[发明专利]一种基于人体生理参数的热舒适检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及人体热舒适检测技术领域，尤其涉及一种基于人体生理参数的热舒适检测方法，并阐明其在智能空调系统中的应用。

背景技术

热舒适性是指人们对热环境表示满意的意识状态。对人体舒适度检测技术进行研究具有重要的意义。一方面，随着科技的发展，在当今社会人们即使足不出户也能进行正常的工作和生活，人们在室内度过的时间越来越长，而室内环境的优劣对人的舒适感、工作效率以及身心健康有显著影响。在影响室内环境的各因素中，热环境因素对人体的影响最为显著，因此有必要对室内环境热舒性进行研究。另一方面，空调技术的发展使得人工改变室内的热环境成为现实。然而空调的广泛使用也带来了一些负面影响，例如：耗能量巨大。据数据统计，我国建筑总能耗约占社会总能耗的20.7％，其中采暖、空调能耗约占建筑能耗的65％。室内热环境质量对能耗与投资都有显著影响，在同等技术水平下，夏季(冬季)室内温度每提高(降低)1℃，冷(热)负荷可减少约10％，能耗可减少10％以上，相应全国每年可减排二氧化碳317万吨。因此，合理改善室内热环境条件、减少过度改善室内热环境而不必要消费的能源以及对健康的负面影响，是非常重要的。

从20世纪20年代起，欧美国家就开始了对室内热环境及人体热舒适的实测与研究。研究内容包括：采集室内物理参数、空气质量及人体热舒适性等数据，将其整理成综合数据库，建立热环境的评价指标，建立热舒适模型等。20世纪60年代，美国堪萨斯州立大学、丹麦哥本哈根工业大学相继建立了人体热舒适专用实验室，开始研究空气温度、周围物体温度、空气相对湿度及空气流动情况对人体热舒适的影响。1962年，Macpherson定义了影响热舒适的六个因素：空气温度、相对湿度、空气流速、平均辐射温度、衣服热阻和新陈代谢率。目前在热舒适性研究领域已经得出许多重要结论：空气温度对人体舒适度的影响很大，是衡量热舒适的一项重要指标。空气湿度将从一定程度上影响人体热感觉和皮肤的湿润度。另外，不对称的辐射区、局部的对流冷却、与较冷较热的地板接触或人体头和脚之间存在垂直温度差等因素引起的局部性的人体不舒适区会对人体的热舒适度造成很大的影响。

人体通过自身的热平衡条件和感觉到的环境状况获得是否舒适的感觉，这种舒适感包括生理反应和心理反应。生理方面包括：人体皮肤温度、皮肤湿度、排汗率、血压及体温等，心理方面主要分析人体在热环境中的主观感觉。在过去的研究中，对人体舒适度的判别多数采用主观评价的方法。但是考虑到各种客观因素和人体主观因素的耦合，只采用主观评价的方法给热舒适性的研究带来了一些问题，一方面室内人员的舒适性受到种类繁多的热环境参数的影响；另一方面，即使处于同一环境，设置完全相同的热环境参数，不同生活习性、不同生理活动状态下的人也会做出不同的主观评价。因此，提出一种新的评价舒适度的方法对于舒适度的研究至关重要。

发明内容

本发明提供了一种基于人体生理参数的热舒适检测方法，本发明建立了一种人体生理参数与热舒适度之间的直接关系，从而应用到空调系统，为人们提供更为舒适的热环境，详见下文描述：

一种基于人体生理参数的热舒适检测方法，所述热舒适检测方法包括以下步骤：

采集包括皮肤温度、心电信号、指尖脉搏、呼吸、皮肤阻抗在内的人体生理参数；对心电信号进行峰值识别得到心率变异性信号和心率；

对皮肤温度、心率变异性信号、心率、指尖脉搏、呼吸、皮肤阻抗通过相关性分析获取生理参数与热舒适性的相关程度，从而选取最优生理参数；

对最优生理参数进行回归分析，建立生理参数与舒适程度的函数关系；

将生理参数与舒适程度的函数关系输入到BP神经网络中，进行自动热舒适度判别。

检测皮肤温度时采用五点法，分别为：额、胸、背、上臂、大腿；

加权系数分别为：0.06，0.34，0.33，0.14，0.13。

所述相关性分析选择双侧检验，若相关系数小于0.01，表明生理参数在0.01的显著性水平上显著相关。