[发明专利]一种动态自适应空调控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种空调控制系统，具体地说涉及一种动态自适应空调控制系统。

背景技术

多年以来,我国公共建筑的空调管理较为粗放,空调温度设置不尽合理,导致能效不高,造成能源资源浪费,增加了环境压力。导致温度设置不合理的原因主要在以下三方面：其一，用户设置温度的行为基于非专家经验，存在盲目性；其二，在接受命令后，空调的运转不能主动跟随用户状态的变化，存在被动性；其三，一般情况下，用户只有在先感受到过冷或过热后，才会去改变设定值，存在滞后性。由此造成空调与使用者之间薄弱的人机交互关系，不仅造成能源浪费，而且造成用户的不舒适。

现有空调系统改进的研究大多局限于空调系统本身的运行性能，如对于压缩机、换热器、进出风路循环等的改进，而对优化人机关系缺乏关注。日前最高水准的空调控制系统是以人体舒适度值PMV为目标设计的。

中国专利文献CN104344501A公开了一种空调器及其控制方法，所述空调器包括：参数采集模块，用于采集人群信息、季节信息和人体舒适度相关参数；调用模块，用于根据参数采集模块采集的人群信息、季节信息，调用相应季节下相应人群所对应的热敏感系数a和热感觉特性系数b；计算模块，用于根据参数采集模块采集的人体舒适度相关参数和调用模块调用的系数并依据修订的PMV方程计算；控制模块，控制空调器的工作状态，直至PMV达到最佳值。由于PMV方程涉及的部分参量(如服装热阻、平均辐射温度等)难以测量，限制了实际应用的发展；同时鉴于PMV的计算结果表征为多数人投票的结果，是一种不直接、不完全客观的预估。

中国专利文献CN104235997A公开了一种空调器及其控制方法，所述空调器同样包括用于采集人体心率信息、体表温度信息的穿戴式设备，用于解决室内环境温度分布不均匀的问题，却未关注到人体状态的动态变化而产生的冷热需求的变化；所述的空调控制方法，算法执行基于简单的分级式判断，容易导致较差的鲁棒性。

发明内容

本发明提供了一种自动适应人体状态动态变化的空调控制系统。

一种动态自适应空调控制系统，包括空调控制电路，还设有用于动态采集人体生理信号的穿戴式终端，所述空调控制电路通过无线方式接收来自穿戴式终端的信号并根据空调端控制算法生成对应的空调控制信号。

本发明通过穿戴式终端周期性采集反映人体状态动态变化的人体生理信号，空调机上的空调控制电路通过无线方式接收信号，基于产热、散热平衡的语言规则转化为空调控制信号，实现从人体生理信号到空调控制信号的多输入、非线性复杂系统的控制。

依据人体热平衡基本原理所述：人体为维持正常的体温，必使产热和散热保持平衡。所述穿戴式终端通过采集人体客观生理信号实现追踪人体状态的动态变化，由此形成的室温调控结果始终处于人体的热舒适区间。

作为优选，所述穿戴式终端包括主控电路以及接入该主控电路的生理信号传感元件，穿戴式终端与空调控制电路之间设有相互匹配的无线传输模块，所述空调端控制算法采用模糊自适应控制算法。

无线传输模块可为蓝牙模块、ZIGBee模块等方式，并没有严格限制，主要是为了满足空调控制系统对信号的短距离传输要求。所述空调端控制算法，采用模糊自适应控制算法，在实施过程中具备自学习能力，即在实施过程中算法能自动调节相关参数，适应个性化的需求，动态地自我优化。作为优选，所述生理信号传感元件包括心率传感器和体表温度传感器。

心率传感器和体表温度传感器基于测量位置调整参数，保证测量准确性。

作为优选，所述空调控制电路生成空调控制信号的过程包括以a)采集到的心率、b)根据体表温度和环境温度换算得到的散热温差、和c)所述散热温差的变化率这三者为输入，通过空调端控制算法获得对应的空调控制信号。

作为优选，所述空调控制信号调节空调变频电机的电压、转速或频率。空调控制电路设有环境温度传感器，用于采集环境温度参数，通过采集到的体表温度和环境温度换算得到散热温差和散热温差变化率。

心率表征人体产热量程度；散热温差表征人体散热量程度；散热温差变化率表征人体散热量变化的快慢程度，形成超前预判；控制电压表征空调机在当前情况下需要调整的工作电压。

在空调控制电路中输入心率、散热温差和散热温差变化率这三个实数域的普通变量，在空调控制电路上的模糊控制器中，输入的普通变量经过模糊量化操作转化为可用于模糊推理的模糊量。

经模糊化的输入模糊量，基于经验规则，实行广义前向推理，获得模糊量结果。通过解模糊过程，将获得的模糊量结果再次转化为普通变量，即控制电压。