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一种基于体表温度监测的智能空调调控方法技术

技术编号:26592188 阅读:18 留言:0更新日期:2020-12-04 21:13
本发明专利技术公开了一种基于体表温度监测的智能空调调控方法,包括:基于室内空气温度t

【技术实现步骤摘要】
一种基于体表温度监测的智能空调调控方法
本专利技术涉及温度调节领域,具体涉及一种基于体表温度监测的智能空调调控方法。
技术介绍
空调系统能耗占建筑能源消耗的30%以上,合理的空调调控方法对于人体舒适性和建筑节能都有着重要作用。受到不同气候特征、服装饮食等风俗习惯、建筑类型、心理预期等等因素的影响,不同人群对室内温度的需求有较大的差异。而目前市场上大部分空调需要用户自己来设定室内温度设定值,对于残疾人、老年人和儿童等不便自身主动调节空调温度的特殊人群十分不友好。因此,急需可以依据客观参数来自动空调温度设定的调节方法。少部分智能空调控制系统依据PMV方程等进行室内温度调节,但方程中的输入参数多达六项,在保持良好效果的前提下运行和维护成本高昂,难以大规模普及。随着物联网技术的发展,也有部分专利技术提出了基于红外摄像头获取人体表面温度的空调控制方法,从而试图直接通过体表温度判断人体的热舒适状态,方法相对便捷和高效,但体表温度与人体热舒适状态不是简单的线性关系,仅依靠体表温度进行空调器温度调节往往会产生误差。现有专利技术缺乏科学准确的体表温度与人体热舒适的定量关联方法,且没有区别季节差异性,难以具体操作来实际满足人体的热舒适需求。综上所述,如何在考虑季节差异的情况下,科学准确的实现空调的自动调节,满足人体的热舒适需求,成为了本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足,本专利技术实际解决的问题是:如何在考虑季节差异的情况下,科学准确的实现空调的自动调节,满足人体的热舒适需求。为解决上述技术问题,本专利技术采用了如下的技术方案:一种基于体表温度监测的智能空调调控方法,包括:S1、采集用户表面实际温度tcl;S2、采集室内空气温度ta及室内辐射温度tr;S3、基于室内空气温度ta及室内辐射温度tr计算夏季人体中性状态下表面温度理论计算值tsn或冬季人体中性状态下表面温度理论计算值twn;S4、基于用户表面实际温度tcl,以及夏季人体中性状态下表面温度理论计算值tsn或冬季人体中性状态下表面温度理论计算值twn计算夏季温度控制值CSs或冬季温度控制值CSw;S5、调用季节信息,基于季节信息对应的夏季温度控制值CSs或冬季温度控制值CSw对空调进行控制。优选地,采用红外摄像传感器采集用户表面实际温度tcl时,户表面温度tcl为用户全身像素点温度数据的平均值,用户全身像素点包括着装部分和裸露部分;采用单点式测量仪器采集用户表面实际温度tcl时,tcl按下式计算:tcl=0.07t头+0.35t躯干+0.12t胳膊+0.26t大腿+0.2t小腿或tcl=0.34+0.5t上半身服装+0.4t下半身服装式中,t头表示用户头部温度,t躯干表示用户躯干温度,t胳膊表示用户胳膊温度,t大腿表示用户大腿温度,t小腿表示用户小腿温度,t上半身服装表示上半身服装表面温度,t下半身服装表示下半身服装表面温度,0.34为裸露皮肤温度权重值。优选地,步骤S2包括:S201、采集室内距离外窗0.5m处的光照强度值,或外窗内侧表面温度tb;S202、若采集室内光照强度值,小于或等于预设光照强度阈值时,则tr=ta,否则tr=ta+2;若采集外窗内侧表面温度tb,则tr=ta+0.2*(tb-ta)。优选地,夏季人体中性状态下表面温度理论计算值tsn和冬季人体中性状态下表面温度理论计算值twn按下式计算:tsn=34-0.34·{10-8·[(tsn+273)4-(tr+273)4]+(tsn-ta)}+btwn=33-0.71·{10-8·[(twn+273)4-(tr+273)4]+(twn-ta)}+b式中,b为调节值。优选地,夏季温度控制值CSs和冬季温度控制值CSw按下式计算:CSs=[1.33·exp-0.04+0.123]·{10-8·[(tcl+273)4-(tr+273)4]-10-8·[(tsn+273)4-(tr+273)4]+tcl-tsn}CSw=[1.39·exp-0.04+0.129]·{10-8·[(tcl+273)4-(tr+273)4]-10-8·[(twn+273)4-(tr+273)4]+tcl-twn}式中,exp表示以自然常数e为底的指数函数。优选地,步骤S5中,当-X≤CSs≤X或-X≤CSw≤X时,温度设定值Ts保持不变;否则,温度设定值Ts=ta-CSs/G,或者Ts=ta-CSw/G,X表示调控信号设定阈值,G表示无量纲常量。优选地,所述基于体表温度监测的智能空调调控方法还包括:S6、若在执行步骤S5后始终未接收到用户输入的空调温度设定点,执行步骤S5进行控制并运行第一预设时长后,返回执行步骤S1;S7、若在执行步骤S5后接收到用户输入的空调温度设定点,则按照用户输入的空调温度设定点进行控制,开始记录第二预设时长的时间段内的用户表面平均温度tz,到达第二预设时长后,以用户表面实际温度tz作为新的夏季人体中性状态下表面温度理论计算值tsn或冬季人体中性状态下表面温度理论计算值twn,返回执行步骤S4至步骤S5。优选地,所述基于体表温度监测的智能空调调控方法还包括:S6、若在执行步骤S5后始终未接收到用户输入的空调温度设定点,执行步骤S5进行控制并运行第一预设时长后,返回执行步骤S1;S7、若在执行步骤S5后接收到用户输入的空调温度设定点,且采用单次简单控制模式或采用多次加权控制模式但首次接收到用户输入的空调温度设定点,则按照用户输入的空调温度设定点进行控制,开始记录第二预设时长的时间段内的用户表面平均温度tz,到达第二预设时长后,以用户表面实际温度tz作为新的夏季人体中性状态下表面温度理论计算值tsn或冬季人体中性状态下表面温度理论计算值twn,返回执行步骤S4至步骤S5;S8、若在执行步骤S5后接收到用户输入的空调温度设定点,且采用多次加权控制模式,历史上接收到用户输入的空调温度设定点的次数大于1,当前次数计为第n次,则按照用户输入的空调温度设定点进行控制,开始记录第二预设时长的时间段内的用户表面平均温度tz,基于所有历史上的tz进行时间加权平均计算得到热舒适状态的加权平均体表温度参考值trm,不同的tz权重值与距离当前时刻的时长成反比;到达第二预设时长后,以用户表面温度trm作为新的夏季人体中性状态下表面温度理论计算值tsn或冬季人体中性状态下表面温度理论计算值twn,返回执行步骤S4至步骤S5。优选地,将接收到的用户前i次输入的空调温度设定点后得到的夏季人体热舒适状态下表面温度参考值tsn或冬季人体热舒适状态下表面温度参考值twn记为tod-i,trm按下式计算:式中,α为小于1的常数,n为接收到用户输入的空调温度设定点的总次数。综上所述,与现有技术相比,本专利技术基于人体热舒适的中性状态物理参数情况,分为夏季和冬季工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于体表温度监测的智能空调调控方法,其特征在于,包括:/nS1、采集用户表面实际温度t

【技术特征摘要】
1.一种基于体表温度监测的智能空调调控方法,其特征在于,包括:
S1、采集用户表面实际温度tcl;
S2、采集室内空气温度ta及室内辐射温度tr;
S3、基于室内空气温度ta及室内辐射温度tr计算夏季人体中性状态下表面温度理论计算值tsn或冬季人体中性状态下表面温度理论计算值twn;
S4、基于用户表面实际温度tcl,以及夏季人体中性状态下表面温度理论计算值tsn或冬季人体中性状态下表面温度理论计算值twn计算夏季温度控制值CSs或冬季温度控制值CSw;
S5、调用季节信息,基于季节信息对应的夏季温度控制值CSs或冬季温度控制值CSw对空调进行控制。


2.如权利要求1所述的基于体表温度监测的智能空调调控方法,其特征在于,采用红外摄像传感器采集用户表面实际温度tcl时,用户表面实际温度tcl为用户全身像素点温度数据的平均值,用户全身像素点包括着装部分和裸露部分;
采用单点式测量仪器采集用户表面实际温度tcl时,tcl按下式计算:
tcl=0.07t头+0.35t躯干+0.12t胳膊+0.26t大腿+0.2t小腿
或tcl=0.34+0.5t上半身服装+0.4t下半身服装
式中,t头表示用户头部温度,t躯干表示用户躯干温度,t胳膊表示用户胳膊温度,t大腿表示用户大腿温度,t小腿表示用户小腿温度,t上半身服装表示上半身服装表面温度,t下半身服装表示下半身服装表面温度。


3.如权利要求1所述的基于体表温度监测的智能空调调控方法,其特征在于,步骤S2包括:
S201、采集室内距离外窗0.5m处的光照强度值,或外窗内侧表面温度tb;
S202、若采集室内光照强度值,小于或等于预设光照强度阈值时,则tr=ta,否则tr=ta+2;
若采集外窗内侧表面温度tb,则tr=ta+0.2*(tb-ta)。


4.如权利要求1所述的基于体表温度监测的智能空调调控方法,其特征在于,夏季人体中性状态下表面温度理论计算值tsn和冬季人体中性状态下表面温度理论计算值twn按下式计算:
tsn=34-0.34·{10-8·[(tsn+273)4-(tr+273)4]+(tsn-ta)}+b
twn=33-0.71·{10-8·[(twn+273)4-(tr+273)4]+(twn-ta)}+b
式中,b为调节值。


5.如权利要求1所述的基于体表温度监测的智能空调调控方法,其特征在于,夏季温度控制值CSs和冬季温度控制值CSw按下式计算:
CSs=[1.33·exp-0.04+0.123]·{10-8·[(tcl+273)4-(tr+273)4]-10-8·[(tsn+273)4-(tr+273)4]+tcl-tsn}
CSw=[1.39·exp-0.04+0.129]·{10-8·[(tcl+273)4-(tr+273)4]-10-8·[(twn+273)4...

【专利技术属性】
技术研发人员:李百战刘红吴语欣姚润明喻伟杜晨秋
申请(专利权)人:重庆大学
类型:发明
国别省市:重庆;50

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