[发明专利]利用非接触式测量模块的自动追踪加热系统及方法

权利要求书

1.一种利用非接触式测量模块的自动追踪加热方法，其特征在于：包括如下步骤：定位装置实时对目标进行定位，将位置信息发送给协调控制系统；协调控制系统根据目标的位置信息控制需要工作的一个或者几个加热装置运动到指定位置；温度测量装置实时测量目标周围环境温度，将温度信息发送给协调控制系统；协调控制系统根据当前温度调整加热装置的工作功率；

定位装置是通过无线接入点组成的无线局域网络，定位装置以无线接入点的位置信息为基础和前提，采用经验测试和信号传播模型相结合的方式，对已接入的移动设备进行位置定位；用户手持终端进入定位装置覆盖的范围后，通过无线局域网络获得周围各个手持终端的用户发送的信号强度RSSI及AP地址，通过RSSI进行定位；

所述温度测量装置采用红外辐射测温法的非接触测量法对目标环境温度进行测量，将红外温度传感器装在既能在水平面上旋转又能在铅垂面上旋转的全方位的云台上，使用电机控制云台转动并在能旋转的两个方向上装上编码器，水平面上的编码器能够获得红外传感器在水平面上的方向与正北的夹角，铅垂面上的编码器能够获得红外传感器的方向与铅垂线之间的夹角，当需要调整红外传感器方向使其正对某个位置时，需要调整红外传感器的方向与铅垂线之间的夹角和在水平面上的方向与正北的夹角，即控制电机使水平面和铅垂面上的两个编码器的输出达到一定值；

所述加热装置为红外灯或热风口，加热装置运动方式为转动，根据需要，将n个加热装置布置一定高度处，将每个加热装置都装在既能在水平面上旋转又能在铅垂面上旋转的全方位的云台上，使用电机控制云台转动并在能旋转的两个方向上装上编码器，水平面上的编码器可以知道加热装置在水平面上的方向与正北的夹角，铅垂面上的编码器可以知道加热装置的方向与铅垂线之间的夹角，当需要调整加热装置方向使其正对某个位置时，需要调整加热装置的方向与铅垂线之间的夹角和在水平面中的方向与正北方向的夹角，即控制云台使水平面和铅垂面上的两个编码器的输出达到一定值；当需要对某个位置进行加热时，调整加热装置的方向使其正对该位置后加热；当供热的空间较大时，根据需要，将整个平面分成若干个子区域，每个子区域中布置一个加热装置；

当加热装置为红外灯时，某点接收到的红外灯辐射照度值q与该点到红外灯轴线距离r和加热电流I有关，某点处接收到的红外灯辐射照度值：

q＝f(r,I)；

当加热装置为热风口时，某点接收到的单位面积加热功率P与该点到热风口的距离l，出风速度v和出风温度t有关；某点处接收的单位面积加热功率：

p＝f(l,v,t)；

协调控制系统的作用是接收位置信息和温度信息，制定控制策略控制相应的加热装置给目标供热；当一个或多个目标处于加热区域中时，需要使各个目标处的辐射照度值或单位面积加热功率达到一定值；当有区域中有m个目标时，为了达到供热要求，协调控制系统制定控制策略，并将控制策略传给需要工作的加热装置；控制策略包括控制哪几个加热装置工作和加热装置以多大的功率进行加热；

具体的控制策略如下：

在存在多个供热源时，具体供热源的供热数量及每个供热源的供热热量的采用分布式估计算法进行求解：假设有n个供热源，编号为：1,…,n；每个供热源的功率为O_i,其中O_i＞0：共有m个需要供热的位置，编号为：1,…,m，第j个受热源单位时间内需要提供的热量为Q_j以维持或达到其需要的温度t_j，供热源i对受热源j单位时间内可提供的热量为P_ij；首先采用二进制编码ch＝{x₁x₂…x_n}；可行个体的适应度值为不可行个体的适应度值为值越小个体越好；概率模型为PM(k)＝[α₁(k),…,α_n(k)]，其中α_i(k)表示在第k代供热源i打开的概率；初始化概率模型为PM(k)＝[0.5,…,0.5]，概率模型更新机制为

具体步骤如下：

Step1：初始化参数，包括种群规模N，精英率p_e，更新率θ和终止条件等；

Step2：初始化概率模型和种群；

Step3：计算种群中每个个体的适应度函数值，选出前个个体组成精英种群P_e，根据精英种群P_e更新概率模型；

Step4：采样概率模型生成新种群；

Step5：如果终止条件不满足，转到Step2；

其中，x_i是决策变量，0或1中0表示第i个供热源关闭，开1表示第i个供热源打开；和x_i＝0 or 1作为约束条件，其中为目标函数，即最小化总能耗、j＝1,…,m表示各个加热源对受热源提供的热源要大于等于其需要量；和x_i＝0or 1表示决策变量的取值范围。