TWI569117B

TWI569117B - 風源控制系統

Info

Publication number: TWI569117B
Application number: TW104137203A
Authority: TW
Inventors: 蔡孟諺; 劉陽光
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-02-01
Also published as: TW201716894A; CN106679063A

Description

風源控制系統

本發明係關於一種風源控制系統，特別是一種可依據使用者資訊調整風速的風源控制系統。

在溫室效應的影響之下，全球氣溫不斷增高。尤其對於像台灣這種熱帶季風型氣候之地區而言，夏季氣候的溫度往往超過30℃甚至35℃以上。此時便需要透過空調系統來讓室內溫度降低，以減少夏季時的高溫造成人體感到不適。

傳統空調機的送風裝置中，通常是利用可來回擺動的葉片來控制送風方向，使得送風裝置能夠均勻地吹出冷風而形成一送風範圍。但由於這種送風裝置的送風方向及送風範圍並不會隨使用者的位置作立即性的調整，故常導致使用者的所在區域並未位於送風裝置的送風範圍內。如此一來，除了無法讓使用者有效感受出空調機的空調效果外，更會造成送風裝置在能源上的浪費。因此，如何讓空調機之空調效果更直接且有效地讓使用者感受到，並進一步避免空調機在能源上的浪費，這將是研發人員應解決的問題之一。

本發明在於提供一種風源控制系統及風源控制方法，藉以解決使用者的所在區域不論是否位於送風裝置的送風範圍內，送風裝置皆維持定速而造成能源上之浪費的問題。

本發明之一實施例所揭露之風源控制系統，包含一風源、一環境感測模組、一人體感測模組、一人機互動模組及一控制模組。環境感測模組用以感測環境的溫度與相對濕度。人體感測模組用以感測出位於環境中的至少一人使用者的人員及至少一人使用者與風源之間的距離改變而需調整風源的風速變化量。人機互動模組包含一通訊裝置及一遙控裝置，用以提供一互動資訊。控制模組用以依據環境感測模組、人體感測模組及遙控裝置通訊裝置提供之互動資訊來調整風源之風速。

根據上述實施例之風源控制系統，控制模組能夠透過環境感測模組、人體感測模組及人機互動模組所測得之環境資訊、人員資訊、距離資訊及互動資訊來機動地調整風源的使用模式。若風源在舒適模式下運轉，則不論環境資訊與使用者的位置資訊如何變化，皆可讓使用者維持相似的舒適度。若風源在節能模式下運轉，則當無人使用時，則能降低風源之風速，更甚者能將風源關閉，以降低能源的損耗。若風源在安全模式下運轉，則當有人非法闖入時，風源會以最大風速運轉，藉以達嚇阻宵小的效果。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

請參閱圖1。圖1為根據本發明第一實施例所述之風扇控制系統與使用者的平面示意圖。

本實施例之風扇控制系統10包含一風源100、一環境感測模組200、一人體感測模組300、一人機互動模組400及一控制模組500。

風源100例如為吊扇、吸頂扇、風扇或空調機。在本實施例中風源100是以吊扇為例。

環境感測模組200用以感測環境的一任意時間點之溫度與相對濕度。由任意時間點之溫度與相對濕度所決定的舒適風速S(T _iRH _j)包含一溫度資訊與一相對濕度資訊。

人體感測模組300用以感測出位於環境中的至少一使用者的一人員資訊P及至少一使用者與風源之間的一距離改變而需調整的風速變化量S(P _r)，變化量S(P _r)可為正負至少一風速差值。

人機互動模組400包含一通訊裝置410及一遙控裝置420。通訊裝置410例如為藍芽收發器或無線網路收發器，並電性連接控制模組500。遙控裝置420例如為遙控器，耦接於通訊裝置410。遙控裝置420用以供使用者操作，並提供一互動資訊至通訊裝置410。詳細來說，互動資訊包含一般模式指令、一舒適模式指令、一節能模式指令、一安全模式指令、一智慧模式指令及一風速設定指令，使得人機互動模組400能夠控制風源100在一一般模式、一舒適模式、一節能模式、一安全模式或一智慧模式下運轉。各模式的介紹請容後一併說明。

控制模組500用以依據環境感測模組200、人體感測模組300及通訊裝置410之資訊來調整風源100之風速。如配合冷氣機使用，可達成節能之效果。

當使用者透過遙控裝置420下達一般模式指令時，S=S(U)，其中S為風源之風速及S(U)為一使用者設定的風速。也就是說，風源100之風速S只隨使用者設定資訊S(U)改變，並不會隨距離資訊、環境資訊與人員資訊的改變來進行調整。雖然風源100之轉速並不會隨距離資訊、環境資訊與人員資訊的改變來進行調整，但距離資訊、環境資訊與人員資訊等相關資訊仍可經通訊裝置410傳送予遙控裝置420顯示。

請參閱圖2，圖2為圖1之風扇控制系統在舒適模式下的運作方塊示意圖。當使用者欲使用舒適模式時，可先將風源100之風速調整至所需之風速S(U)，或不調整(即S(U)=0)，接著再透過遙控裝置420下達舒適模式指令，使風源控制系統10如步驟S101所示，進入舒適模式。接著，控制模組500如步驟S102所示，以關係式S(U)=S(T ₀RH ₀)來判斷風源100之風速的計算公式。若關係式成立，則如步驟S103所示，S=S(T _iRH _j)+S(P _r)+S(F _s)。若關係式不成立，則如步驟104所式，S=S(U)-S(T ₀RH ₀)+S(T _iRH _j)+S(P _r)+S(F _s)。其中S為風源之風速、S(U)為一使用者的風速設定資訊、S(T ₀RH ₀)為一使者設定舒適模式當下由溫度及濕度所決定的舒適風速、S(T _iRH _j)為依圖3任意時間點之溫度與濕度所決定的舒適風速、S(P _r)為依圖4A使用者與風源之間的距離改變而決定需調整的風速變化量，風速變化量可為正負至少一風速差值，其中使用者與風源之間的距離可由人體感測模組300感測、S(F _s)為依圖5決定一使用者當下感覺冷或熱而自行需調整的風速變化量，風速變化量可為正負至少一風速差值，係由使用者自行設定，會因不同之使用者而設定不同。也就是說，在舒適模式下，風源100之風速S會隨使用者設定風速S(U)、使用者設定舒適模式當下時間點之溫度與濕度所決定的舒適風速S(T ₀RH ₀)、任意時間點之溫度與濕度所決定的舒適風速S(T _iRH _j)、使用者與風源之間的距離改變而決定需調整的風速變化量S(P _r)，以及使用者當下感覺冷或熱而自行需調整的風速變化量S(F _s)來調整，以讓使用者維持舒適的風速。

請參閱圖3。圖3為圖1之風源控制系統之環境資訊(溫度、濕度)與風速的曲線關係圖。在圖3中，rh ₁~rh ₅代表濕度，且rh ₁＜ rh ₂＜ rh ₃＜ rh ₄＜ rh ₅。

請參閱圖3。以下進一步介紹上述資訊，使用者設定舒適模式當下時間點之溫度與濕度所決定的舒適風速S(T ₀RH ₀)與任意時間點之溫度與相對濕度所決定的舒適風速S(T _iRH _j)可透過圖3而決定。舉例來說，在溫度T _x與相對濕度rh ₃的環境條件下，所決定的舒適風速為S(T _xRH ₃)。亦即S(T ₀RH ₀)與S(T _iRH _j)可依據溫度與濕度圖表而得，即當溫度為T _x且相對濕度為rh ₃時，可由圖表查得舒適風速S(T _xRH ₃)。

如圖3所示之關係，在相同環境溫度下，相對濕度越高，則風源100對應的舒適風速也越高；在相同環境相對濕度下，溫度越高，則風源100對應的舒適風速也越高。因此，若環境相對濕度或溫度變高時，控制模組500可依據圖3中所示之溫度、相對濕度與風速間之關係來調高風源100之風速，以讓使用者維持相同舒適度。

請參閱圖4A與圖4B。圖4A為圖1之使用者和風源間之距離資訊變化的平面式意圖。圖4B為圖4A之使用者和風源間之距離資訊變化時距離資訊與風速的曲線關係圖。

如圖4A與圖4B所示，以使用者在P ₀位置為基準，若使用者自P ₀位置位移至P ₁或P ₃位置時，因使用者與風源100間的距離資訊減少，故控制模組500會將風源100之風速降低，以讓使用者維持相似的舒適度。若使用者自P ₀位置位移至P ₂位置時，因使用者與風源100間的距離資訊增加，故控制模組500會依據圖4B所示之關係將風源100之風速調高。從上述可知，使用者與風源100間的距離改變與相對應所需調整的風速變化量S(P _r)成正比。

此外，若使用者與風源100間的距離小於一安全臨界值，則控制模組控制風源關閉。所謂之安全臨界值例如為30公分。其目的是為了避免使用者在太靠近風源100時誤碰觸到風源100而造成使用者的傷害。

請參閱圖5。圖5為圖1之使用者的體感資訊和風源之風速的曲線關係圖。

如圖5所示，虛線表示啟動舒適模式時，風源100依不同時間的溫度、濕度，以及使用者與風源間距離改變所調整的風速變化量等複合風速所決定之可能的舒適風速變化情形。粗實線表示啟動後當使用者感覺熱時，使用者自行設定調高至少一風速改變量之風源100之風速變化情形。細實線表示啟動後當使用者感覺冷時，使用者自行設定調低至少一風速改變量之風源100之風速變化情形。也就是說，在舒適模式下，使用者可自行微調風速，以滿足不同使用者所需之舒適風速。

請參閱圖6。圖6為圖1之風扇控制系統在節能模式下的運作方塊示意圖。

當使用者欲使用節能模式時，可先將風源100之風速調整至所需之風速，接著再透過遙控裝置420下達節能模式指令，使風源控制系統10如步驟S201所示，進入節能模式。接著，控制模組500會依序以步驟S202所示之關係式P=0，且t＞t ₁與步驟S204所示之關係式P=0， t＞t ₂，且t ₂＞t ₁來決定風源100之風速。詳細來說，P=0，且t＞t ₁代表人體感測模組300感測到環境中無使用者出現，並且至少維持了一第一時間t ₁。此時，控制模組500會控制風源100之風速S降低至最小風速S _min，使得在無人使用的時候減少能源的消耗。P=0，t＞t ₂且t ₂＞t ₁代表人體感測模組300感測到環境中無使用者出現，並且至少維持了大於第一時間的一第二時間t ₂。此時，控制模組500會控制風源100之風速S降低至零，使得在長期無人使用的時候更進一步地減少能源的消耗。

請參閱圖7。圖7為圖1之風扇控制系統在安全模式下的運作方塊示意圖。

當使用者要外出而欲使用安全模式來進行防盜時，可先將風源100關閉，接著再透過遙控裝置420下達安全模式指令，使風源控制系統10如步驟S301所示，進入安全模式。接著，控制模組500會依步驟S302所示之關係式P=1且t＞t ₃是否成立來決定風源100之風速。詳細來說，P=1，且t＞t ₃代表有使用者出現並持續一第三時間t ₃。此時控制模組500會控制風源100之風速S _執行以t _s間隔時間的啟停風速S _max-ts-OFF _，以藉由突如其來的高風速及間段式的啟停最大風速來嚇跑非法闖入者。更進一步來說，上述之使用者出現大致上有兩種可能，第一種為原使用者回來，由於原使用者熟悉安全模式的狀況，故不會被安全模式的狀況嚇到，且能直接透過遙控裝置420關閉安全模式。第二種為非法闖入的使用者，由於非法闖入者不熟悉安全模式的狀況，故易被突如其來的高風速及間段式的風速啟停所驚嚇，更甚者有可能誤以為原使用者仍在屋內，進而匆匆忙忙地逃跑。

請參閱圖8。圖8為圖1之風扇控制系統在智慧模式下的運作方塊示意圖。

當使用者欲使用智慧模式時，可先將風源100之風速調整至所需之風速，接著再透過遙控裝置420下達智慧模式指令，使風源控制系統10如步驟S401所示，進入智慧模式。接著，控制模組500會依據步驟S402所示之關係式P=0，且t＞t ₁是否成立來決定風源控制系統10的控制模式。詳細來說，如步驟S403所示，若P=0，且t＞t ₁不成立，則代表人體感測模組300感測到環境中有使用者出現，並且至少維持了一第一時間t ₁。此時，控制模組500控制風源100在舒適模式下運轉。如步驟S404所示，若關係式P=0，且t＞t ₁成立，則代表人體感測模組300感測到環境中無使用者出現，並且至少維持了一第一時間t ₁。此時，控制模組500控制風源100先在節能模式下運轉。接著，再依據步驟S405所示之關係式P=0， t＞t ₃，且t ₃＞t ₁是否成立來決定風源控制系統10的控制模式。如步驟S406所示，若關係式P=0，t＞t ₃，且t ₃＞t ₁成立時，則控制模組500會控制風源100在安全模式下運轉。

再者，若風源在智慧模式下運轉，則控制模組能夠依據相關資訊來讓風源自行在舒適、節能及安全模式下運轉。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧風源控制系統
20‧‧‧使用者
100‧‧‧風源
200‧‧‧環境感測模組
300‧‧‧人體感測模組
400‧‧‧人機互動模組
410‧‧‧通訊裝置
420‧‧‧遙控裝置
500‧‧‧控制模組
P‧‧‧人員資訊
P0~P3‧‧‧位置
S‧‧‧風速

圖1為根據本發明第一實施例所述之風扇控制系統與使用者的平面示意圖。圖2為圖1之風扇控制系統在舒適模式下的運作方塊示意圖。圖3為圖1之風源控制系統之環境資訊(溫度、相對濕度)與風速的曲線關係圖。圖4A為圖1之使用者和風源間之距離資訊變化的平面式意圖。圖4B為圖4A之使用者和風源間之距離資訊變化時距離資訊與風速的曲線關係圖。圖5為圖1之使用者的體感資訊和風源之風速的曲線關係圖。圖6為圖1之風扇控制系統在節能模式下的運作方塊示意圖。圖7為圖1之風扇控制系統在安全模式下的運作方塊示意圖。圖8為圖1之風扇控制系統在智慧模式下的運作方塊示意圖。

10‧‧‧風源控制系統

20‧‧‧使用者

100‧‧‧風源

200‧‧‧環境感測模組

300‧‧‧人體感測模組

400‧‧‧人機互動模組

410‧‧‧通訊裝置

420‧‧‧遙控裝置

500‧‧‧控制模組

Claims

一種風源控制系統，包含：一風源；一環境感測模組，用以感測一環境的溫度與相對濕度；一人體感測模組，用以感測出位於該環境中的至少一使用者的人員及該至少一使用者與該風源之間的距離改變而需調整該風源的風速變化量；一人機互動模組，包含一通訊裝置及一遙控裝置，用以提供一互動資訊，該互動資訊包含一安全模式指令，且該安全模式指令對應一安全模式；以及一控制模組，用以依據該環境感測模組、該人體感測模組及該遙控裝置提供之該互動資訊來調整該風源之風速；其中，在該安全模式下，當該人員資訊P為零時，則S=0，當該人員資訊P不為零時，則執行S_max-ts-OFF，即間段式的啟停最大風速S_max，其中S為該風源之風速、S_max為該風源之最大風速及t_s為時間間隔。
如申請專利範圍第1項所述之風源控制系統，其中該通訊裝置電性連接該控制模組，該遙控裝置耦接於該通訊裝置，該遙控裝置用以提供該互動資訊，該通訊裝置用以接收該遙控裝置發出之該互動資訊並傳遞至該控制模組，該互動資訊包含一般模式指令、一舒適模式指令、一節能模式指令及一風速設定指令，且該一般模式指令、該舒適模式指令、該節能模式指令及該安全模式指令分別對應一一般模式、一舒適模式及一節能模式。
如申請專利範圍第2項所述之風源控制系統，其中在該一般模式指令下，S=S(U)，其中S為該風源之風速及S(U)為該使用者設定的風速。
如申請專利範圍第2項所述之風源控制系統，其中在該舒適模式下，當S(U)=S(T₀RH₀)時，S=S(T_iRH_j)+S(P_r)+S(F_s)，其中S為該風源之風速，S(U)為該使用者設定的風速，S(T₀RH₀)為當時時間點之溫度與相對濕度的舒適風速，S(T_iRH_j)為任意時間點之溫度與相對濕度的舒適風速，S(F_s)為該使用者當下感覺冷或熱而自行調整的風速變化量，及S(P_r)為該使用者與該風源之間的距離改變而需調整的風速變化量。
如申請專利範圍第2項所述之風源控制系統，其中在該舒適模式下，當S(U)=S(T₀RH₀)不成立時，S=S(U)-S(T₀RH₀)+S(T_iRH_j)+S(P_r)+S(F_s)，其中S為該風源之風速、S(U)為該使用者設定的風速，S(T₀RH₀)為當時時間點之溫度與濕度的舒適風速，S(T_iRH_j)為任意時間點之溫度與相對濕度的舒適風速，S(F_s)為該使用者當下感覺冷或熱而需調整的風速變化量，及S(P_r)為該使用者與該風源之間的距離改變而需調整的風速變化量。
如申請專利範圍第4或5項所述之風源控制系統，其中S(T₀RH₀)與S(T_iRH_j)可依據溫度與濕度圖表而得。
如申請專利範圍第4或5項所述之風源控制系統，其中該使用者當下感覺冷或熱而自行調整風速變化量S(F_s)，風速變化量S(F_s)由該使用者自行設定，在該使用者啟用該舒適模式的當下狀態，風速變化量S(F_s)=0。
如申請專利範圍第4或5項所述之風源控制系統，其中在該舒適模式下，該使用者可選擇啟用或不啟用S(P_r)，若不啟用，則S(P_r)=0，若啟用，在該使用者啟用該舒適模式的當下狀態，S(P_r)=0，且該使用者與該風源之間的距離改變與相對應所需調整的風速變化量S(Pr)成正比。
如申請專利範圍第4或5項所述之風源控制系統，其中若該使用者與該風源間的距離小於一安全臨界值，則該控制模組控制該風源關閉。
如申請專利範圍第2項所述之風源控制系統，其中在該節能模式下，當該人員資訊P為零並維持一第一時間t₁時，則S=S_min，該人員資訊P為零並維持大於該第一時間t₁的一第二時間t₂時，則S=0，其中，S為該風源之風速及S_min為該風源之最小風速。
如申請專利範圍第2項所述之風源控制系統，其中該人機互動模組，用以控制該風源在在該智慧模式下運轉，在該智慧模式下，當該人員資訊P不為零時，則該控制模組控制該風源在該舒適模式下運轉，當該人員資訊P為零並維持一第一時間t₁時，則該控制模組控制該風源在該節能模式下運轉，當該人員資訊P為零並維持一第二時間t₂時，則該控制模組控制該風源在該安全模式下運轉。
如申請專利範圍第4或5項所述之風源控制系統，其中任意時間點之溫度與相對濕度的舒適風速S(T_iRH_j)包含一溫度資訊與一相對濕度資訊。