具有监护功能空调器的控制方法及空调器与流程

本发明涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种具有监护功能空调器的控制方法，以及一种应用该种控制方法的空调器。

背景技术：

人脸识别是通过比较人脸视觉特征信息进行身份鉴别的计算机技术。因此，人脸识别是一项热门的计算机研究领域，近年来，人脸识别技术开始广泛应用于各个领域，特别是安防的门禁和监控系统，数码拍照的笑脸识别，年龄识别等等。

中国专利申请，申请号2012105279178公开了一种通过人脸识别实现空调控制的方法及系统，并进一步公开了以下技术方案“控制空调器进入用户识别模式，获取室内至少一个用户的面部图像信息，判断对至少一个用户的面部图像信息是否能够成功识别，如果是，则获得至少一个用户的身份信息，并控制空调根据至少一个用户的身份信息对应的设置信息运行，发出提示并根据默认设置信息控制空调启动。”且进一步公开了“如果有大人和小孩同时使用空调，可以事先设定小孩优先权级别高，空调器在识别到大人和小孩后按照小孩的喜欢设置信息运行。或者空调也可以自动按最先识别的用户或最后识别的用户进入其喜欢设置的信息运行。当然，用户也可以手动控制空调按其中一个用户的喜欢设置信息运行。”不难看出，上述专利申请中所公开的控制方法，本质上还是需要实现根据前期的调查研究或者根据用户设定，使用习惯设置一种固定的空调器控制方式，但是实际上，人体的参数实在不断变化的，尤其是对于老人、幼儿来说，不同状态下体征参数的变化非常明显，既定的控制方式无法进一步进行控制和调整，也无法通过体征参数中分析出人体的状态，并在紧急状态下发出警示信息。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明旨在设计并提供一种具有监护功能空调器的控制方法。

具有监护功能的空调器的控制方法，包括以下步骤：

获取空调房间内所有用户的面部图像信息并根据用户的面部图像信息对用户分组，其中所述用户分组至少包括老年组和儿童组；

采集老年组用户和儿童组用户所佩戴的加速度传感器的检测信号，采样并记录大于设定值的加速度传感器检测信号；

当接收到至少一个来自加速度传感器的采样信号时，设置在空调器上的人体体征传感器按照相同的频率连续多次检测采样对象的体征信号，并判定所述体征信号是否异常；

若连续检测的体征信号均异常，则发送报警信号，同时控制空调器运行。

进一步的，若连续采样的体征信号正常，空调器按照舒适度控制模式运行，并以空调房间中舒适度偏差最大的一名用户作为控制对象，控制空调器动作，使得控制对象的实时人体舒适度等于标准人体舒适度；

若连续采样的体征信号异常，空调器按照监控控制模式运行，并以所述采样对象作为修正控制对象，控制空调器动作，使得修正控制对象的实时人体舒适度等于标准人体舒适度。

优选的，所述人体体征传感器包括红外传感器和/或雷达传感器，其中红外传感器用于采样人体体表温度，雷达传感器用于采样心跳。

进一步的，所述实时人体舒适度通过以下方法计算：

采集所述控制对象或所述修正控制对象的实时着衣体表温度ts；

采集空调房间内实时建筑物内表面温度tq;

采集空调房间内的实时环境温度th；

计算实时人体舒适度c’;

c’=hr*(ts-tq)+hc*(ts-th),其中hr和hc为常数，其中hr为放射热传导率，hc为对流热传导率。

进一步的，空调器中存储有人体舒适度偏差程度和人体状态的关联关系，对应每一种人体状态分配一种运行控制策略；空调器计算实时人体舒适度c’和标准人体舒适度c的差值,并根据所述差值确定实时人体舒适度偏差程度，根据所述关联关系判定人体状态，并调用对应的运行控制策略，控制空调器按照所述运行控制策略运行，使得所述控制对象或所述修正控制对象的实时人体舒适度c’等于标准人体舒适度c。

进一步的，若实时人体舒适度c’和标准人体舒适度c的变化率处于第一区间，则实时人体舒适度偏差高，人体状态为不舒适，对应分配第一运行控制策略；

若实时人体舒适度c’和标准人体舒适度c的变化率处于第二区间，则实时人体舒适度偏差较高，人体状态为较为不适，对应分配第二运行控制策略；

若实时人体舒适度c’和标准人体舒适度c的变化率处于第三区间，则实时人体舒适度偏差较低，人体状态为较为舒适，对应分配第三运行控制策略；

其中第一区间、第二区间和第三区间的阈值依次递减，第一运行控制策略、第二运行控制策略和第三运行控制策略中的压缩机目标运行频率依次递减。

进一步的，若控制空调器按照所述第三运行控制策略运行，则在达到所述第三运行控制策略的目标运行频率后的第一检测周期后再次采样实时人体舒适度c；若控制空调器按照所述第二运行控制策略运行，则在达到所述第二运行控制策略的目标运行频率后的第二检测周期后再次采样实时人体舒适度c，若控制空调器按照所述第一运行控制策略运行，则在达到所述第一运行控制策略的目标运行频率后的第三检测周期后再次采样实时人体舒适度c，其中第一检测周期、第二检测周期和第三检测周期的时长逐渐递减。。

优选的，所述建筑物内表面温度为与空调器出风口面对的墙体的表面温度。

优选的，所述建筑物内表面温度为空调房间所有内壁的内表面温度的平均值。

本发明公开的具有监护功能空调器的控制方法，可以自动判定出空调房间中是否有老人、儿童以及类似需要进行特别监护的用户，并可以准确的判定出用户是否存在摔倒、受伤等情况，及时的发出求救信息并提供利于救援的环境，具有智能化程度高的优点。

一种空调器，采用具有监护功能的空调器控制方法控制，控制方法包括以下步骤：

获取空调房间内所有用户的面部图像信息并根据用户的面部图像信息对用户分组，其中所述用户分组至少包括老年组和儿童组；

采集老年组用户和儿童组用户所佩戴的加速度传感器的检测信号，采样并记录大于设定值的加速度传感器检测信号；

当接收到至少一个采样信号时，设置在空调器上的人体体征传感器按照相同的频率连续检测采样对象的体征信号，并判定所述体征信号是否异常；

若连续检测的体征信号均异常，则发送报警信号，同时控制空调器运行。

本发明具有智能化程度高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的具有监护功能空调器控制方法第一种实施例的流程图；

图2为本发明所公开的具有监护功能空调器控制方法第二种实施例的流程图；

图3为图2所示的具有监护功能空调器控制方法中实时人体舒适度计算方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示为本发明所公开的具有监护功能空调器控制方法第一种实施例的流程图。如图1所示，包括以下步骤：

s101，获取空调房间内所有用户的面部图像信息并根据用户的面部图像信息对用户分组，其中用户分组至少包括老年组和儿童组。

具体来说，空调器通电之后，设置在空调器上的至少一个摄像头扫描并采集空调房间内所有用户的面部图像信息。由于空调房间内的用户会发生变动，所以，在空调器的运行过程中，摄像头按周期扫描并采集空调房间内所有用户的面部图像信息。空调器识别每一次采集到的面部图像信息中所有用户的年龄，并根据年龄对用户进行分组。识别年龄的算法是本领域技术人员所公知的，且在数码摄影领域已得到广泛的应用，不是本发明的保护重点，在此不再做详细介绍。由于本发明所提供的空调器控制方法具有监护功能，用户分组至少包括老年组和儿童组，对于某些特殊场合，如福利院等，也可以根据用户需求设置其它组别。老年组优选为年龄高于70岁，儿童组优选为年龄低10岁。

s102，采集老年组用户和儿童组用户所佩戴的加速度传感器的检测信号，采样并记录大于设定值的加速度传感器检测信号。

具体来说，进入空调房间的用户均通过可穿戴装置或类似的智能设备佩戴加速度传感器。空调器采集老年组用户和儿童组用户所佩戴的加速度传感器的检测信号。如果加速度传感器的检测信号小于等于设定值，则空调器不作处理，判定为用户处于正常活动状态。如果加速度传感器的检测值大于设定值，则说明用户出现大幅度动作。仅得到用户大幅度动作不足以判定是否是用户摔倒或者出现意外，因此，空调器采样并记录大于设定值的加速度传感器检测信号进一步进行判断，同时，将佩戴该加速度传感器的用户作为采样对象。

s103，当接收到至少一个来自加速度传感器的采样信号时，设置在空调器上的人体体征传感器按照相同的频率连续检测采样对象的体征信号，并判定所述体征信号是否异常。

具体来说，当空调器接收到至少一个来自加速度传感器的采样信号时，则确定输出采样信号的用户为采样对象，并进一步智能判定其身体是否出现了异常。设置在空调器上的人体体征传感器开始以设定的相同的频率连续检测采样对象的体征信号。人体体征传感器可以是红外传感器，用于检测人体体表温度，还可以是雷达传感器，通过采样人体胸腔波动反馈的低频波检测人体心率。人体体征传感器还可以是红外传感器和雷达传感器的组合。根据医学数据，对于老年组来说，人体体表温度相对较低，心率也相对较低。对于儿童组来说，人体体表温度相对较高，心率也相对较快。空调器在接收到至少一个采样信号后，按照相同的频率连续检测采样人体体表温度或心率信号，优选连续检测三个人体体表温度和三个心率信号作为体征信号。如果体征信号中有一个属于正常值，则判定体征信号正常。如果体征信号均不属于正常值，则判定体征信号异常。

s104，若连续检测的体征信号均异常，则发送报警信号，同时根据体征信号控制空调器运行。

具体来说，如果体征信号均异常，比如人体体表温度较高，心率也较高，则判定用户可能出现了摔倒的现象。摔倒可能是由于急病导致，如高血压、心脏病等，空调器通过设置在空调器上的蜂鸣器，或者通过app向外输出报警信号，提示家人进行确认。同时控制空调器运行。如果判定体征信号异常时，如果空调器处于开机状态，则可以维持当前空调器的运行状态。如果空调器处于关机状态，则自动开启空调器保持空调房间的温度在22℃至26℃之间，降低风险。如人体体表温度较低，但心率较高时，很大的可能是用户存在出血的现象，且失血量已大于10%，则控制空调器适度升温，延迟用户出现休克现象的时间。

通过本发明上述实施例所公开的具有监护功能空调器的控制方法，可以自动判定出空调房间中是否有老人、儿童以及类似需要进行特别监护的用户，并可以准确的判定出用户是否存在摔倒、受伤等情况，及时的发出求救信息并提供利于救援的环境，相对于设定优先级的控制方式，可以根据不同的具体情况自动调节空调器的运行状态，应对紧急情况，具有智能化程度高的优点。

如图2所示为本发明所公开的具有监护功能空调器的控制方法第二种具体实施例的流程图。如图所示，在执行上述步骤s101至s104的同时，在本实施例中，提供一种更为人性化的控制方式。

在本实施例中，空调器是以消除用户舒适度偏差作为控制目标而协调制冷循环各个功能部件运行的。在本实施例中，具体来说，如步骤s2041，若连续采样的体征信号正常，空调器按照舒适度控制模式运行。由于空调房间中可能会有多名用户，如步骤s2051和s2061，按照照顾弱者的原则，以空调房间中舒适度偏差最大的一名用户作为控制对象，控制空调器动作，使得控制对象的实时人体舒适度等于标准人体舒适度。在未接收到符合触发条件的加速度传感器检测信号时，空调器也可以工作在舒适度控制模式下。并以舒适度偏差最大的一名用户作为控制对象。

如步骤s2042，s2052和s2062，若连续采样的体征信号异常，则空调器按照监控控制模式运行。同样按照照顾弱者的原则，空调器自动将采样对象作为修正控制对象，控制空调器动作，使得修正控制对象的实时人体舒适度等于标准人体舒适度。由于实时人体舒适度是基于用户特定环境下实时着衣体表温度获得的，所以可以准确地反映出控制对象的当前状态，不会出现误判。比如出现异常体征信号的采样对象的心率过高（100次/分钟-120次/分钟），且体表温度较低（如上文所示的失血的情况），空调器会自动判定用户的人体状态为体感较冷，会自动的调整压缩机频率，提高室内环境温度，不会加剧用户的症状。

此外，本实施例中对于人体舒适度的控制不依赖于ssd数据模型。空调器无论是工作在制热还是制冷状态，在开机后的一段时间内，空调房间的湿度会保持在20%-60%的区间范围内，在这个范围内，基本上人体不容易感受到湿度对人体的影响，且利于采取救援措施（病房、急救室、icu的标准湿度）。特别针对具有监护功能空调的功能需要，本实施例特别公开了一个全新的，不涉及室内湿度的人体舒适度计算模型。

具体来说，如图3所示，计算人体舒适度包括以下步骤。

s301，采集控制对象或者修正控制对象的实时着衣体表温度ts。

具体来说，实时着衣体表温度ts可以通过设置在空调器上的红外传感器检测。

s302，采集空调房间内的实时建筑物内表面温度tq。

具体来说，建筑物内表面温度tq可以采用与墙面、顶面、地面直接接触的温度传感器检测，也可以采用红外传感器或热成像仪进行检测。内表面温度tq可以是空调器安装接触的墙面表面温度，也可以是空调器出风口面对的墙面的表面温度，还可以是顶壁的温度或者地面的温度。对于家庭用户来说，上下左右邻里的房间温度、建筑物朝向所引起的日照时间变化等其它因素也会对空调房间的内表面温度造成影响。因此，实时建筑物内表面温度tq优选为空调房间所有内壁内表面温度的平均值。

s303，采集空调房间内的实时环境温度th，实时环境温度th优选为空调回风口的进风温度。人体实时着衣体表温度ts，实时建筑物内表面温度tq，空调房间内的实时环境温度th的采样频率一致。

s304，利用实时着衣体表温度ts，实时环境温度th和实时建筑物内表面温度tq，计算实时人体舒适度c’，c’=hr*(ts-tq)+hc*(ts-th),其中hr和hc为常数，hr为放射热传导率，hc为对流热传导率。通常来说，hr的取值在4w/m²℃至5w/m²℃之间，hc的取值在3w/m²℃至4w/m²℃之间。放射热传导率和对流热传导率通常取定值，且存储在空调器的控制器中供随时调取。正常情况下实时着衣体表温度ts，实时环境温度th和实时建筑物内表面温度tq之差不超过1℃。

在得到人体舒适度之后，控制空调器动作，使得控制对象或者修正控制对象的人体舒适度c’等于空调房间内人体感到舒适的标准人体舒适度c。标准人体舒适度c的数值区间一般为（-0.5，0.5）。控制的基本原则是通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，适时地满足消除实时人体舒适度c’和标准人体舒适度c之间偏差的要求。

具体来说，空调器中存储有人体舒适度偏差程度和人体状态的关联关系。以标准人体舒适度为0举例，当偏差在（2.5，3）的范围内时，实时人体舒适度偏差高，人体状态为不舒适。当偏差在（1.5，2.5）的范围内时，实时人体舒适度偏差较高，人体状态为较为不适。当偏差在（0.5，1.5）的范围内时，实时人体舒适度偏差较低，人体状态为较为舒适。对应人体状态不舒适、较为不适和较为舒适的偏差数值区间，即一一对应的第一区间、第二区间和第三区间，第一区间、第二区间和第三区间的阈值依次递减且互不重叠，避免后续控制出现混乱。第一区间、第二区间和第三区间的偏差数值可以根据空调房间内用户类型进行调整，例如，对于体质较敏感的用户来说，可以将每一个区间范围的长度缩小，降低第一区间的上限阈值，以提高用户舒适度。当偏差在（0，0.5）的范围内是，人体感到舒适，空调器不动作。

为了有效地消除实时人体舒适度c’和标准人体舒适度c之间的偏差，空调器中对应每一种人体状态分配一种运行控制策略。如果人体状态为不舒适时，对应分配第一运行控制策略。如果人体状态为较为不适，对应分配第二运行控制策略。如果人体状态较为舒适，对应分配第三运行控制策略。第一运行控制策略、第二运行控制策略和第三运行控制策略中的压缩机目标运行频率上限依次递减。

空调器按照设定的采样频率采样空调房间内控制对象或者修正控制对象的实时着衣体表温度ts,实时建筑物内表面温度tq以及实时环境温度th并计算实时人体舒适度c’,进一步计算实时人体舒适度c’和标准人体舒适度c的差值，判定差值所属的数值区间，并根据偏差数值区间和人体状态之间的关联关系得到用户的实时人体状态，并根据人体状态调用对应的运行控制策略，控制空调器按照运行控制策略运行，使得实时人体舒适度c’和标准人体舒适度c之间的偏差逐渐减小，直至实时人体舒适度c’等于标准人体舒适度c。

在未接收到符合触发条件的加速度传感器检测信号时，为了达到节能的目的，若开机之后的首次检测和控制过程中，控制空调器根据控制对象实时舒适度c’按照第三运行控制策略运行，则在该运行控制策略下，压缩机的目标频率较低，偏差较小，耗能较小即可以消除偏差控制空调器稳定运行,整个空调房间的负荷较为稳定。在稳定的条件下，在达到第三运行控制策略的目标运行频率后的第一检测周期后再次采样控制对象实时舒适度c’。若开机之后的首次检测和控制过程中，控制空调器根据控制对象实时舒适度c’按照第二运行控制策略运行，则在该运行控制策略下，压缩机的目标频率较高，偏差较大，中等耗能即可以消除偏差控制空调器稳定运行，整个空调房间的负荷存在波动但波动不大。在这种条件下，在达到第二运行控制策略的目标运行频率后的第二检测周期后再次采样人体舒适度c’。若开机之后的首次检测和控制过程中，控制空调器根据控制对象实时舒适度c’按照第一运行控制策略运行，则在该运行控制策略下，压缩机的目标频率高，偏差大，需要较大的耗能才可以消除偏差控制空调器稳定运行，整个空调房间负荷的波动大。在波动较大的条件下，在达到第一运行控制策略的目标运行频率后的第三检测周期后再次采样控制对象实时舒适度c’。第一检测周期，第二检测周期和第三检测周期的时长逐渐递减，从而实现当空调房间的条件稳定时，降低检测和控制的频率，保持较低水平控制，当空调房间的负荷存在波动但波动不大时，保证一定程度检测动作频率和控制动作频率，保持中度水平控制，当空调房间的负荷波动大时，保持高频率的检测动作和控制动作，保持高水平控制。当需要说明的是，上述的压缩机目标频率的“较低”，“较高”和“高”并不是指目标频率的绝对值较低，较高或者高，而是比较三种运行模式中首次升频目标频率的结果。压缩机停机之后，再次启动时也同样执行上述控制过程。

需要进一步说明的是，在计算偏差时，可以保留数据的符号，并在空调器的控制器中预留独立的存储单元存储符号位。通过符号代表用户的冷热，并直接控制四通换向阀，控制空调器处于制冷或者制冷工况下运行模式。以标准人体舒适度为0举例，当偏差在（-3，-2.5）的范围内时，人体状态为很冷。当偏差在（-2.5，-1.5）的范围内时，人体状态为冷。当偏差在（-1.5，-0.5）的范围内时，人体状态为微冷，上述三个数值区间对应的为制热工况下的第一运行控制策略、第二运行控制策略和第三运行控制策略。对应的，当偏差在（2.5，3）的范围内时，人体状态为很热。当偏差在（1.5，2.5）的范围内时，人体状态为热。当偏差在（0.5，1.5）的范围内时，人体状态为微热，上述三个数值区间对应的为制冷工况下的第一运行控制策略、第二运行控制策略和第三运行控制策略。也可以先确定制冷或制热模式，在计算偏差时使用偏差的绝对值。

本发明同时公开了一种空调器，采用上述实施方式所公开的具有监护功能的空调器的控制方法。控制方法的具体步骤参见上述实施例的详细描述，在此不再赘述，采用上述具有监护功能的空调器的空调器具有同样的技术效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。