基于用户反馈的共享空间环境集成监控系统的制作方法

1.本发明属于室内环境监控技术领域，具体是涉及针对诸如空气质量、温湿度和照度等环境参数进行监测并调节关联终端设备以达到室内环境舒适满意度且节能减排的系统。


背景技术：

2.现代的生活和工作中，人们大致需在室内度过70％以上时间，因而一个友好质量的室内环境会给人们的身体健康带来巨大的好处。
3.伴随着互联网、物联网、5g通讯的发展，给共享空间提供了广大的想象空间。比如，公共图书馆、学校自习室、室内体育馆等，诸如这些不同场所及其人群对环境舒适度的需求有一定差异，以单一舒适性指标调节室内环境很难满足不同场所和不同人群的需求。调研发现，在固定室内场所，使用群体通常相对较固定，对室内环境的需求较接近，以舒适性指标作为参考标准，包括温度、湿度、二氧化碳含量等，通过对环境设备的控制使这些环境参数始终接近于固定的舒适性指标。
4.但是不同地区人群对舒适性需求有所差异，主要体现在：1、现有的室内环境控制系统的舒适性指标通常是固定的，没有考虑不同使用场所和不同使用人群的实际需求的差异进行智能调节，控制参数单一，控制过程机械化；2、现有的室内环境控制系统的控制策略都没有加入使用者对室内环境需求的反馈，没有真实体现不同使用场景、使用人群的差异化需求，仍然停留在理论上，实践过程中满意度偏低；3、以学校为代表的共享学习空间，经常会出现硕大的空间但使用人数少甚至无人，环境系统仍然高效运行着，能耗相当大，浪费了电力资源，还会出现室外环境质量优于室内环境质量，而室内仍然运行着与室外一样的环境系统，室内环境系统制造出来的碳排放反而污染了室外环境，相当不环保不低碳。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种既达到满足人群舒适度又达到最佳节能目标的基于用户反馈的共享空间环境集成监控系统。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种共享空间环境集成监控系统，包括：传感器模块，用于监测室内外环境参数，其包括室内环境监测器和室外环境监测器且与逻辑控制模块通讯连接；逻辑控制模块，用于控制设备控制器的启闭和运行状况，其与数据处理模块双向通讯连接；数据处理模块，用于根据室内外环境参数结合舒适性指标初始预设值进行运算，发出控制终端设备运行的指令，达到室内环境标准舒适满意度；绿色管理平台，用于根据舒适性指标设定初始预设值，其与数据处理模块双向通讯连接；设备控制器，用于根据控制指令针对相应终端设备执行动作。
7.优选地，所述数据处理模块通讯连接用户反馈平台，其将用户感受评价信息反馈给数据处理模块，由数据处理模块被动地发出控制终端设备增减负荷运行或启闭的指令，人性化达到室内环境最优舒适意度。
8.优选地，所述数据处理模块包括上位机、外部数据库和神经网络训练模型，基于用户自身舒适度感受信息，神经网络训练模型对预设舒适性指标进行调节，获得最优舒适性指标。
9.优选地，所述传感器模块还包括人流计数器和区域监测器；所述人流计数器对人员进出数量进行计数，以作为室内环境参数供数据处理模块运算室内环境舒适度；所述区域监测器对无人员区域进行监控，若无人区域超过设定的时间值，则关闭相应区域内终端设备的运行。
10.优选地，所述绿色管理平台设置舒适模式和节能模式；所述舒适模式是根据室内环境参数结合舒适性指标值，由数据处理模块主动地发出控制终端设备恰当负荷运行的指令，智能化达到室内环境标准舒适满意度；所述节能模式是根据人数监测数据，由数据处理模块发出控制终端设备低负荷运行或关闭的指令，智能化达到室内环境节能目的。
11.实施本发明技术方案，在监测空间环境参数的基础上，能够根据各个地区气候特点设定室内环境调节舒适性指标值，适应了不同场所和不同人群的人性化舒适度要求，特别地设计基于用户环境感受的反馈平台，数据处理模块对环境感受行为进行了分析，实现了舒适性指标的耦合控制，得以完善控制策略，实现了更加舒适的空间环境，非常适于无人管理的共享空间的多样化需求，对于空置率较高的室内空间，能够自主地调节终端设备的运行状况，适当降低了终端设备综合能耗，以达到更加节能效果。
附图说明
12.图1为基于用户反馈的共享空间环境集成监控系统的方框图。
13.图2为舒适模式控制流程图。
14.图3为节能模式控制流程图。
15.图4为用户反馈模式控制流程图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成干涉就可以相互组合。
17.如图1所示，基于用户反馈的共享空间环境集成监控系统由数据处理模块、逻辑控制模块、设备控制器、绿色管理平台、用户反馈平台、传感器模块和led显示器组成。整个系统通过一台led显示器实现显示，数据处理模块和led显示器通过hdmi接口对接实现声音图像展示。
18.数据处理模块负责数据采集、分析和存储，主要由上位机和外部数据库(musql)组成，通过数据服务器配合上位机程序完成相应的展示及逻辑控制功能，配套具有运算和发出指令的功能的操作系统。
19.逻辑控制模块负责终端设备的开启关闭功能，主要由可编辑逻辑控制plc(西门子s7-200)完成。用户反馈平台和绿色管理平台具有相同的反馈数据和设备数据，二者相互独立，两平台通过不同的处理方式达到了共同管理共享空间的目的。实现通过手机或电脑对各种终端设备进行控制，绿色管理平台的控制核心是舒适性指标，根据不同使用场景和不
同使用人群输入舒适性指标的初始预设值。
20.设备控制器将各种终端设备、控制设备和输入设备接入逻辑控制模块，主要包括窗户、空调、风扇、灯光等终端设备的动作执行，执行命令主要由plc控制器和上位机软件完成发送。窗帘控制器、窗户控制器等。当反馈系统通过智能控制系统对温度进行调整时，需要对分区空调所对应的红外控制器发送指令，并利用空调所对应的红外探头监测调整前后空调温度的变化；当窗户接受到“开窗通风”指令时，安装在窗户上的电机进行驱动，将窗户调整至开启状态，并在系统中更改窗户的实时状态；当灯光接收到“开启”命令时，控制系统将通过控制plc实现灯光的系统控制。
21.传感器模块对室内外环境参数进行实时监测，为环境控制策略提供更准确的数据支持，包括人流计数器、区域监测器、室外环境监测器和室内环境监测器。当前环境下，反馈系统需要通过室内所安装的光照传感器和温湿度传感器记录每一时间段内各参数的变化，并绘制相对应的曲线，以便管理员或用户更直观的观察其变化。人流计数器通过rs485通讯接口和数据处理模块(服务器)连接，上位机数据通讯通过modbus-rtu协议实现，实现进入人数和离开人数的计数功能。区域监测器与系统上位机软件通过控制plc实现了各区域人体监测功能，使用网线连接。室外环境监测器，包括室外温湿度、风速、光照照度、风向、水浸等采集，以上设备均通过rs485通讯接口和服务器连接，上位机数据通讯通过modbus-rtu协议实现，可实现相关监测参数的数据监测功能。室内环境监测器采用空气质量监测仪(hk-b3)，包括室内温湿度、湿度、光照照度、co2浓度、pm2.5、tvoc等采集，以上设备均通过rs485通讯接口和服务器连接，上位机数据通讯通过modbus-rtu协议实现，可实现相关监测参数的数据监测功能。
22.设备控制器共四个控制器，各控制器独立又统一，可以单独对某一控制器进行调节，也可受总控制平台管理。窗户控制器与系统上位机软件通过控制plc实现了各区域窗户的系统控制功能，使用网线连接。照明控制器与系统上位机软件通过控制plc实现了各区域灯光的系统控制功能，使用网线连接。空调控制器与电脑上机系统和红外空调控制器通过modbus-rtu通讯，实现对制冷、制热开关机及温度调节控制。风扇控制器与系统上位机软件通过控制plc实现了各区域风扇的系统控制，使用rs485通讯接口。
23.绿色管理平台(系统软件)对应用场景进行了模式化设计，以提升控制质量，满足不同环境情况下的需求，用户需要通过对用户反馈系统对当前环境中的温度、光照和通风的状态进行不同程度的反馈，以便绿色智能控制系统能够在所设定的反馈周期内对环境中设备的参数或状态进行调整。
24.绿色管理平台具体细化为以下三个模式：1、界面手动模式，当需要调整系统设定的环境值时，或者出现应急管理情况时，可以选择界面手动模式。该模式是考虑到初期系统环境设定参数不够准确，如若出现环境需求未满足的情况或是系统、部分设备出现连接问题时使用，该模式设定任何情况下都可以使用。2、舒适模式，以热舒适为目标设定系统最优环境参数值和控制流程，系统开启后，可根据室内外温度t内、t外和co2浓度监测值自动调节环境控制设备，自动开启风扇、空调，光线不足时自动开启灯光，室内空气质量较差时自动开窗，实现控制系统的智能化管理，舒适模式控制流程见图2。舒适模式是基于当前共享空间外的温度t内、t外和co2浓度对室内环境进行自动监控的控制模式之一，也是最常用的场景之一。3、节能模式，部分共享学习空间使用频率较低，在某些时间段使用人数较少时，
可开启节能模式。节能模式下将学习空间根据使用和空间分布的特点分区，进行分区环境控制，控制策略和舒适模式相同。当人流计数系统监测到有人进入时，系统设备才开启，并只开启部分区域，当人流监测到进入人数达到设定值时，再开启其他部分区域。当人体监测系统监测到部分区域无人并且超过10分钟，该部分区域环境设备自动关闭。该模式能降低环境设备能耗，实践双碳目标，节能模式控制流程见图3。
25.用户反馈平台(客户端app)为了使用户反馈系统体验良好，其还需配备以下几项基础设置：1、局域网设置：用户在特定的共享空间通过移动设备连接内网，向反馈系统发送反馈信息，反馈系统通过收集同一反馈周期的信息，对区域内的设备参数或状态进行调整；2、预设值设置：通过查阅共享空间当地的气温平均值、空气质量、日均照度等基础数据，对设备开启值、调整值和阈值进行规定；3、运算逻辑设置：在某一确定的反馈周期内，对同一设备的不同选项进行特定的数值运算，计算出当前希望调整状态的人数百分比与系统所设置的阈值进行比较，高于阈值，进行一定调整值的调整，否则，不作调整；4、用户反馈界面设计：当共享空间的智能管理系统处于某一固定的工作模式(如舒适模式)时，用户可以通过连接当前区域内的局域网访问所在区域的反馈控制界面。反馈界面包括“环境监测”和“信息反馈”两个界面。
26.在环境监测界面中，用户可以实时查看当前区域的各项环境参数，以及其参数的变化曲线，对当前区域的环境有一定的了解。在信息反馈界面中，用户可以对当前的温度、光照和通风状态进行不同的反馈，反馈系统将在固定的反馈周期中收集对应的数据，并在下一个反馈周期内对相应设备的参数或状态进行调整。
27.考虑到反馈数据的真实性和时效性，用户仅能在特定区域连接特定的局域网进行个性化的反馈，且在相同区域的同一反馈周期内仅能反馈一次，否则将弹出反馈失败的提示信息。
28.用户反馈平台的界面显示主要环境监测数据包括室内外的气象参数，用户基于自身舒适度感受在反馈系统进行各项舒适度指标的满意度反馈，相对固定使用场所及使用者的个性化需求反馈数据输入到智能化学习神经网络训练模型，对原预设舒适性指标进行调节，获得该应用场所的最优舒适性指标。在舒适模式运行的情况下，用户反馈系统可以在基于舒适模式的情况上，对现有参数和状态进行适当调整。当反馈“较冷”的人数百分比大于所设定阈值时，用户反馈系统可将此时用户所在区域的空调温度调高一个调整值，反之亦然；当反馈“较暗”的人数百分比大于所设定阈值时，用户反馈系统可将此时用户所在区域的灯光打开，反之亦然；同理，当反馈“开窗通风”的人数百分比大于所设定阈值时，用户反馈系统可通过控制电机，将此时用户所在区域的窗户打开，具体用户反馈系统流程图如图4所示。
29.在共享空间中的绿色智能控制系统的舒适模式下，区域内的设备均按照预设的参数运行，用户在体验一段时间后，根据个人实际情况对当前温度、光照和通风状态分别进行“较热”、“舒适”、“较冷”、“较亮”、“舒适”、“较暗”和“开窗通风”三个不同状态的反馈。反馈系统在同一反馈周期内接收来自不同区域的反馈数据并进行相应的逻辑判断，并在下一个反馈周期内对预设参数值进行调整。
30.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式
进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。