CN116624971A - 一种空调监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空调监测***，涉及空调监测技术领域，本发明采用辐射能量传递模型，考虑墙壁的辐射率和斯特藩‑玻尔兹曼常数，以及墙壁表面温度和室内温度之间的差异，通过计算辐射能量传递量，***能够准确估计辐射传热对室内温度的影响，同时引入对流传热模型，考虑室内空气流动对温度的调节效果，***计算流传热系数，该系数基于Nusselt数、雷诺数和普朗特数，通过考虑空气流动的影响，***能够准确估计对流传热对室内温度的调节作用，并使用傅立叶定律计算传导传热量，考虑墙壁材料的导热系数、表面积、接触表面温度差和传热厚度，传导传热主要通过墙壁的导热性质来传递热量，能够准确估计传导传热对室内温度的调节效果。
Description
技术领域
本发明涉及空调监测技术领域，具体为一种空调监测***。
背景技术
空调监测***是一种用于监测和控制空调***性能的技术***。它通常由硬件设备和软件组成，旨在提供对空调***运行状况的实时监测、数据记录和分析，空调监测***的硬件通常包括传感器和数据采集设备，用于测量和记录空调***的各种参数，例如温度、湿度、空气流速、压力。这些传感器通常安装在空调***的关键部位，以获取准确的数据，通过硬件设备和软件分析，提供对空调***性能和能耗的实时监测、数据记录和分析，以帮助用户优化空调***的运行效率和能耗情况。
目前的空调监测***大多包括室内外温度监测，高端一些的带有室内外湿度监测，但是空调作为提高人体舒适度的设备，其控制***本应该同时具有提高人体舒适度的功能，舒适度在于温度方面所受到的影响主要在于室内温度调节时是否及时，室内温度是否可以达到预计温度，而实际上对于热舒适度，每个人都有不同的感觉，不可能同时为每个人提供舒适，但是我们仍然可以从热传导角度来提高人体舒适度，室内的热传导包括传导传热，辐射传热，对流换热，呼吸传热（干燥和潮湿），水分和汗液在皮肤上的热传递，人体做功，进入/离开存储的热传递。
而传统的空调监测***无法对于室内外墙壁温度进行监测，自然也无法依此进行热传导对室内温度影响的推算，这对于日常室内温度有着较大影响，例如在夏天早上和晚上有明显的区别，早上墙壁未遭受持久日晒，热传导对室内影响较小，此时空调开启温度和到达目标温度所需时间就更短，而晚上墙壁日晒后温度较高，同时散发热辐射作用在室内，以及人的身体上，而由于忽略了对于热传导对室内温度影响的推算，此时室内就会出现无法达到目标温度或者持续较长时间较高温度的情况，因此亟需一种可以将热传导、热辐射对室内温度影响加入空调调节***的空调监测***来解决此类问题。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种空调监测***，解决现有技术中存在的忽略对于传导传热和辐射传热对室内温度的影响，影响空调***的室内温度调节的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现，本发明提供了一种空调监测***，该***包括：
数据采集***，采用传感器获取室内外数据信息，传感器包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、外部温度传感器、墙壁温度传感器、室内空气质量传感器、比热容传感器和超声波风速传感器；
数据处理***，包括单板计算机、数据处理单元、存储设备、数据传输模块、传感器接口、数据处理框架和库、数据可视化工具，负责接收、处理和分析从各个传感器获取的数据，并根据算法和逻辑进行决策和控制，并使用采集到的传感器数据，通过数据处理和分析技术建立模型，并基于历史数据和外部因素，预测室内温度的变化趋势，根据设定的目标温度进行调整；
控制策略制定***，包括软件平台、嵌入式***和数据库***，根据模型的输出和设定的目标温度，制定对应的控制策略，基于数据处理和分析所确定的热辐射、热对流、热传导因素影响下的室内温度情况，调整空调***的输出参数，包括风速、温度湿度设定值；
实时控制***，选用FreeRTOS、Zephyr、Linux操作***，还包括控制器和通信模块，通信模块用于与传感器、执行器和其他***进行数据交互；
反馈调节***，包括执行器和控制算法，根据实际室内温度与设定目标温度之间的差异，进行反馈调节，根据差异的大小，调整控制策略和空调***的输出参数，逐渐将室内温度调节到目标温度；
用户界面和通知***，提供可视化界面，显示实时监测数据和温度调节状态，向用户提供实时通知、报警、建议，温度过高、过低时发送警报。
本发明进一步地设置为：所述数据处理***中的数据处理和分析技术建立模型具体包括：
步骤1、数据收集和预处理
获取数据采集***所监测的实测数据，并对数据进行预处理；
步骤2、辐射能量传递模型
采用辐射能量传递模型来描述墙壁辐射对室内温度的影响，采用辐射能量传递公式，具体如下：
建立Black-Body Approximation Model黑体近似模型：假设墙壁是一个黑体，使用斯特藩-玻尔兹曼定律计算辐射能量传递，具体公式为：
其中，E表示辐射能量传递、ε表示墙壁的辐射率，由墙壁性质确定、σ为斯特藩-玻尔兹曼常数、T_w为墙壁外表面温度、T_i为室内温度；
本发明进一步地设置为：所述数据处理***中的数据处理和分析技术建立模型还包括：
步骤3、对流热传导影响确定
加入空气流动对室内温度的影响，引入对流传热模型，具体模式建立步骤如下：
流传热系数α即下述 Nu 用于表述室内空气流动对室内温度的影响的参数；
流传热系数计算公式采用Nusselt数Nu，雷诺数Re，和普朗特数Pr的关系，计算公式具体为：
其中，C、m、n是经验参数，源自本领域专家分析和实际工程实践；
本发明进一步地设置为：所述数据处理***中的数据处理和分析技术建立模型还包括：
步骤4、确定表面积和温度差
由用户自主输入墙壁表面积A，由数据处理***根据所采集数据确定墙壁表面温度差ΔT，用于后续对流传热量的计算；
步骤5、计算对流传热量
使用对流传热系数α、表面积A和温度差ΔT，计算对流传热量Q_conv。具体计算公式为：
对流传热量Q_conv表示由自然对流引起的热量传递；
本发明进一步地设置为：所述数据处理***中的数据处理和分析技术建立模型还包括：
步骤6、传导传热量确定
传导传热量Q采用傅立叶定律来确定，具体公式为：
其中，k表示墙壁材料的导热系数，A表示表面积即有效传热面积，T1和T2分别表示接触表面墙壁的两侧温度，d表示传热厚度即墙壁厚度；
步骤7、室内温度调节算法
综合辐射传热、对流传热和传导传热的影响，计算室内温度的调节量，具体计算公式如下：
其中，ΔT表示室内温度的调节量，E表示辐射能量传递，A表示墙壁的表面积，h 为热辐射传热系数，由墙壁性质确定，α表示对流传热系数，T_ext和T_i分别表示室内外的温度，Q为传导传热量，Δt表示时间步长，m表示室内空气的质量，C表示室内空气的比热容；
本发明进一步地设置为：所述数据采集***中，单板计算机选用Raspberry Pi、Arduino；
数据处理单元包括嵌入式处理器和微控制器，用于实时处理传感器数据和执行算法；
存储设备选用括硬盘和固态驱动器（SSD），用于存储采集到的数据；
数据传输模块选用Wi-Fi模块、蓝牙模块和物联网（IoT）通信模块，用于将数据从传感器传输到数据处理***；
传感器接口包括模拟输入、数字输入输出、串口，用于连接传感器；
数据处理框架和库选用Python的NumPy、Pandas和Scikit-learn，用于数据处理、分析和建模；
数据可视化工具选用Matplotlib和Plotly，用于将处理后的数据可视化展示；
本发明进一步地设置为：所述控制策略制定***中，将控制策略应用于空调***的控制器中，通过控制器实时调整空调***的运行参数，根据模型预测的温度变化和实际监测到的室内温度，控制空调***的运行状态。
（三）有益效果
本发明提供了一种空调监测***。具备以下有益效果：
采用辐射能量传递模型，考虑墙壁的辐射率和斯特藩-玻尔兹曼常数，以及墙壁表面温度和室内温度之间的差异，通过计算辐射能量传递量，***能够准确估计辐射传热对室内温度的影响，同时引入对流传热模型，考虑室内空气流动对温度的调节效果，***计算流传热系数，该系数基于Nusselt数、雷诺数和普朗特数，通过考虑空气流动的影响，***能够准确估计对流传热对室内温度的调节作用，并使用傅立叶定律计算传导传热量，考虑墙壁材料的导热系数、表面积、接触表面温度差和传热厚度，传导传热主要通过墙壁的导热性质来传递热量，能够准确估计传导传热对室内温度的调节效果。
综合辐射传热、对流传热和传导传热的影响，计算出室内温度的调节量，这个调节量代表了***根据传热特性和温度差异进行的调整建议，根据该调节量，空调***可以相应地调整运行参数，以逐渐将室内温度调节到设定的目标温度，能够准确预测室内温度的变化趋势，并采取合适的控制策略，这使得空调***能够在保证舒适性的同时提高能效，减少能源消耗，综合辐射传热、对流传热和传导传热的调节模型使得该***具备智能化、高效化的特点，为用户提供舒适的室内环境。
解决了现有技术中心存在的忽略对于传导传热和辐射传热对室内温度的影响，影响空调***的室内温度调节的问题。
附图说明
图1为本发明空调监测***的***结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，本发明提供一种空调监测***，该***包括：
数据采集***，采用传感器获取室内外数据信息，传感器包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、外部温度传感器、墙壁温度传感器、室内空气质量传感器、比热容传感器和超声波风速传感器，通过数据采集***，获取室内外环境实时数据，包括室内外温度、风速、墙壁温度、空气质量指标和比热容，并与数据处理***进行连接和数据交互，以实现对室内环境的全面监测和控制。
数据处理***，包括单板计算机、数据处理单元、存储设备、数据传输模块、传感器接口、数据处理框架和库、数据可视化工具，负责接收、处理和分析从各个传感器获取的数据，并根据算法和逻辑进行决策和控制，并使用采集到的传感器数据，通过数据处理和分析技术建立模型，并基于历史数据和外部因素，预测室内温度的变化趋势，根据设定的目标温度进行调整。
其中单板计算机选用Raspberry Pi、Arduino；
数据处理单元包括嵌入式处理器和微控制器，用于实时处理传感器数据和执行算法；
存储设备选用括硬盘和固态驱动器（SSD），用于存储采集到的数据；
数据传输模块选用Wi-Fi模块、蓝牙模块和物联网（IoT）通信模块，用于将数据从传感器传输到数据处理***；
传感器接口包括模拟输入、数字输入输出、串口，用于连接传感器；
数据处理框架和库选用Python的NumPy、Pandas和Scikit-learn，用于数据处理、分析和建模；
数据可视化工具选用Matplotlib和Plotly，用于将处理后的数据可视化展示。
数据处理***中的数据处理和分析技术建立模型具体指的是：
S1、数据收集和预处理
获取数据采集***所监测的实测数据，并对数据进行预处理；
S2、辐射能量传递模型
采用辐射能量传递模型来描述墙壁辐射对室内温度的影响，采用辐射能量传递公式，具体如下：
建立Black-Body Approximation Model黑体近似模型：假设墙壁是一个黑体，使用斯特藩-玻尔兹曼定律计算辐射能量传递，具体公式为：
其中，E表示辐射能量传递、ε表示墙壁的辐射率，由墙壁性质确定、σ为斯特藩-玻尔兹曼常数、T_w为墙壁外表面温度、T_i为室内温度；
S3、对流热传导影响确定
加入空气流动对室内温度的影响，引入对流传热模型，具体模式建立步骤如下：
流传热系数α即下述 Nu 用于表述室内空气流动对室内温度的影响的参数；
流传热系数计算公式采用Nusselt数Nu，雷诺数Re，和普朗特数Pr的关系，计算公式具体为：
其中，C、m、n是经验参数，源自本领域专家分析和实际工程实践；
S4、确定表面积和温度差
由用户自主输入墙壁表面积A，由数据处理***根据所采集数据确定墙壁表面温度差ΔT，用于后续对流传热量的计算；
S5、计算对流传热量
使用对流传热系数α、表面积A和温度差ΔT，计算对流传热量Q_conv。具体计算公式为：
对流传热量Q_conv表示由自然对流引起的热量传递；
S6、传导传热量确定
传导传热量Q采用傅立叶定律来确定，具体公式为：
其中，k表示墙壁材料的导热系数，A表示表面积即有效传热面积，T1和T2分别表示接触表面墙壁的两侧温度，d表示传热厚度即墙壁厚度；
S7、室内温度调节算法
综合辐射传热、对流传热和传导传热的影响，计算室内温度的调节量，具体计算公式如下：
其中，ΔT表示室内温度的调节量，E表示辐射能量传递，A表示墙壁的表面积，h 为热辐射传热系数，由墙壁性质确定，α表示对流传热系数，T_ext和T_i分别表示室内外的温度，Q为传导传热量，Δt表示时间步长，m表示室内空气的质量，C表示室内空气的比热容。
控制策略制定***，包括软件平台、嵌入式***和数据库***，根据模型的输出和设定的目标温度，制定对应的控制策略，基于数据处理和分析所确定的热辐射、热对流、热传导因素影响下的室内温度情况，调整空调***的输出参数，包括风速、温度湿度设定值。
软件平台选用MATLAB/Simulink、LabVIEW、Python和C/C++；
嵌入式***采用嵌入式计算平台；
数据库***用于存储和管理历史数据、算法模型和控制参数。
实时控制***，选用FreeRTOS、Zephyr、Linux操作***，包括控制器和通信模块；
通信模块用于与传感器、执行器和其他***进行数据交互，将控制策略应用于空调***的控制器中，通过控制器实时调整空调***的运行参数，根据模型预测的温度变化和实际监测到的室内温度，控制空调***的运行状态。
反馈调节***，包括执行器和控制算法，根据实际室内温度与设定目标温度之间的差异，进行反馈调节，根据差异的大小，调整控制策略和空调***的输出参数，逐渐将室内温度调节到目标温度。
执行器包括电动阀门控制器、电动风扇控制器、压缩机控制器；
控制算法采用PID控制算法；
用户界面和通知***，提供可视化界面，显示实时监测数据和温度调节状态，向用户提供实时通知、报警、建议，温度过高、过低时发送警报。
综合以上内容，在本申请中：
本发明所提供的空调监测***采用辐射能量传递模型，考虑墙壁的辐射率和斯特藩-玻尔兹曼常数，以及墙壁表面温度和室内温度之间的差异，通过计算辐射能量传递量，***能够准确估计辐射传热对室内温度的影响。
同时引入对流传热模型，考虑室内空气流动对温度的调节效果，***计算流传热系数，该系数基于Nusselt数、雷诺数和普朗特数，通过考虑空气流动的影响，***能够准确估计对流传热对室内温度的调节作用。
同时使用傅立叶定律计算传导传热量，考虑墙壁材料的导热系数、表面积、接触表面温度差和传热厚度，传导传热主要通过墙壁的导热性质来传递热量，能够准确估计传导传热对室内温度的调节效果。
综合辐射传热、对流传热和传导传热的影响，计算出室内温度的调节量，这个调节量代表了***根据传热特性和温度差异进行的调整建议，根据该调节量，空调***可以相应地调整运行参数，以逐渐将室内温度调节到设定的目标温度，能够准确预测室内温度的变化趋势，并采取合适的控制策略，这使得空调***能够在保证舒适性的同时提高能效，减少能源消耗。
综合辐射传热、对流传热和传导传热的调节模型使得该***具备智能化、高效化的特点，为用户提供舒适的室内环境。
上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如红外、无线、微波）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质（例如，软盘、硬盘、磁带）、光介质（例如，DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，ROM)、随机存取存储器（random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种空调监测***，其特征在于，该***包括：
数据采集***，采用传感器获取室内外数据信息，传感器包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、外部温度传感器、墙壁温度传感器、室内空气质量传感器、比热容传感器和超声波风速传感器；
数据处理***，包括单板计算机、数据处理单元、存储设备、数据传输模块、传感器接口、数据处理框架和库、数据可视化工具，负责接收、处理和分析从各个传感器获取的数据，并根据算法和逻辑进行决策和控制，并使用采集到的传感器数据，通过数据处理和分析技术建立模型，并基于历史数据和外部因素，预测室内温度的变化趋势，根据设定的目标温度进行调整；
控制策略制定***，包括软件平台、嵌入式***和数据库***，根据模型的输出和设定的目标温度，制定对应的控制策略，基于数据处理和分析所确定的热辐射、热对流、热传导因素影响下的室内温度情况，调整空调***的输出参数，包括风速、温度湿度设定值；
实时控制***，选用FreeRTOS、Zephyr、Linux操作***，还包括控制器和通信模块，通信模块用于与传感器、执行器和其他***进行数据交互；
反馈调节***，包括执行器和控制算法，根据实际室内温度与设定目标温度之间的差异，进行反馈调节，根据差异的大小，调整控制策略和空调***的输出参数，逐渐将室内温度调节到目标温度；
用户界面和通知***，提供可视化界面，显示实时监测数据和温度调节状态，向用户提供实时通知、报警、建议，温度过高、过低时发送警报。
2.根据权利要求1所述的一种空调监测***，其特征在于，所述数据处理***中的数据处理和分析技术建立模型具体包括：
步骤1、数据收集和预处理
获取数据采集***所监测的实测数据，并对数据进行预处理；
步骤2、辐射能量传递模型
采用辐射能量传递模型来描述墙壁辐射对室内温度的影响，采用辐射能量传递公式，具体如下：
建立Black-Body Approximation Model黑体近似模型：假设墙壁是一个黑体，使用斯特藩-玻尔兹曼定律计算辐射能量传递，具体公式为：
其中，E表示辐射能量传递、ε表示墙壁的辐射率，由墙壁性质确定、σ为斯特藩-玻尔兹曼常数、T_w为墙壁外表面温度、T_i为室内温度。
3.根据权利要求1所述的一种空调监测***，其特征在于，所述数据处理***中的数据处理和分析技术建立模型还包括：
步骤3、对流热传导影响确定
加入空气流动对室内温度的影响，引入对流传热模型，具体模式建立步骤如下：
流传热系数α即下述 Nu 用于表述室内空气流动对室内温度的影响的参数；
流传热系数计算公式采用Nusselt数Nu，雷诺数Re，和普朗特数Pr的关系，计算公式具体为：
其中，C、m、n是经验参数，源自本领域专家分析和实际工程实践。
4.根据权利要求1所述的一种空调监测***，其特征在于，所述数据处理***中的数据处理和分析技术建立模型还包括：
步骤4、确定表面积和温度差
由用户自主输入墙壁表面积A，由数据处理***根据所采集数据确定墙壁表面温度差ΔT，用于后续对流传热量的计算；
步骤5、计算对流传热量
使用对流传热系数α、表面积A和温度差ΔT，计算对流传热量Q_conv，具体计算公式为：
对流传热量Q_conv表示由自然对流引起的热量传递。
5.根据权利要求1所述的一种空调监测***，其特征在于，所述数据处理***中的数据处理和分析技术建立模型还包括：
步骤6、传导传热量确定
传导传热量Q采用傅立叶定律来确定，具体公式为：
其中，k表示墙壁材料的导热系数，A表示表面积即有效传热面积，T1和T2分别表示接触表面墙壁的两侧温度，d表示传热厚度即墙壁厚度；
步骤7、室内温度调节算法
综合辐射传热、对流传热和传导传热的影响，计算室内温度的调节量，具体计算公式如下：
其中，ΔT表示室内温度的调节量，E表示辐射能量传递，A表示墙壁的表面积，h 为热辐射传热系数，由墙壁性质确定，α表示对流传热系数，T_ext和T_i分别表示室内外的温度，Q为传导传热量，Δt表示时间步长，m表示室内空气的质量，C表示室内空气的比热容。
6.根据权利要求1所述的一种空调监测***，其特征在于，所述数据采集***中，单板计算机选用Raspberry Pi、Arduino；
数据处理单元包括嵌入式处理器和微控制器，用于实时处理传感器数据和执行算法；
存储设备选用括硬盘和固态驱动器（SSD），用于存储采集到的数据；
数据传输模块选用Wi-Fi模块、蓝牙模块和物联网（IoT）通信模块，用于将数据从传感器传输到数据处理***；
传感器接口包括模拟输入、数字输入输出、串口，用于连接传感器；
数据处理框架和库选用Python的NumPy、Pandas和Scikit-learn，用于数据处理、分析和建模；
数据可视化工具选用Matplotlib和Plotly，用于将处理后的数据可视化展示。
7.根据权利要求1所述的一种空调监测***，其特征在于，所述控制策略制定***中，将控制策略应用于空调***的控制器中，通过控制器实时调整空调***的运行参数，根据模型预测的温度变化和实际监测到的室内温度，控制空调***的运行状态。
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| CN202310920859.3A CN116624971A (zh) | 2023-07-26 | 2023-07-26 | 一种空调监测*** |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117928068A (zh) * | 2024-03-14 | 2024-04-26 | 江门市宝士制冷电器有限公司 | 一种用于移动空调的节能温度风量控制方法及*** |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106524404A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-03-22 | 邯郸美的制冷设备有限公司 | 一种空调控制方法、***及空调 |
| CN112050397A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-08 | 浙江省邮电工程建设有限公司 | 一种机房温度调控方法及*** |
| CN113819596A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-21 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 一种空调控制方法及空调器 |
| CN114893859A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-08-12 | 武汉理工大学 | 海洋平台舱室空调控制***、方法和存储介质 |
| CN115129095A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-09-30 | 无锡市广盈电力设计有限公司 | 一种变电站错峰调温方法 |
-
2023
- 2023-07-26 CN CN202310920859.3A patent/CN116624971A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106524404A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-03-22 | 邯郸美的制冷设备有限公司 | 一种空调控制方法、***及空调 |
| CN112050397A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-08 | 浙江省邮电工程建设有限公司 | 一种机房温度调控方法及*** |
| CN113819596A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-21 | 青岛海尔空调器有限总公司 | 一种空调控制方法及空调器 |
| CN114893859A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-08-12 | 武汉理工大学 | 海洋平台舱室空调控制***、方法和存储介质 |
| CN115129095A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-09-30 | 无锡市广盈电力设计有限公司 | 一种变电站错峰调温方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117928068A (zh) * | 2024-03-14 | 2024-04-26 | 江门市宝士制冷电器有限公司 | 一种用于移动空调的节能温度风量控制方法及*** |
| CN117928068B (zh) * | 2024-03-14 | 2024-06-07 | 江门市宝士制冷电器有限公司 | 一种用于移动空调的节能温度风量控制方法及*** |
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