一种基于心率监测的室内热环境调控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于心率监测的室内热环境调控方法，包括：基于采集的室内空气温度T

【技术实现步骤摘要】
一种基于心率监测的室内热环境调控方法
本专利技术涉及温度调节领域，具体涉及一种基于心率监测的室内热环境调控方法。
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。现有技术中，智能空调控制系统通常依据PMV方程等进行室内温度调节。PMV(PredictedMeanVote)，即预测平均评价，是以人体热平衡的基本方程式以及心理生理学主观热感觉的等级为出发点，考虑了人体热舒适感诸多有关因素的全面评价指标。PMV指标代表了同一环境下绝大多数人的感觉，所以可以用来评价一个热环境舒适与否，但是人与人之间存在个体差异，因此PMV指标并不一定能够代表所有个人的感觉。在PMV方程中，人体代谢率由于难以动态监测，因此，现有的智能空调控制系统通常采用的默认值在1.2met左右，但是这和室内人员的实际情况可能存在较大差异，因此，难以用户对于舒适性的要求。综上所述，如何动态估算人体代谢率进而准确进行空调调控，满足用户舒适度需求，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：如何动态估算人体代谢率进而准确进行空调调控，满足用户舒适度需求。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于心率监测的室内热环境调控方法，包括：S1、采集室内空气温度ta及室内湿度RH；S2、基于采集的室内空气温度ta及室内湿度RH计算室内空气水分分压力Pa；r>S3、采集用户平均历史睡眠心率作为静息心率HRo，采集用户当前时刻之前第一预设时长的心率作为实时平均心率HR；S4、基于静息心率HRo及实时平均心率HR计算用户实时代谢率估算值M；S5、基于室内空气水分分压力Pa及用户实时代谢率估算值M计算用户热感觉指标CPMV0；S6、基于用户热感觉指标CPMV0对空调进行控制。优选地，用户实时代谢率估算值M按下式计算：M＝55+(HR-HRo)(588-3.7A)/(180-HRo-0.65A)式中，A为用户年龄。优选地，用户热感觉指标CPMV0按下式计算：CPMV0＝[0.303exp(-0.036M)+0.028]·{M-3.05·10-3·[5733-6.99·M-Pa]-0.42·[M-58.15]-1.7·10-5·M·(5867-Pa)-0.0014·M·(34-ta)-4.5·10-8·[(tcl+273)4-(ta+273)4]-4.5·(tcl-ta)}式中，tcl表示用户人体外表面温度；tcl＝34-0.34·{10-8·[(tcl+273)4-(ta+273)4]+(tcl-ta)}。优选地，步骤S6包括：当-X≤CPMV0≤X时，空调温度设定点Ts不变；当CPMV0＜-X时，空调温度设定点相对于室温上升|CPMV0/G|℃；当CPMV0＞X时，空调温度设定点相对于室温下降|CPMV0/G|℃；X表示热感觉指标的调控设定阈值，G表示无量纲常量。优选地，所述基于心率监测的室内热环境调控方法还包括：S7、若始终未接收到用户输入的空调温度设定点，执行步骤S6进行控制并运行第二预设时长后，返回执行步骤S1；S8、若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，运行第三预设时间段后，开始记录用户心率并基于第四预设时长内的用户心率平均值计算的代谢率Mz、到达第四预设时长时的室内空气温度Tz及室内湿度RHz计算用户设定热感觉指标CPMVz，计算热感觉指标差值CPMV1,CPMV1＝CPMV0-CPMVz，当-X≤CPMV1≤X时，空调温度设定点Ts不变，否则，以新的空调温度设定点Ts对空调进行控制，新的空调温度设定点Ts＝ta-CPMV1/G，进行控制并运行第二预设时长后，返回执行步骤S1。优选地，所述基于心率监测的室内热环境调控方法还包括：S7、若始终未接收到用户输入的空调温度设定点，执行步骤S6进行控制并运行第二预设时长后，返回执行步骤S1；S8、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，运行第三预设时间段后，开始记录用户心率并基于第四预设时长内的用户心率平均值计算得到的代谢率Mz、到达第四预设时长时的室内空气温度Tz及室内湿度RHz计算用户设定热感觉指标CPMVz，计算热感觉指标差值CPMV1,CPMV1＝CPMV0-CPMVz，当-X≤CPMV1≤X时，空调温度设定点Ts不变，否则，以新的空调温度设定点Ts对空调进行控制，新的空调温度设定点Ts＝ta-CPMV1/G，进行控制并运行第二预设时长后，返回执行步骤S1；S9、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，并采用多次加权控制模式且选用的历史次数为n次时，当前次数计为第n次，则每次按照用户输入的空调温度设定点进行控制，运行第三预设时间段后，开始记录用户心率并基于第四预设时长内的用户心率平均值计算得到的代谢率Mz、到达第四预设时长时的室内空气温度Tz及室内湿度RHz计算用户设定热感觉指标CPMVz，基于所有的CPMVz进行时间加权平均计算得到加权平均热感觉指标CPMVrm，不同CPMVz的权重值与距离当前时刻的时长成反比；计算热感觉指标差值CPMVn，CPMVn＝CPMV0-CPMVrm，当-X≤CPMVn≤X时，空调温度设定点Ts不变，否则，以新的空调温度设定点Ts对空调进行控制，新的空调温度设定点Ts＝ta-CPMVn/G，进行控制并运行第二预设时长后，返回执行步骤S1。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CPMVz计为CPMVod-i，则CPMVrm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心率监测数据，对个体用户分为睡眠状态的平均静息心率数据和实时监测的心率数据，从而给出了基于温湿度与心率监测数据的热感觉状态预测定量关系式，提高了室内空调温度设定点的控制精度和效率。可以更有效的进行空调运行与调控，为符合自然健康的动态室内热环境营造起到了极大作用。相对于传统控制模型，本专利技术的热感觉预测值更为准确，按此调控方法营造的室内热环境舒适度大大提高。附图说明为了使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为本专利技术公开的一种基于心率监测的室内热环境调控方法的一种具体实施方式的流程图；图2为本专利技术公开的一种基于心率监测的室内热环境调控方法的另一种具体实施方式的流程图；图3为本专利技术公开的一种基于心率监测的室内热环境调控方法的另一种具体实施方式的流程图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于心率监测的室内热环境调控方法，其特征在于，包括：/nS1、采集室内空气温度t

【技术特征摘要】
1.一种基于心率监测的室内热环境调控方法，其特征在于，包括：
S1、采集室内空气温度ta及室内湿度RH；
S2、基于采集的室内空气温度ta及室内湿度RH计算室内空气水分分压力Pa；
S3、采集用户平均历史睡眠心率作为静息心率HRo，采集用户当前时刻之前第一预设时长的心率作为实时平均心率HR；
S4、基于静息心率HRo及实时平均心率HR计算用户实时代谢率估算值M；
S5、基于室内空气水分分压力Pa及用户实时代谢率估算值M计算用户热感觉指标CPMV0；
S6、基于用户热感觉指标CPMV0对空调进行控制。


2.如权利要求1所述的基于心率监测的室内热环境调控方法，其特征在于，用户实时代谢率估算值M按下式计算：
M＝55+(HR-HRo)(588-3.7A)/(180-HRo-0.65A)
式中，A为用户年龄。


3.如权利要求1所述的基于心率监测的室内热环境调控方法，其特征在于，用户热感觉指标CPMV0按下式计算：
CPMV0＝[0.303exp(-0.036M)+0.028]·{M-3.05·10-3·[5733-6.99·M-Pa]-0.42·[M-58.15]-1.7·10-5·M·(5867-Pa)-0.0014·M·(34-ta)-4.5·10-8·[(tcl+273)4-(ta+273)4]-4.5·(tcl-ta)}
式中，tcl表示用户人体外表面温度；
tcl＝34-0.34·{10-8·[(tcl+273)4-(ta+273)4]+(tcl-ta)}。


4.如权利要求1至3任一项所述的基于心率监测的室内热环境调控方法，其特征在于，步骤S6包括：
当-X≤CPMV0≤X时，空调温度设定点Ts不变；当CPMV0＜-X时，空调温度设定点相对于室温上升当时，空调温度设定点相对于室温下降|CPMV0/G|℃；X表示热感觉指标的调控设定阈值，G表示无量纲常量。


5.如权利要求4所述的基于心率监测的室内热环境调控方法，其特征在于，所述基于心率监测的室内热环境调控方法还包括：
S7、若始终未接收到用户输入的空调温度设定点，执行步骤S6进行控制并运行第二预设时长后，返回执行步骤S1；
S8、若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，运行第三预设时间段后，开始记录用户心率并基于第四预设时长内的用户心率平均值计算的代谢率Mz、到达第四预设时长时的室内空气温度Tz及室内湿度...

【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