零基础打造全屋智能控制系统 篇十九:这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

2018-08-04 08:01:06 109点赞 1042收藏 118评论

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话说本系列差不多已经进行到20篇了,作为作者自己也是边学习边实践边分享的,所以很多时候文章和文章之间并没有什么直接联系,而是自己折腾到哪就写到哪,同时内容上说,也只是分享自己比较在意和使用的内容,而并不是一个大而空的集合。当然,这样同时也会少掉一部分大家有需求,但是我并没有去尝试的玩意。所以在这里要说的是,如果要玩开源智能家居,自己平时还是要多看看相关论坛,官网WIKI,必要时还要加入各种讨论群。

而本篇的内容则是相当应季的一篇内容,是关于空调自动化的。当然,初看这个标题,我相信很多人会觉得这一定是一篇讲空调自动开关的文章,那我只能说你把楼主想简单了。自动关,自动开,或者手机/语音控制都属于智能家居的基础应用,单独写一篇就太水了。而且自动开空调这个需求其实很难去实现,毕竟系统没有读心术,如果我只是进房间取样东西,空调自己开了,就有点傻了,要是设成检测到有人活动几分钟然后开,那么在触发前,我可能就已经蒸了个桑拿,与其傻乎乎的等着空调开,不如顺手就按个遥控器了。那么本篇的核心内容是啥呢?其实是让系统自动去设定空调温度。可能很多人会有疑问,空调的温度还需要自动设定么,不是自己习惯开多少,按下遥控器就行了么。那么首先我们还是来看下空调自动化后,室内温度以及耗电情况的对比,然后你再决定是不是要把本文看下去:

一、空调自动化带来的优势

首先我们看下温湿度传感器记录的整晚温湿度变化,先是看空调设定为27℃时,00:00到早上7点的温湿度变化:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

大家可以看到,在2:40之后室温有一个“大幅”下降的陡坡,房间整晚的温度波动大约在1.1℃。在早上起床前室温已经降到了25.4℃,设定的可是27℃啊。为了更直观点,我们将温湿度转化成体感温度看下:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

而将温湿度合并后,会发现房间整晚的体感温度波动在2.2摄氏度。这里比上图更能直观的看出来为啥2:40作为分割点,有一个明显的变化,因为那个时候,有人开门上厕所了……。虽然单看温湿度的温度在2:40你看不出异常,但是体感温度却很明显的表示出来了感觉上冷热的变化(关于体感温度是啥,下文再详细解释)。而很明显的,空调自己也察觉到了温度的变化,开始加大功率制冷,所以也就直接导致了之后的温度下降。

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

从功率记录可以看到,到了2:403分的时候功率有个峰值348.3W,虽然持续时间很短,但是之后空调压缩机工作了很长一段时间没有停机。

然后我们再来看看在启用了空调设定自动化后,00:00-7:00间的室温变化:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

虽然前半段曲线起伏非常大,但是实际温差在0.7℃,主要是因为在这之前,进出卧室门比较频繁,所以自动化设定一直在进行调整。而在1:30之后,虽然线条仍然有波动,但是峰谷之间的温差实际只有0.1摄氏度,而整晚温度波动最大最小值仅相差0.4度。然后接着看下体感温度的变化:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

同样受开门进出影响,前段体感温度变化较大,但是后半段异常平稳,1:30至早上7:00期间,体感温度变化最大值仅为0.2℃。而在未使用自动化之前,即使刨去上厕所对体感温度的影响,整晚体感温度的波动范围依然有1.3℃。更为明显的是耗电情况:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

可以看到,通过空调自动化,一个晚上能省下0.6度的电,当然,这个和室外环境也有影响,不过楼主可以放同样这两天,另一间儿童房的耗电量状况给大家作为参考,而儿童房的自动化已经运行了大约半个月。所以没有对比图。

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

而大家可以看到,同样的两天,在另一间执行自动化运行的房间的空调耗电量仅仅相差了0.1度,所以自动化带来的省电效果可以说是非常明显了。

当然,根据能量守恒定律,耗电量是不会平白无故少掉的,这里的省电,只是将空调原先没有必要的将室温降的过多的那部分给省下来罢了,顺带能带给大家更舒适的使用体验。

二、使用到的设备

其实使用到的设备非常的简单,就是米家/Aqara的空调伴侣。前段时间有品众筹回归149元叠加100-30的券做到119历史低价的不知道大家撸了没有?楼主即使家里四台空调每一台都有了一个空调伴侣,看到如此低价也忍不住撸了一个,毕竟Aqara的升级版空调伴侣相对米家圆形的空调伴侣多了一个局域网通讯,如果搭建开源智能家居系统的话,能省下一个智能网关:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

而新的空调伴侣至今还没拆封,等哪天懒癌痊愈了再拆开来看看吧:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

当然,这里也可以使用博联的RM或黑豆来替代,但是我们需要用到空调工作状态的检测,如果使用博联设备的话,还要额外增加其他的设备去检测空调是开是关,就会反而更复杂,所以除非是自己已有博联设备,新购的话还是推荐aqara的空调伴侣。

除了控制空调用的空调伴侣外,我们还需要感知室内温湿度的温湿度传感器,这里就不是很推荐米家的产品了,因为无论是米家还是aqara的温湿度传感器都是使用纽扣电池通过zigbee进行通讯的。为了省电,温度变化不大时传感器与网关之间的通讯间隔会比较长,这在日常使用中问题不大,但是当我们要把空调温度控制在1℃以内时,就会出问题了。比如下图是zigbee的小米和自制的si7021传感器的记录对比:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

如果按照小米的传感器进行自动化控制,那么系统所有的操作都会慢上半拍,可能等到你已经热出汗了,小米才刚启动加大制冷,然后已经冷到你被子卷了三层了,它才去通知系统要升温……

三、控制思路

其实并没有什么思路,就和和面一样,水多了加面,面多了加水。放这里就是温度高了就调低空调,温度低了就调高空调。既然是根据自己检测到的温度调整,那么就把湿度也作为考量依据,生成体感温度来作为基准,这里要先说下体感温度:

相对于温度来说,体感温度更能准确的反应人体对外部环境感知的冷热,其构成主要是三块,温度、湿度以及风速。在夏季,也就是高温环境下,湿度越大,体感温度就会越高,但是风速大了的话,体感温度就会下降。而到了冬季低温环境,湿度对于体感温度的影响会降低,但是风速大了的话,体感就会越低。

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

例如上图是气象局的资料,今天魔都现时的气温是32摄氏度,相对湿度65%。而公布的体感温度为35℃。

而在室内的话,我们就不需要考虑到风速的影响,只要考虑到温度和湿度的关系就好。所以我把家里每个房间的温湿度都转换成了体感温度:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

当然,为了避免传感器偶尔抽次风的数据正好碰上自动化执行,所以还算了5分钟平均温湿度以此来调节空调。

四、实际操作

首先,你必须要有个开源的智能家居系统,然后把空调伴侣接入其中。因为这部分的内容网上实在太多了,所以这里就不再多说了。接着就是自动化脚本的编写了,因为这一部分涉及到的条件可能比较多,所以这里贴的就是最核心的if then内容,为了方便讲解以及检查日志,所以我把不同温度设定做成了一个多段开关:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

总共有9个level,0是关,10是24℃高风量,之后依次是24℃、25℃、26℃……低风量。当然,这个设置也可以根据你需求随便设,因为我主要是睡觉时候开空调,所以全部都是最低风量。

一、空调开机后自动设定空调满功率运行

这个自动化设定是为了让空调快速将房间温度下降到舒适温度。

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

这段是当系统检测到空调开了之后(无论是遥控器,手机,或是其他控制空调开的),空调自动设置到Level 10,也就是24℃ 高风风量。这一步我们完全可以无视掉温度这个参数,因为你开空调,总归是感觉到热了。

二、空调退出最高功率运行


这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

这一步是检测室内体感温度是不是已经低于26.5℃(或者你喜欢再凉快点可以设到26,喜欢热点就27,无所谓的,之后的温度设定也是这样),并且自动化是不是执行在Level10也就是最高风量,如果满足,就执行自动化,将空调温度调整到27℃低风。注意,这个27℃低风的状态设定其实是我人工指定的,是根据使用经验来判断要将室温维持在26-27℃之间空调的设定在多少最合适。当然,我们不要求这个设定最准确,只要其接近大多数时候手动维持室温的设定就可以了。

三、自动探寻最适合的空调设定

前文说了,我的目标是将室内体感温度维持在26-27℃之间,你也完全可以设定自己的目标范围,而经过第二步或几轮的自动化执行,我们假设目前空调设置是在27℃低风量。如果体感温度在26-27℃之间,那么我们什么都不用做,但是如果体感温度高于27℃了,那么我们就调低一度,把温度设置成26℃。

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

同样的,如果当前设定是28,就降到27这样……,但是大家可以看出,脚本里面最低降到26,这是因为凭这台空调的使用经验判断,不管怎么样,26的设定都能将室内体感控制在26-27℃之间,只是时间问题,如果为了快速降温调整到25℃的话,那么很快,你就需要再次将温度设定调高了。而if条件里的lastUpdate也是确保温度设置的频率最高也就15分钟调整一次。这样保证每次的调整都有足够的时间让空调去生效。

长夜漫漫,大家都知道凌晨的时候气温是最低的,这时候空调设置不变的话,很有可能室内体感温度就会降低到26℃之下,而省电省下的就是这部分的电。同样的,温度低了,就调高:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

同样的,温度最高也限制在了29,当然,这个具体设定还是需要你自己去尝试的。

最后我们来看看一晚上空调究竟调了几次温度吧:

这一次,让我们谈一谈自动化设定温度:空调篇

大家可以看到,儿童房的调整频率比较高,而主卧在1点多之后就再也没调过。当然,这里只是展示其中一天的,其实根据打开空调的时间,当夜室外温度状况,以及你是否有开门进出过房间,自动化的日志都会不同。如果每天都一样,那么我们只要简单的记录一个设定,定时执行不就好了么。

五、总结

本文主要是提供一个思路,具体执行以及脚本设定还是需要根据自己所在环境和空调进行调试。就我自己使用的情况来看,是非常有效的。第一,是不用再每次开了空调就手动设置最大风量,然后隔段时间再调回来。第二,再也不会每天睡到半夜会觉得有些凉了。最后,是有额外的省电效果。当然,没有基础的话操作起来是有些复杂,但是并不十分难。

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