一种用于被褥温度控制的系统技术方案

本发明专利技术涉及卧室家用电器领域，公开了一种用于被褥温度控制的系统，用以提高电热毯等被褥产热装置的制热舒适度。本发明专利技术包括产热装置、控制器和室内温度模块，在控制器中存有一个关于人体在睡眠状态的躯干产热量、产热装置产热量以及被褥散热量的热平衡方程，控制器在获取到热平衡方程中除被褥内的实时温度的参数值之后，通过所述热平衡方程计算出被褥内的实时温度，并以被褥内的实时温度为输入，以人体的热中性温度为控制目标，控制产热装置让被褥内的温度接近于人体的热中性温度。本发明专利技术适用于电热毯温度控制。

【技术实现步骤摘要】
一种用于被褥温度控制的系统
本专利技术涉及卧室家用电器领域，特别涉及一种用于被褥温度控制的系统。
技术介绍
目前在电热毯的电器产品中均有不同形式电加热作为主要或辅助发热器具，制热可直接使用电加热器来实现。其中电加热一般是以开关或通断的方式为主，没有控温的功能。睡眠需要舒适性环境，温度过低或过高对睡眠质量有较大影响。冬季人体覆盖厚被子，下面有电热毯，形成一个相对封闭的环境。当人进入被褥内，人体由新陈代谢的能量，大约有40W左右，随着人体适应被褥内环境温度，逐渐进入睡眠状态，要保持被褥内温度在一个合理范围内，一般需要电加热温度更低，甚至关闭。用户在入睡前不久才会开启电热毯暖热被褥，显然电热毯使用时，开始加热寒冷被褥，与后期人进入被褥后，内环境温度与叠加人体热量需要的热量不同，即电热毯投入不同功率，这个功率与室内环境温度也有关系，不同室内温度导致被褥系统的漏热量不同。以电热毯的工作为例，如100W，电加热有开或不开两种状态，电加热一般采用机械式温控器和熔断器进行保护。现有市场上的电热毯存在多种缺点：一是电热毯加热只有几个固定功率档位没有温度控制功能，按档位提供固定的加热功率，显然与用户整个睡眠过程实际需要不符。临睡前开启电热毯要么低温要么高温。开低温档时，加热速度慢，开高温档时，虽然加温速度快些，即使在睡觉时更换更小功率档位，但无法保证用户不热醒。目前电热毯的检测控制方案无法实现用户舒适睡眠的要求。此外，被褥里面的温度，获取是一个难点，现有技术还是无法准确获取的。电热毯设定各档加热功率是固定的，而用户自身体质、环境以及被褥厚薄均不相同，无法实现连续动态的调整，用户被热醒的可能性很大。有些为此提出增加电热毯温度检测功能如专利号：201821794891.2，专利名称为《一种生命体征检测的智能电热毯》，其公开的技术方案包括：电热毯本体，所述电热毯本体包括上表面层、发热层和下表面层，所述上表面层、所述发热层和所述下表面层缝合在一起；温度传感器，所述温度传感器包括测量室温的第一温度传感器和测量床温的所述第二温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述电热毯本体一侧角的所述上表面层下部，所述第二温度传感器设置在所述电热毯的发热层内部；湿度传感器，所述湿度传感器设置在所述电热毯本体一侧的所述上表面层的下部；检测生命体征传感器，所述检测生命体征传感器设置在所述电热毯本体的所述上表面层的下部相对人体与所述电热毯本体相对接触区域。智能电热毯通过设置在电热毯本体上的温度传感器、检测生命体征传感器、湿度传感器等将采集毯体表面温度信号和压力信号和毯体表面的湿度信号进行分析处理并输出控制信号给发热电路的处理器，自动打开和关闭，节约能源，更具实用性和安全性。该电热毯虽然可以智能控温，但是没有考虑到使用者年龄、被褥状况和外部环境的关系。且电热毯在冬季使用结束后一般会折叠放置，对于电热毯内传感器可靠性有影响，从而无法准确的获得被入内的温度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提出一种用于被褥温度控制的系统，用以提高电热毯等被褥产热装置的制热舒适度。为解决上述问题，本专利技术提供了一种用于被褥温度控制的系统，包括产热装置、控制器和室内温度模块，室内温度模块用于向控制器提供室内温度数据；控制器以被褥内的实时温度为输入，并以人体的热中性温度为控制目标，控制产热装置让被褥内的温度接近于人体的热中性温度。温度控制时，本专利技术可通过以下方式获取被褥内的实时温度：控制器中存有一个关于人体在睡眠状态的躯干产热量Q躯、产热装置产热量Q电以及被褥散热量Q散的热平衡方程，该热平衡方程表示为：Q散＝Q电+Q躯，其中，Q散＝λ·T差·A散·t，λ为被褥的导热系数，T差为被褥内外的温差，即T差＝被褥内的温度-室内的温度，A散为被褥辐射散热的散热面积；控制器在获取到室内的温度、λ、t、A散、Q电及Q躯之后，通过所述热平衡方程计算出被褥内的实时温度。进一步的，控制器可利用人体在睡眠状态的新陈代谢率来计算人体在睡眠状态的产能量，并根据人体在睡眠状态的产能量进一步得到人体在睡眠状态的躯干产热量。进一步的，本专利技术还可包括体征获取模块，体征获取模块用于向控制器提供用户睡眠时的体征信息；控制器中保存有不同人群的睡眠时间～新陈代谢率的拟合函数，控制器获取到用户的体征信息之后将该用户划分到对应的人群，并在温度控制时将当前用户实际睡眠时间代入其所在人群的睡眠时间～新陈代谢率的拟合函数得到实时的新陈代谢率。进一步的，本专利技术还可包括报警模块，当控制器通过体征信息推算出用户为特殊人群时，会在用户体征出现异常时通过报警模块提供报警提醒功能。进一步的，本专利技术还可包括数据挖掘模块，数据挖掘模块用于收集系统的工作时间数据，并根据收集的数据挖掘出用户的作息时间，控制器根据用户的作息时间，在用户睡前提前开启产热装置，以及在用户起床前提前关闭产热装置。进一步的，所述控制器包括可控硅控制电路，可控硅控制电路通过改变或控制可控硅的占空比来达到连续可调电加热器的输出功率。进一步的，所述产热装置可以为电热毯。本专利技术的有益效果是：本专利技术以被褥内的实时温度为输入，并以人体的热中性温度为控制目标，可以让被褥内的温度接近于人体的热中性温度，从而提升用户的睡眠舒适度。且本专利技术可以不用改变以前的电热毯结构，在获取被褥内温度时也不依赖温度传感器，避免了出现传感器可靠性降低的情形，实施时通过热平衡方程即可准确的计算出被褥内的实时温度，保证了系统温控精度。附图说明图1是实施例的工作原理图；图2是多段U或Z型电阻丝加热原理图；图3是窄电压调温电路框图；图4是宽电压调温电路框图。具体实施方式为了提高电热毯等被褥产热装置的制热舒适度，实施例提供了一种用于被褥温度控制的系统，包括产热装置(即电热毯)和控制器，其中控制器包括温度计算模块，控制器以温度计算模块所计算出的被褥内的实时温度为输入，并以人体的热中性温度为控制目标，控制产热装置让被褥内的温度接近于(例如两者温差小于1℃)人体的热中性温度，系统的工作原理如图1所示。这里的热中性温度也称中性温度，是指人不感觉冷、也不感觉热的温度，热中性温度也是人在一定条件下感觉舒适温度。在一定条件下的室内温度代表了人对于舒适的评价，评价热感觉一般采用ASHRAE标准推荐的热感觉投票(ThermalSensationVotes，TSV)，当室内温度为1.0℃到20℃时，被褥内的热中性温度一般为30℃到36℃之间，具体控制时热中性温度可以结合用户实际感受来调整，如根据PMV计算出体感舒适温度作为预设热中性温度，个人根据事实睡眠过程感觉，下一次可以进行升高或降低。在获取被褥内温度时，实施例给出了A、B两种方式，实际在运用时可以选其中的一种或者多种：A方式：由于用户睡觉时被褥内的热量循环处于一个稳定的状态，因此本例在计算出被褥内的实时温度时，可通过建立热平衡方程的方式来计算出被褥内的实时温度。具体计算时，可根据被褥内部的热源以及散热部位先在温度计算模块建立一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于被褥温度控制的系统，包括产热装置和控制器，其特征在于，控制器以被褥内的实时温度为输入，并以人体的热中性温度为控制目标，控制产热装置让被褥内的温度接近于人体的热中性温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于被褥温度控制的系统，包括产热装置和控制器，其特征在于，控制器以被褥内的实时温度为输入，并以人体的热中性温度为控制目标，控制产热装置让被褥内的温度接近于人体的热中性温度。


2.如权利要求1所述的一种用于被褥温度控制的系统，其特征在于，还包括室内温度模块，室内温度模块用于向控制器提供室内温度数据；控制器中存有一个关于人体在睡眠状态的躯干产热量Q躯、产热装置产热量Q电以及被褥散热量Q散的热平衡方程，该热平衡方程表示为：Q散＝Q电+Q躯，其中，Q散＝λ·T差·A散·t，λ为被褥的导热系数，T差为被褥内外的温差，A散为被褥辐射散热的散热面积，t为睡眠时间；
控制器在获取到室内的温度、λ、A散、Q电、Q躯及t之后，通过所述热平衡方程计算出被褥内的实时温度，并以被褥内的实时温度为控制输入，以人体的热中性温度为控制目标，控制产热装置让被褥内的温度接近于人体的热中性温度。


3.如权利要求2所述的一种用于被褥温度控制的系统，其特征在于，控制器利用人体在睡眠状态的新陈代谢率来计算人体在睡眠状态的产能量，并根据人体在睡眠状态的产能量进一步得到人体在睡眠状态的躯干产热量。


4.如权利要求3所述的一种用于被褥温度控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李越峰，林志强，
申请(专利权)人：四川长虹空调有限公司，青岛三源泰科电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51