CN111059720A - 一种室内物理环境综合控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内物理环境综合控制系统。所述系统包括移动控制设备、控制器、网关、环境传感器、终端设备、云端服务器；控制器通过网关连接云端服务器、与环境传感器无线连接，与终端设备进行有线或无线连接，移动控制设备连接云端服务器。本发明根据热适应理论和用户的热感觉，以调节终端设备运行状态方式对室内热湿环境进行综合调节；根据照度、噪声、PM2.5、PM10、CO2、湿度的理论舒适范围，以调节终端设备运行状态的方式对室内声环境、光环境、风环境及健康环境按照“健康‑舒适‑节能”的顺序进行调整，提升用户使用感受的同时实现了可观的节能。

Description

一种室内物理环境综合控制系统

技术领域

本发明属于室内物理环境控制领域，具体涉及一种室内物理环境综合控制系统。

背景技术

常规的室内热环境控制仅依靠空调设备对室内空气进行作用，通过设定制冷或加热温度值来调节室内温度恒定。但室内热环境的舒适与否不仅与空气温度有关，还与湿度、风速、辐射等环境参数和人体物理指标有关。以PMV、SET等综合环境参数为控制指标的室内控制系统则考虑了多种物理参数间的影响效果，通过对多种室内环境参数的综合调节来使室内热环境达到舒适。(蒋延炜.基于PMV指标的建筑智能热湿环境控制原理及方法的研究[D].长安大学,2015.[22]；苏蕤.PMV热舒适指标预测及空调末端控制策略研究[D].西安建筑科技大学,2014.)但PMV指标是基于稳态环境测试总结而来，适用于稳态的空调环境，而实际环境条件下，用户还会采用开启风扇吹风、开窗通风或开启加热器等设备调节室内热环境，同时室内用户的热感觉也是随着环境不断变化的，在较热环境中，用户会主动进行脱衣、扇风或走动来适应环境，显然基于PMV的热环境控制是不全面的。

R.de Dear(de Dear R,Richard J，Brager G S.Thermal comfort in naturallyventilated buildings:Revisions to ASHRAE Standard 55.Energy and Buildings,2002,34(6):549-561.de Dear R J,Brager G S.Developing an adaptive mo del ofthermal comfort and preference[G]//ASH RAE Trans,1998,104(1):145-167)通过对来自四大洲的211万份现场调研报告进行分析总结，得到将中性温度和室外空气月平均温度相关联的线性回归公式，并据此提出热适应模型。随后其他地区的学者通过现场调研方法相继提出了全球各地的热适应回归公式，相比于PMV热平衡模型，热适应模型对自然通风条件下的舒适温度描述更为准确，热适应研究关注着人体热平衡过程中存在的气候条件、社会情况等背景影响，人员并非被动接受热环境，在人与环境的多重反馈调节中二者互相作用，人员将通过调节心理期望、调剂自身行为或生理习服来主动适应环境。所以基于人体热适应理论的控制方法的更加适用于热环境控制领域。

而现有基于热适应理论的控制方法(张宇峰，麦锦博，张明扬.基于人体热适应和气候特点的室内环境控制系统及方法:中国,CN 106247554 B.2019.01.29)仅关注于室内热环境的控制，而实际环境中，热环境、光环境、声环境、健康环境等多种物理环境会互相作用，综合影响用户舒适度。且该控制采用有线控制，实际安装过程需根据室内结构提前布置线路，对于已建成建筑改造难度较大。该系统的反馈调节方式为获取用户抱怨信息后直接调节设备动作，调节方式较为简单。

因此，本发明提出了一种室内物理环境综合控制系统，该系统考虑了在室内物理环境调节过程中，对热环境、光环境、声环境、风环境、健康环境等多种环境调节时产生的综合影响效果并作出取舍，以设定优先级的形式来首先保证了室内物理环境的健康和舒适性，在此基础上实现了较为显著的节能效果，能够综合调节室内多种物理环境。此外该系统能够随时接收用户的多种感觉反馈并与之产生互动，能够更加人性化的调节室内物理环境。同时该系统通过感知用户的环境感觉，将环境参数调整到相对适宜的状态点，也能够避免设备的过度使用并节约能源。对于长期使用该系统的客户群体，基于大量的反馈数据，系统能够学习总结适用于该客群的各个物理参数舒适范围并将该舒适范围保存为初始值，实现不断学习总结的控制效果。该系统多数设备间采用无线方式通讯，少数有线连接设备的走线方式也比较简单。

声环境、光环境、热环境、风环境以及健康环境均涉及相应的物理参数，这些参数的舒适范围研究结果如下：

张宇峰.夏热冬暖地区代表性城市与农村居住建筑热环境设计与计算指标[J].建筑科学,2014,30(6):10-18；

GB/T 17094-1997《室内空气中二氧化碳卫生标准》[S].1997；

GB 50118-2010《民用建筑隔声设计规范》[S].2010；

GB3095-2012《环境空气质量标准》[S].2012；

GB50033-2013《建筑采光设计标准》[S].2013；

GB/T18883-2002《室内空气质量标准》[S].2002；

GB 50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[S].中华人民共和国住房和城乡建设部，2012.

根据上述研究成果总结了系统中所涉及的室内物理环境参数的舒适值，如下表所示，这些值已经被设定为控制程序的从初始默认值。

发明内容

由于目前已有的室内环境控制系统存在控制效果不理想或控制功能不完善的现象，本发明为修正和完善已有室内环境控制系统，因此，提出一种室内物理环境综合控制系统。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种室内物理环境综合控制系统，包括移动控制设备、控制器、网关、环境传感器、终端设备、云端服务器；

所述环境传感器通过网关连接云端服务器，于固定时间间隔检测该空间内多种物理环境参数的数值并传输到云端服务器；

所述移动控制设备连接云端服务器，用于从云端接收环境传感器传输的数据，根据用户的反馈信息和环境传感器传输的环境参数输出设备控制指令至云端服务器并从云端服务器中回收设备状态；

所述控制器通过网关连接云端服务器，与终端设备进行有线或无线连接，通过网络接收云端服务器的控制指令，根据控制指令对终端设备的运行动作进行控制；

所述终端设备连接控制器，用于直接调节室内热环境、光环境、声环境、风环境和健康环境；

所述云端服务器用于存储环境传感器监测的环境参数、移动控制设备上传的设备状态、设备控制指令。

进一步地，所述移动控制设备为智能移动通讯设备，包括手机、平板电脑、安卓电视等；移动控制设备在每个循环周期内根据用户的反馈信息和环境传感器传输的环境参数计算并输出设备控制指令至云端服务器并从云端服务器中回收设备状态，所述循环周期时间在10～60分钟内；移动控制设备存储所有设备状态、传感器数据和用户反馈数据。

进一步地，所述控制器为以各种通讯技术进行通讯的传输设备，所述通讯技术包括zigbee、wifi、红外；控制器根据指令对终端设备的运行动作进行控制，对该空间的室内物理环境进行调整直至所述室内环境符合舒适范围并满足用户反馈的环境感觉为止。

进一步地，所述环境传感器包括室内外温湿度传感器、风速传感器、光照传感器、室内外CO₂传感器、室内外PM_2.5传感器、室内外PM₁₀传感器、室内外黑球温度传感器、室内外相对湿度传感器、噪声传感器、室外雨水传感器；环境传感器按设定周期记录周期内固定时间间隔的室内外物理环境参数，以该周期内记录的同一参数所有数值的平均值作为该参数在该周期内的代表值；

所述终端设备包括自然通风器、风扇、推窗、电动遮阳、灯具、除湿机、加热器和空调。

进一步地，所述室内物理环境综合控制系统内置常规控制模式、综合模式和夜间通风模式；

采用综合模式时，对上一周期人员反馈信息数值进行处理并得到反馈结果，根据反馈结果对相应物理参数的舒适范围进行调整，以调整舒适范围的方式来调整相关终端设备的运行状态；

采用常规控制模式时，判断室内温度与室内温度的数量关系，根据预设的用户开启空调最低限值，来调整空调、推窗和电动遮阳的开启状态；

采用夜间通风模式时，判断系统是否处于睡眠模式，根据室内是否有人活动来控制灯光的开启状态；判断室内温度与室内温度的数量关系，室内温度较小时关闭门窗，室外温度较小时开启门窗进行夜间通风。

进一步地，采用综合模式时，通过若干串联的环境调整模块对室内物理环境进行调节，结合定义优先级调整模块的方式达到联合控制的效果；

综合调整多项物理参数来营造舒适的室内物理环境，物理参数的调整过程即为调整模块，用户可以根据实际需求增加或减少调整模块；

环境调整模块包括温度调整模块，用于判断室内ET*温度参数，根据人体舒适的ET*预设值，调整相关设备的运行状态；室内防结露调整模块，用于判断墙壁露点温度，使之符合不结露的范围，来调整相关设备的运行状态；室内CO₂浓度调整模块、室内噪声调整模块、室内PM_2.5调整模块、室内PM₁₀调整模块、下雨调整模块、室内照度调整模块、室内湿度调整模块，分别用于判断二氧化碳、噪声、PM2.5、PM10、雨量、照度、相对湿度等参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态。

进一步地，所述温度调整模块用于判断室内ET*温度参数，根据人体舒适的ET*预设值调整相关设备的运行状态，具体如下：

若室内ET*温度＜A，则风扇关闭、空调关闭、窗户关闭、加热器开启且档位默认不变；

若A≤ET*≤B，则风扇关闭、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若室内温度Tn≤室外温度Tw(夏季)室内温度Tn＞室外温度Tw(冬季)，则窗户开到最小开度Kwmin；

若A≤ET*≤B，则风扇关闭、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若室内温度Tn＞室外温度Tw(夏季)室内温度Tn≤室外温度Tw(冬季)，则窗户全开；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL＜I，则向下执行；若室内温度Tn≤室外温度Tw(夏季)室内温度Tn＞室外温度Tw(冬季)，则窗户开到最小开度Kwmin；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL＜I，则向下执行；若室内温度Tn＞室外温度Tw(夏季)室内温度Tn≤室外温度Tw(冬季)，则窗户全开；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL≥I，则遮阳关闭1/4；若室内温度Tn≤室外温度Tw(夏季)室内温度Tn＞室外温度Tw(冬季)，则窗户开到最小开度Kwmin；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL≥I，则遮阳关闭1/4；若室内温度Tn＞室外温度Tw(夏季)室内温度Tn≤室外温度Tw(冬季)，则窗户全开；

若C＜ET*，则风扇档位与ET*对应、空调开启、设定温度默认不变、窗户关闭、加热器关闭,若照度ILL＜I，则不做调整；

若C＜ET*，则风扇档位与ET*对应、空调开启、设定温度默认不变、窗户关闭、加热器关闭，若照度ILL≥I，则遮阳关闭1/4；

其中，A为开窗通风降温的温度下限阈值，B为风扇通风降温的温度下限阈值，C为空调制冷降温的温度下限阈值，I为照度的阈值；A、B、C、I的确定是基于大量实验测试结果而来；Kw表示窗开度，Kw＝0表示窗全关，Kw＝1表示窗全开，Kwmin表示窗最小开度；Ks表示遮阳开度，Ks＝0表示遮阳全关，Ks＝1表示遮阳全开；Fa表示风扇挡位，Fa＝0表示风扇全关，Fa＝5表示风扇最高档；

具体的Fa随ET*变化过程如下：

若ET*温度＜Y1，则风扇档位调整为1档；

若Y1＜ET*＜Y2，则风扇档位Fa调整为2档；

若Y2＜ET*＜Y3，则风扇档位Fa调整为3档；

若Y3＜ET*＜Y4，则风扇档位Fa调整为4档；

若Y4＜ET*，则风扇档位Fa调整为5档；

Y1、Y2、Y3、Y4分别为开启相应档位所对应的温度阈值，该阈值的确定是基于大量实验测试结果而来。

进一步地，所述室内防结露调整模块用于判断墙壁露点温度，使之符合不结露的范围，来调整相关设备的运行状态，具体如下：

若室外温度Tw≤壁面温度Ts，则不做调整；

若室外温度Tw＞壁面温度Ts，且壁面温度Ts≤室外露点温度Tlout+1，则窗户关闭到Kwmin开度；

若室外温度Tw＞壁面温度Ts，且壁面温度Ts＞室外露点温度Tlout+1，且室外温度Tout＞春季开窗通风防潮温度上限D，则不做调整；

若室外温度Tw＞壁面温度Ts，且壁面温度Ts＞室外露点温度Tlout+1，且室外温度Tout≤春季开窗通风防潮温度上限D，则窗户全开。

进一步地，所述综合模式同一周期内多个模块均有调节窗开度的可能性，并且每个模块有关窗或开窗两种可能性，同时关窗和开窗存在互相抵消的情况，所以通过设定开窗优先级模块的方法保证多次调整窗开度而不存在互相抵消的影响。不同模块的先后顺序按照“健康-舒适-节能”的优先级强弱安排，兼顾三者对环境的综合影响。考虑到室内空气质量对人身健康的直接影响，将CO₂调整视为最高优先级。此外PM_2.5调整、PM₁₀调整和下雨调整具有绝对的关窗权利，开窗优先级的具体实施方式为在二氧化碳调整模块中定义窗的最小开度Kwmin，二氧化碳调整模块是唯一一个有权限对Kwmin进行调整的调整模块，在二氧化碳调整模块中固定了窗的最小开度Kwmin，使其他调整模块中的窗开度调整不能小于这个Kwmin的值，以此保证二氧化碳对窗开度调整的优先级；

如有特殊情况需使其他模块对窗开度的调整处于优先级，也可采用上述定义Kwmin的方式来定义优先级模块；

所述二氧化碳调整模块用于判断二氧化碳参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若CO₂浓度≤CO₂最大浓度E，即CO₂浓度处于健康范围内，则将窗最小开度值Kwmin减小1/4，最多减小至0；

若CO₂浓度＞CO₂最大浓度E，即CO₂浓度不处于健康范围内且窗Kw＝1全开，则不做调整；

若CO₂浓度＞CO₂最大浓度E，窗Kw≠1，窗未全开，则将窗开大1/4，将此时的Kw值赋给窗最小开度Kwmin；

所述室内噪声调整模块用于判断噪声参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若噪声值SPL≤噪声最大阈值F，则不做调整；

若噪声值SPL＞噪声最大阈值F，且Kw＞Kwmin，即窗户没有关闭到最小开度Kwmin，则窗关闭1/4；

若噪声值SPL＞噪声最大阈值F，且Kw≤Kwmin，即窗户已经关闭到最小开度Kwmin，则不做调整。

所述室内PM_2.5调整模块、室内PM₁₀调整模块分别用于判断PM_2.5、PM₁₀参数情况，根据相应参数对应的人体健康预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N≤室内PM_2.5最大阈值G，则关闭空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w≤PM_2.5最大阈值G，则不做调整；

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N≤室内PM_2.5最大阈值G，则关闭空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w＞PM_2.5最大阈值G，则窗户全关；

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N＞PM_2.5最大阈值G，则开启空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w≤PM_2.5最大阈值G，则不做调整；

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N＞PM_2.5最大阈值G，则开启空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w＞PM_2.5最大阈值G，则窗户全关；

若室内PM₁₀浓度PM_10N≤室内PM₁₀最大阈值H，则关闭空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w≤PM₁₀最大阈值H，则不做调整；

若室内PM₁₀浓度PM_10N≤室内PM₁₀最大阈值H，则关闭空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w＞PM₁₀最大阈值H，则窗户全关；

若室内PM₁₀浓度PM_10N＞PM₁₀最大阈值H，则开启空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w≤PM₁₀最大阈值H，则不做调整；

若室内PM₁₀浓度PM_10N＞PM₁₀最大阈值H，则开启空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w＞PM₁₀最大阈值H，则窗户全关。

进一步地，所述下雨调整模块用于判断雨量参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若下雨，则窗户全关；

若不下雨，则不做调整；

所述室内照度调整模块用于判断照度参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若室内亮度ILL＞最小阈值I，则关闭灯光；

若室内亮度ILL≤亮度最小阈值I，且Ks＝1遮阳全开，则开灯光；

若室内亮度ILL≤亮度最小阈值I，且Ks≠1遮阳未全开，则遮阳开启1/4；

所述室内湿度调整模块用于判断相对湿度参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，则除湿机关闭，加湿机关闭，若墙壁内表面温度Ts＞室内露点温度Tlin+1，则除湿机关闭；

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，则除湿机关闭，加湿机关闭，若墙壁内表面温度Ts≤室内露点温度Tlin+1，则除湿机开启；

若相对湿度RH＜湿度最小阈值J，则除湿机OFF,加湿机ON，若墙壁内表面温度Ts＞室内露点温度Tlin+1，则除湿机关闭；

若相对湿度RH＜湿度最小阈值J，则除湿机OFF,加湿机ON，若墙壁内表面温度Ts≤室内露点温度Tlin+1，则除湿机开启；

若相对湿度RH≥湿度最大阈值K，则除湿机ON,加湿机OFF，若墙壁内表面温度Ts＞室内露点温度Tlin+1，则除湿机关闭；

若相对湿度RH≥湿度最大阈值K，则除湿机ON,加湿机OFF，若墙壁内表面温度Ts≤室内露点温度Tlin+1，则除湿机开启。

其中，RH为传感器获取的室内外相对湿度值，J为使人体舒适的相对湿度下限阈值，K为使人体舒适的相对湿度上限阈值。

进一步地，采用综合模式时，通过若干并联的反馈调节判断模块对室内物理参数的舒适范围进行调节，达到不断收集用户反馈信息并修正物理参数舒适范围的效果；

所述用户的反馈信息为上一周期人员反馈信息数值，根据上一周期人员反馈信息数值进行处理并得到反馈结果，根据反馈结果进行反馈调节，即对相应物理参数的舒适范围进行调整，以调整舒适范围的方式来调后续模块中相关设备的运行状态，以对室内环境进行调整直至满足用户对室内物理环境的需求为止；

记录上一周期内来自用户的所有感觉反馈信息，每周期初始时用户反馈信息清零；

当提出某一种反馈的人数超过50％，则对该反馈所对应的物理参数的舒适范围进行整体向上或向下调整，允许同一周期内同时对多个物理参数的舒适范围进行调整，具体包括无反馈、冷、热、吹、不够吹、闷、亮、暗、吵、干和湿十一种反馈；其中吹是指因空调或风扇风速过高使人体感觉吹风感过强，不够吹是指感觉室内通风强度不够，冷是指室内温度过低，热是指室内温度过高，闷是指室内CO₂浓度过高令人体感觉到闷，亮是指室内光照亮度过高，暗是指室内光照亮度不足，吵是指噪声音量过高，干是指相对湿度过低，湿是指相对湿度过高；

反馈调节的基本调节规则为：若输入某一反馈并且该周期相应的室内环境参数均值处于舒适范围内，则增大或调小舒适范围。

进一步地，当反馈信息为热时，具体如下

若ET*＜A，加热器挡位He≠0档，则加热器档位减小一档；

若ET*＜A，加热器挡位He＝0档，遮阳Ks＝0遮阳全关，则窗开度增大1/4；

若ET*＜A，加热器挡位He＝0档，遮阳Ks≠0遮阳未全关，则遮阳关闭1/4；

若A≤ET*≤B，Ks≠0遮阳未全关，则遮阳关闭1/4；

若A≤ET*≤B，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，则风扇档位调高1挡；

若A≤ET*≤B，Ks＝0遮阳全关，Kw≠1窗未全开，则窗开大1/4；

若B＜ET*≤C，Ks≠0遮阳未全关，则遮阳关闭1/4；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw≠1窗未全开，则窗开大1/4；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，同时上一周期有“吹”反馈，则空调档位Tac降低1℃，窗开度调整至最小开度；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，同时上一周期没有“吹”反馈，Fa＝5风扇为最大档，则空调档位降低1℃，窗开度调整至最小开度；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，同时上一周期没有“吹”反馈，Fa＜5风扇不为最大档，则风扇档位调高1档；

若C＜ET*，则空调档位降低1℃，窗开度调整至最小开度；

当反馈信息为“冷”时，具体如下：

若ET*＜A时，Ks＝1遮阳全开，则加热器档位增加一档(加热器档位0为全关)；

若ET*＜A时，Ks≠1遮阳未全开，则将遮阳开启1/4的开度；

若A≤ET*≤B，Ks≠1遮阳未全开，则将遮阳开启1/4的开度；

若A≤ET*≤B，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn＜Tw室外温度，则窗开大1/4；

若A≤ET*≤B，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw≤Kmin窗开度达到最小开度，则加热器开高一档；

若A≤ET*≤B，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw＞Kmin窗开度未达到最小开度，则窗关闭1/4；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa≠0，则风扇档位降低1挡；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks≠1遮阳未全开，则遮阳拉开1/4；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn＜Tw室外温度，则窗开大1/4；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw≤Kmin窗开度达到最小开度，则不做调整；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw＞Kmin窗开度未达到最小开度，则窗关闭1/4；

若C＜ET*，空调设定温度Tac≥Tw室外温度，则关闭空调；

若C＜ET*，空调设定温度Tac＜Tw室外温度，则空调档位提高1度，窗开度调整至最小开度。

进一步地，当反馈信息为“吹”时，则各风扇挡位对应的温度阈值Y1、Y2、Y3、Y4提高1℃；

当反馈信息为“不够吹”时，则各风扇挡位对应的温度阈值Y1、Y2、Y3、Y4降低1℃；

当反馈信息为“闷”和“困”时，具体如下：

CO2浓度≤CO₂浓度最大阈值E，即CO2浓度处于健康范围内且室内人员感觉到闷或困，则将CO2浓度最大阈值E调小100ppm；

CO2浓度＞CO₂浓度最大阈值E，则不做调整；

当反馈信息为“亮”时，具体如下：

若室内照度ILL＞I，即室内照度值处于舒适范围内且人员感到亮，则将照度最大阈值I减小20Lx，将遮阳关闭1/4开度；

若室内照度ILL≤I，则不做调整；

当反馈信息为“暗”时，具体如下：

若室内照度ILL＞I，则将照度最大阈值I增大20Lx

若室内照度ILL≤I，则不做调整；

当反馈信息为“吵”时，具体如下：

若噪声值SPL≤噪声最大阈值F，即噪声值处于舒适范围且室内人员感觉吵，则F数值减小5db；

若噪声值SPL＞噪声最大阈值F，则不做调整；

当反馈信息为“干”时，具体如下：

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，即相对湿度处于舒适范围内且室内人员感觉干，则J和K数值均增大5％；

若RH＜湿度最小阈值J或RH＞湿度最大阈值K，则除湿机关闭，加湿机开启；

当反馈信息为“湿”时，具体如下：

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，即相对湿度处于舒适范围内且室内人员感觉湿，则J和K数值均减小5％；

若RH＜湿度最小阈值J或RH＞湿度最大阈值K，则除湿机开启，加湿机关闭。

进一步地，所述夜间通风模式具体如下：

首先定义窗和灯的初始状态，然后判断是否为非睡眠模式，若为非睡眠模式，判断室内是否有人，如有人则开灯，接下来若室内温度Tw≤Tn，则开启遮阳和窗；

若为非睡眠模式，若室内无人则关灯，接下来若室内温度Tw≤Tn，则开启遮阳和窗；

若为睡眠模式，则关灯，接下来若室内温度Tw≤Tn，则开启遮阳和窗；

若为非睡眠模式，若室内有人则开灯，接下来若室内温度Tw＞Tn，则开启遮阳和窗；

若为非睡眠模式，若室内无人则关灯，接下来若室内温度Tw＞Tn，则开启遮阳和窗；

若为睡眠模式，则关灯，接下来若室内温度Tw＞Tn，则开启遮阳和窗。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本发明提出的室内物理环境综合控制系统能够进行多重双向通信，具体体现在环境传感器既可以从控制设备处接收记录间隔指令，又可以将相应时间间隔记录的环境参数数值回传给控制器；移动通讯设备既可以接收用户的反馈信息，又可以将室内环境参数以及设备控制情况显示给用户；整个系统既通过室内环境作用于用户，又以接收用户反馈直的方式直接接收用户的环境感受。

该系统具有反馈调节功能，通过在每个周期内不断收集用户的多种反馈信息并进行处理，可得到下一周期各项物理参数的最新舒适阈值，该阈值又可影响室内环境参数调整模块输出的设备动作指令，即可达到根据用户反馈来调节终端设备动作的效果。反馈调节过程是随着运行时间不断矫正和更新的，每一次舒适阈值的调整都会被记录下来，基于大量用户的反馈结果可得到适用于不同人群的通用舒适阈值，该阈值会被自动设置为系统物理参数初始值。

室内物理环境不仅包括热环境，还包括声环境、光环境、风环境及健康环境，各个环境涉及的环境参数也有重叠，单独调节某一环境时，其他环境也随之受到不同程度的影响，本发明考虑了各个环境间的影响效果，以设定优先级的形式来对室内物理环境进行综合调节。多种环境通过不同模块进行直接调节，模块的先后顺序按照“健康-舒适-节能”的优先级强弱进行安排，兼顾三者对环境的综合影响。该系统能够较大限度的兼顾人体舒适及能源节约。

附图说明

图1为本发明一种室内物理环境综合控制系统的通讯和架构图；

图2为本发明实施例中室内温度调整模块示意图；

图3为本发明实施例中Fa随温度指标随ET*变化过程示意图；

图4为本发明实施例中室内防结露调整模块示意图；

图5为本发明实施例中室内CO₂浓度调整模块示意图；

图6为本发明实施例中室内噪声调整模块示意图；

图7为本发明实施例中室内PM_2.5调整模块示意图；

图8为本发明实施例中室内PM₁₀调整模块示意图；

图9为本发明实施例中下雨调整模块示意图；

图10为本发明实施例中室内照度调整模块示意图；

图11为本发明实施例中室内湿度调整模块示意图；

图12为本发明实施例中夜间通风模式示意图；

图13为本发明实施例中用户反馈信息处理流程示意图；

图14为本发明实施例中热反馈调节模块示意图；

图15为本发明实施例中冷反馈调节模块示意图；

图16为本发明实施例中吹、不够吹、闷和困、亮、暗反馈调节模块示意图；

图17为本发明实施例中吵、干、湿反馈模块调节示意图。

具体实施方式

下面将详细介绍本发明的操作实例，其中涉及的图示如附图所示，文中同一符号所代表的意义均相同。操作实例主要用于具体展示本发明，而不对本发明的功能、用途及特点作限制。与本发明所涉及的物理参数、控制方法、控制内容和图文实例具有同等效力的相关控制系统(如针对不同使用场合、不同气候特点所做同等效力变更)均落入本案的保护范围内。

一种室内物理环境综合控制系统，如图1所示，包括移动控制设备、控制器、网关、环境传感器、终端设备、云端服务器；

所述环境传感器通过网关连接云端服务器，于固定时间间隔检测该空间内多种物理环境参数的数值并传输到云端服务器；

所述移动控制设备连接云端服务器，用于从云端接收环境传感器传输的数据，根据用户的反馈信息和环境传感器传输的环境参数输出设备控制指令至云端服务器并从云端服务器中回收设备状态；

所述控制器通过网关连接云端服务器，与终端设备进行有线或无线连接，通过网络接收云端服务器的控制指令，根据控制指令对终端设备的运行动作进行控制；

所述终端设备连接控制器，用于直接调节室内热环境、光环境、声环境、风环境和健康环境；

所述云端服务器用于存储环境传感器监测的环境参数、移动控制设备上传的设备状态、设备控制指令。

所述移动控制设备为智能移动通讯设备，包括手机、平板电脑、安卓电视等；本实施例中，移动控制设备基于控制程序内置的多种控制模式，在每个循环周期内根据用户的反馈信息和环境传感器传输的环境参数计算并输出设备控制指令至云端服务器并从云端服务器中回收设备状态，所述循环周期时间在10～60分钟内；移动控制设备存储所有设备状态、传感器数据和用户反馈数据；

所述控制程序，内置多种控制方法的控制策略及相关参数限值的修改入口，可修改数据记录项目和记录间隔，可查看和控制在线设备运行状态，可接收、存储和分析用于反馈数据；用户可以随时在软件应用市场下载并安装于移动控制设备中，在长期活动的场合(如办公室、家庭等)以管理员身份登录，具有系统设定、数据查看以及逐时反馈的权力。在短期活动的场合(商场、医院、酒店等)以游客身份登录，仅具有逐时反馈的权力；

进一步地，如图1所示，所述控制器为以各种通讯技术进行通讯的传输设备，所述通讯技术包括zigbee、wifi、红外；控制器根据指令对终端设备的运行动作进行控制，对该空间的室内物理环境进行调整直至所述室内环境符合舒适范围并满足用户反馈的环境感觉为止。

进一步地，如图1所示，所述环境传感器包括室内外温湿度传感器、风速传感器、光照传感器、室内外CO₂传感器、室内外PM_2.5传感器、室内外PM₁₀传感器、室内外黑球温度传感器、室内外相对湿度传感器、噪声传感器、室外雨水传感器；环境传感器按设定周期记录周期内固定时间间隔的室内外物理环境参数，以该周期内记录的同一参数所有数值的平均值作为该参数在该周期内的代表值；

如图1所示，所述终端设备包括自然通风器、风扇、推窗、电动遮阳、灯具、除湿机、加热器和空调。

进一步地，所述室内物理环境综合控制系统内置常规控制模式、综合模式和夜间通风模式；

采用综合模式时，对上一周期人员反馈信息数值进行处理并得到反馈结果，根据反馈结果对相应物理参数的舒适范围进行调整，以调整舒适范围的方式来调整相关终端设备的运行状态；

采用常规控制模式时，判断室内温度与室内温度的数量关系，根据预设的用户开启空调最低限值，来调整空调、推窗和电动遮阳的开启状态；

采用夜间通风模式时，判断系统是否处于睡眠模式，根据室内是否有人活动来控制灯光的开启状态；判断室内温度与室内温度的数量关系，室内温度较小时关闭门窗，室外温度较小时开启门窗进行夜间通风；

进一步地，采用综合模式时，通过若干串联的环境调整模块对室内物理环境进行调节，结合定义优先级调整模块的方式达到联合控制的效果；

综合调整多项物理参数来营造舒适的室内物理环境，物理参数的调整过程即为调整模块，用户可以根据实际需求增加或减少调整模块；

环境调整模块包括温度调整模块，用于判断室内ET*温度参数，根据人体舒适的ET*预设值，调整相关设备的运行状态；室内防结露调整模块，用于判断墙壁露点温度，使之符合不结露的范围，来调整相关设备的运行状态；室内CO₂浓度调整模块、室内噪声调整模块、室内PM_2.5调整模块、室内PM₁₀调整模块、下雨调整模块、室内照度调整模块、室内湿度调整模块，分别用于判断二氧化碳、噪声、PM2.5、PM10、雨量、照度、相对湿度等参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态。

进一步地，如图2所示，所述温度调整模块用于判断室内ET*温度参数，根据人体舒适的ET*预设值调整相关设备的运行状态，具体如下：

若室内ET*温度＜A，则风扇关闭、空调关闭、窗户关闭、加热器开启且档位默认不变；

若A≤ET*≤B，则风扇关闭、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若室内温度Tn≤室外温度Tw(夏季)室内温度Tn＞室外温度Tw(冬季)，则窗户开到最小开度Kwmin；

若A≤ET*≤B，则风扇关闭、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若室内温度Tn＞室外温度Tw(夏季)室内温度Tn≤室外温度Tw(冬季)，则窗户全开；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL＜I，则向下执行；若室内温度Tn≤室外温度Tw(夏季)室内温度Tn＞室外温度Tw(冬季)，则窗户开到最小开度Kwmin；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL＜I，则向下执行；若室内温度Tn＞室外温度Tw(夏季)室内温度Tn≤室外温度Tw(冬季)，则窗户全开；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL≥I，则遮阳关闭1/4；若室内温度Tn≤室外温度Tw(夏季)室内温度Tn＞室外温度Tw(冬季)，则窗户开到最小开度Kwmin；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL≥I，则遮阳关闭1/4；若室内温度Tn＞室外温度Tw(夏季)室内温度Tn≤室外温度Tw(冬季)，则窗户全开；

若C＜ET*，则风扇档位与ET*对应、空调开启、设定温度默认不变、窗户关闭、加热器关闭,若照度ILL＜I，则不做调整；

若C＜ET*，则风扇档位与ET*对应、空调开启、设定温度默认不变、窗户关闭、加热器关闭，若照度ILL≥I，则遮阳关闭1/4；

其中，A为开窗通风降温的温度下限阈值，B为风扇通风降温的温度下限阈值，C为空调制冷降温的温度下限阈值，I为照度的阈值；A、B、C、I的确定是基于大量实验测试结果而来；Kw表示窗开度，Kw＝0表示窗全关，Kw＝1表示窗全开，Kwmin表示窗最小开度；Ks表示遮阳开度，Ks＝0表示遮阳全关，Ks＝1表示遮阳全开；Fa表示风扇挡位，Fa＝0表示风扇全关，Fa＝5表示风扇最高档；

如图3所示，具体的Fa随ET*变化过程如下：

若ET*温度＜Y1，则风扇档位调整为1档；

若Y1＜ET*＜Y2，则风扇档位Fa调整为2档；

若Y2＜ET*＜Y3，则风扇档位Fa调整为3档；

若Y3＜ET*＜Y4，则风扇档位Fa调整为4档；

若Y4＜ET*，则风扇档位Fa调整为5档；

Y1、Y2、Y3、Y4分别为开启相应档位所对应的温度阈值，该阈值的确定是基于大量实验测试结果而来。

进一步地，所述室内防结露调整模块用于判断墙壁露点温度，使之符合不结露的范围，来调整相关设备的运行状态，如图4所示，具体如下：

若室外温度Tw≤壁面温度Ts，则不做调整；

若室外温度Tw＞壁面温度Ts，且壁面温度Ts≤室外露点温度Tlout+1，则窗户关闭到Kwmin开度；

若室外温度Tw＞壁面温度Ts，且壁面温度Ts＞室外露点温度Tlout+1，且室外温度Tout＞春季开窗通风防潮温度上限D，则不做调整；

若室外温度Tw＞壁面温度Ts，且壁面温度Ts＞室外露点温度Tlout+1，且室外温度Tout≤春季开窗通风防潮温度上限D，则窗户全开。

进一步地，所述综合模式同一周期内多个模块均有调节窗开度的可能性，并且每个模块有关窗或开窗两种可能性，同时关窗和开窗存在互相抵消的情况，所以通过设定开窗优先级模块的方法保证多次调整窗开度而不存在互相抵消的影响。不同模块的先后顺序按照“健康-舒适-节能”的优先级强弱安排，兼顾三者对环境的综合影响。考虑到室内空气质量对人身健康的直接影响，将CO₂调整视为最高优先级。此外PM_2.5调整、PM₁₀调整和下雨调整具有绝对的关窗权利，开窗优先级的具体实施方式为在二氧化碳调整模块中定义窗的最小开度Kwmin，二氧化碳调整模块是唯一一个有权限对Kwmin进行调整的调整模块，在二氧化碳调整模块中固定了窗的最小开度Kwmin，使其他调整模块中的窗开度调整不能小于这个Kwmin的值，以此保证二氧化碳对窗开度调整的优先级；

如有特殊情况需使其他模块对窗开度的调整处于优先级，也可采用上述定义Kwmin的方式来定义优先级模块；

所述二氧化碳调整模块用于判断二氧化碳参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，如图5所示，具体如下：

若CO₂浓度≤CO₂最大浓度E，即CO₂浓度处于健康范围内，则将窗最小开度值Kwmin减小1/4，最多减小至0；

若CO₂浓度＞CO₂最大浓度E，即CO₂浓度不处于健康范围内且窗Kw＝1全开，则不做调整；

若CO₂浓度＞CO₂最大浓度E，窗Kw≠1，窗未全开，则将窗开大1/4，将此时的Kw值赋给窗最小开度Kwmin；

所述室内噪声调整模块用于判断噪声参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，如图6所示，具体如下：

若噪声值SPL≤噪声最大阈值F，则不做调整；

若噪声值SPL＞噪声最大阈值F，且Kw＞Kwmin，即窗户没有关闭到最小开度Kwmin，则窗关闭1/4；

若噪声值SPL＞噪声最大阈值F，且Kw≤Kwmin，即窗户已经关闭到最小开度Kwmin，则不做调整。

所述室内PM_2.5调整模块、室内PM₁₀调整模块分别用于判断PM_2.5、PM₁₀参数情况，根据相应参数对应的人体健康预设值，来控制相关设备的运行状态，如图7、图8所示，具体如下：

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N≤室内PM_2.5最大阈值G，则关闭空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w≤PM_2.5最大阈值G，则不做调整；

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N≤室内PM_2.5最大阈值G，则关闭空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w＞PM_2.5最大阈值G，则窗户全关；

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N＞PM_2.5最大阈值G，则开启空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w≤PM_2.5最大阈值G，则不做调整；

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N＞PM_2.5最大阈值G，则开启空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w＞PM_2.5最大阈值G，则窗户全关；

若室内PM₁₀浓度PM_10N≤室内PM₁₀最大阈值H，则关闭空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w≤PM₁₀最大阈值H，则不做调整；

若室内PM₁₀浓度PM_10N≤室内PM₁₀最大阈值H，则关闭空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w＞PM₁₀最大阈值H，则窗户全关；

若室内PM₁₀浓度PM_10N＞PM₁₀最大阈值H，则开启空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w≤PM₁₀最大阈值H，则不做调整；

若室内PM₁₀浓度PM_10N＞PM₁₀最大阈值H，则开启空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w＞PM₁₀最大阈值H，则窗户全关。

进一步地，所述下雨调整模块用于判断雨量参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，如图9所示，具体如下：

若下雨，则窗户全关；

若不下雨，则不做调整；

所述室内照度调整模块用于判断照度参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，如图10所示，具体如下：

若室内亮度ILL＞最小阈值I，则关闭灯光；

若室内亮度ILL≤亮度最小阈值I，且Ks＝1遮阳全开，则开灯光；

若室内亮度ILL≤亮度最小阈值I，且Ks≠1遮阳未全开，则遮阳开启1/4；

所述室内湿度调整模块用于判断相对湿度参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，如图11所示，具体如下：

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，则除湿机关闭，加湿机关闭，若墙壁内表面温度Ts＞室内露点温度Tlin+1，则除湿机关闭；

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，则除湿机关闭，加湿机关闭，若墙壁内表面温度Ts≤室内露点温度Tlin+1，则除湿机开启；

若相对湿度RH＜湿度最小阈值J，则除湿机OFF,加湿机ON，若墙壁内表面温度Ts＞室内露点温度Tlin+1，则除湿机关闭；

若相对湿度RH＜湿度最小阈值J，则除湿机OFF,加湿机ON，若墙壁内表面温度Ts≤室内露点温度Tlin+1，则除湿机开启；

若相对湿度RH≥湿度最大阈值K，则除湿机ON,加湿机OFF，若墙壁内表面温度Ts＞室内露点温度Tlin+1，则除湿机关闭；

若相对湿度RH≥湿度最大阈值K，则除湿机ON,加湿机OFF，若墙壁内表面温度Ts≤室内露点温度Tlin+1，则除湿机开启。

其中，RH为传感器获取的室内外相对湿度值，J为使人体舒适的相对湿度下限阈值，K为使人体舒适的相对湿度上限阈值。

如图12所示，所述夜间通风模式具体如下：

首先定义窗和灯的初始状态，然后判断是否为非睡眠模式，若为非睡眠模式，判断室内是否有人，如有人则开灯，接下来若室内温度Tw≤Tn，则开启遮阳和窗；

若为非睡眠模式，若室内无人则关灯，接下来若室内温度Tw≤Tn，则开启遮阳和窗；

若为睡眠模式，则关灯，接下来若室内温度Tw≤Tn，则开启遮阳和窗；

若为非睡眠模式，若室内有人则开灯，接下来若室内温度Tw＞Tn，则开启遮阳和窗；

若为非睡眠模式，若室内无人则关灯，接下来若室内温度Tw＞Tn，则开启遮阳和窗；

若为睡眠模式，则关灯，接下来若室内温度Tw＞Tn，则开启遮阳和窗。

进一步地，采用综合模式时，通过若干并联的反馈调节判断模块对室内物理参数的舒适范围进行调节，达到不断收集用户反馈信息并修正物理参数舒适范围的效果，所述用户的反馈信息为上一周期人员反馈信息数值，根据上一周期人员反馈信息数值进行处理并得到反馈结果，根据反馈结果进行反馈调节，即对相应物理参数的舒适范围进行调整，以调整舒适范围的方式来调后续模块中相关设备的运行状态，以对室内环境进行调整直至满足用户对室内物理环境的需求为止；

记录上一周期内来自用户的所有感觉反馈信息，每周期初始时用户反馈信息清零；

当提出某一种反馈的人数超过50％，则对该反馈所对应的物理参数的舒适范围进行整体向上或向下调整，允许同一周期内同时对多个物理参数的舒适范围进行调整，具体包括无反馈、冷、热、吹、不够吹、闷、亮、暗、吵、干和湿十一种反馈；其中吹是指因空调或风扇风速过高使人体感觉吹风感过强，不够吹是指感觉室内通风强度不够，冷是指室内温度过低，热是指室内温度过高，闷是指室内CO₂浓度过高令人体感觉到闷，亮是指室内光照亮度过高，暗是指室内光照亮度不足，吵是指噪声音量过高，干是指相对湿度过低，湿是指相对湿度过高；

本实施例中，如图13所示，具体反馈信息处理如下：

从第二周期开始，首先判断控制范围内的总人数N是否恒定，该答案可以直接手动输入，也可以由控制系统根据预先输入的使用场所来判定。家庭、办公室等场所的室内人数为恒定，医院、商场、车站等公共场所的室内人数为非恒定；

如控制范围内人数N为恒定，则计算总人数Ns等于N，如控制范围内人数为非恒定，则控制范围内人数N需于每周期利用红外传感设备进行监测，计算总人数Ns等于上一周期控制范围内的人数Nt-1；

然后对接收到的每一种反馈的数量Nr进行判定，若Nr≥50％N，则对该反馈进行记录并输出，若Nr＜50％N，则不进行记录并对下一种反馈的数量进行判断，直至对所有反馈判断完毕。

反馈调节的基本调节规则为：若输入某一反馈并且该周期相应的室内环境参数均值处于舒适范围内，则增大或调小舒适范围。

进一步地，如图14所示，当反馈信息为热时，具体如下

若ET*＜A，加热器挡位He≠0档，则加热器档位减小一档；

若ET*＜A，加热器挡位He＝0档，遮阳Ks＝0遮阳全关，则窗开度增大1/4；

若ET*＜A，加热器挡位He＝0档，遮阳Ks≠0遮阳未全关，则遮阳关闭1/4；

若A≤ET*≤B，Ks≠0遮阳未全关，则遮阳关闭1/4；

若A≤ET*≤B，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，则风扇档位调高1挡；

若A≤ET*≤B，Ks＝0遮阳全关，Kw≠1窗未全开，则窗开大1/4；

若B＜ET*≤C，Ks≠0遮阳未全关，则遮阳关闭1/4；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw≠1窗未全开，则窗开大1/4；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，同时上一周期有“吹”反馈，则空调档位Tac降低1℃，窗开度调整至最小开度；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，同时上一周期没有“吹”反馈，Fa＝5风扇为最大档，则空调档位降低1℃，窗开度调整至最小开度；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，同时上一周期没有“吹”反馈，Fa＜5风扇不为最大档，则风扇档位调高1档；

若C＜ET*，则空调档位降低1℃，窗开度调整至最小开度；

当反馈信息为“冷”时，如图15所示，具体如下：

若ET*＜A时，Ks＝1遮阳全开，则加热器档位增加一档(加热器档位0为全关)；

若ET*＜A时，Ks≠1遮阳未全开，则将遮阳开启1/4的开度；

若A≤ET*≤B，Ks≠1遮阳未全开，则将遮阳开启1/4的开度；

若A≤ET*≤B，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn＜Tw室外温度，则窗开大1/4；

若A≤ET*≤B，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw≤Kmin窗开度达到最小开度，则加热器开高一档；

若A≤ET*≤B，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw＞Kmin窗开度未达到最小开度，则窗关闭1/4；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa≠0，则风扇档位降低1挡；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks≠1遮阳未全开，则遮阳拉开1/4；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn＜Tw室外温度，则窗开大1/4；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw≤Kmin窗开度达到最小开度，则不做调整；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw＞Kmin窗开度未达到最小开度，则窗关闭1/4；

若C＜ET*，空调设定温度Tac≥Tw室外温度，则关闭空调；

若C＜ET*，空调设定温度Tac＜Tw室外温度，则空调档位提高1度，窗开度调整至最小开度。

进一步地，当反馈信息为“吹”时，如图16所示，则各风扇挡位对应的温度阈值Y1、Y2、Y3、Y4提高1℃；

当反馈信息为“不够吹”时，如图16所示，则各风扇挡位对应的温度阈值Y1、Y2、Y3、Y4降低1℃；

当反馈信息为“闷”和“困”时，如图16所示，具体如下：

CO2浓度≤CO₂浓度最大阈值E，即CO2浓度处于健康范围内且室内人员感觉到闷或困，则将CO2浓度最大阈值E调小100ppm；

CO2浓度＞CO₂浓度最大阈值E，则不做调整；

当反馈信息为“亮”时，如图16所示，具体如下：

若室内照度ILL＞I，即室内照度值处于舒适范围内且人员感到亮，则将照度最大阈值I减小20Lx，将遮阳关闭1/4开度；

若室内照度ILL≤I，则不做调整；

当反馈信息为“暗”时，如图16所示，具体如下：

若室内照度ILL＞I，则将照度最大阈值I增大20Lx

若室内照度ILL≤I，则不做调整；

当反馈信息为“吵”时，如图17所示，具体如下：

若噪声值SPL≤噪声最大阈值F，即噪声值处于舒适范围且室内人员感觉吵，则F数值减小5db；

若噪声值SPL＞噪声最大阈值F，则不做调整；

当反馈信息为“干”时，如图17所示，具体如下：

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，即相对湿度处于舒适范围内且室内人员感觉干，则J和K数值均增大5％；

若RH＜湿度最小阈值J或RH＞湿度最大阈值K，则除湿机关闭，加湿机开启；

当反馈信息为“湿”时，如图17所示，具体如下：

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，即相对湿度处于舒适范围内且室内人员感觉湿，则J和K数值均减小5％；

若RH＜湿度最小阈值J或RH＞湿度最大阈值K，则除湿机开启，加湿机关闭。

Claims (10)

1.一种室内物理环境综合控制系统，其特征在于，包括移动控制设备、控制器、网关、环境传感器、终端设备、云端服务器；

所述环境传感器通过网关连接云端服务器，于固定时间间隔检测该空间内多种物理环境参数的数值并传输到云端服务器；

所述移动控制设备连接云端服务器，用于从云端接收环境传感器传输的数据，根据用户的反馈信息和环境传感器传输的环境参数输出设备控制指令至云端服务器并从云端服务器中回收设备状态；

所述控制器通过网关连接云端服务器，与终端设备进行有线或无线连接，通过网络接收云端服务器的控制指令，根据控制指令对终端设备的运行动作进行控制；

所述终端设备连接控制器，用于直接调节室内热环境、光环境、声环境、风环境和健康环境；

所述云端服务器用于存储环境传感器监测的环境参数、移动控制设备上传的设备状态、设备控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种室内物理环境综合控制系统，其特征在于，所述移动控制设备为智能移动通讯设备，包括手机、平板电脑、安卓电视；移动控制设备在每个循环周期内根据用户的反馈信息和环境传感器传输的环境参数计算并输出设备控制指令至云端服务器并从云端服务器中回收设备状态，所述循环周期时间在10～60分钟内；移动控制设备存储所有设备状态、传感器数据和用户反馈数据；

所述控制器为以各种通讯技术进行通讯的传输设备，所述通讯技术包括zigbee、wifi、红外；控制器根据指令对终端设备的运行动作进行控制，对该空间的室内物理环境进行调整直至所述室内环境符合舒适范围并满足用户反馈的环境感觉为止；

所述环境传感器包括室内外温湿度传感器、风速传感器、光照传感器、室内外CO₂传感器、室内外PM_2.5传感器、室内外PM₁₀传感器、室内外黑球温度传感器、室内外相对湿度传感器、噪声传感器、室外雨水传感器；环境传感器按设定周期记录周期内固定时间间隔的室内外物理环境参数，以该周期内记录的同一参数所有数值的平均值作为该参数在该周期内的代表值；

所述终端设备包括自然通风器、风扇、推窗、电动遮阳、灯具、除湿机、加热器和空调。

3.根据权利要求1所述的一种室内物理环境综合控制系统，其特征在于，所述室内物理环境综合控制系统内置常规控制模式、综合模式和夜间通风模式；

采用综合模式时，对上一周期人员反馈信息数值进行处理并得到反馈结果，根据反馈结果对相应物理参数的舒适范围进行调整，以调整舒适范围的方式来调整相关终端设备的运行状态；

采用常规控制模式时，判断室内温度与室内温度的数量关系，根据预设的用户开启空调最低限值，来调整空调、推窗和电动遮阳的开启状态；

采用夜间通风模式时，判断系统是否处于睡眠模式，根据室内是否有人活动来控制灯光的开启状态；判断室内温度与室内温度的数量关系，室内温度较小时关闭门窗，室外温度较小时开启门窗进行夜间通风。

4.根据权利要求3所述的一种室内物理环境综合控制系统，其特征在于，采用综合模式时，通过若干串联的环境调整模块对室内物理环境进行调节，结合定义优先级调整模块的方式达到联合控制的效果；

综合调整多项物理参数来营造舒适的室内物理环境，物理参数的调整过程即为调整模块，用户可以根据实际需求增加或减少调整模块；

环境调整模块包括温度调整模块，用于判断室内ET*温度参数，根据人体舒适的ET*预设值，调整相关设备的运行状态；室内防结露调整模块，用于判断墙壁露点温度，使之符合不结露的范围，来调整相关设备的运行状态；室内CO₂浓度调整模块、室内噪声调整模块、室内PM_2.5调整模块、室内PM₁₀调整模块、下雨调整模块、室内照度调整模块、室内湿度调整模块，分别用于判断二氧化碳、噪声、PM2.5、PM10、雨量、照度、相对湿度参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态。

5.根据权利要求4所述的一种室内物理环境综合控制系统，其特征在于，所述温度调整模块用于判断室内ET*温度参数，根据人体舒适的ET*预设值调整相关设备的运行状态，具体如下：

若室内ET*温度＜A，则风扇关闭、空调关闭、窗户关闭、加热器开启且档位默认不变；

若A≤ET*≤B，则风扇关闭、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若室内温度Tn≤室外温度Tw(夏季)室内温度Tn＞室外温度Tw(冬季)，则窗户开到最小开度Kwmin；

若A≤ET*≤B，则风扇关闭、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若室内温度Tn＞室外温度Tw(夏季)室内温度Tn≤室外温度Tw(冬季)，则窗户全开；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL＜I，则向下执行；若室内温度Tn≤室外温度Tw(夏季)室内温度Tn＞室外温度Tw(冬季)，则窗户开到最小开度Kwmin；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL＜I，则向下执行；若室内温度Tn＞室外温度Tw(夏季)室内温度Tn≤室外温度Tw(冬季)，则窗户全开；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL≥I，则遮阳关闭1/4；若室内温度Tn≤室外温度Tw(夏季)室内温度Tn＞室外温度Tw(冬季)，则窗户开到最小开度Kwmin；

若B＜ET*≤C，则风扇档位与ET*对应、空调关闭、窗户开度默认不变、加热器关闭，若照度ILL≥I，则遮阳关闭1/4；若室内温度Tn＞室外温度Tw(夏季)室内温度Tn≤室外温度Tw(冬季)，则窗户全开；

若C＜ET*，则风扇档位与ET*对应、空调开启、设定温度默认不变、窗户关闭、加热器关闭,若照度ILL＜I，则不做调整；

若C＜ET*，则风扇档位与ET*对应、空调开启、设定温度默认不变、窗户关闭、加热器关闭，若照度ILL≥I，则遮阳关闭1/4；

其中，A为开窗通风降温的温度下限阈值，B为风扇通风降温的温度下限阈值，C为空调制冷降温的温度下限阈值，I为照度的阈值；A、B、C、I的确定是基于大量实验测试结果而来；Kw表示窗开度，Kw＝0表示窗全关，Kw＝1表示窗全开，Kwmin表示窗最小开度；Ks表示遮阳开度，Ks＝0表示遮阳全关，Ks＝1表示遮阳全开；Fa表示风扇挡位，Fa＝0表示风扇全关，Fa＝5表示风扇最高档；

具体的Fa随ET*变化过程如下：

若ET*温度＜Y1，则风扇档位调整为1档；

若Y1＜ET*＜Y2，则风扇档位Fa调整为2档；

若Y2＜ET*＜Y3，则风扇档位Fa调整为3档；

若Y3＜ET*＜Y4，则风扇档位Fa调整为4档；

若Y4＜ET*，则风扇档位Fa调整为5档；

Y1、Y2、Y3、Y4分别为开启相应档位所对应的温度阈值，该阈值的确定是基于大量实验测试结果而来。

6.根据权利要求4所述的一种室内物理环境综合控制系统，其特征在于，所述室内防结露调整模块用于判断墙壁露点温度，使之符合不结露的范围，来调整相关设备的运行状态，具体如下：

若室外温度Tw≤壁面温度Ts，则不做调整；

若室外温度Tw＞壁面温度Ts，且壁面温度Ts≤室外露点温度Tlout+1，则窗户关闭到Kwmin开度；

若室外温度Tw＞壁面温度Ts，且壁面温度Ts＞室外露点温度Tlout+1，且室外温度Tout＞春季开窗通风防潮温度上限D，则不做调整；

若室外温度Tw＞壁面温度Ts，且壁面温度Ts＞室外露点温度Tlout+1，且室外温度Tout≤春季开窗通风防潮温度上限D，则窗户全开。

7.根据权利要求4所述的一种室内物理环境综合控制系统，其特征在于，开窗优先级的具体实施方式为在二氧化碳调整模块中定义窗的最小开度Kwmin，二氧化碳调整模块是唯一一个有权限对Kwmin进行调整的调整模块，在二氧化碳调整模块中固定了窗的最小开度Kwmin，使其他调整模块中的窗开度调整不能小于这个Kwmin的值，以此保证二氧化碳对窗开度调整的优先级；

所述二氧化碳调整模块用于判断二氧化碳参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若CO₂浓度≤CO₂最大浓度E，即CO₂浓度处于健康范围内，则将窗最小开度值Kwmin减小1/4，最多减小至0；

若CO₂浓度＞CO₂最大浓度E，即CO₂浓度不处于健康范围内且窗Kw＝1全开，则不做调整；

若CO₂浓度＞CO₂最大浓度E，窗Kw≠1，窗未全开，则将窗开大1/4，将此时的Kw值赋给窗最小开度Kwmin；

所述室内噪声调整模块用于判断噪声参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若噪声值SPL≤噪声最大阈值F，则不做调整；

若噪声值SPL＞噪声最大阈值F，且Kw＞Kwmin，即窗户没有关闭到最小开度Kwmin，则窗关闭1/4；

若噪声值SPL＞噪声最大阈值F，且Kw≤Kwmin，即窗户已经关闭到最小开度Kwmin，则不做调整；

所述室内PM_2.5调整模块、室内PM₁₀调整模块分别用于判断PM_2.5、PM₁₀参数情况，根据相应参数对应的人体健康预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N≤室内PM_2.5最大阈值G，则关闭空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w≤PM_2.5最大阈值G，则不做调整；

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N≤室内PM_2.5最大阈值G，则关闭空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w＞PM_2.5最大阈值G，则窗户全关；

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N＞PM_2.5最大阈值G，则开启空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w≤PM_2.5最大阈值G，则不做调整；

若室内PM_2.5浓度PM_2.5N＞PM_2.5最大阈值G，则开启空气净化器，若室外PM_2.5浓度PM_2.5w＞PM_2.5最大阈值G，则窗户全关；

若室内PM₁₀浓度PM_10N≤室内PM₁₀最大阈值H，则关闭空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w≤PM₁₀最大阈值H，则不做调整；

若室内PM₁₀浓度PM_10N≤室内PM₁₀最大阈值H，则关闭空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w＞PM₁₀最大阈值H，则窗户全关；

若室内PM₁₀浓度PM_10N＞PM₁₀最大阈值H，则开启空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w≤PM₁₀最大阈值H，则不做调整；

若室内PM₁₀浓度PM_10N＞PM₁₀最大阈值H，则开启空气净化器，若室外PM₁₀浓度PM_10w＞PM₁₀最大阈值H，则窗户全关。

8.根据权利要求4所述的一种室内物理环境综合控制系统，其特征在于，所述下雨调整模块用于判断雨量参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若下雨，则窗户全关；

若不下雨，则不做调整；

所述室内照度调整模块用于判断照度参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若室内亮度ILL＞最小阈值I，则关闭灯光；

若室内亮度ILL≤亮度最小阈值I，且Ks＝1遮阳全开，则开灯光；

若室内亮度ILL≤亮度最小阈值I，且Ks≠1遮阳未全开，则遮阳开启1/4；

所述室内湿度调整模块用于判断相对湿度参数情况，根据相应参数对应的人体舒适预设值，来控制相关设备的运行状态，具体如下：

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，则除湿机关闭，加湿机关闭，若墙壁内表面温度Ts＞室内露点温度Tlin+1，则除湿机关闭；

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，则除湿机关闭，加湿机关闭，若墙壁内表面温度Ts≤室内露点温度Tlin+1，则除湿机开启；

若相对湿度RH＜湿度最小阈值J，则除湿机OFF,加湿机ON，若墙壁内表面温度Ts＞室内露点温度Tlin+1，则除湿机关闭；

若相对湿度RH＜湿度最小阈值J，则除湿机OFF,加湿机ON，若墙壁内表面温度Ts≤室内露点温度Tlin+1，则除湿机开启；

若相对湿度RH≥湿度最大阈值K，则除湿机ON,加湿机OFF，若墙壁内表面温度Ts＞室内露点温度Tlin+1，则除湿机关闭；

若相对湿度RH≥湿度最大阈值K，则除湿机ON,加湿机OFF，若墙壁内表面温度Ts≤室内露点温度Tlin+1，则除湿机开启；

其中，RH为传感器获取的室内外相对湿度值，J为使人体舒适的相对湿度下限阈值，K为使人体舒适的相对湿度上限阈值。

9.根据权利要求3所述的一种室内物理环境综合控制系统，其特征在于，采用综合模式时，通过若干并联的反馈调节判断模块对室内物理参数的舒适范围进行调节，达到不断收集用户反馈信息并修正物理参数舒适范围的效果；

所述用户的反馈信息为上一周期人员反馈信息数值，根据上一周期人员反馈信息数值进行处理并得到反馈结果，根据反馈结果进行反馈调节，即对相应物理参数的舒适范围进行调整，以调整舒适范围的方式来调后续模块中相关设备的运行状态，以对室内环境进行调整直至满足用户对室内物理环境的需求为止；

记录上一周期内来自用户的所有感觉反馈信息，每周期初始时用户反馈信息清零；

当提出某一种反馈的人数超过50％，则对该反馈所对应的物理参数的舒适范围进行整体向上或向下调整，允许同一周期内同时对多个物理参数的舒适范围进行调整，具体包括无反馈、冷、热、吹、不够吹、闷、亮、暗、吵、干和湿十一种反馈；其中吹是指因空调或风扇风速过高使人体感觉吹风感过强，不够吹是指感觉室内通风强度不够，冷是指室内温度过低，热是指室内温度过高，闷是指室内CO₂浓度过高令人体感觉到闷，亮是指室内光照亮度过高，暗是指室内光照亮度不足，吵是指噪声音量过高，干是指相对湿度过低，湿是指相对湿度过高；

反馈调节的基本调节规则为：若输入某一反馈并且该周期相应的室内环境参数均值处于舒适范围内，则增大或调小舒适范围；

当反馈信息为热时，具体如下：

若ET*＜A，加热器挡位He≠0档，则加热器档位减小一档；

若ET*＜A，加热器挡位He＝0档，遮阳Ks＝0遮阳全关，则窗开度增大1/4；

若ET*＜A，加热器挡位He＝0档，遮阳Ks≠0遮阳未全关，则遮阳关闭1/4；

若A≤ET*≤B，Ks≠0遮阳未全关，则遮阳关闭1/4；

若A≤ET*≤B，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，则风扇档位调高1挡；

若A≤ET*≤B，Ks＝0遮阳全关，Kw≠1窗未全开，则窗开大1/4；

若B＜ET*≤C，Ks≠0遮阳未全关，则遮阳关闭1/4；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw≠1窗未全开，则窗开大1/4；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，同时上一周期有吹反馈，则空调档位Tac降低1℃，窗开度调整至最小开度；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，同时上一周期没有吹反馈，Fa＝5风扇为最大档，则空调档位降低1℃，窗开度调整至最小开度；

若B＜ET*≤C，Ks＝0遮阳全关，Kw＝1全开，同时上一周期没有吹反馈，Fa＜5风扇不为最大档，则风扇档位调高1档；

若C＜ET*，则空调档位降低1℃，窗开度调整至最小开度；

当反馈信息为冷时，具体如下：

若ET*＜A时，Ks＝1遮阳全开，则加热器档位增加一档(加热器档位0为全关)；

若ET*＜A时，Ks≠1遮阳未全开，则将遮阳开启1/4的开度；

若A≤ET*≤B，Ks≠1遮阳未全开，则将遮阳开启1/4的开度；

若A≤ET*≤B，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn＜Tw室外温度，则窗开大1/4；

若A≤ET*≤B，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw≤Kmin窗开度达到最小开度，则加热器开高一档；

若A≤ET*≤B，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw＞Kmin窗开度未达到最小开度，则窗关闭1/4；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa≠0，则风扇档位降低1挡；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks≠1遮阳未全开，则遮阳拉开1/4；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn＜Tw室外温度，则窗开大1/4；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw≤Kmin窗开度达到最小开度，则不做调整；

若B＜ET*≤C，风扇档位Fa＝0，Ks＝1遮阳全开，室内温度Tn≥Tw室外温度，Kw＞Kmin窗开度未达到最小开度，则窗关闭1/4；

若C＜ET*，空调设定温度Tac≥Tw室外温度，则关闭空调；

若C＜ET*，空调设定温度Tac＜Tw室外温度，则空调档位提高1度，窗开度调整至最小开度；

当反馈信息为吹时，则各风扇挡位对应的温度阈值Y1、Y2、Y3、Y4提高1℃；

当反馈信息为不够吹时，则各风扇挡位对应的温度阈值Y1、Y2、Y3、Y4降低1℃；

当反馈信息为闷和困时，具体如下：

CO2浓度≤CO₂浓度最大阈值E，即CO2浓度处于健康范围内且室内人员感觉到闷或困，则将CO2浓度最大阈值E调小100ppm；

CO2浓度＞CO₂浓度最大阈值E，则不做调整；

当反馈信息为亮时，具体如下：

若室内照度ILL＞I，即室内照度值处于舒适范围内且人员感到亮，则将照度最大阈值I减小20Lx，将遮阳关闭1/4开度；

若室内照度ILL≤I，则不做调整；

当反馈信息为暗时，具体如下：

若室内照度ILL＞I，则将照度最大阈值I增大20Lx

若室内照度ILL≤I，则不做调整；

当反馈信息为吵时，具体如下：

若噪声值SPL≤噪声最大阈值F，即噪声值处于舒适范围且室内人员感觉吵，则F数值减小5db；

若噪声值SPL＞噪声最大阈值F，则不做调整；

当反馈信息为干时，具体如下：

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，即相对湿度处于舒适范围内且室内人员感觉干，则J和K数值均增大5％；

若RH＜湿度最小阈值J或RH＞湿度最大阈值K，则除湿机关闭，加湿机开启；

当反馈信息为湿时，具体如下：

若湿度最小阈值J≤相对湿度RH≤湿度最大阈值K，即相对湿度处于舒适范围内且室内人员感觉湿，则J和K数值均减小5％；

若RH＜湿度最小阈值J或RH＞湿度最大阈值K，则除湿机开启，加湿机关闭。

10.根据权利要求3所述的一种室内物理环境综合控制系统，其特征在于，所述夜间通风模式具体如下：

首先定义窗和灯的初始状态，然后判断是否为非睡眠模式，若为非睡眠模式，判断室内是否有人，如有人则开灯，接下来若室内温度Tw≤Tn，则开启遮阳和窗；

若为非睡眠模式，若室内无人则关灯，接下来若室内温度Tw≤Tn，则开启遮阳和窗；

若为睡眠模式，则关灯，接下来若室内温度Tw≤Tn，则开启遮阳和窗；

若为非睡眠模式，若室内有人则开灯，接下来若室内温度Tw＞Tn，则开启遮阳和窗；

若为非睡眠模式，若室内无人则关灯，接下来若室内温度Tw＞Tn，则开启遮阳和窗；

若为睡眠模式，则关灯，接下来若室内温度Tw＞Tn，则开启遮阳和窗。

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