利用可穿戴设备实现空调温度控制的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用可穿戴设备实现空调温度控制的系统及方法，包括人体皮电测量模块(102)、温度测量模块(103)、数据分析处理模块(104)和空调温度控制模块(105)，人体睡眠状态实时监测模块(101)、人体皮电测量模块(102)和温度测量模块(105)集成于可穿戴设备上，使用时佩戴在使用者的腕部进行自动测量。与现有技术相比，本发明专利技术克服了传统空调温度自动调节的单一模式，可以对空调温度进行自动的实时的控制，并且很好地适应人体睡眠节律变化，避免睡眠过程中温度调节导致的人体不适，在某种程度上具有促进睡眠等优点；并且可以兼顾不同使用者的生理状态。

System and method for implementing air conditioner temperature control by using wearable equipment

The invention discloses a method using a wearable device to achieve temperature control air conditioning system and method, including the human body skin electric measurement module (102), (103) the temperature measurement module, data processing module (104) and the air temperature control module (105) module, real time monitoring the sleep state of human body, the human body (101) transcutaneous electrical measurement module (102) and a temperature measurement module (105) integrated into wearable devices, the use of automatic measurement when worn on the user's wrist. Compared with the prior art, the invention overcomes the traditional single mode of automatic adjustment of the temperature of the air conditioner, can automatic real-time control of air temperature, and well adapted to the human circadian rhythm changes, to avoid the temperature during sleep regulation caused discomfort, to a certain extent has advantages and can promote sleep; taking into account the physiological state of different users.

【技术实现步骤摘要】
利用可穿戴设备实现空调温度控制的系统及方法
本专利技术涉及智能家居领域，特别是涉及一种实现空调温度自动控制的系统和方法。
技术介绍
市场上现有空调中在使用者入睡状态下，自动控制温度的功能有“睡眠模式”，其做法是，在睡眠模式开启后经过一定时间后将输出温度调低(冬天)或调高(夏天)几度。这个功能在一定程度上考虑了人体在入睡后体温会有一定程度的下降这一生理变化节律，但是最主要的目的是通过这种降低空调运行功率的方式降低能耗。但是需要注意的是，这个功能并没有考虑到人体睡眠时生理节律的变化，入睡后，随着睡眠的深入，人体体温会随之下降，当到达某个时间点以后，人体体温会随时间上升，直到醒来，随着人体完全清醒，体温会上升达到人体白天活动时的体温。因此，从睡眠的整个过程来看，单一地升高(夏天)或降低(冬天)空调的输出温度并不能完全适应人体在睡眠过程中的体温变化情况。另外，人体处于不同睡眠阶段时体温变化情况也不一样，每晚睡眠状态的变化也会导致体温变化节律的变化，因此单一的“睡眠模式”不能适应人体每晚睡眠的需求。考虑到温度对人体睡眠状态的影响，当睡眠状态发生变化时空调输出温度也应该随之变化，不适当的空调输出温度会使得室内温度不适宜人体入睡，影响人体睡眠质量，甚至导致疾病的发生。因此设计能根据人体睡眠节律变化自动调节空调温度的系统十分必要。另外，由于每个人每晚睡眠状况差异巨大，因此相应的，根据不同个体所处睡眠状态设计个性化的实时空调温度调节系统十分必要。
技术实现思路
基于上述现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种利用可穿戴设备实现空调温度控制的系统及方法，利用可穿戴设备测量人体的睡眠状况、出汗程度、体表温度、环境温度等信息，自动计算空调的合理输出温度。本专利技术的一种利用可穿戴设备实现空调温度控制的系统，该系统包括依序连接的人体睡眠状态实时监测模块101、人体皮电测量模块102、温度测量模块103、数据分析处理模块104和空调温度控制模块105，人体睡眠状态实时监测模块101、人体皮电测量模块102和温度测量模块105集成于可穿戴设备上，使用时佩戴在使用者的腕部进行自动测量，其中：人体睡眠状态实时监测模块101，实时监测人体实时睡眠状态，以判断被测试者睡眠过程中是否有睡眠状态变化的趋势；人体皮电测量模块102，测量人体皮肤表面电阻并得出人体皮肤出汗程度；温度测量模块103，包含两个温度传感器：一个测量人体皮肤温度，另一个测量人体体表附近空气温度；数据分析处理模块104，收集空调当前的设定温度，使用人体睡眠状态实时监测模块发送的人体实时睡眠状态数据计算人体睡眠状态实时变化趋势d；分析处理以上收集到的数据，并计算空调温度调节量；空调温度控制模块105，接收数据分析处理模块发送的温度值控制空调温度升降；所述人体睡眠状态实时变化趋势d定义为使用者睡眠过程中某时刻是否有睡眠状态变化的可能(或概率)，将d的值按以下规则选取：清醒向浅睡转变时，d>0；浅睡向深睡转变时，d>0；深睡向浅睡转变时，d<0；浅睡向清醒转变时，d<0；d的取值范围限定为-1～1，即-1<d<1。数据分析处理模块(104)收集相关数据后采用，通过下式计算空调的合理输出温度：Tn＝T+a×d×H+b×d×(T1-T2)即默认空调需要增大或减小的温度量正比于人体皮肤温度和周围空气温度的温差，并且系数的正负与人体是否有觉醒趋势相关；或者采用考虑更复杂因素的公式如下：Tn＝α×T+β×d×H+γ×d×T1+δ×d×T2+τ其中，空调的合适温度Tn是H、T1、T2、T的线性函数，其中α、β、γ、δ、τ为参数；人体睡眠状态实时变化趋势d作为参数α、β、γ、δ、τ的权重参与计算。所述系统同时收集、存储并分析接收到的每个使用者的数据，并且分别进行处理，得到分别针对每个使用者的合适空调温度值，对这些温度值取平均，作为空调实际应该调节的温度值，以兼顾不同使用者的生理状态；对温度序列取加权平均，权重值至少包括性别、年龄、体重、健康状况参数确定。本专利技术的一种利用可穿戴设备测量人体睡眠状态实现控制空调温度的方法，该方法包括以下步骤：步骤1、系统启动，初始化，数据分析处理模块收集空调当前的设定温度；步骤2、睡眠状态实时监测模块向数据分析处理模块发送与人体睡眠状态相关的数据，数据分析处理模块通过对这些数据进行分析，得到人体睡眠状态实时变化趋势d，并存储；步骤3、人体皮电测量模块测量人体皮肤表面电阻，并计算出人体皮肤出汗程度H并存储，向数据分析处理模块发送人体皮肤出汗程度数据；步骤4、温度测量模块测量并向数据分析处理模块发送人体皮肤温度T1和皮肤附近空气温度T2并存储；步骤5、数据分析处理模块调用空调当前已设定的温度T；步骤6、数据分析处理模块接收并存储以上数据，并根据这些数据计算下一时刻空调应该输出的温度Tn，存储并发送给空调温度控制模块；步骤7、空调控制模块将空调输出温度设定为Tn；步骤8、间隔时间到后重复步骤(2)～步骤(7)。所述人体睡眠状态实时变化趋势d定义为使用者睡眠过程中某时刻是否有睡眠状态变化的可能(或概率)，将d的值按以下规则选取：清醒向浅睡转变时，d>0；浅睡向深睡转变时，d>0；深睡向浅睡转变时，d<0；浅睡向清醒转变时，d<0；将d的取值范围限定为-1～1，即-1<d<1。所述数据分析处理模块收集相关数据后采用，通过下式计算空调的合理输出温度：Tn＝T+a×d×H+b×d×(T1-T2)即默认空调需要增大(或减小)的温度量正比于人体皮肤温度和周围空气温度的温差，并且系数的正负与人体是否有觉醒趋势相关；或者采用考虑更复杂因素的公式如下：Tn＝α×T+β×d×H+γ×d×T1+δ×d×T2+τ其中，空调的合适温度Tn是H、T1、T2、T的线性函数，其中α、β、γ、δ、τ为参数；人体睡眠状态实时变化趋势d作为参数α、β、γ、δ、τ的权重参与计算。所述方法在运行过程中，同时存储并分析接收到的每个使用者的数据，并且分别进行处理，得到分别针对每个使用者的合适空调温度值，对这些温度值取平均，作为空调实际应该调节的温度值，以兼顾不同使用者的生理状态；对温度序列取加权平均，权重值至少包括性别、年龄、体重、健康状况参数确定。Tn＝T+a×d×H+b×d×(T1-T2)即默认空调需要增大或减小的温度量正比于人体皮肤温度和周围空气温度的温差，并且系数的正负与人体是否有觉醒趋势相关；或者采用考虑更复杂因素的公式如下：Tn＝α×T+β×d×H+γ×d×T1+δ×d×T2+τ其中，空调的合适温度Tn是H、T1、T2、T的线性函数，其中α、β、γ、δ、τ为参数；人体睡眠状态实时变化趋势d作为参数α、β、γ、δ、τ的权重参与计算。所述方法在运行过程中，同时存储并分析接收到的每个使用者的数据，并且分别进行处理，得到分别针对每个使用者的合适空调温度值，对这些温度值取平均，作为空调实际应该调节的温度值，以兼顾不同使用者的生理状态；对温度序列取加权平均，权重值至少包括性别、年龄、体重、健康状况参数确定。与现有技术相比，本专利技术基于人体睡眠状态及其变化趋势、人体出汗程度，自动跟踪体温和室温，采用检测人体生理节律的方法，克服了传统空调温度自动调节的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用可穿戴设备实现空调温度控制的系统，其特征在于，该系统包括依序连接的人体皮电测量模块(102)、温度测量模块(103)、数据分析处理模块(104)和空调温度控制模块(105)，人体睡眠状态实时监测模块(101)、人体皮电测量模块(102)和温度测量模块(105)集成于可穿戴设备上，使用时佩戴在使用者的腕部进行自动测量，其中：人体睡眠状态实时监测模块(101)，实时监测人体实时睡眠状态，以判断被测试者睡眠过程中是否有睡眠状态变化的趋势；人体皮电测量模块(102)，测量人体皮肤表面电阻并得出人体皮肤出汗程度；温度测量模块(103)，包含两个温度传感器：一个测量人体皮肤温度，另一个测量人体体表附近空气温度；数据分析处理模块(104)，收集空调当前的设定温度，使用人体睡眠状态实时监测模块发送的人体实时睡眠状态数据计算人体睡眠状态实时变化趋势d；分析处理以上收集到的数据，并计算空调温度调节量；空调温度控制模块(105)，接收数据分析处理模块发送的温度值控制空调温度升降。

【技术特征摘要】
1.一种利用可穿戴设备实现空调温度控制的系统，其特征在于，该系统包括依序连接的人体皮电测量模块(102)、温度测量模块(103)、数据分析处理模块(104)和空调温度控制模块(105)，人体睡眠状态实时监测模块(101)、人体皮电测量模块(102)和温度测量模块(105)集成于可穿戴设备上，使用时佩戴在使用者的腕部进行自动测量，其中：人体睡眠状态实时监测模块(101)，实时监测人体实时睡眠状态，以判断被测试者睡眠过程中是否有睡眠状态变化的趋势；人体皮电测量模块(102)，测量人体皮肤表面电阻并得出人体皮肤出汗程度；温度测量模块(103)，包含两个温度传感器：一个测量人体皮肤温度，另一个测量人体体表附近空气温度；数据分析处理模块(104)，收集空调当前的设定温度，使用人体睡眠状态实时监测模块发送的人体实时睡眠状态数据计算人体睡眠状态实时变化趋势d；分析处理以上收集到的数据，并计算空调温度调节量；空调温度控制模块(105)，接收数据分析处理模块发送的温度值控制空调温度升降。2.如权利要求1所述的利用可穿戴设备实现空调温度控制的系统，其特征在于，所述人体睡眠状态实时变化趋势d定义为使用者睡眠过程中某时刻是否有睡眠状态变化的可能(或概率)，将d的值按以下规则选取：清醒向浅睡转变时，d>0；浅睡向深睡转变时，d>0；深睡向浅睡转变时，d<0；浅睡向清醒转变时，d<0；d的取值范围限定为-1～1，即-1<d<1。3.如权利要求1所述的利用可穿戴设备实现空调温度控制系统，其特征在于，所述数据分析处理模块(104)收集相关数据后采用，通过下式计算空调的合理输出温度：Tn＝T+a×d×H+b×d×(T1-T2)即默认空调需要增大或减小的温度量正比于人体皮肤温度和周围空气温度的温差，并且系数的正负与人体是否有觉醒趋势相关；或者采用考虑更复杂因素的公式如下：Tn＝α×T+β×d×H+γ×d×T1+δ×d×T2+τ其中，空调的合适温度Tn是H、T1、T2、T的线性函数，其中α、β、γ、δ、τ为参数；人体睡眠状态实时变化趋势d作为参数α、β、γ、δ、τ的权重参与计算。4.如权利要求1所述的利用可穿戴设备实现空调温度控制系统，其特征在于，所述系统同时收集、存储并分析接收到的每个使用者的数据，并且分别进行处理，得到分别针对每个使用者的合适空调温度值，对这些温度值取平均，作为空调实际应该调节的温度值，以兼顾不同使用者的生理状态；对温度序列取加权平均，权重值至少包括性别、年龄、体重、健康状况参数确定。5.一种利用可穿戴设备测量人体睡眠状态实现控制空调温度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、系统启动，初始化，数据分析处理模块收集空调当前的设定温度；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳健飞，
申请(专利权)人：天津众阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12