[发明专利]基于心率的睡眠状态下风扇的动态舒适风调控方法及装置

说明书

本发明公开了基于心率的睡眠状态下风扇的动态舒适风调控方法及装置，装置主要包括风扇、环境参数采集模块、心率采集模块、代谢率计算模块、处理模块、控制模块、风速调节模块和单片机。方法主要步骤为：1)环境参数采集模块采集周围环境的温度、湿度和风扇的平均辐射温度；2)代谢率计算模块对所述心率信号进行处理，得到使用者的代谢率信号；3)计算标准有效温度SET信号；4)所述控制模块基于预设的风速波动周期T、基准风速V₀、风速上限Vmax和风速下限Vmin，生成正弦波动函数信号，并反馈至风速调节模块；5)所述风速调节模块基于正弦波动函数、最大风速调控信号或最小风速调控信号，调节风扇风速；本发明避免了使用者在恒定气流下因为冷或热而醒来，影响睡眠质量。

技术领域

本发明涉及风扇调节领域，具体是基于心率的睡眠状态下风扇的动态舒适风调控方法及装置。

背景技术

我国长江流域地区夏季炎热且漫长，空调作为改善室内环境的主要设备而被广泛使用。但长时间的使用空调不仅造成我国的建筑空调能耗日益增长，给我国能耗需求带来的巨大的压力，同时大量事实表明，长期生活在空调环境下，人体的热适应能力将会减弱，导致人体体温调节功能衰退和抗病能力的下降，出现“病态建筑综合征”。

睡眠占据着人一生大三分之一的时间，睡眠质量的好坏直接影响到第二天的学习和工作效率。室内环境是影响人体睡眠质量的重要因素，在较冷和较热的环境中，人体均会出现觉醒时间增加，深度睡眠时间减少的现象，降低睡眠质量。舒适的热环境可以避免夜间由于冷或热而醒来的次数，提高睡眠质量.

大量的现场调研显示，在一定的热环境范围内，人们更希望通过吹风来改善热环境和提高舒适度。风扇作为一种常用的自然环境下引起空气流动的手段，由于其价格低廉、使用灵活、节能省电等优势而受到人们欢迎，其不仅可以有效地改善自然环境下人员热舒适，提高人员可接受的温度上限，还可以有效减少长期处于空调环境引起的病态建筑综合症，极大地节约能耗。随着技术发展、用户需求和健康节能观念的不断深入，风扇在功能上的改进和提升则成为影响风扇推广使用的关键问题。

在睡眠过程中使用风扇主要存在以下几个问题：第一，人们在睡眠阶段使用风扇时，通常在睡前将风扇开启在合适的档位，但随着睡眠加深，人体产热量降低，对风速的需求将不同于临睡状态，然而风速却保持恒定；第二，由于夜间室外温度的降低，房间内的温度也有所下降，但清晨太阳升起后，随着室外温度的上升，室内温度也有所回升，由此看来，睡眠阶段室内温度存在一个V字型的变化，但如若风速保持恒定，并不能满足人体的热舒适的需求；第三，市场上现有的许多风扇都具有睡眠风的模式，但现有的睡眠风模式为自然风模式的变形，风扇风速并不能根据睡眠期间人体生理参数和室内温度变化而产生变化。有些技术提出在睡前要求风扇使用者输入睡眠时长，床褥热阻等参数，自动推算出代谢率变化去调节风扇。但受到个体差异的影响，预设的睡眠时长和计算的代谢率变化并不能准确的反应出使用者在睡眠时段的需求。不可避免会出现风速过大或者过小的问题，影响睡眠。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案如下，基于心率的睡眠状态下风扇的动态舒适风调控装置，主要包括风扇、环境参数采集模块、心率采集模块、代谢率计算模块、处理模块、控制模块、风速调节模块和单片机。

所述风扇开启时，处于睡眠风模式。

每隔K周期，所述环境参数采集模块采集周围环境的温度、湿度和平均辐射温度，并发送至处理模块。

每隔K周期，所述心率采集模块监测使用者的心率信号HR，并发送至代谢率计算模块。

所述心率采集模块为智能手环。

所述代谢率计算模块对所述心率信号进行处理，得到使用者的代谢率信号，并发送至处理模块。