)控制在设定值及其合理波动的范围内。这种方法是从工业生产中使用的工艺空调衍变过来的，为了保证生产的需要，往往将环境参数控制在较小的区间范围。然而这种传统的控制方法有几大难以克服的弊端：第一，建筑管理人员统一设置室内温度时，这种控制策略只能满足大部分人的热舒适(例如根据国家标准《空调通风系统运行管理标准》GB50365-2019的规定设定室内温度)，没有考虑个人热舒适的差异，如果出现热舒适较为特殊的使用者，这种控制很容易造成个人的热感觉抱怨。第二，用户或管理员长期的手动调节可能产生疲劳厌倦的情绪，频繁地切换与调节也会对设备的寿命产生不利的影响。第三，在实际运行中，人们通常不能准确地知道自己舒适的温度是多少，往往设定的温度值远远偏离舒适区间，造成既不舒适又不节能的结果。2)基于人员预测平均评价(PredictedMeanVote，PMV)的控制基于人员PMV的控制是将人员的热舒适进行定量化，即通过代表环境和人员特性的相关参数计算出代表人员热舒适的数值，从而指导空调系统的控制。最早对热舒适定量化研究的是Fanger等人，其引入了预测平均评价投票(PMV)模型和预测不满意百分比(PPD)模型，将风速、人员活动量、穿衣量、温度、湿度和平均辐射温度等相关因素纳入考量范围，量化了建筑居住者的热舒适。PMV模型与PPD模型提出了一种基于热舒适控制空调系统的可能性，但这种策略并没有考虑到使用者热舒适的个性化和动态变化(如人在不同季节热偏好的变化，人对环境的适应性等)。deDear和Brager等人提出了一种适应性模型试图解决这一问题，研究建立了室内舒适温度与室外环境温度的关系。尽管适应性模型考虑得更为全面，但在本质上与PMV模型和PDD模型类似，都是基于统计学模型，从大量的样本数据中归纳出使用者热舒适的一般规律，并没有考虑居住者个人特性的复杂性及热舒适这一概念本身的主观性(如对冷热有特殊偏好的个体，个人对环境的适应性，年龄增长带来的变化等)，仍然无法准确刻画人员即时的热舒适。3)基于热感觉的控制一种基于人体热感觉的控制模型是通过问卷调查的方式获取人员的热感觉，这种方式能够精准地获取人员即时的热感觉，较好地反映“舒适”这一指标的主观性，相比于基于设定值的控制方法能够节省15％的能耗。但这种方法也存在着缺陷：一方面，这种方式没有考虑由于人员特性短时间内的变化带来的影响(如活动量的变化，衣着量的突然变化)，填写问卷时并没有考虑这一因素；另一方面，人员只能通过填写问卷来反映自身的热感觉抱怨，这可能使人员出现疲劳厌倦的情绪，影响热感觉问卷结果的稳定性，也可能会出现异常值。因此现有空调系统的控制策略无法准确刻画人员的热舒适。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种室内热环境控制系统及方法，提高刻画人员热舒适的准确性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种室内热环境控制系统，包括：语音识别装置、检测装置、控制装置和室内环境调节设备；所述语音识别装置、所述检测装置和所述室内环境调节设备均与所述控制装置连接；所述语音识别装置用于获取并录制室内声音，对所述室内声音进行识别得到用户对于室内环境的舒适感信息，以及根据所述舒适感信息生成舒适感信息信号；所述检测装置用于检测所述室内环境的温度，并根据所述温度生成温度信号；所述控制装置用于接收所述舒适感信息信号和所述温度信号，并根据所述舒适感信息信号和所述温度信号利用在线学习算法得到所述室内环境针对所述用户的目标温度域，以及根据所述目标温度域生成环境控制信号；所述控制装置还用于根据所述环境控制信号调整所述室内环境调节设备的设定温度，使所述室内环境的环境温度处于所述目标温度域内。可选的，所述语音识别装置，具体包括：麦克风、监测录音模块、ASRT语音识别系统识别模块和关键词提取模块；所述麦克风与所述监测录音模块连接，所述监测录音模块与所述ASRT语音识别系统识别模块连接，所述关键词提取模块与所述控制装置连接；所述麦克风用于获取室内声音；所述监测录音模块用于录制所述室内声音；所述ASRT语音识别系统识别模块用于对录制的室内声音进行语音识别得到语音文本；所述关键词提取模块用于对所述语音文本进行关键词提取，得到表达热感觉的关键词；所述表达热感觉的关键词为所述舒适感信息。可选的，所述ASRT语音识别系统识别模块，具体包括：特征提取子模块、声学模型识别子模块、解码子模块和统计语言模型文本转换子模块；所述特征提取子模块分别与所述监测录音模块和所述声学模型识别子模块连接，所述声学模型识别子模块与所述解码子模块连接，所述解码子模块与所述统计语言模型文本转换子模块连接，所述统计语言模型文本转换子模块与所述关键词提取模块连接；所述特征提取子模块用于对录制的室内声音进行特征提取，得到语谱图；所述声学模型识别子模块用于利用ASRT语音识别系统的卷积神经网络声学模型对所述语谱图进行识别，得到噪声拼音序列；所述解码子模块用于对所述噪声拼音序列进行连接性时序分类解码，得到实际拼音序列；所述统计语言模型文本转换子模块用于根据所述实际拼音序列利用统计语言模型得到语音文本。可选的，所述检测装置为温度传感器。可选的，所述控制装置，具体包括：数据传输子装置和在线学习模块；所述数据传输子装置和所述在线学习模块均与数据库连接；所述数据传输子装置还分别与所述语音识别装置和所述检测装置连接，所述数据传输子装置用于接收所述舒适感信息信号和所述温度信号，并将所述舒适感信息信号和所述温度信号传输至所述数据库；所述在线学习模块用于读取所述数据库中的所述舒适感信息信号和所述温度信号，并根据所述舒适感信息信号和所述温度信号利用在线学习算法得到所述室内环境针对所述用户的目标温度域，以及根据所述目标温度域生成环境控制信号。可选的，所述数据传输子装置，具体包括：通信模块和模拟量输入通道；所述通信模块、所述模拟量输入通道均与数据库连接；所述通信模块还与所述语音识别装置连接，所述通信模块用于接收所述舒适感信息信号，并将所述舒适感信息信号传输至所述数据库；所述模拟量输入通道还与所述检测装置连接，所述模拟量输入通道用于接收所述温度信号，并将所述温度信号传输至所述数据库。一种室内热环境控制方法，应用于上述的室内热环境控制系统，所述室内热环境控制方法包括：获取室内声音和室内环境的温度；对所述室内声音进行识别得到所述用户对于室内环境的舒适感信息；根据所述舒适感信息和所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内热环境控制系统，其特征在于，包括：语音识别装置、检测装置、控制装置和室内环境调节设备；/n所述语音识别装置、所述检测装置和所述室内环境调节设备均与所述控制装置连接；/n所述语音识别装置用于获取并录制室内声音，对所述室内声音进行识别得到用户对于室内环境的舒适感信息，以及根据所述舒适感信息生成舒适感信息信号；/n所述检测装置用于检测所述室内环境的温度，并根据所述温度生成温度信号；/n所述控制装置用于接收所述舒适感信息信号和所述温度信号，并根据所述舒适感信息信号和所述温度信号利用在线学习算法得到所述室内环境针对所述用户的目标温度域，以及根据所述目标温度域生成环境控制信号；/n所述控制装置还用于根据所述环境控制信号调整所述室内环境调节设备的设定温度，使所述室内环境的环境温度处于所述目标温度域内。/n

【技术特征摘要】
1.一种室内热环境控制系统，其特征在于，包括：语音识别装置、检测装置、控制装置和室内环境调节设备；
所述语音识别装置、所述检测装置和所述室内环境调节设备均与所述控制装置连接；
所述语音识别装置用于获取并录制室内声音，对所述室内声音进行识别得到用户对于室内环境的舒适感信息，以及根据所述舒适感信息生成舒适感信息信号；
所述检测装置用于检测所述室内环境的温度，并根据所述温度生成温度信号；
所述控制装置用于接收所述舒适感信息信号和所述温度信号，并根据所述舒适感信息信号和所述温度信号利用在线学习算法得到所述室内环境针对所述用户的目标温度域，以及根据所述目标温度域生成环境控制信号；
所述控制装置还用于根据所述环境控制信号调整所述室内环境调节设备的设定温度，使所述室内环境的环境温度处于所述目标温度域内。


2.根据权利要求1所述的室内热环境控制系统，其特征在于，所述语音识别装置，具体包括：麦克风、监测录音模块、ASRT语音识别系统识别模块和关键词提取模块；
所述麦克风与所述监测录音模块连接，所述监测录音模块与所述ASRT语音识别系统识别模块连接，所述关键词提取模块与所述控制装置连接；
所述麦克风用于获取室内声音；
所述监测录音模块用于录制所述室内声音；
所述ASRT语音识别系统识别模块用于对录制的室内声音进行语音识别得到语音文本；
所述关键词提取模块用于对所述语音文本进行关键词提取，得到表达热感觉的关键词；所述表达热感觉的关键词为所述舒适感信息。


3.根据权利要求2所述的室内热环境控制系统，其特征在于，所述ASRT语音识别系统识别模块，具体包括：特征提取子模块、声学模型识别子模块、解码子模块和统计语言模型文本转换子模块；
所述特征提取子模块分别与所述监测录音模块和所述声学模型识别子模块连接，所述声学模型识别子模块与所述解码子模块连接，所述解码子模块与所述统计语言模型文本转换子模块连接，所述统计语言模型文本转换子模块与所述关键词提取模块连接；
所述特征提取子模块用于对录制的室内声音进行特征提取，得到语谱图；
所述声学模型识别子模块用于利用ASRT语音识别系统的卷积神经网络声学模型对所述语谱图进行识别，得到噪声拼音序列；
所述解码子模块用于对所述噪声拼音序列进行连接性时序分类解码，得到实际拼音序列；
所述统计语言模型文本转换子模块用于根据所述实际拼音序列利用统计语言模型得到语音文本。


4.根据权利要求1所述的室内热环境控制系统，其特征在于，所述检测装置为温度传感器。


5.根据权利要求1所述的室内热环境控制系统，其特征在于，所述控制装置，具体包括：数据传输子装置和在线学习模块；
所述数据传输子装置和所述在线学习模块均与数据库连接；
所述数据传输子装置还分别与所述语音识别装置和所述检测装置连接，所述数据传输子装置用于接收所述舒适感信息信号和所述温度信号，并将所述舒适感信息信号和所述温度信号传输至所述数据库；
所述在线学习模块用于读取所述数据库中的所述舒适感信息信号和所述温度信号，并根据所述舒适感信息信号和所述温度信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福林，杨一帆，强文博，许环宇，范佳乐，祝子涵，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11