控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空調(diào)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器，本發(fā)明還設(shè)及 控制睡眠環(huán)境的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們的生活水平不斷提高，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對日常家用電器的附 加功能要求越來越高，對空調(diào)技術(shù)的要求也不例外，除了最基本的制冷與制熱功能外，人們 對空調(diào)的智能化、舒適度、環(huán)保W及節(jié)能等方面的要求越來越高，該樣也促使了空調(diào)技術(shù)的 發(fā)展，目前與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)有方案有兩種：
[0003] 第一種是《空調(diào)及其舒適睡眠控制方法和系統(tǒng)》（專利公開號CN103940041A，公布 日；2014年7月23日）；公開了包括述過時鐘模塊獲取當前的時間參數(shù)，若當前時間判斷 為夜間，進入下一步驟；通過人體感應(yīng)檢測模塊檢測當前房間內(nèi)是否有人；通過光照度檢 測模塊感知當前房間內(nèi)的光照度情況；若當前房間內(nèi)有人并且已經(jīng)焰燈，控制空調(diào)自動進 入舒適睡眠模式。
[0004] 第二種是《控制人體熱舒適感覺的空調(diào)器及控制方法》（專利公開號 CN102778002A，申請公布日；2012年11月14日）；公開了包括；采集人體舒適度相關(guān)參數(shù)； 根據(jù)所述人體舒適度相關(guān)參數(shù)并依據(jù)預(yù)定的預(yù)計平均熱感覺指數(shù)PMV公式，獲取相應(yīng)的人 體熱舒適感覺計算結(jié)果；根據(jù)所述計算結(jié)果獲取最佳控制策略；根據(jù)所述最佳控制策略控 制所述空調(diào)器的相關(guān)運行模式，W實現(xiàn)空調(diào)器舒適性控制。
[0005] 現(xiàn)有傳統(tǒng)的睡眠模式是；在制冷/除濕運轉(zhuǎn)時，設(shè)定睡眠模式后，運行1小時時設(shè) 定溫度上升rc，再過1小時后設(shè)定溫度再上升rc，再運行6小時后關(guān)閉。在制熱運轉(zhuǎn)時， 1小時后設(shè)定溫度下降2°C，再1小時后設(shè)定溫度再下降2°C，再3小時設(shè)定溫度上升rc， 再運行3小時后關(guān)閉。該種呆板機械地調(diào)整設(shè)定溫度方法，不夠智能，不夠人性化，給房間 人的舒適度不夠高。
[0006] W上列舉的比較接近的方案一雖能通過幾個模塊的聯(lián)合使用，可W智能進入睡眠 模式，但是進入睡眠模式后，沒有提出如何在不同濕度下，不同人群，用不同代謝率來計算 出不同的設(shè)定溫度，來調(diào)節(jié)對人體更加舒適的環(huán)境溫度，從而滿足人體更加舒適的睡眠狀 態(tài)。
[0007]W上列舉的比較接近的方案二雖也是利用了PMV方程，但是就睡眠控制沒有給出 具體的方案，也沒有提出如何在不同濕度下，不同人群，用不同代謝率來計算出不同的設(shè)定 溫度，來調(diào)節(jié)對人體更加舒適的環(huán)境溫度，從而滿足人體更加舒適的睡眠狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種控制睡眠環(huán)境的方法，適用于控制不同人群的進入舒適 睡眠狀態(tài)。
[0009] 本發(fā)明的另一目的是提供一種控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器。
[0010] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種控制睡眠環(huán)境的方法，具體按照W下步驟進 行：
[0011] 步驟 1，
[0012] 通過紅外人感傳感器采集人體類型、人員位置信息參數(shù)；通過空調(diào)濕度傳感器模 塊檢測房間空氣濕度；
[001引步驟2，
[0014] 根據(jù)PMV方程，將不同人體的代謝率與不同的濕度值帶入MPV方程計算出不同季 節(jié)W及男性、女性、兒童、老年人的睡眠舒適溫度；
[00巧]PMV= [0. 303*e-°.W6M+0. 028] {M-W-3. 05*10-3 [5733-6. 99 (M-W) -Pa]
[0016] -0. 42[(M-W)-58. 15]-1. 7*1〇-5m巧867-Pa)
[0017] -0. 0014M(34-ta)-3. 96*l〇-Sfci. [(tci+27：3)4-(ts+27：3)4]-fcihc(tci-ta)}
[0018] 其中，M為新陳代謝率，W為人體做功率，P。為環(huán)境空氣中水蒸氣分壓力，t。為空 氣溫度，fd為穿衣人與裸體表面積之比，為平均福射溫度，td為穿衣人體外表面平均溫 度，h。為對流熱交換系數(shù)；
[001引步驟3，
[0020] 空調(diào)開機，在智能模式下，空調(diào)首先判斷是智能制熱還是智能制冷，是智能制熱走 制熱程序，是智能制冷走制冷程序，空調(diào)控制板收到遙控器睡眠信號時就開始計時進入八 小時睡眠狀態(tài)，空調(diào)按照低風運行，并且風向避開人體，在八小時睡眠時間里按照PMV方程 計算得出的設(shè)定溫度數(shù)表來調(diào)整當前睡眠的設(shè)定溫度，設(shè)定溫度精確到0. 5度，設(shè)定溫度 會在睡眠的八小時內(nèi)每半個小時按照數(shù)表調(diào)整一次來滿足房間內(nèi)舒適睡眠的要求，八小時 后退出睡眠且系統(tǒng)關(guān)機。
[0021] 本發(fā)明所采用的另一種技術(shù)方案，控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器，包括MCU，輸入模塊、 輸出模塊、電源分別與MCU相連，紅外人感傳感器、空調(diào)濕度傳感器模塊分別與輸入模塊連 接。
[0022] 本發(fā)明的特征還在于，輸入模塊包括溫度傳感器。
[0023] 輸出模塊包括12V步進電機。
[0024] MCU采用16位單片機。
[00巧]本發(fā)明的有益效果是在現(xiàn)有空調(diào)電腦板上充分應(yīng)用W下兩類傳感器：
[0026] (1)帶有紅外人感傳感器，可W區(qū)分出成年男性，成年女性，老人和兒童模式，將該 四種人群相應(yīng)的代謝率帶入PMV方程；
[0027] (2)帶有濕度傳感器，將相應(yīng)的環(huán)境濕度帶入PMV方程。由PMV方程計算出不同的 人群在不同濕度下人體最佳舒適睡眠溫度，進而將房間設(shè)定溫度每半個小時自動按照最佳 舒適溫度方向調(diào)整一次，從而智能地適應(yīng)人體睡眠舒適需求。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本發(fā)明控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖中，1.紅外人感傳感器，2.空調(diào)濕度傳感器模塊，3.輸入模塊，4.MCU，5.輸出模 塊，6.電源。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0031] 一種控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括MCU4,輸入模塊3、輸出模塊5、 電源6分別與MCU4相連，紅外人感傳感器1、空調(diào)濕度傳感器模塊2分別與輸入模塊3連 接。
[0032] 本發(fā)明是在現(xiàn)有空調(diào)器電腦板的輸入模塊中增加紅外人感傳感器1與空氣濕度 傳感器模塊2。電源6使用的是開關(guān)電源技術(shù)，開關(guān)電源的功率為18W，能輸出12V與5V兩 種直流電源供電腦板使用；輸入模塊3還包括有各種溫度傳感器，各種開關(guān)量的輸入等；輸 出模塊5包括12V步進電機控制擺風輸出，控制壓機、風機、四通閥、外風機、換新風等繼電 器輸出，還有負離子等輸出；MCU4采用高性能的16位單片機作為中央控制器。
[0033] 紅外人感傳感器1主要是來識別房間人員類型W及人員位置，人員類型識別是通 過紅外檢測人在睡眠時皮膚表面溫度的差別，將人大致分成成年男性，成年女性，老人與小 孩四類；空調(diào)濕度傳感器模塊2是用來檢測當前房間的空氣濕度，知道人群類型與當前濕 度，再按照不同的人群在不同的濕度下具有不同代謝率帶入PMV方程來計算將要調(diào)整的舒 適溫度，進入舒適睡眠后程序會每半個小時自動調(diào)整空調(diào)設(shè)定溫度，此時空調(diào)按照指定的 設(shè)定溫度調(diào)整房間的環(huán)境溫度W達到舒適睡眠的目的。
[0034] 一種控制睡眠環(huán)境的方法，具體按照W下步驟進行：
[00對步驟1，
[0036] 通過紅外人感傳感器1采集人體類型、人員位置信息參數(shù)；通過空調(diào)濕度傳感器 模塊2檢測房間空氣濕度；
[0037]步驟 2，
[0038] 根據(jù)PMV方程，將中標院提供的不同人體的代謝率與不同的濕度值帶入MPV方程 計算出不同季節(jié)，W及男性、女性、兒童、老年人的睡眠舒適溫度（橫坐標與縱坐標交點代 表就是溫度，比如表一第一行；睡眠時間為0,代謝率為49. 3時，不同相對濕度所對應(yīng)的溫 度。）。如表1-表8所不。
[0039]PMV= [0. 303*e-°.W6M+0. 02引{M-W-3. 05*10-3 [5733-6. 99 (M-W) -Pa]
[0040] -0. 42 [ (M-W) -58. 15] -1. 7*1〇-5m巧867-Pa)
[0041] -0. 0014M(34-ta)-3. 96*l〇-Sfci. [(tci+27：3)4-(ts+27：3)4]-fcihc(tci-ta)}
[0042] 其中M為新陳代謝率（W/s)，W為人體做功率（W/s)，Pg為環(huán)境空氣中水蒸氣分壓 力（Pa)，t。為空氣溫度（°C)，f為穿衣人與裸體表面積之比，t,為平均福射溫度（°C)， td為穿衣人體外表面平均溫度（°C)，h。為對流熱交換系數(shù)（W/s.m2°C)
[0043] 表1男性夏季睡眠舒適溫度/°C
[0044]
【主權(quán)項】
1. 一種控制睡眠環(huán)境的方法，其特征在于，具體按照以下步驟進行： 步驟1， 通過紅外人感傳感器采集人體類型、人員位置信息參數(shù)；通過空調(diào)濕度傳感器模塊檢 測房間空氣濕度； 步驟2， 根據(jù)PMV方程，將不同人體的代謝率與不同的濕度值帶入MPV方程計算出不同季節(jié)以 及男性、女性、兒童、老年人的睡眠舒適溫度； PMV=[0? 303*e-0.036M+0. 028] {M-W-3. 05*1(T3 [5733-6. 99 (M-W)-PJ-0? 42 [ (M-W) -58. 15] -I. 7*1(T5M(5867-Pa) -0? 0014M(34-ta) -3. 96*l(T8fcl. [ (tcl+273)4- (ts+273)4] -fclhc (tcl-ta)} 其中，M為新陳代謝率，W為人體做功率，PaS環(huán)境空氣中水蒸氣分壓力，t。為空氣溫 度，fd為穿衣人與裸體表面積之比，ts為平均輻射溫度，t^為穿衣人體外表面平均溫度，h。 為對流熱交換系數(shù)； 步驟3， 空調(diào)開機，在智能模式下，空調(diào)首先判斷是智能制熱還是智能制冷，是智能制熱走制熱 程序，是智能制冷走制冷程序，空調(diào)控制板收到遙控器睡眠信號時就開始計時進入八小時 睡眠狀態(tài)，空調(diào)按照低風運行，并且風向避開人體，在八小時睡眠時間里按照PMV方程計算 得出的設(shè)定溫度數(shù)表來調(diào)整當前睡眠的設(shè)定溫度，設(shè)定溫度精確到0.5度，設(shè)定溫度會在 睡眠的八小時內(nèi)每半個小時按照數(shù)表調(diào)整一次來滿足房間內(nèi)舒適睡眠的要求，八小時后退 出睡眠且系統(tǒng)關(guān)機。
2. -種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述控制睡眠環(huán)境的方法的控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器，其特征在 于，包括MCU(4)，輸入模塊（3)、輸出模塊（5)、電源（6)分別與MCU(4)相連，紅外人感傳感 器（1)、空調(diào)濕度傳感器模塊（2)分別與輸入模塊（3)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器，其特征在于，所述輸入模塊（3)包括 溫度傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器，其特征在于，所述輸出模塊（5)包括 12V步進電機。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器，其特征在于，所述MCU⑷采用16位 單片機。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控制睡眠環(huán)境的方法，通過紅外人感傳感器采集人體類型、人員位置信息參數(shù)；通過空調(diào)濕度傳感器模塊檢測房間空氣濕度；根據(jù)PMV方程，將不同人體的代謝率與不同的濕度值帶入MPV方程計算出不同季節(jié)以及男性、女性、兒童、老年人的睡眠舒適溫度；空調(diào)開機，低風運行，并且風向避開人體，按照PMV方程計算得出的設(shè)定溫度數(shù)表來調(diào)整當前睡眠的設(shè)定溫度。本發(fā)明還公開了控制睡眠環(huán)境的空調(diào)器。輸入模塊、輸出模塊、電源分別與MCU相連，紅外人感傳感器、空調(diào)濕度傳感器模塊分別與輸入模塊連接。有益效果是適用于控制不同人群的進入舒適睡眠狀態(tài)。
【IPC分類】F24F11-00
【公開號】CN104764165
【申請?zhí)枴緾N201510164125
【發(fā)明人】李世剛, 張開銀, 趙曉云, 于立志
【申請人】阜陽師范學(xué)院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月8日