根据人体生理反应控制室内空调运行的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种空调的控制方法，尤其涉及一种根据人体生理反应来控制室内空 调运行的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，对室内空调的控制大多是以室内温度做为控制目标，控制空调室内温度使 之达到某设定的值。这样并不能完全满足人体舒适性的需要。
[0003] 事实上，尽管人们常评价房间的"冷"和"暖"，但实际上人是不能直接感觉到环境 温度的，只能感觉到位于自己皮肤表面下的神经末梢的温度。这是因为我们的身体是靠外 围温度传感器来感受外界冷热刺激的，在皮肤表皮下分布着冷、热感受器，当这个感受器受 至_激后，会将信息传到体温调节中枢下丘脑，这时候人们才能感觉到冷和暖。
[0004] 根据现代生理医学的解释，人的体温分为表层温度与深部温度，人的深部温度相 对稳定，表层温度则不稳定。体表的最外层即皮肤温度称为体表温度，体表温度是深部温度 与外部环境散热平衡后的温度，与环境温度、湿度、风速等参数综合平衡后的温度。
[0005] 再者，人的体温在体温调节中枢控制下，通过增减皮肤的血流量、发汗、战栗等生 理调节反应，能维持一个相对稳定水平。我通过大量试验得到，人在情绪激动、运动及餐后 会产生心跳加快体温上升等现象，人自我感觉燥热；反之，睡眠、静止与饥饿时，人体的心率 减慢体温相对降低，自我感觉寒冷。
[0006] 因此，人体在不同的生理状态下对环境温度的要求也是不同的，如在活动和睡眠、 激动和平静、进餐和饥饿等生理状态发生变化时都有着不同的温度要求。所以，空调系统还 应该需要根据人的内在生理反应需要调节环境温度。
[0007] 通过人体舒适性的实验我们发现，人体在不同的运动状态下，人体感觉到舒适时， 体表温度存在一个不同的范围。比如我们的受试者在室温23°C时，安静状态下皮肤温度在 32°C-34°C，运动状态下皮肤温度在31°C-32°C，睡眠状态下皮肤温度在34. 5°C-36. 5°C时 的大致范围内，会感觉到身体舒适。当然此数据因人而已。
[0008] 所以，如果空调系统能够实时判断人的生理活动，结合人的皮肤温度，就能直接对 人体的舒适感进行评价，据此控制空调的温度及风速等参数。如睡眠后室温根据人体的需 要会自动调节升高，相反，运动及餐后室温根据人体的需要会自动调节降低，这样，不但可 以使人感觉到更加舒适和健康，而且也避免了能源的浪费，使空调产品更加节能环保。
[0009]另外，随着人的生活水平的提高，人们对生活品质要求越来越高。可穿戴设备因其 便利性、良好的交互界面等用户体验，越来越多的受到人们欢迎；可穿戴设备因为各式各样 人体传感器的涌现功能不断增多，智能化程度不断提高。
【发明内容】
[0010] 针对上述的生理特性与现有技术，本发明提供一种根据人体生理反应来控制室内 空调运行的方法，本发明控制方法可以使空调的温度控制更接近人体本身处于某一种生理 状态时间段内的需要，使人体感觉更加舒适，周围环境状态对人体更加安全；并避免了资源 浪费，同时更加环保。本发明的技术方案如下：
[0011] -种根据人体生理反应控制室内空调运行的方法，该方法要求位于空调控制房间 的某个人携带可穿戴设备，该设备可以测量人的皮肤温度、人的心率值和人的运动加速度， 包括下面几个步骤：
[0012] 第一步，判断人体所处的状态；
[0013] 第二步，根据运动状态选择舒适体表温度，安静状态下选择安静舒适体表温度 睡眠状态下选择睡眠舒适体表温度t 运动状态下选择运动舒适体表温度t 考虑 到空调节能，当人体处于轻微运动时选择安静舒适体表温度
[0014] 第三步，根据选定的与人体运动状态相关的舒适体表温度，确定人体是否处于舒 适状态的舒适区间；实时测量的人体皮肤温度，空调运行应尽量保证人体皮肤体表温度处 于此区间；
[0015] 第四步，空调控制策略包括两种情形：
[0016] 1)冬季工况下空调控制策略：首先要进行室内温度的判断，若室内温度高于空调 控制器温度设定的最大值T_，则无论人体皮肤温度是否处于舒适区间，均关闭空调；当温 度低时，如果人体皮肤温度低于所选定的舒适区间的下限，则开启空调，如果皮肤温 度高于所选定的舒适区间的上限，则关闭空调；
[0017] 2)夏季工况下空调控制策略：首先要进行室内温度的判断，若室内温度低于空调 控制器温度设定的最小值!^。，则无论人体皮肤温度是否处于舒适区间，均关闭空调；当温 度高于1~_时，如果人体皮肤温度高于所选定的舒适区间的上限，则开启空调，如果皮肤温 度低于所选定的舒适区间的下限，则关闭空调。
[0018] 其中，第一步可包括下列的几种情形：
[0019] 1)若人体在某一方向的运动加速度大于某界定值，且人的心率和人的体表温度均 升高，则判定人体处于运动状态；
[0020] 2)若人体在某一方向的运动加速度大于某界定值，人的心率升高但人的体表温度 稳定，则判定人体处于轻运动状态；
[0021] 3)若人体在某一方向的运动加速度大于某界定值，虽然人的心率保持稳定但人的 体表温度升高，则判定人体处于运动状态；
[0022] 4)若人体在某一方向的运动加速度小于某界定值，但人的心率升高人的体表温度 稳定，则判定人体处于微激动状态，按照轻运动状态处理；
[0023] 5)若人体在某一方向的运动加速度小于某界定值，但人的心率和人的体表温度均 升高，则判定人体处于激动状态，按照运动状态处理；
[0024] 6)人体在某一方向的运动加速度小于某界定值，其人的心率值下降，或心率稳定 在低于心率次数设定值的心率值，则判定人体处于睡眠状态。
[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0026] 人们在紧张的工作和睡眠时，以及饥饿和饱餐后，同样的室内温度下，人们的感受 是不同的，甚至睡眠时，有可能会着凉冻病。本发明控制方法可以根据个体需求调整室内控 调的温度及风速，以达到最佳的室内环境温度，本发明控制方法更具人性化和智能化，同时 还可以节省能源。
【附图说明】
[0027] 图1控制装置硬件构成及连接关系的方框图，（a)为可穿戴部分，（b)为空调控制 部分
[0028] 图2生理状态判断流程
[0029] 图3冬季空调控制策略，图中，
[0030] Tn-室内温度；Tw-一皮肤温度；
[0031] T_--冬季房间温度控制上限，与房间温度设定值有关。
[0032] Tcwnin一一人体舒适体表温度设定值下限，与舒适体表温度设定值有关。
[0033] Tcwnax一一人体舒适体表温度设定值上限，与舒适体表温度设定值有关。
[0034] 图4夏季空调控制策略，图中，
[0035] Tn一一室内温度；Tw-一皮肤温度；
[0036] T_-一夏季房间温度控制下限，与房间温度设定值有关。
[0037] Tcwnin一一人体舒适体表温度设定值下限，与舒适体表温度设定值有关。
[0038] Tcwnax一一人体舒适体表温度设定值上限，与舒适体表温度设定值有关。
【具体实施方式】
[0039] 为了实现根据人体生理反应控制室内空调运行方法，本发明的装置硬件构成如图 1所示，由可穿戴部分和无线接收及空调控制部分组成。其中可穿戴部分主要实现人体生理 状态的采集以及信息转换并发生无线信号的功能。具体包括：
[0040] 一一温度传感器、光学心率传感器、加速度传感器：温度传感器用于测量体表和环 境的温度；光学心率传感器、加速度传感器相互配合用于监测人的运动量和心率大小。
[0041]-一测量与转换电路：用于转化传感器信号。
[0042] 一一中央处理器：对信号进行采集、处理。
[0043]LCD显不器：显不体表和环境温度，以及心率值。
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