根據人體生理反應控制室內空調運行的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種空調的控制方法，尤其涉及一種根據人體生理反應來控制室內空 調運行的方法。
【背景技術】
[0002] 目前，對室內空調的控制大多是以室內溫度做為控制目標，控制空調室內溫度使 之達到某設定的值。這樣并不能完全滿足人體舒適性的需要。
[0003] 事實上，盡管人們常評價房間的"冷"和"暖"，但實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末梢的溫度。這是因為我們的身體是靠外 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，當這個感受器受 至_激后，會將信息傳到體溫調節(jié)中樞下丘腦，這時候人們才能感覺到冷和暖。
[0004] 根據現(xiàn)代生理醫(yī)學的解釋，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、風速等參數(shù)綜合平衡后的溫度。
[0005] 再者，人的體溫在體溫調節(jié)中樞控制下，通過增減皮膚的血流量、發(fā)汗、戰(zhàn)栗等生 理調節(jié)反應，能維持一個相對穩(wěn)定水平。我通過大量試驗得到，人在情緒激動、運動及餐后 會產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。
[0006] 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，空調系統(tǒng)還 應該需要根據人的內在生理反應需要調節(jié)環(huán)境溫度。
[0007] 通過人體舒適性的實驗我們發(fā)現(xiàn)，人體在不同的運動狀態(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°C時，安靜狀態(tài)下皮膚溫度在 32°C-34°C，運動狀態(tài)下皮膚溫度在31°C-32°C，睡眠狀態(tài)下皮膚溫度在34. 5°C-36. 5°C時 的大致范圍內，會感覺到身體舒適。當然此數(shù)據因人而已。
[0008] 所以，如果空調系統(tǒng)能夠實時判斷人的生理活動，結合人的皮膚溫度，就能直接對 人體的舒適感進行評價，據此控制空調的溫度及風速等參數(shù)。如睡眠后室溫根據人體的需 要會自動調節(jié)升高，相反，運動及餐后室溫根據人體的需要會自動調節(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，使空調產品更加節(jié)能環(huán)保。
[0009]另外，隨著人的生活水平的提高，人們對生活品質要求越來越高?？纱┐髟O備因其 便利性、良好的交互界面等用戶體驗，越來越多的受到人們歡迎；可穿戴設備因為各式各樣 人體傳感器的涌現(xiàn)功能不斷增多，智能化程度不斷提高。

【發(fā)明內容】

[0010] 針對上述的生理特性與現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供一種根據人體生理反應來控制室內 空調運行的方法，本發(fā)明控制方法可以使空調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，同時更加環(huán)保。本發(fā)明的技術方案如下：
[0011] -種根據人體生理反應控制室內空調運行的方法，該方法要求位于空調控制房間 的某個人攜帶可穿戴設備，該設備可以測量人的皮膚溫度、人的心率值和人的運動加速度， 包括下面幾個步驟：
[0012] 第一步，判斷人體所處的狀態(tài)；
[0013] 第二步，根據運動狀態(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 睡眠狀態(tài)下選擇睡眠舒適體表溫度t 運動狀態(tài)下選擇運動舒適體表溫度t 考慮 到空調節(jié)能，當人體處于輕微運動時選擇安靜舒適體表溫度
[0014] 第三步，根據選定的與人體運動狀態(tài)相關的舒適體表溫度，確定人體是否處于舒 適狀態(tài)的舒適區(qū)間；實時測量的人體皮膚溫度，空調運行應盡量保證人體皮膚體表溫度處 于此區(qū)間；
[0015] 第四步，空調控制策略包括兩種情形：
[0016] 1)冬季工況下空調控制策略：首先要進行室內溫度的判斷，若室內溫度高于空調 控制器溫度設定的最大值T_，則無論人體皮膚溫度是否處于舒適區(qū)間，均關閉空調；當溫 度低時，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，如果皮膚溫 度高于所選定的舒適區(qū)間的上限，則關閉空調；
[0017] 2)夏季工況下空調控制策略：首先要進行室內溫度的判斷，若室內溫度低于空調 控制器溫度設定的最小值!^。，則無論人體皮膚溫度是否處于舒適區(qū)間，均關閉空調；當溫 度高于1~_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，如果皮膚溫 度低于所選定的舒適區(qū)間的下限，則關閉空調。
[0018] 其中，第一步可包括下列的幾種情形：
[0019] 1)若人體在某一方向的運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，則判定人體處于運動狀態(tài)；
[0020] 2)若人體在某一方向的運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動狀態(tài)；
[0021] 3)若人體在某一方向的運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，則判定人體處于運動狀態(tài)；
[0022] 4)若人體在某一方向的運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)，按照輕運動狀態(tài)處理；
[0023] 5)若人體在某一方向的運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)，按照運動狀態(tài)處理；
[0024] 6)人體在某一方向的運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)設定值的心率值，則判定人體處于睡眠狀態(tài)。
[0025] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0026] 人們在緊張的工作和睡眠時，以及饑餓和飽餐后，同樣的室內溫度下，人們的感受 是不同的，甚至睡眠時，有可能會著涼凍病。本發(fā)明控制方法可以根據個體需求調整室內控 調的溫度及風速，以達到最佳的室內環(huán)境溫度，本發(fā)明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】
[0027] 圖1控制裝置硬件構成及連接關系的方框圖，（a)為可穿戴部分，（b)為空調控制 部分
[0028] 圖2生理狀態(tài)判斷流程
[0029] 圖3冬季空調控制策略，圖中，
[0030] Tn-室內溫度；Tw-一皮膚溫度；
[0031] T_--冬季房間溫度控制上限，與房間溫度設定值有關。
[0032] Tcwnin一一人體舒適體表溫度設定值下限，與舒適體表溫度設定值有關。
[0033] Tcwnax一一人體舒適體表溫度設定值上限，與舒適體表溫度設定值有關。
[0034] 圖4夏季空調控制策略，圖中，
[0035] Tn一一室內溫度；Tw-一皮膚溫度；
[0036] T_-一夏季房間溫度控制下限，與房間溫度設定值有關。
[0037] Tcwnin一一人體舒適體表溫度設定值下限，與舒適體表溫度設定值有關。
[0038] Tcwnax一一人體舒適體表溫度設定值上限，與舒適體表溫度設定值有關。
【具體實施方式】
[0039] 為了實現(xiàn)根據人體生理反應控制室內空調運行方法，本發(fā)明的裝置硬件構成如圖 1所示，由可穿戴部分和無線接收及空調控制部分組成。其中可穿戴部分主要實現(xiàn)人體生理 狀態(tài)的采集以及信息轉換并發(fā)生無線信號的功能。具體包括：
[0040] 一一溫度傳感器、光學心率傳感器、加速度傳感器：溫度傳感器用于測量體表和環(huán) 境的溫度；光學心率傳感器、加速度傳感器相互配合用于監(jiān)測人的運動量和心率大小。
[0041]-一測量與轉換電路：用于轉化傳感器信號。
[0042] 一一中央處理器：對信號進行采集、處理。
[0043]LCD顯不器：顯不體表和環(huán)境溫度，以及心率值。
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