基于数据驱动的运动爽身衣制造技术

本发明专利技术属于冷却服领域，提供了一种基于数据驱动的运动爽身衣及动态舒适风调控方法。所述运动爽身衣包括衣服本体、通风管道和检测装置，采用一种参照植物叶脉结构所设计的分布式仿生通风管道为人体送风，通过所述检测装置中的主控单元处理心率和环境温湿度数据来调节微型鼓风机的风速。本发明专利技术轻巧方便，穿着舒适，能够均匀、高效地带走体表热量和汗水，保证人体热平衡，在保护人体健康的前提下，使人体达到最舒适的状态。到最舒适的状态。到最舒适的状态。

【技术实现步骤摘要】
基于数据驱动的运动爽身衣


[0001]本专利技术属于冷却服领域，特别涉及一种基于数据驱动的运动爽身衣。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济的发展和社会的进步，旅游、户外运动等项目越来越受到大众的青睐。人体对于温度是相当敏感的，长时间在高温的环境中运动，会产生强烈的不舒适感还可能会导致中暑，严重的会导致死亡，因此人们迫切需要一种自带“空调”的降温服装。另外在一些常见职业中也存在着对冷却服的需求，比如长时间在户外高温下执勤的民警、疫情期间工作的医护人员、野外勘探的地质工作者。
[0003]当前的冷却服按冷却原理主要分为液体冷却服、相变冷却服、气体冷却服三类。
[0004]液体冷却服冷负荷相对很高，能一定程度上满足在高温环境中工作工人的热舒适性指标，但必须定期调整冷源，系统连续运行时间面临极大限制。服装自身携带的制冷系统及动力系统，使得液体冷却服具有较大的体积和重量。
[0005]相变冷却服结构简单，无须额外添加制冷设备，操作简单。然而当前主流冷却介质相变点很低，容易带来过冷的问题，引发使用者的不适之感，同时，现有有机相变材料的使用安全性仍然有待考量。相变冷却还有一明显缺陷，即：材料有效冷却时间偏短，必须进行定期替换。
[0006]气体冷却服采用空气作为冷却介质，整体结构并不复杂，通过压缩空气制冷，工作时间没有限制。但目前的气体冷却服需要连接压缩机，致使穿着后的工作范围有限。
[0007]基于上述问题，本专利技术提供了一种基于数据驱动的运动爽身衣，利用微型鼓风机和通风管道结合为人体送风，安全轻便，吹风均匀；根据人体心率和环境温湿度信息实时调整风速，既解决了单一风速带来的过冷问题又避免了长时间吹风给人体带来伤害。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了弥补现有冷却服的不足，提供一种基于数据驱动的运动爽身衣，以解决现有冷却服所存在的诸如体积大、重量偏重、不易携带、冷却效果不均匀、过冷等各种问题。
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种基于数据驱动的运动爽身衣，包括：衣服本体、通风管道和检测装置；其中，所述衣服本体袖口处布置有容纳检测装置的口袋，所述衣服本体后身的底部设有两个微型鼓风机，所述微型鼓风机与电池连接。所述的通风管道采用一种参照植物叶脉结构所设计的分布式仿生通风管道，根据人体背部模型分析得到的人体温度分布规律进行管道铺设。
[0010]进一步地，所述通风管道包括两个进风口和若干出风口。通过所述微型鼓风机给衣服本体送风，以及通过管路小孔的微风全面为人体铺风，最后从袖口、领口完成排气，实现气体交换。
[0011]进一步地，所述微型鼓风机选择直流12V，风量为15.2CMF的微型鼓风机，以人体脊
柱为中心轴，对称安装在人体背部腹后位置。
[0012]进一步地，所述通风管道仿照植物的叶脉结构设有主管道和毛细管道两种类型，两个主管道仿照双子叶植物网状脉中的主脉结构呈纵向铺设在人体背部两侧，与微型鼓风机相连，两侧供气主管间的剩余空间通过毛细管道相接，仿照单子叶植物的平行脉结构呈横向分布，均匀铺设在人体背部及胸前位置。
[0013]进一步地，所述通风管道的主管道和毛细管道分别均匀开设若干通风微孔，通风微孔间的距离为50mm，通风微孔的孔径自下到上逐步增大，为 10
‑
50mm，以解决管道末端送风量不足的问题。
[0014]进一步地，所述检测装置包括心率检测模块、环境温湿度检测模块、主控单元、电源模块。所述心率检测模块内含心率传感器；所述环境温湿度检测模块用来检测环境温度和相对湿度。
[0015]进一步地，所述主控单元分别与所述心率检测模块、环境温湿度检测模块连接，构成连通电路。
[0016]所述基于数据驱动的运动爽身衣还包括用于给所述连通电路供电的电源。
[0017]第二方面，本专利技术还提供一种基于心率和环境温湿度的动态舒适风调控方法，包括以下步骤：
[0018]步骤一、通过衣服上的检测装置获取人体心率以及环境温湿度信息，并将信息存储，对已有数据库进行更新；
[0019]步骤二、所述数据库的更新具体包括以下步骤：
[0020]1)将传感器采集到的不同环境及不同人体不同状态下的心率数据存入设定的数组内；
[0021]2)通过主控单元对测得的数据进行处理，根据环境温湿度获得微型鼓风机的基准风速，根据该温湿度下的心率值获得对应的风速增量，将该温湿度条件下某一心率值存入数据库中，并对数据库进行实时更新。
[0022]步骤三、所述获取心率及环境信息后，还包括：对所述信息进行处理；
[0023]步骤四、所述环境信息的处理具体包括以下步骤：
[0024]1)对获取的环境温湿度信息进行卡尔曼滤波，去除白噪声获取稳定值；
[0025]2)将所获取的环境温湿度信息与热舒适标准指标PMV、PPD所划分的区间临界值作比较，获取该环境温湿度值所对应的区间，进而确定其对应的基准风速。
[0026]步骤五、所述心率信息的处理具体包括以下步骤：
[0027]1)对获取的心率执行卡尔曼滤波，去除白噪声获取稳定值；
[0028]2)去除滤波后数据的极值，获取稳定平滑的运动趋势曲线；
[0029]3)确定运动趋势曲线对应的均值与方差，获取对应的风速增量。
[0030]步骤六、所述基准风速的确定具体包括以下步骤：
[0031]1)将检测装置获取到的环境温度和相对湿度信息分别与临界值作比较，确定其对应的温度区间和相对湿度区间，进而确定其对应的热舒适感觉等级；
[0032]2)根据所述环境温湿度信息得到的热舒适感觉等级对应相应的系数；
[0033]3)根据所述环境温湿度信息计算对应热舒适等级下的基准风速V0，计算公式如下所示：
[0034]V0＝a
×
T+b
×
相对湿度，其中a,b为经验值
[0035]步骤七、所述获取对应的风速增量具体包括以下步骤：
[0036]1)每十个心率数据作为一组数据，去除极值，利用最小二乘法得到人体的运动趋势曲线，得到该曲线对应的系数；
[0037]2)计算每组数据的均值和方差σ2(HR)；
[0038]3)根据人体运动趋势曲线方程的系数正负来确定相应的风速增量ΔV的正负；
[0039]4)利用计算得出的心率均值来计算最大心率百分比％HRmax，两者之间的对应关系如下：
[0040][0041]5)根据最大心率百分比％HRmax和方差σ2(HR)来计算得出相应的风速增量ΔV的大小，具体对应关系如下所示：
[0042]σ2(HR)＝0，ΔV＝0
[0043]σ2(HR)＞0，ΔV＝％HRmax
×
V0+σ(HR)
[0044]本专利技术解决了现有冷却服体积大、重量偏重、冷却效果不均匀，过冷等问题。本专利技术提供的基于数据驱动的运动爽身衣包括通风管道、微型鼓风机、心率检测模块、环境温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据驱动的运动爽身衣，包括通风管道和检测装置，其特征在于：所述的通风管道采用一种参照植物叶脉结构所设计的分布式仿生通风管道，根据人体背部模型分析得到的人体温度分布规律进行管道铺设。2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的运动爽身衣，其特征在于：所述通风管道包括两个进风口和若干出风口。当进风口鼓入空气时，整个衣服微微鼓起，通过管路小孔的微风全面为人体铺风，通风微孔自下到上逐渐增大，以解决管道末端送风量不足的问题，最后从袖口、领口完成排气，实现气体交换。3.根据权利要求1所述的基于数据驱动的运动爽身衣，其特征在于：所述通风管道的两个主管道仿照双子叶植物网状脉中的主脉结构呈纵向铺设在人体背部两侧，与微型鼓风机相连，两侧供气主管间的剩余空间通过毛细管道相接，仿照单子叶植物的平行脉结构呈横向分布，均匀铺设在人体背部及胸前位置。4.根据权利要求3所述的基于数据驱动的运动爽身衣，其特征在于：各通风管道外侧与衣服本体黏连，管道内侧设有若干通风微孔，即在管道靠近穿戴者身体的一层上开置若干通风微孔，通风微孔的孔径自下而上逐渐增大。5.根据权利要求1所述的基于数据驱动的运动爽身衣，其特征在于：所述检测装置包括心率检测模块、环境温湿度检测模块、主控单元。所述主控单元计算处理心率值和环境温湿度，进而调节微型鼓风机的风速。6.一种根据权利要求1至5任一项所述基于数据驱动的运动爽身衣实现的基于心率和环境温湿度的动态舒适风调控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：主控单元获取人体心率和环境温湿度数据并进行处理；步骤2：将计算处理后的环境温湿度...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔炜，亓娜，李成龙，李兴广，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：