【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种结合人工智能和传感监测技术的智慧空调调控系统及方法，属于船舶居住舱室的空气环境调节及处理等。
技术介绍
1、船舶空调系统对于保障船上人员的工作、生活需求，提高人员的生活质量、工作效率至关重要。传统的船舶变风量空调系统采用滞后、被动的调节方式，根据ahu的回风温度或典型舱室温度，调节空调送风参数及制冷机组负荷，使得舱室温度持续稳定在用户设定值。传统方式虽然可以满足用户的基本需求，但是在舒适性、经济性及智能性方面仍有较高的提升空间。主要体现在以下方面：
2、传统空调系统无法实现对各个舱室的按需供冷、精准送风。例如，当海况气象变化或船舶航向导致舱壁的日晒面发生变化时、当房间内人数或人员活动强度发生变化时，生活楼各居住舱室的热负荷及新风要求显然会发生变化，传统空调系统无法根据实时增减的热负荷进行冷量、风量的准确调控，而是随着房间的实时温度不断偏离设定值，再进行滞后、粗略的调控，因此，舒适性有待提升；同时，对处于日阴面或当前无人或人数减少的舱室，热负荷骤然下降，空调系统未能及时响应也将造成能源、资源的浪费，经济性较低。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：现有的船舶空调系统无法根据实时所需负荷进行精准的供冷送风，空调系统响应过程迟滞、调控策略不够智能，造成舒适性和经济性大打折扣，影响使用效果。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是公开了一种船舶生活楼智慧空调系统，旨在现有变风量空调系统的基础上，增加室外感知、人员状态监测等部件
3、一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，包括智能数据采集及传输层、中控分析及决策处理层、智能应用及执行层，其中：
4、智能数据采集及传输层，用于实现所需各类数据的采集功能，也用于实现海量数据信息的跨设备和跨系统间安全、高效的传递；
5、中控分析及决策处理层包括：数据处理和人机交互系统、中控主机、监控终端、集控中心；
6、智能应用及执行层包括：冷水机组、冷媒水泵、空调器、变风量末端、排风机、风阀。
7、优选地，所述智能数据采集及传输层包含：用于船舶航行外界参数采集以及舱内状态参数采集的能数据采集子层；用于实现物理通讯方式及通讯技术协议的传输子层。
8、优选地，所述船舶航行外界参数采集包含：舱外温、湿度采集、船舶航向采集、太阳直射角度采集。
9、优选地，所述船舶航行外界参数在船舶航行时，由原船已有的传感设备实时监测并显示至驾驶室后，将相关参数同步传输至中控机组，用于空调系统智能调控的分析和决策。
10、优选地，所述舱内状态参数采集包括：舱内人员数量、舱内人体的活动状态、舱内灯光光照热量、温度、湿度、co2浓度，其中，采集方式分别采用：人体存在传感器、人体红外传感器、光照传感器、温湿度传感器、co2传感器。
11、优选地，所述传输子层包括高速通讯电缆、交换机、通讯接口。
12、本专利技术的另一个方面是提供了一种上述的船舶生活楼智慧空调系统的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
13、步骤1、在船舶航行时，舱外参数采集系统实时获取外界空气温度ti、空气湿度hi、船舶航向di、太阳直射角di，其中，i为样本序号，取1，2，3……，并实时将该参数传递至中控主机；
14、步骤2、舱内参数采集系统实时获取各居住舱室内的人数nzi，其中，z为各住舱序号，取1，2，3……，人体红外传感器可采集人体的体表温度获得人体活动热量xzi，光照传感器判断舱内灯光有无开启，以此得出灯光热量lzi，同时采集舱内温度tzi、湿度hzi、co2浓度czi，并实时传输至中控主机；
15、步骤3、中控主机对接受到的参数进行分析：
16、根据舱外参数：船舶航向di、太阳直射角di，将船舶生活楼各舱室舱壁的传热面类型进行划分，根据划分的传热面类型及舱外空气的温湿度ti、hi，给出对应的内外导热温差，分别为：日晒舱壁△tb、日阴舱壁△tb、日晒甲板△td、日阴甲板△td；从而计算得出各住舱外界的实时热负荷qzi＝△ti*ai*k，式中，a为传热面面积，k为传热系数；
17、根据舱内参数：人数nzi、co2浓度czi得出各住舱的新风量bzi＝kz*nzi*bi，式中，k为新风系数，bi为每人最小新风量需求；根据人体活动热量xzi、人数nzi、灯光热量lzi、新风量bzi得出各住舱内的实时热负荷qzi＝nzi*xzi+lzi+qbzi，其中，新风热qbzi＝c*bzi*△t，c为空气比热，ρ为空气密度，△t为送风温差；
18、根据各舱舱内外实时热负荷得出所需的送风量vzi＝(qzi+qzi)/(c*ρ*△t)；根据各舱室实时所需送风量vzi和新风量bzi汇总得出生活楼总送风量和总新风量以及中央空调机组冷量
19、步骤4、将中控分析及决策层计算的数值结果传递至智慧应用层：根据各舱室需求送风量vzi实时调节变风量末端，根据各舱内需求新风量bzi实时调节卫生单元的排风机风量；根据总需求送风量vi调节空调器变频送风机组和送风风闸，根据总需求新风量bi调节新风机组和新风管理阀，根据需求冷量qi调节冷水机组和冷媒水泵组。
20、优选地，步骤2中，根据体温是否超过37.5℃将人员活动强度分为轻度、中度，从而得出所述人体活动热量xzi。
21、优选地，步骤3中，将靠近舷侧及顶部甲板的住舱各传热面分为：日晒舱壁、非日晒舱壁、日晒甲板、非日晒甲板。
22、优选地，步骤3中，当ci≤0.03％，k取1；当ci＞0.03％，k取2，3，4……。
23、本专利技术可以驱动中央空调系统各设备阀件根据实时负荷需求预先调节，避免由于住舱内外的负荷变动导致舱内室温长时间偏离设计值，影响舒适性。在本专利技术所公开技术方案应用下，生活楼空调系统的调控策略更贴合船舶实时航行状态以及人员的使用需求，空调送风、换气、制冷均是根据不同时间下人员在各住舱的分布情况实时调节，在舱内人员聚集时增大供冷送风；当舱内人员减少或无人时，减小或者关闭送风，从而实现经济节能。
24、本专利技术可基于人体存在传感器、人体红外传感器数据对人员的活动行程及作息规律进行记录分析，从而根据用户的生活作息习惯预先的将居住和办公舱室内的温湿度调节到合适状态，从而为用户打造更加智能舒适的工作生活环境。
25、与传统方案相比，本专利技术的调控方式具有更高的科学性、时效性，优化了传统的通过人体主观的体表感知而进行滞后调节设定温度值的方式。同时空调系统的冷量分配更贴切于实时热负荷需求，避免了舱室由于调控不足或过度而出现的舱室过热或过冷等情况，调高了舒适性和经济性。
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1.一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，包括智能数据采集及传输层、中控分析及决策处理层、智能应用及执行层，其中：
2.如权利要求1所述的一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，所述智能数据采集及传输层包含：用于船舶航行外界参数采集以及舱内状态参数采集的能数据采集子层；用于实现物理通讯方式及通讯技术协议的传输子层。
3.如权利要求2所述的一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，所述船舶航行外界参数采集包含：舱外温、湿度采集、船舶航向采集、太阳直射角度采集。
4.如权利要求3所述的一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，所述船舶航行外界参数在船舶航行时，由原船已有的传感设备实时监测并显示至驾驶室后，将相关参数同步传输至中控机组，用于空调系统智能调控的分析和决策。
5.如权利要求2所述的一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，所述舱内状态参数采集包括：舱内人员数量、舱内人体的活动状态、舱内灯光光照热量、温度、湿度、CO2浓度，其中，采集方式分别采用：人体存在传感器、人体红外传感器、光照传感器、温湿度传感器、CO2传感器。
7.一种如权利要求1所述的船舶生活楼智慧空调系统的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的一种调控方法，其特征在于，步骤2中，根据体温是否超过37.5℃将人员活动强度分为轻度、中度，从而得出所述人体活动热量xzi。
9.如权利要求7所述的一种调控方法，其特征在于，步骤3中，将靠近舷侧及顶部甲板的住舱各传热面分为：日晒舱壁、非日晒舱壁、日晒甲板、非日晒甲板。
10.如权利要求7所述的一种调控方法，其特征在于，步骤3中，当Ci≤0.03％，k取1；当Ci＞0.03％，k取2，3，4……。
...【技术特征摘要】
1.一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，包括智能数据采集及传输层、中控分析及决策处理层、智能应用及执行层，其中：
2.如权利要求1所述的一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，所述智能数据采集及传输层包含：用于船舶航行外界参数采集以及舱内状态参数采集的能数据采集子层；用于实现物理通讯方式及通讯技术协议的传输子层。
3.如权利要求2所述的一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，所述船舶航行外界参数采集包含：舱外温、湿度采集、船舶航向采集、太阳直射角度采集。
4.如权利要求3所述的一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，所述船舶航行外界参数在船舶航行时，由原船已有的传感设备实时监测并显示至驾驶室后，将相关参数同步传输至中控机组，用于空调系统智能调控的分析和决策。
5.如权利要求2所述的一种船舶生活楼智慧空调系统，其特征在于，所述舱内状态参数采集包括：舱内人员数量、舱内人体的...
【专利技术属性】
技术研发人员：代黎博，王树信，彭佳杰，陈勇，林睿，汪海燕，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七○八研究所，
类型：发明
国别省市：
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