一种个体定制化的舱室环境控制方法及系统与流程

本发明涉及舱室控制技术领域，具体涉及一种个体定制化的舱室环境控制方法及系统。

背景技术：

海工平台长期远离陆地，具有“孤岛式”运行的特点，并且长期处于高湿高盐的恶劣海洋环境下，对于在海工平台长期工作的海员健康提出了严峻挑战。同时，海工设计中也要求更多考虑人因工程设计，提高工作舱室环境舒适性，帮助海员更可靠更高效地执行任务。

当前海工平台工作舱室一般已经配备空调系统，可以针对海洋环境及季节变化进行相应的调控，能够基本满足工作环境要求，但是这种舱室环境调控并没有深入考虑海员的身体健康状况，不能针对海员个体差异提供定制化的舱室环境调控方案，难以满足现阶段海员人因工程的健康性与舒适性要求。

因此，为了满足现阶段的使用需求，现提供一新的个体定制化的舱室环境控制技术方案。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种个体定制化的舱室环境控制方法及系统，将舱室环境控制参数与海员身体状况深入结合，对舱室环境参数进行合理调整，实现舱室环境的定制化调控，促进海员的身体健康，有效提高海员的工作效率。

第一方面，提供了一种个体定制化的舱室环境控制方法，所述方法包括以下步骤：

对预设的温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行分割处理，获得多个温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值；

将各所述温度调节阈值子数值、所述湿度调节阈值子数值以及所述风速调节阈值子数值任意组合，获得多个舱室环境控制参数组合；

根据各所述舱室环境控制参数组合，对舱室环境进行调控，监测对应各所述舱室环境控制参数组合在预设时间段内海员的平均身体体征；

计算在所述预设时间段内，各所述舱室环境控制参数组合对应的所述平均身体体征与事先计算获得的所述海员的健康标定值之间的体征误差，选定体征误差最小时对应的所述舱室环境控制参数组合为最佳舱室环境控制参数组合；

根据所述最佳舱室环境控制参数组合对舱室进行环境控制。

具体的，所述对预设的温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行分割处理，获得多个温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值，具体包括以下步骤：

选定一经验参数个数，根据所述经验参数个数分别对所述温度调节阈值范围、所述湿度调节阈值范围以及所述风速调节阈值范围进行步进式等差拆分，获得多个所述温度调节阈值子数值、所述湿度调节阈值子数值以及所述风速调节阈值子数值。

具体的，舱室温度记作t，所述温度调节阈值范围为【ta，tb】；

舱室湿度记作rh，所述湿度调节阈值范围为【rha，rhb】；

舱室风速记作f，所述舱室风速阈值范围为【fa，fb】；

选定经验参数个数为n+1，根据所述经验参数个数分别对所述温度调节阈值范围、所述湿度调节阈值范围以及所述风速调节阈值范围进行步进式等差拆分；

多个所述温度调节阈值子数值分别为ta，

多个所述湿度调节阈值子数值分别为rha，

多个所述风速调节阈值子数值分别为fa，

所述温度调节阈值子数值、所述湿度调节阈值子数值以及所述风速调节阈值子数值进行任意组合，所述舱室环境控制参数组合共有(n+1)³种组合方式。

进一步的，所述方法还包括所述海员的健康标定值计算流程，所述健康标定值计算流程包括以下步骤：

监测所述海员的身体状况，获得所述海员的体温健康范围、脉搏健康范围以及血压健康范围；

根据所述体温健康范围、所述脉搏健康范围以及所述血压健康范围对应获得体温标定值、脉搏标定值以及血压标定值；

根据所述体温标定值、所述脉搏标定值以及所述血压标定值，组成所述健康标定值。

具体的，所述计算在所述预设时间段内，各所述舱室环境控制参数组合对应的所述平均身体体征与事先计算获得的所述海员的健康标定值之间的体征误差中，基于体征误差计算公式，所述体征误差计算公式为：

其中，

δ(ta～tb)为在所述预设时间段内的体征误差，所述预设时间段为【ta，tb】，c0为所述健康标定值中的体温标定值，p0为所述健康标定值中的脉搏标定值，h0为所述健康标定值中的血压标定值，为所述平均身体体征中的体温平均值，为所述平均身体体征中的脉搏平均值，为所述平均身体体征中的血压平均值。

具体的，所述平均身体体征包括体温平均值、脉搏平均值以及血压平均值；

体温平均值计算公式为

脉搏平均值计算公式为

血压平均值计算公式为其中，

所述预设时间段为【ta，tb】，c(t)为体温监测值，p(t)为脉搏监测值，h(t)为血压监测值。

第二方面，提供了一种个体定制化的舱室环境控制系统，所述系统包括：

阈值范围拆分单元，其用于对预设的温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行分割处理，获得多个温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值；

参数组合生成单元，其用于将各所述温度调节阈值子数值、所述湿度调节阈值子数值以及所述风速调节阈值子数值任意组合，获得多个舱室环境控制参数组合；

模拟调控单元，其用于根据各所述舱室环境控制参数组合，生成对应的舱室环境调控指令，并获得对应各所述舱室环境控制参数组合在预设时间段内海员的平均身体体征；

最佳参数组合获取单元，其用于计算在所述预设时间段内，各所述舱室环境控制参数组合对应的所述平均身体体征与事先计算获得的所述海员的健康标定值之间的体征误差，选定体征误差最小时对应的所述舱室环境控制参数组合为最佳舱室环境控制参数组合；

环境调控单元，其用于根据所述最佳舱室环境控制参数组合，生成舱室环境调控指令。

具体的，所述计算在所述预设时间段内，各所述舱室环境控制参数组合对应的所述平均身体体征与事先计算获得的所述海员的健康标定值之间的体征误差中，基于体征误差计算公式，所述体征误差计算公式为：

其中，

δ(ta～tb)为在所述预设时间段内的体征误差，所述预设时间段为【ta，tb】，c0为所述健康标定值中的体温标定值，p0为所述健康标定值中的脉搏标定值，h0为所述健康标定值中的血压标定值，为所述平均身体体征中的体温平均值，为所述平均身体体征中的脉搏平均值，为所述平均身体体征中的血压平均值。

具体的，所述阈值范围拆分单元，其具体用于选定一经验参数个数，根据所述经验参数个数分别对所述温度调节阈值范围、所述湿度调节阈值范围以及所述风速调节阈值范围进行步进式等差拆分，获得多个所述温度调节阈值子数值、所述湿度调节阈值子数值以及所述风速调节阈值子数值。

具体的，舱室温度记作t，所述温度调节阈值范围为【ta，tb】；

舱室湿度记作rh，所述湿度调节阈值范围为【rha，rhb】；

舱室风速记作f，所述舱室风速阈值范围为【fa，fb】；

选定经验参数个数为n+1，根据所述经验参数个数分别对所述温度调节阈值范围、所述湿度调节阈值范围以及所述风速调节阈值范围进行步进式等差拆分；

多个所述温度调节阈值子数值分别为ta，

多个所述湿度调节阈值子数值分别为rha，

多个所述风速调节阈值子数值分别为fa，

所述温度调节阈值子数值、所述湿度调节阈值子数值以及所述风速调节阈值子数值进行任意组合，所述舱室环境控制参数组合共有(n+1)³种组合方式。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请提供了一种个体定制化的舱室环境控制方法及系统，将舱室环境控制参数与海员身体状况深入结合，对舱室环境参数进行合理调整，实现舱室环境的定制化调控，促进海员的身体健康，有效提高海员的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例1提供的个体定制化的舱室环境控制方法的步骤流程图；

图2为本申请实施例1提供的个体定制化的舱室环境控制方法中步骤a1～a3的步骤流程图；

图3为本申请实施例1提供的个体定制化的舱室环境控制方法的原理流程图；

图4为本申请实施例1提供的个体定制化的舱室环境控制方法中海员腕带的结构示意图；

图5为本申请实施例2提供的个体定制化的舱室环境控制系统的结构框图；

附图标记：

1、阈值范围拆分单元；2、参数组合生成单元；3、模拟调控单元；4、最佳参数组合获取单元；5、环境调控单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种个体定制化的舱室环境控制方法及系统，将舱室环境控制参数与海员身体状况深入结合，对舱室环境参数进行合理调整，实现舱室环境的定制化调控，促进海员的身体健康，有效提高海员的工作效率。

为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：

一种个体定制化的舱室环境控制方法，该方法包括以下步骤：

s1、对预设的温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行分割处理，获得多个温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值；

s2、将各温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值任意组合，获得多个舱室环境控制参数组合；

s3、根据各舱室环境控制参数组合，对舱室环境进行调控，监测对应各舱室环境控制参数组合在预设时间段内海员的平均身体体征；

s4、计算在预设时间段内，各舱室环境控制参数组合对应的平均身体体征与事先计算获得的海员的健康标定值之间的体征误差，选定体征误差最小时对应的舱室环境控制参数组合为最佳舱室环境控制参数组合；

s5、根据最佳舱室环境控制参数组合对舱室进行环境控制。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

实施例1

参见图1～4所示，本发明实施例提供一种个体定制化的舱室环境控制方法，该方法包括以下步骤：

s1、对预设的温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行分割处理，获得多个温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值；

s2、将各温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值任意组合，获得多个舱室环境控制参数组合；

s3、根据各舱室环境控制参数组合，对舱室环境进行调控，监测对应各舱室环境控制参数组合在预设时间段内海员的平均身体体征；

s4、计算在预设时间段内，各舱室环境控制参数组合对应的平均身体体征与事先计算获得的海员的健康标定值之间的体征误差，选定体征误差最小时对应的舱室环境控制参数组合为最佳舱室环境控制参数组合；

s5、根据最佳舱室环境控制参数组合对舱室进行环境控制。

本申请实施例中，将舱室环境控制参数与海员身体状况深入结合，对舱室环境参数进行合理调整，实现舱室环境的定制化调控，促进海员的身体健康，有效提高海员的工作效率。

具体的，对预设的温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行分割处理，获得多个温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值，具体包括以下步骤：

选定一经验参数个数，根据经验参数个数分别对温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行步进式等差拆分，获得多个温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值。

具体的，海工平台的舱室环境控制主要考虑温度控制、湿度控制与风速控制；

舱室温度记作t，温度调节阈值范围为【ta，tb】；

舱室湿度记作rh，湿度调节阈值范围为【rha，rhb】；

舱室风速记作f，舱室风速阈值范围为【fa，fb】；

选定经验参数个数为n+1，根据经验参数个数分别对温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行步进式等差拆分；

多个温度调节阈值子数值分别为ta，

多个湿度调节阈值子数值分别为rha，

多个风速调节阈值子数值分别为fa，

温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值分别有n+1种，温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值进行任意组合，舱室环境控制参数组合共有(n+1)³种组合方式；

分别根据不同的组合方式对舱室环境进行调控，(n+1)³种组合方式对应(n+1)³种舱室环境，进而针对(n+1)³种舱室环境，分别测量并计算预设时间段【ta，tb】海员的平均体征，包括平均体温平均脉搏与血压平均

进一步的，方法还包括海员的健康标定值计算流程，健康标定值计算流程包括以下步骤：

a1、监测海员的身体状况，获得海员的体温健康范围、脉搏健康范围以及血压健康范围；

a2、根据体温健康范围、脉搏健康范围以及血压健康范围对应获得体温标定值、脉搏标定值以及血压标定值；

a3、根据体温标定值、脉搏标定值以及血压标定值，组成健康标定值。

其中，根据海员体检的身体状况，确定其体征的健康范围，包括体温c、脉搏p与血压h，

体温c的健康范围为【ca，cb】，取体温标定值

脉搏p的健康范围为【pa，pb】，取脉搏标定值

血压h的健康范围为【ha，hb】，取血压标定值

需要说明的是，海员身体状况，可以利用海员腕带进行监测，海员腕带包括体温传感器、脉搏传感器、血压传感器以及无线发射器，并实实时测量并传送海员的体温c(t)、脉搏p(t)与血压h(t)，海员的平均身体体征包括体温平均值、脉搏平均值以及血压平均值,在某段预设时间【ta，tb】内:

体温平均值计算公式为

脉搏平均值计算公式为

血压平均值计算公式为其中，

预设时间段为【ta，tb】，c(t)为体温监测值，p(t)为脉搏监测值，h(t)为血压监测值。

具体的，计算在预设时间段内，各舱室环境控制参数组合对应的平均身体体征与事先计算获得的海员的健康标定值之间的体征误差中，基于体征误差计算公式，体征误差计算公式为：

其中，

δ(ta～tb)为在预设时间段内的体征误差，预设时间段为【ta，tb】，c0为健康标定值中的体温标定值，p0为健康标定值中的脉搏标定值，h0为健康标定值中的血压标定值，为平均身体体征中的体温平均值，为平均身体体征中的脉搏平均值，为平均身体体征中的血压平均值。

需要说明的是，针对(n+1)³种舱室环境，共有(n+1)³种体征误差δ(ta～tb)。用最小值比较器确定体征误差δ(ta～tb)的最小值，此最小值对应的舱室环境(温度tz、湿度rhz与风速fz)即为舱室环境参数的最优组合。

最终，按照温度tz、湿度rhz与风速fz，为此海员进行舱室环境设定，可以使其体征尽量接近于健康体征，实现针对海员健康定制化的舱室环境智能控制，有效提高工作效率，并保障其长期在恶劣海洋环境下的身体健康。

实施例2

参见图5所示，本发明实施例提供一种基于实施例1的个体定制化的舱室环境控制系统，该系统包括：

阈值范围拆分单元1，其用于对预设的温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行分割处理，获得多个温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值；

参数组合生成单元2，其用于将各温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值任意组合，获得多个舱室环境控制参数组合；

模拟调控单元3，其用于根据各舱室环境控制参数组合，生成对应的舱室环境调控指令，并获得对应各舱室环境控制参数组合在预设时间段内海员的平均身体体征；

最佳参数组合获取单元4，其用于计算在预设时间段内，各舱室环境控制参数组合对应的平均身体体征与事先计算获得的海员的健康标定值之间的体征误差，选定体征误差最小时对应的舱室环境控制参数组合为最佳舱室环境控制参数组合；

环境调控单元5，其用于根据最佳舱室环境控制参数组合，生成舱室环境调控指令。

本申请实施例中，将舱室环境控制参数与海员身体状况深入结合，对舱室环境参数进行合理调整，实现舱室环境的定制化调控，促进海员的身体健康，有效提高海员的工作效率。

具体的，对预设的温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行分割处理，获得多个温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值，具体包括以下步骤：

选定一经验参数个数，根据经验参数个数分别对温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行步进式等差拆分，获得多个温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值。

具体的，海工平台的舱室环境控制主要考虑温度控制、湿度控制与风速控制；

舱室温度记作t，温度调节阈值范围为【ta，tb】；

舱室湿度记作rh，湿度调节阈值范围为【rha，rhb】；

舱室风速记作f，舱室风速阈值范围为【fa，fb】；

选定经验参数个数为n+1，根据经验参数个数分别对温度调节阈值范围、湿度调节阈值范围以及风速调节阈值范围进行步进式等差拆分；

多个温度调节阈值子数值分别为ta，

多个湿度调节阈值子数值分别为rha，

多个风速调节阈值子数值分别为fa，

温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值分别有n+1种，温度调节阈值子数值、湿度调节阈值子数值以及风速调节阈值子数值进行任意组合，舱室环境控制参数组合共有(n+1)³种组合方式；

分别根据不同的组合方式对舱室环境进行调控，(n+1)³种组合方式对应(n+1)³种舱室环境，进而针对(n+1)³种舱室环境，分别测量并计算预设时间段【ta，tb】海员的平均体征，包括平均体温平均脉搏与血压平均

进一步的，方法还包括海员的健康标定值计算流程，健康标定值计算流程包括以下步骤：

a1、监测海员的身体状况，获得海员的体温健康范围、脉搏健康范围以及血压健康范围；

a2、根据体温健康范围、脉搏健康范围以及血压健康范围对应获得体温标定值、脉搏标定值以及血压标定值；

a3、根据体温标定值、脉搏标定值以及血压标定值，组成健康标定值。

其中，根据海员体检的身体状况，确定其体征的健康范围，包括体温c、脉搏p与血压h，

体温c的健康范围为【ca，cb】，取体温标定值

脉搏p的健康范围为【pa，pb】，取脉搏标定值

血压h的健康范围为【ha，hb】，取血压标定值

需要说明的是，海员身体状况，可以利用海员腕带进行监测，海员腕带包括体温传感器、脉搏传感器、血压传感器以及无线发射器，并实实时测量并传送海员的体温c(t)、脉搏p(t)与血压h(t)，海员的平均身体体征包括体温平均值、脉搏平均值以及血压平均值,在某段预设时间【ta，tb】内:

体温平均值计算公式为

脉搏平均值计算公式为

血压平均值计算公式为其中，

预设时间段为【ta，tb】，c(t)为体温监测值，p(t)为脉搏监测值，h(t)为血压监测值。

具体的，计算在预设时间段内，各舱室环境控制参数组合对应的平均身体体征与事先计算获得的海员的健康标定值之间的体征误差中，基于体征误差计算公式，体征误差计算公式为：

其中，

δ(ta～tb)为在预设时间段内的体征误差，预设时间段为【ta，tb】，c0为健康标定值中的体温标定值，p0为健康标定值中的脉搏标定值，h0为健康标定值中的血压标定值，为平均身体体征中的体温平均值，为平均身体体征中的脉搏平均值，为平均身体体征中的血压平均值。

需要说明的是，针对(n+1)³种舱室环境，共有(n+1)³种体征误差δ(ta～tb)。用最小值比较器确定体征误差δ(ta～tb)的最小值，此最小值对应的舱室环境(温度tz、湿度rhz与风速fz)即为舱室环境参数的最优组合。

最终，按照温度tz、湿度rhz与风速fz，为此海员进行舱室环境设定，可以使其体征尽量接近于健康体征，实现针对海员健康定制化的舱室环境智能控制，有效提高工作效率，并保障其长期在恶劣海洋环境下的身体健康。

需要说明的是，在本申请中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。