本發(fā)明屬于風(fēng)扇控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種風(fēng)扇控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)風(fēng)扇功能單一，且難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或自動(dòng)控制，不夠便捷。再者，也容易出現(xiàn)人們忘記調(diào)節(jié)風(fēng)力或出門后忘記關(guān)閉風(fēng)扇的情況，導(dǎo)致浪費(fèi)電的問題。

現(xiàn)有傳統(tǒng)智能風(fēng)扇一定程度上實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制或自動(dòng)控制，但其智能溫控是基于環(huán)境溫度的，環(huán)境溫度與人體體感是存在一定差距的，人體的新陳代謝率與衣服熱阻會(huì)影響人體熱舒適，根據(jù)環(huán)境溫度實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)不一定符合當(dāng)時(shí)人體熱舒適度的要求。

在新一代智能風(fēng)扇中，暫無已推出的實(shí)用性產(chǎn)品運(yùn)用到基于室內(nèi)環(huán)境熱舒適度和人體熱舒適方程的風(fēng)扇調(diào)控方法，僅根據(jù)睡眠狀況進(jìn)行智能調(diào)控并不能滿足日常全天候所需。另一方面，通過風(fēng)扇機(jī)身的感應(yīng)器來識(shí)別用戶手勢(shì)，是基于計(jì)算機(jī)視覺的，然而通過該方法獲取的的手勢(shì)信號(hào)數(shù)據(jù)量大，識(shí)別算法復(fù)雜，同時(shí)對(duì)背景、光線等外部環(huán)境依賴性強(qiáng)，并不太適合動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)識(shí)別，且對(duì)感應(yīng)距離及方向有一定的限制。再者，單一的控制模式有時(shí)并不能完全滿足用戶的需求。

而在可穿戴手環(huán)方面，現(xiàn)有的手環(huán)功能有限，手環(huán)與智能家居的聯(lián)動(dòng)主要集中在利用手環(huán)采集的人體睡眠情況，自動(dòng)調(diào)控智能家居。手環(huán)內(nèi)嵌的加速度傳感器與陀螺儀多用于計(jì)步、識(shí)別運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與睡眠狀況，在智能家居領(lǐng)域還未被更有效地利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風(fēng)扇控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了兩種控制模式，解決了單一控制模式無法完全滿足用戶需求的問題，實(shí)現(xiàn)了全天候智能控制。相比利用風(fēng)扇機(jī)身感應(yīng)器的基于計(jì)算機(jī)視覺的手勢(shì)識(shí)別進(jìn)行操控的方式，本控制系統(tǒng)的室內(nèi)可控范圍也加大了，對(duì)光線等環(huán)境的依賴也減小了。再者，與傳統(tǒng)智能風(fēng)扇僅根據(jù)環(huán)境溫度進(jìn)行風(fēng)力控制相比，本控制系統(tǒng)更符合人體熱舒適的要求。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種風(fēng)扇控制系統(tǒng)，包括用于檢測(cè)人體數(shù)據(jù)的手環(huán)和用于接收該手環(huán)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的接收終端，所述接收終端將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果發(fā)送至用于控制風(fēng)扇的微處理器以控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)；所述手環(huán)上設(shè)有用于檢測(cè)人體體表輻射溫度的溫度傳感器，用于檢測(cè)人體心率的脈搏檢測(cè)器，用于采集手臂手腕擺動(dòng)信息數(shù)據(jù)的加速度計(jì)和陀螺儀，以及用于切換手環(huán)控制模式的控制按鍵；所述接收終端與一用于采集周圍環(huán)境參數(shù)的環(huán)境參數(shù)采集模塊連接，并且該接收終端上設(shè)有用于識(shí)別、處理加速度計(jì)和陀螺儀所發(fā)送過來的人體手臂手腕擺動(dòng)信息數(shù)據(jù)的手勢(shì)識(shí)別模塊。

優(yōu)選地，所述環(huán)境參數(shù)采集模塊所采集的周圍環(huán)境參數(shù)包括有空氣溫度參數(shù)、空氣相對(duì)濕度參數(shù)和空氣流速參數(shù)。

優(yōu)選地，所述環(huán)境參數(shù)采集模塊所采集的周圍環(huán)境參數(shù)包括有空氣溫度參數(shù)、空氣相對(duì)濕度參數(shù)和空氣流速參數(shù)；所述接收終端接收到手環(huán)發(fā)過來的人體體表輻射溫度、人體心率數(shù)據(jù)后再結(jié)合周圍環(huán)境參數(shù)并通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法得到pmv值，之后接收終端將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果發(fā)送至微處理器以控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)。

熱舒適度評(píng)價(jià)方面，fanger教授提出的pmv指標(biāo)最具代表性。該指標(biāo)綜合考慮了影響人體熱舒適度的各個(gè)因素，代表了大多數(shù)人對(duì)熱舒適度的評(píng)價(jià)。pmv指標(biāo)可以表示為四個(gè)環(huán)境參數(shù)和兩個(gè)人體參數(shù)的函數(shù)。具體為空氣溫度參數(shù)，空氣相對(duì)濕度參數(shù)，空氣流速參數(shù)，人體體表輻射溫度，人體的衣服熱阻和人體的新陳代謝率即心率。

pmv計(jì)算公式如下示：

當(dāng)pmv值＝3時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為熱；當(dāng)pmv值＝2時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為暖；當(dāng)pmv值＝1時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為微暖；當(dāng)pmv值＝0時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為適中；當(dāng)pmv值＝-1時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為微涼；當(dāng)pmv值＝-2時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為涼；當(dāng)pmv值＝-3時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為冷。

現(xiàn)有的室內(nèi)環(huán)境舒適度的評(píng)價(jià)系統(tǒng)一般是通過繁瑣的迭代運(yùn)算求得舒適度指標(biāo)值，但是由于該公式本身是一個(gè)復(fù)雜的非線性函數(shù)，計(jì)算麻煩。因此本系統(tǒng)針對(duì)四個(gè)熱環(huán)境變量和兩個(gè)人為因素采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立仿真評(píng)價(jià)模型，避免了繁瑣的公式迭代運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了智能化地檢測(cè)pmv熱環(huán)境舒適度指標(biāo)。

優(yōu)選地，所述接收終端通過手勢(shì)識(shí)別模塊識(shí)別出加速度計(jì)和陀螺儀所發(fā)送過來的人體手臂手腕擺動(dòng)信息數(shù)據(jù)后再通過發(fā)送對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)給微處理器來控制風(fēng)扇工作。

優(yōu)選地，所述溫度傳感器、脈搏檢測(cè)器所檢測(cè)的數(shù)據(jù)與加速度計(jì)、陀螺儀所采集的數(shù)據(jù)不同時(shí)發(fā)送給接收終端，這兩種方式通過手環(huán)上的控制按鍵來進(jìn)行切換。

優(yōu)選地，所述手環(huán)上還設(shè)有用于顯示手環(huán)當(dāng)前工作狀態(tài)的led顯示模塊。

優(yōu)選地，所述手環(huán)與接收終端通過藍(lán)牙通信連接，該藍(lán)牙為低功耗藍(lán)牙。

當(dāng)控制模式為通過人體生理參數(shù)和周圍環(huán)境參數(shù)控制風(fēng)扇時(shí)，接收終端接收到手環(huán)發(fā)過來的人體體表輻射溫度、人體心率數(shù)據(jù)后再結(jié)合周圍環(huán)境參數(shù)并通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法得到pmv值，之后接收終端將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果發(fā)送至微處理器以控制風(fēng)扇的風(fēng)力。

當(dāng)通過控制按鍵切換到通過手臂手腕擺動(dòng)的模式控制風(fēng)扇時(shí)，接收終端通過用于識(shí)別和處理加速度計(jì)和陀螺儀所發(fā)送過來的人體手臂手腕擺動(dòng)信息數(shù)據(jù)的手勢(shì)識(shí)別模塊來識(shí)別手勢(shì)信息，并發(fā)送對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)給微控制器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇的室內(nèi)無線控制。

本發(fā)明通過添加采集人體體表溫度，室內(nèi)溫濕度等反饋環(huán)節(jié)，通過pmv熱舒適方程，應(yīng)用于手環(huán)上，智能控制風(fēng)扇風(fēng)力，形成閉環(huán)的溫度控制，使人體始終自動(dòng)處于最舒適的室內(nèi)空調(diào)環(huán)境狀態(tài)，而不需要人手工調(diào)控。并且該系統(tǒng)采用了智能手環(huán)加速度傳感器來識(shí)別用戶的手勢(shì)以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，其操作較為簡(jiǎn)便，受環(huán)境影響也比較小。

該系統(tǒng)采用了兩種控制模式，解決了單一控制模式無法完全滿足用戶需求的問題，實(shí)現(xiàn)了全天候智能控制。相比利用風(fēng)扇機(jī)身感應(yīng)器的基于計(jì)算機(jī)視覺的手勢(shì)識(shí)別進(jìn)行操控的方式，本控制系統(tǒng)的室內(nèi)可控范圍也加大了，對(duì)光線等環(huán)境的依賴也減小了。再者，與傳統(tǒng)智能風(fēng)扇僅根據(jù)環(huán)境溫度進(jìn)行風(fēng)力控制相比，本控制系統(tǒng)更符合人體熱舒適的要求。

附圖說明

圖1為本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為手環(huán)的主要硬件原理圖。

其中，1為手環(huán)，11為溫度傳感器，12為脈搏檢測(cè)器，13為控制按鍵，141為加速度計(jì)，142為陀螺儀，15為led顯示模塊，2為接收終端，21為環(huán)境參數(shù)采集模塊，22為手勢(shì)識(shí)別模塊，3為微處理器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

參照?qǐng)D1～2，本發(fā)明實(shí)施例一種風(fēng)扇控制系統(tǒng)，包括用于檢測(cè)人體數(shù)據(jù)的手環(huán)1和用于接收該手環(huán)1數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的接收終端2，所述接收終端2將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果發(fā)送至用于控制風(fēng)扇的微處理器3以控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)；所述手環(huán)1上設(shè)有用于檢測(cè)人體體表輻射溫度的溫度傳感器11，用于檢測(cè)人體心率的脈搏檢測(cè)器12，用于采集手臂手腕擺動(dòng)信息數(shù)據(jù)的加速度計(jì)141和陀螺儀142，用于切換手環(huán)控制模式的控制按鍵13，以及用于顯示手環(huán)當(dāng)前工作狀態(tài)的led顯示模塊15；所述接收終端2與一用于采集周圍環(huán)境參數(shù)的環(huán)境參數(shù)采集模塊21連接，并且該接收終端2上設(shè)有用于識(shí)別、處理加速度計(jì)141和陀螺儀142所發(fā)送過來的人體手臂手腕擺動(dòng)信息數(shù)據(jù)的手勢(shì)識(shí)別模塊22。

參照?qǐng)D1～2，所述環(huán)境參數(shù)采集模塊21所采集的周圍環(huán)境參數(shù)包括有空氣溫度參數(shù)、空氣相對(duì)濕度參數(shù)和空氣流速參數(shù)；所述接收終端2接收到手環(huán)1發(fā)過來的人體體表輻射溫度、人體心率數(shù)據(jù)后再結(jié)合周圍環(huán)境參數(shù)并通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法得到pmv值，之后接收終端2將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果發(fā)送至微處理器1以控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)。

熱舒適度評(píng)價(jià)方面，fanger教授提出的pmv指標(biāo)最具代表性。該指標(biāo)綜合考慮了影響人體熱舒適度的各個(gè)因素，代表了大多數(shù)人對(duì)熱舒適度的評(píng)價(jià)。pmv指標(biāo)可以表示為四個(gè)環(huán)境參數(shù)和兩個(gè)人體參數(shù)的函數(shù)。具體為空氣溫度參數(shù)，空氣相對(duì)濕度參數(shù)，空氣流速參數(shù)，人體體表輻射溫度，人體的衣服熱阻和人體的新陳代謝率即心率。

pmv計(jì)算公式如下示：

當(dāng)pmv值＝3時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為熱；當(dāng)pmv值＝2時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為暖；當(dāng)pmv值＝1時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為微暖；當(dāng)pmv值＝0時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為適中；當(dāng)pmv值＝-1時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為微涼；當(dāng)pmv值＝-2時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為涼；當(dāng)pmv值＝-3時(shí)，人體熱舒適感覺對(duì)應(yīng)為冷。

現(xiàn)有的室內(nèi)環(huán)境舒適度的評(píng)價(jià)系統(tǒng)一般是通過繁瑣的迭代運(yùn)算求得舒適度指標(biāo)值，但是由于該公式本身是一個(gè)復(fù)雜的非線性函數(shù)，計(jì)算麻煩。因此本系統(tǒng)針對(duì)四個(gè)熱環(huán)境變量和兩個(gè)人為因素采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立仿真評(píng)價(jià)模型，避免了繁瑣的公式迭代運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了智能化地檢測(cè)pmv熱環(huán)境舒適度指標(biāo)。

參照?qǐng)D1～2，所述接收終端2通過手勢(shì)識(shí)別模塊22識(shí)別出加速度計(jì)141和陀螺儀142所發(fā)送過來的人體手臂手腕擺動(dòng)信息數(shù)據(jù)后再通過發(fā)送對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)給微處理器3來控制風(fēng)扇工作。

參照?qǐng)D1～2，所述手環(huán)1與接收終端2通過低功耗藍(lán)牙通信連接，所述溫度傳感器11、脈搏檢測(cè)器12所檢測(cè)的數(shù)據(jù)與加速度計(jì)141、陀螺儀142所采集的數(shù)據(jù)不同時(shí)發(fā)送給接收終端2，這兩種方式通過手環(huán)1上的控制按鍵13來進(jìn)行切換。

參照?qǐng)D1～2，手環(huán)1中的主控芯片da14580是32位的armcortexmo系列，具有藍(lán)牙功能；加速度計(jì)采用adxl362用于檢測(cè)人體手臂手腕的擺動(dòng)；溫度傳感器11可以檢測(cè)人體輻射的溫度；led顯示模塊15用于指示手環(huán)當(dāng)前的工作狀態(tài)；脈搏檢測(cè)器12使用afe4403用以檢測(cè)脈搏；而控制按鍵13則用于切換控制模式。接收終端2上的主控芯片也是da14580，其結(jié)合由手環(huán)1發(fā)送過來的數(shù)據(jù)后通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法得到pmv值，并由此來控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)。

選取adxl362加速度計(jì)作為算法的加速度數(shù)據(jù)采集源，通過對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)信息的提取，并利用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)特征進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)以較小的計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)空間復(fù)雜度，獲取較高的手勢(shì)識(shí)別精度的目的。

而在手勢(shì)設(shè)計(jì)方面，可參考如下：

1、風(fēng)扇開/關(guān)，以類似敲門的動(dòng)作連續(xù)快速晃動(dòng)小臂兩次；

2、風(fēng)力控制，向前平伸小臂后順時(shí)針劃一個(gè)圈則提高一檔風(fēng)力，向前平伸小臂后逆時(shí)針劃一個(gè)圈則降低一檔風(fēng)力；

3、搖頭(風(fēng)向)，向前平伸小臂后向左平行勻速劃動(dòng)則風(fēng)扇向左搖頭，向前平伸小臂后向右平行勻速劃動(dòng)則風(fēng)扇向右搖頭。

參照?qǐng)D1～2，當(dāng)控制模式為通過人體生理參數(shù)和周圍環(huán)境參數(shù)控制風(fēng)扇時(shí)，接收終端2接收到手環(huán)1發(fā)過來的人體體表輻射溫度、人體心率數(shù)據(jù)后再結(jié)合周圍環(huán)境參數(shù)并通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法得到pmv值，之后接收終端2將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果發(fā)送至微處理器1以控制風(fēng)扇的工作狀態(tài)。

參照?qǐng)D1～2，當(dāng)通過控制按鍵13切換到通過手臂手腕擺動(dòng)的模式控制風(fēng)扇時(shí)，接收終端2通過用于識(shí)別和處理加速度計(jì)141和陀螺儀142所發(fā)送過來的人體手臂手腕擺動(dòng)信息數(shù)據(jù)的手勢(shì)識(shí)別模塊22來識(shí)別手勢(shì)信息，并發(fā)送對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)給微控制器3，以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇的室內(nèi)無線控制。

參照?qǐng)D1～2，本發(fā)明實(shí)施例通過添加采集人體體表溫度，室內(nèi)溫濕度等反饋環(huán)節(jié)，通過pmv熱舒適方程，應(yīng)用于手環(huán)上，智能控制風(fēng)扇風(fēng)力，形成閉環(huán)的溫度控制，使人體始終自動(dòng)處于最舒適的室內(nèi)空調(diào)環(huán)境狀態(tài)，而不需要人手工調(diào)控。并且該系統(tǒng)采用了智能手環(huán)加速度傳感器來識(shí)別用戶的手勢(shì)以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，其操作較為簡(jiǎn)便，受環(huán)境影響也比較小。

該系統(tǒng)實(shí)施例采用了兩種控制模式，解決了單一控制模式無法完全滿足用戶需求的問題，實(shí)現(xiàn)了全天候智能控制。相比利用風(fēng)扇機(jī)身感應(yīng)器的基于計(jì)算機(jī)視覺的手勢(shì)識(shí)別進(jìn)行操控的方式，本控制系統(tǒng)的室內(nèi)可控范圍也加大了，對(duì)光線等環(huán)境的依賴也減小了。再者，與傳統(tǒng)智能風(fēng)扇僅根據(jù)環(huán)境溫度進(jìn)行風(fēng)力控制相比，本控制系統(tǒng)更符合人體熱舒適的要求。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。