根據(jù)人體生理反應(yīng)控制室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種根據(jù)人體生理反應(yīng)控制室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行的方法，包括：判斷人體所處的狀態(tài)；根據(jù)運(yùn)動狀態(tài)選擇舒適體表溫度；根據(jù)選定的與人體運(yùn)動狀態(tài)相關(guān)的舒適體表溫度，確定人體是否處于舒適狀態(tài)的舒適區(qū)間；實(shí)時測量的人體皮膚溫度；空調(diào)控制策略按照夏季和冬季兩種工況確定。本發(fā)明專利技術(shù)可以使空調(diào)的溫度控制更接近人體本身處于某一種生理狀態(tài)時間段內(nèi)的需要，使人體感覺更加舒適，并避免了資源浪費(fèi)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
根據(jù)人體生理反應(yīng)控制室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行的方法
本專利技術(shù)涉及一種空調(diào)的控制方法，尤其涉及一種根據(jù)人體生理反應(yīng)來控制室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行的方法。
技術(shù)介紹
目前，對室內(nèi)空調(diào)的控制大多是以室內(nèi)溫度做為控制目標(biāo)，控制空調(diào)室內(nèi)溫度使之達(dá)到某設(shè)定的值。這樣并不能完全滿足人體舒適性的需要。事實(shí)上，盡管人們常評價房間的“冷”和“暖”，但實(shí)際上人是不能直接感覺到環(huán)境溫度的，只能感覺到位于自己皮膚表面下的神經(jīng)末梢的溫度。這是因?yàn)槲覀兊纳眢w是靠外圍溫度傳感器來感受外界冷熱刺激的，在皮膚表皮下分布著冷、熱感受器，當(dāng)這個感受器受到刺激后，會將信息傳到體溫調(diào)節(jié)中樞下丘腦，這時候人們才能感覺到冷和暖。根據(jù)現(xiàn)代生理醫(yī)學(xué)的解釋，人的體溫分為表層溫度與深部溫度，人的深部溫度相對穩(wěn)定，表層溫度則不穩(wěn)定。體表的最外層即皮膚溫度稱為體表溫度，體表溫度是深部溫度與外部環(huán)境散熱平衡后的溫度，與環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速等參數(shù)綜合平衡后的溫度。再者，人的體溫在體溫調(diào)節(jié)中樞控制下，通過增減皮膚的血流量、發(fā)汗、戰(zhàn)栗等生理調(diào)節(jié)反應(yīng)，能維持一個相對穩(wěn)定水平。我通過大量試驗(yàn)得到，人在情緒激動、運(yùn)動及餐后會產(chǎn)生心跳加快體溫上升等現(xiàn)象，人自我感覺燥熱；反之，睡眠、靜止與饑餓時，人體的心率減慢體溫相對降低，自我感覺寒冷。因此，人體在不同的生理狀態(tài)下對環(huán)境溫度的要求也是不同的，如在活動和睡眠、激動和平靜、進(jìn)餐和饑餓等生理狀態(tài)發(fā)生變化時都有著不同的溫度要求。所以，空調(diào)系統(tǒng)還應(yīng)該需要根據(jù)人的內(nèi)在生理反應(yīng)需要調(diào)節(jié)環(huán)境溫度。通過人體舒適性的實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，人體在不同的運(yùn)動狀態(tài)下，人體感覺到舒適時，體表溫度存在一個不同的范圍。比如我們的受試者在室溫23℃時，安靜狀態(tài)下皮膚溫度在32℃-34℃，運(yùn)動狀態(tài)下皮膚溫度在31℃-32℃，睡眠狀態(tài)下皮膚溫度在34.5℃-36.5℃時的大致范圍內(nèi)，會感覺到身體舒適。當(dāng)然此數(shù)據(jù)因人而已。所以，如果空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)崟r判斷人的生理活動，結(jié)合人的皮膚溫度，就能直接對人體的舒適感進(jìn)行評價，據(jù)此控制空調(diào)的溫度及風(fēng)速等參數(shù)。如睡眠后室溫根據(jù)人體的需要會自動調(diào)節(jié)升高，相反，運(yùn)動及餐后室溫根據(jù)人體的需要會自動調(diào)節(jié)降低，這樣，不但可以使人感覺到更加舒適和健康，而且也避免了能源的浪費(fèi)，使空調(diào)產(chǎn)品更加節(jié)能環(huán)保。另外，隨著人的生活水平的提高，人們對生活品質(zhì)要求越來越高。可穿戴設(shè)備因其便利性、良好的交互界面等用戶體驗(yàn)，越來越多的受到人們歡迎；可穿戴設(shè)備因?yàn)楦魇礁鳂尤梭w傳感器的涌現(xiàn)功能不斷增多，智能化程度不斷提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對上述的生理特性與現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)提供一種根據(jù)人體生理反應(yīng)來控制室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行的方法，本專利技術(shù)控制方法可以使空調(diào)的溫度控制更接近人體本身處于某一種生理狀態(tài)時間段內(nèi)的需要，使人體感覺更加舒適，周圍環(huán)境狀態(tài)對人體更加安全；并避免了資源浪費(fèi)，同時更加環(huán)保。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種根據(jù)人體生理反應(yīng)控制室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行的方法，該方法要求位于空調(diào)控制房間的某個人攜帶可穿戴設(shè)備，該設(shè)備可以測量人的皮膚溫度、人的心率值和人的運(yùn)動加速度，包括下面幾個步驟：第一步，判斷人體所處的狀態(tài)；第二步，根據(jù)運(yùn)動狀態(tài)選擇舒適體表溫度，安靜狀態(tài)下選擇安靜舒適體表溫度tcwq；睡眠狀態(tài)下選擇睡眠舒適體表溫度tcws；運(yùn)動狀態(tài)下選擇運(yùn)動舒適體表溫度tcwm；考慮到空調(diào)節(jié)能，當(dāng)人體處于輕微運(yùn)動時選擇安靜舒適體表溫度tcwq；第三步，根據(jù)選定的與人體運(yùn)動狀態(tài)相關(guān)的舒適體表溫度，確定人體是否處于舒適狀態(tài)的舒適區(qū)間；實(shí)時測量的人體皮膚溫度，空調(diào)運(yùn)行應(yīng)盡量保證人體皮膚體表溫度處于此區(qū)間；第四步，空調(diào)控制策略包括兩種情形：1)冬季工況下空調(diào)控制策略：首先要進(jìn)行室內(nèi)溫度的判斷，若室內(nèi)溫度高于空調(diào)控制器溫度設(shè)定的最大值Tmax，則無論人體皮膚溫度是否處于舒適區(qū)間，均關(guān)閉空調(diào)；當(dāng)溫度低于Tmax時，如果人體皮膚溫度低于所選定的舒適區(qū)間的下限，則開啟空調(diào)，如果皮膚溫度高于所選定的舒適區(qū)間的上限，則關(guān)閉空調(diào)；2)夏季工況下空調(diào)控制策略：首先要進(jìn)行室內(nèi)溫度的判斷，若室內(nèi)溫度低于空調(diào)控制器溫度設(shè)定的最小值Tmin，則無論人體皮膚溫度是否處于舒適區(qū)間，均關(guān)閉空調(diào)；當(dāng)溫度高于Tmin時，如果人體皮膚溫度高于所選定的舒適區(qū)間的上限，則開啟空調(diào)，如果皮膚溫度低于所選定的舒適區(qū)間的下限，則關(guān)閉空調(diào)。其中，第一步可包括下列的幾種情形：1)若人體在某一方向的運(yùn)動加速度大于某界定值，且人的心率和人的體表溫度均升高，則判定人體處于運(yùn)動狀態(tài)；2)若人體在某一方向的運(yùn)動加速度大于某界定值，人的心率升高但人的體表溫度穩(wěn)定，則判定人體處于輕運(yùn)動狀態(tài)；3)若人體在某一方向的運(yùn)動加速度大于某界定值，雖然人的心率保持穩(wěn)定但人的體表溫度升高，則判定人體處于運(yùn)動狀態(tài)；4)若人體在某一方向的運(yùn)動加速度小于某界定值，但人的心率升高人的體表溫度穩(wěn)定，則判定人體處于微激動狀態(tài)，按照輕運(yùn)動狀態(tài)處理；5)若人體在某一方向的運(yùn)動加速度小于某界定值，但人的心率和人的體表溫度均升高，則判定人體處于激動狀態(tài)，按照運(yùn)動狀態(tài)處理；6)人體在某一方向的運(yùn)動加速度小于某界定值，其人的心率值下降，或心率穩(wěn)定在低于心率次數(shù)設(shè)定值的心率值，則判定人體處于睡眠狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：人們在緊張的工作和睡否眠時，以及饑餓和飽餐后，同樣的室內(nèi)溫度下，人們的感受是不同的，甚至睡眠時，有可能會著涼凍病。本專利技術(shù)控制方法可以根據(jù)個體需求調(diào)整室內(nèi)控調(diào)的溫度及風(fēng)速，以達(dá)到最佳的室內(nèi)環(huán)境溫度，本專利技術(shù)控制方法更具人性化和智能化，同時還可以節(jié)省能源。附圖說明圖1控制裝置硬件構(gòu)成及連接關(guān)系的方框圖，(a)為可穿戴部分，(b)為空調(diào)控制部分圖2生理狀態(tài)判斷流程圖3冬季空調(diào)控制策略，圖中，Tn——室內(nèi)溫度；Tw——皮膚溫度；Tmax——冬季房間溫度控制上限，與房間溫度設(shè)定值有關(guān)。Tcwmin——人體舒適體表溫度設(shè)定值下限，與舒適體表溫度設(shè)定值有關(guān)。Tcwmax——人體舒適體表溫度設(shè)定值上限，與舒適體表溫度設(shè)定值有關(guān)。圖4夏季空調(diào)控制策略，圖中，Tn——室內(nèi)溫度；Tw——皮膚溫度；Tmin——夏季房間溫度控制下限，與房間溫度設(shè)定值有關(guān)。Tcwmin——人體舒適體表溫度設(shè)定值下限，與舒適體表溫度設(shè)定值有關(guān)。Tcwmax——人體舒適體表溫度設(shè)定值上限，與舒適體表溫度設(shè)定值有關(guān)。具體實(shí)施方式為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)人體生理反應(yīng)控制室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行方法，本專利技術(shù)的裝置硬件構(gòu)成如圖1所示，由可穿戴部分和無線接收及空調(diào)控制部分組成。其中可穿戴部分主要實(shí)現(xiàn)人體生理狀態(tài)的采集以及信息轉(zhuǎn)換并發(fā)生無線信號的功能。具體包括：——溫度傳感器、光學(xué)心率傳感器、加速度傳感器：溫度傳感器用于測量體表和環(huán)境的溫度；光學(xué)心率傳感器、加速度傳感器相互配合用于監(jiān)測人的運(yùn)動量和心率大小。——測量與轉(zhuǎn)換電路：用于轉(zhuǎn)化傳感器信號。——中央處理器：對信號進(jìn)行采集、處理。——LCD顯示器：顯示體表和環(huán)境溫度，以及心率值。——藍(lán)牙模塊:近距離的將傳感器采集到的信號傳給空調(diào)控制器。無線接收及空調(diào)控制部分即室內(nèi)控制器部分，用以對上述藍(lán)牙模塊傳送來的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并據(jù)此控制空調(diào)器的運(yùn)行狀態(tài)；該室內(nèi)控制器包括與一CPU連接的信號接收及轉(zhuǎn)換模塊、參數(shù)設(shè)定及存儲模塊、數(shù)據(jù)比對及處理模塊。可穿戴設(shè)備可設(shè)計成無線手環(huán)的形式，位于空調(diào)控制房間的人可隨身攜帶無線手環(huán)于手腕處；室內(nèi)的空調(diào)器則本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種根據(jù)人體生理反應(yīng)控制室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行的方法，該方法要求位于空調(diào)控制房間的某個人攜帶可穿戴設(shè)備，該設(shè)備可以測量人的皮膚溫度、人的心率值和人的運(yùn)動加速度，包括下面幾個步驟：第一步，判斷人體所處的狀態(tài)；第二步，根據(jù)運(yùn)動狀態(tài)選擇舒適體表溫度，安靜狀態(tài)下選擇安靜舒適體表溫度tcwq；睡眠狀態(tài)下選擇睡眠舒適體表溫度tcws；運(yùn)動狀態(tài)下選擇運(yùn)動舒適體表溫度tcwm；考慮到空調(diào)節(jié)能，當(dāng)人體處于輕微運(yùn)動時選擇安靜舒適體表溫度tcwq；第三步，根據(jù)選定的與人體運(yùn)動狀態(tài)相關(guān)的舒適體表溫度，確定人體是否處于舒適狀態(tài)的舒適區(qū)間；實(shí)時測量的人體皮膚溫度，空調(diào)運(yùn)行應(yīng)盡量保證人體皮膚體表溫度處于此區(qū)間；第四步，空調(diào)控制策略包括兩種情形：1)冬季工況下空調(diào)控制策略：首先要進(jìn)行室內(nèi)溫度的判斷，若室內(nèi)溫度高于空調(diào)控制器溫度設(shè)定的最大值Tmax，則無論人體皮膚溫度是否處于舒適區(qū)間，均關(guān)閉空調(diào)；當(dāng)溫度低于Tmax時，如果人體皮膚溫度低于所選定的舒適區(qū)間的下限，則開啟空調(diào)，如果皮膚溫度高于所選定的舒適區(qū)間的上限，則關(guān)閉空調(diào)；2)夏季工況下空調(diào)控制策略：首先要進(jìn)行室內(nèi)溫度的判斷，若室內(nèi)溫度低于空調(diào)控制器溫度設(shè)定的最小值Tmin，則無論人體皮膚溫度是否處于舒適區(qū)間，均關(guān)閉空調(diào)；當(dāng)溫度高于Tmin時，如果人體皮膚溫度高于所選定的舒適區(qū)間的上限，則開啟空調(diào)，如果皮膚溫度低于所選定的舒適區(qū)間的下限，則關(guān)閉空調(diào)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種根據(jù)人體生理反應(yīng)控制室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行的方法，該方法要求位于空調(diào)控制房間的某個人攜帶可穿戴設(shè)備，該設(shè)備可以測量人的皮膚溫度、人的心率值和人的運(yùn)動加速度，包括下面幾個步驟：第一步，判斷人體所處的狀態(tài)；第二步，根據(jù)運(yùn)動狀態(tài)選擇舒適體表溫度，安靜狀態(tài)下選擇安靜舒適體表溫度tcwq；睡眠狀態(tài)下選擇睡眠舒適體表溫度tcws；運(yùn)動狀態(tài)下選擇運(yùn)動舒適體表溫度tcwm；考慮到空調(diào)節(jié)能，當(dāng)人體處于輕微運(yùn)動時選擇安靜舒適體表溫度tcwq；第三步，根據(jù)選定的與人體運(yùn)動狀態(tài)相關(guān)的舒適體表溫度，確定人體是否處于舒適狀態(tài)的舒適區(qū)間；實(shí)時測量的人體皮膚溫度，空調(diào)運(yùn)行應(yīng)盡量保證人體皮膚體表溫度處于此區(qū)間；第四步，空調(diào)控制策略包括兩種情形：1)冬季工況下空調(diào)控制策略：首先要進(jìn)行室內(nèi)溫度的判斷，若室內(nèi)溫度高于空調(diào)控制器溫度設(shè)定的最大值Tmax，則無論人體皮膚溫度是否處于舒適區(qū)間，均關(guān)閉空調(diào)；當(dāng)溫度低于Tmax時，如果人體皮膚溫度低于所選定的舒適區(qū)間的下限，則開啟空調(diào)，如果皮膚溫度高于所選定的舒適區(qū)間的上限，則關(guān)閉空調(diào)；2)夏季工況下空調(diào)控制策略：首先要進(jìn)行室內(nèi)溫度的判斷，若室內(nèi)溫度低于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：婁承芝，張玉博，婁光霽，田浩，袁小平，
申請(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：天津;12