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CN111520867A - 一种控制方法及空调器 - Google Patents

一种控制方法及空调器 Download PDF

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CN111520867A CN202010416879.3A CN202010416879A CN111520867A CN 111520867 A CN111520867 A CN 111520867A CN 202010416879 A CN202010416879 A CN 202010416879A CN 111520867 A CN111520867 A CN 111520867A
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Abstract

本发明提供了一种控制方法，用于控制空调睡眠模式的运行，包括：判断空调是否进入睡眠模式；若是，获取人体的近端皮肤温度及远端皮肤温度；判断远端皮肤温度与近端皮肤温度之间的第一差值是否在第一预设范围内；若是，控制空调以当前设置运行；若否，计算第一差值在第一预设范围内所需第一环境温度，根据第一环境温度设置空调运行参数；在第一差值位于第一预设范围内预设时间段后，获取人体的核心温度；判断核心温度与人体最佳睡眠核心温度的第二差值的绝对值是否在第二预设范围内；若是，控制空调以当前设置运行；若否，计算第二差值的绝对值在第二预设范围内所需第二环境温度，根据第二环境温度设置空调运行参数。该方法可提高用户睡眠质量。

Description

一种控制方法及空调器
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种控制方法及空调器。
背景技术
睡眠是人类必不可少的一部分，睡眠质量的好坏对人类活动有极大的影响，而睡眠质量受室内环境温度的影响很大。
目前空调的睡眠模式控制方式比较单一。当空调进入睡眠模式后，降低内机转速，同时在一定温度下运行一段时间后，降低1℃运行一段时间，然后再降温1℃，运行一段时间后升温。但人体核心温度会随着睡眠时期不同而发生变化，且每个人对温度的反应不同，所以这种机械的控制方式无法使睡眠期室内的环境温度达到最适合用户的温度值，导致用户睡眠质量不佳。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种控制方法及空调器，用于至少部分解决上述技术问题。
为解决上述问题，本发明一方面提供一种控制方法，用于在空调处于睡眠模式时控制空调的运行，包括：判断空调是否进入睡眠模式；若是，获取人体的近端皮肤温度及远端皮肤温度；判断所述远端皮肤温度与所述近端皮肤温度之间的第一差值是否在第一预设范围内；若是，控制空调以当前设置运行；若否，则计算所述第一差值在第一预设范围内所需的第一环境温度，根据所述第一环境温度设置空调运行参数；在所述第一差值位于所述第一预设范围内预设时间段后，获取人体的核心温度；判断所述核心温度与人体最佳睡眠核心温度的第二差值的绝对值是否在第二预设范围内；若是，控制空调以当前设置运行；若否，则计算所述第二差值的绝对值在第二预设范围内所需的第二环境温度，根据所述第二环境温度设置空调运行参数。
由此，通过将空调睡眠模式设计为入睡期控制模式及睡眠期控制模式，在入睡期根据人体远近端皮肤温度控制空调运行，在睡眠期根据人体当前核心温度及最佳睡眠核心温度控制空调运行，不同睡眠状态采用不同的控制方式，可保证用户在各时段的最佳睡眠，提高用户体验。
可选地，所述计算所述第一差值在第一预设范围内所需的第一环境温度包括：根据当前环境温度、当前近端皮肤温度、当前远端皮肤温度及人体热调节模型计算所述第一环境温度。
由此，基于当前环境温度、皮肤温度，结合人体热调节模型，可以准确地计算使得用户在入睡期更好入睡所需的室内环境温度，从而得到空调当前最佳的运行参数。
可选地，，所述计算所述第二差值的绝对值在第二预设范围内所需的第二环境温度包括：根据当前环境温度及人体热调节模型计算所述第二环境温度。
由此，基于当前环境温度，结合人体热调节模型，可以准确地计算使得用户在睡眠期最佳睡眠所需的室内环境温度，从而得到空调当前最佳的运行参数。
可选地，所述判断所述核心温度与人体最佳睡眠核心温度的第二差值的绝对值是否在第二预设范围内包括：获取非空调使用季节人体睡眠的核心温度；根据所述非空调使用季节人体睡眠的核心温度，拟合人体最佳睡眠核心温度曲线，得到所述人体最佳睡眠核心温度。
由此，通过收集非空调季节睡眠状态下人体温度获取最佳睡眠温度曲线，拟合最佳温度控制曲线，可提高用户睡眠质量。
可选地，所述根据所述第一环境温度设置空调运行参数包括：在空调制冷时，若所述第一差值大于所述第一预设范围上限，则将所述空调的风向调节至远端皮肤；若所述第一差值小于所述第一预设范围的上限，则将所述空调的风向调节至近端皮肤。
由此，根据当前人体远近端皮肤温度调节空调的风向，以使得人体能够更快达到最佳入睡状态，更好的入睡。
可选地，所述控制方法还包括：根据人体调节热模型计算人体当前核心温度达到所述最佳睡眠核心温度的时间；根据所述时间设定重复获取人体核心温度的时刻，在所述时刻，获取人体核心温度与所述人体最佳睡眠核心温度进行比较。
可选地，当所述人体当前核心温度大于所述最佳睡眠核心温度时，间隔t2/3后重复获取人体核心温度与所述人体最佳睡眠核心温度进行比较；当所述人体当前核心温度小于所述最佳睡眠核心温度时，间隔t2/2后重复获取人体核心温度与所述人体最佳睡眠核心温度进行比较，其中，t2为当前核心温度达到所述最佳睡眠核心温度的时间。
由此，人体核心温度在不断变化，且最佳核心温度曲线中的最佳温度值也在变化，通过实时监控人体核心温度，不断调整空调设定参数，使人体睡眠温度与最佳睡眠核心温度基本吻合，以获得最佳睡眠环境，提升了控制的精准度。
可选地，所述控制方法还包括：在制冷条件下，当所述人体当前核心温度大于所述最佳睡眠核心温度时，提高所述空调的风机的转速；当所述人体当前核心温度小于所述最佳睡眠核心温度时，降低所述空调的风机的转速；在制热条件下，当所述人体当前核心温度大于所述最佳睡眠核心温度时，降低所述空调的风机的转速；当所述人体当前核心温度小于所述最佳睡眠核心温度时，提高所述空调的风机的转速。
由此，可根据人体冷热感觉不同，在不同季节下实施不同的控制方式，提升用户体验。
可选地，所述第一预设范围为-1～1℃，所述第二预设范围为0～0.2℃。
由此，通过合理设计不同睡眠模式判断的温度差值范围，可提升控制方法的准确度，实现精准控制，从而保证人体的最佳睡眠。
本发明又一方面提供一种空调器，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，可执行上述所述的控制方法。所述空调器具有上述控制方法具有的优势，在此不再赘述。
附图说明
图1示意性示出了本发明第一实施例提供的控制方法的流程图；
图2示意性示出了本发明第一实施例提供的空调的控制模式图。
具体实施方式
为使得本发明的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种基于人体热调节模型的空调睡眠模式控制方法，在入睡期根据远端及近端皮肤温度控制空调运行，在睡眠期根据人体当前核心温度及人体最佳核心温度控制空调运行。该控制方法可保证用户更好的入睡，并且在睡眠期具有更佳的睡眠质量，提升用户体验。下面以具体的实施例进行介绍。
实施例一
图1示意性示出了本发明第一实施例提供的控制方法的流程图，图2示意性示出了本发明第一实施例提供的空调的控制模式图，如图1及图2所示，该控制方法例如可以包括操作S101～S109。
S101，判断空调是否进入睡眠模式。
若否，则控制空调继续执行正常的冷暖模式。若是，则执行操作S102。
S102，获取人体的近端皮肤温度及远端皮肤温度。
在上述操作S102中，人体的近端皮肤温度及远端皮肤温度由数据采集模块完成。该数据采集模块可以包括室内环境采集模块及用户生理参数获取模块。室内环境采集模块可以采用室内环境监测仪采集室内温度分布、风速等环境参数。用户在使用前录入人体图像并加以命名区分不同位置，图像采集分析系统可依据录入图像判定人体近远端位置，运用红外热成像技术采集不同物理发射的红外能量分析用户的体表温度以获得近远端皮肤温度。用户生理参数获取模块可以是目前已有的手环，其中，生理参数包括心率、新陈代谢率等。根据该些生理参数可以判断用户的睡眠状态，如浅度睡眠、深度睡眠等。
当空调进入睡眠模式后，在入睡期，在用户设定当前的温度基础上降低一定温度(例如0.5℃)，然后在一定时间段(例如5min)后测量近端皮肤温度和远端皮肤温度。本实施例中以胸膛皮肤温度作为近端皮肤温度，以脚部皮肤温度作为远端皮肤温度。
S103，判断远端皮肤温度与近端皮肤温度之间的第一差值是否在第一预设范围内。
研究表明，人体在相对凉爽的环境下更容易入睡，同时当DPG(DPG＝远端皮肤温度-近端皮肤温度)处于-1～1℃(大于零为佳)时较容易进入睡眠状态，即第一预设范围可以为-1～1℃，优选为0～1℃。
若是则执行操作S104，若否，则执行操作S105。
S104，控制空调以当前设置运行。
若DPG处于-1～1℃范围，说明此时室内环境温度为人体入睡的适宜温度，因此需要保持当前空调的运行状态，以保证用户更好地入睡。保持的时间段例如可以是20～30min。当用户完全入睡后，即保持当前状态运行20～30min后，空调进入睡眠期控制模式。
S105，计算第一差值在第一预设范围内所需的第一环境温度，根据第一环境温度设置空调运行参数。
若DPG不处于-1～1℃范围，表明当前室内环境温度不适宜用户更好的入睡。此时，数据处理模块可以根据当前的环境温度、人体皮肤温度与人体热调节模型，计算满足条件所需的环境温度，然后空调控制模块再依据需要达到的环境温度设定空调的运行参数，使得实际室内环境温度达到计算所需的环境温度。并且，记录到达所需状态的特定时间t1(min)。在特定时间后，继续运行(30-t1)min，随后进入睡眠期空调控制模式。
调节的参数可以是空调的温度，也可以是风速、风向等。在本发明一些实施例中，当空调是制冷模式时，若DPG＞1，则将风向调节至远端皮肤，以更快达到最佳状态，若DPG＜1则将风向调节至近端皮肤。
S106，在第一差值位于第一预设范围内预设时间段后，获取人体的核心温度。
第一差值位于第一预设范围内预设时间段表明用户已从入睡期进入睡眠期，此时空调开启睡眠期控制模式，根据人体的核心温度控制空调的运行。该预设时间段例如是上述所述的20～30min。人体的核心温度也可以通过上述数据采集模块获取，在空调进入睡眠控制期时，通过测量当前环境参数值，可获得当前人体核心温度。
S107，判断核心温度与人体最佳睡眠核心温度的第二差值的绝对值是否在第二预设范围内。
人体对冷热感觉不同，分为春夏和秋冬季。由于夏季睡眠时，环境温度太高，导致晚上不易很快入睡，冬季睡眠时，环境温度太低，导致晚上不易很快入睡，同时早上清醒也很艰难。因此根据非空调使用季节(例如春季和秋季)人体睡眠时的核心温度得到人体最佳的睡眠核心温度。具体是对采集的历史非空调使用季节人体睡眠时的核心温度，拟合用户最佳睡眠核心温度曲线。例如：在非空调使用季节，每天22点至第二天8点，每一小时测量人体核心温度，记录每一天温度数据并将每小时的温度值取均值。最终将各时刻温度以三角函数拟合成最佳核心温度曲线。研究表明人体核心温度与三角函数相近，用三角函数拟合夜晚睡眠温度曲线。确定正弦函数
Figure BDA0002493498070000061
中x1，x2.x3的值。对于测量的点，(22，T1)，(24，T2)，(02，T3)….拟合计算上述方程，则使
Figure BDA0002493498070000062
最小，即
Figure BDA0002493498070000063
k＝0，1，2时满足条件。解上述方程即得到x1，x2.x3的值，从而得到核心温度变化曲线。
在空调进入睡眠模式后，实时监控人体的核心温度，与最佳睡眠核心温度进行比较，若差值在第二预设范围内，则满足用户最佳睡眠条件，则执行操作S108。若差值不在第二预设范围内，则不满足用户最佳睡眠条件，则执行操作S109。在本发明一些实施例中，第二预设范围内可以为0～0.2℃。
S108，控制空调以当前设置运行。
S109，计算第二差值的绝对值在第二预设范围内所需的第二环境温度，根据第二环境温度设置空调运行参数。
若差值不在第二预设范围内，则需要对当前环境温度进行调整。结合人体热调节模型与当前环境参数，获取达到最佳核心温度所需环境温度，以此调节空调设定。具体的，在人体热调节模型中，将温度设定为变量，输出核心温度为定值，得到达到目标核心温度所需的温度。如：当前环境温度为27℃，风速为0.2m/s，可得到当前环境下人体核心温度为36.8℃，若此时最佳睡眠核心温度为36.2℃，可在模型中将目标核心温度设置为36.2℃，同时保持除温度外其他变量不变，可获得达到目标核心温度所需的环境温度，从而得到空调设定温度。
在根据最佳核心温度所需环境温度设定空调运行参数的同时，可调节风速，在在制冷条件下，当人体当前核心温度大于最佳睡眠核心温度时，提高空调的风机的转速；当人体当前核心温度小于最佳睡眠核心温度时，降低空调的风机的转速。在制热条件下，当人体当前核心温度大于最佳睡眠核心温度时，降低空调的风机的转速；当人体当前核心温度小于最佳睡眠核心温度时，提高空调的风机的转速。例如，在制冷条件下，当前温度较高时，则将内机转速提高50转，较低时则降低50转。
此外，由于人体核心温度在不断变化，且最佳核心温度曲线中的最佳温度值也在变化。为了达到最精确的控制，根据人体调节热模型计算人体当前核心温度达到最佳睡眠核心温度的时间t2，根据时间t2设定重复获取人体核心温度的时刻，在该时刻，获取人体核心温度与人体最佳睡眠核心温度进行比较。具体地，当前人体温度大于最佳核心温度时，在t2/3(当前人体温度小于最佳核心温度则为t2/2)后再次检测人体核心温度与最佳核心温度作对比，重复上述S106～S109。不断调整空调设定参数，使人体睡眠温度与最佳睡眠核心温度基本吻合，以获得最佳睡眠环境。
上述控制过程中采用的人体热调节模型为24节点模型，模型将人体划分为头部、躯干、手臂、手、腿部、脚部6个部分，每个部分分为4层：核心层，肌肉层，脂肪层，皮肤层。人体与环境间的换热包括蒸发换热，对流换热，和辐射换热。模型根据不同人群有不同划分，如年龄，性别等，但在实施方式上一致。具体表现为：
呼吸换热：
Figure BDA0002493498070000081
汗液的蒸发散热：E(i，4)＝EB(i，4)+SKINS(i)×SWEAT×Q10(i，4)
EMAX(i)＝(PSKIN(i))-Pair×2.2×(ht-hr×S(i))
E(i，4)＝EMAX(i)，当E(i，4)＞EMAX(i)时
其中，SKINS(i)为各个部位皮肤层的权重系数。
对流和辐射换热：Qt(i，4)＝ht×(T(i，4)-Ta)×S(i)
Figure BDA0002493498070000082
其中ht是皮肤表面与环境的总换热系数，hr是辐射换热系数，hc是对流换热系数，Va是空气流速。各部位各系数如表1所示。
Figure BDA0002493498070000083
表1
各个节点的热平衡方程：
核心层：
Figure BDA0002493498070000084
肌肉层：
Figure BDA0002493498070000085
脂肪层：
Figure BDA0002493498070000086
皮肤层：
Figure BDA0002493498070000087
综上所述，本实施例提供一种控制方法，通过将空调睡眠模式设计为入睡期控制模式及睡眠期控制模式，在入睡期根据人体远近端皮肤温度控制空调运行，在睡眠期根据人体当前核心温度及最佳睡眠核心温度控制空调运行，不同睡眠状态采用不同的控制方式，可保证用户在各时段的最佳睡眠，提高用户体验。并且，控制过程中基于人体热调节模型结合环境参数调节空调运行参数，通过收集非空调季节睡眠状态下人体温度获取最佳睡眠温度曲线，得到更符合用户睡眠的控制参数。此外，通过实时监控人体核心温度，以满足变化的人体核心温度及最佳睡眠核心温度，提高了控制的精准度。
实施例二
本实施例提供一种空调器，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，可执行上述所述的控制方法。所述空调器具有上述控制方法具有的优势，在此不再赘述。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种控制方法，用于在空调处于睡眠模式时控制空调的运行，其特征在于，包括：
判断空调是否进入睡眠模式；
若是，获取人体的近端皮肤温度及远端皮肤温度；
判断所述远端皮肤温度与所述近端皮肤温度之间的第一差值是否在第一预设范围内；
若是，控制空调以当前设置运行；若否，则计算所述第一差值在第一预设范围内所需的第一环境温度，根据所述第一环境温度设置空调运行参数；在所述第一差值位于所述第一预设范围内预设时间段后，获取人体的核心温度；
判断所述核心温度与人体最佳睡眠核心温度的第二差值的绝对值是否在第二预没范围内；
若是，控制空调以当前设置运行；若否，则计算所述第二差值的绝对值在第二预设范围内所需的第二环境温度，根据所述第二环境温度设置空调运行参数。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述计算所述第一差值在第一预设范围内所需的第一环境温度包括：
根据当前环境温度、当前近端皮肤温度、当前远端皮肤温度及人体热调节模型计算所述第一环境温度。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述计算所述第二差值的绝对值在第二预设范围内所需的第二环境温度包括：
根据当前环境温度及人体热调节模型计算所述第二环境温度。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述判断所述核心温度与人体最佳睡眠核心温度的第二差值的绝对值是否在第二预设范围内包括：
获取非空调使用季节人体睡眠的核心温度；
根据所述非空调使用季节人体睡眠的核心温度，拟合人体最佳睡眠核心温度曲线，得到所述人体最佳睡眠核心温度。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一环境温度设置空调运行参数包括：
在空调制冷时，若所述第一差值大于所述第一预设范围的上限，则将所述空调的风向调节至远端皮肤；若所述第一差值小于所述第一预设范围的上限，则将所述空调的风向调节至近端皮肤。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：根据人体调节热模型计算人体当前核心温度达到所述最佳睡眠核心温度的时间；
根据所述时间设定重复获取人体核心温度的时刻，在所述时刻，获取人体核心温度与所述人体最佳睡眠核心温度进行比较。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，当所述人体当前核心温度大于所述最佳睡眠核心温度时，间隔t2/3后重复获取人体核心温度与所述人体最佳睡眠核心温度进行比较；
当所述人体当前核心温度小于所述最佳睡眠核心温度时，间隔t2/2后重复获取人体核心温度与所述人体最佳睡眠核心温度进行比较；
其中，t2为当前核心温度达到所述最佳睡眠核心温度的时间。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
在制冷条件下，当所述人体当前核心温度大于所述最佳睡眠核心温度时，提高所述空调的风机的转速；当所述人体当前核心温度小于所述最佳睡眠核心温度时，降低所述空调的风机的转速；
在制热条件下，当所述人体当前核心温度大于所述最佳睡眠核心温度时，降低所述空调的风机的转速；当所述人体当前核心温度小于所述最佳睡眠核心温度时，提高所述空调的风机的转速。
9.根据权利要求1-8任一项所述的控制方法，其特征在于，所述第一预设范围为-1～1℃，所述第二预设范围为0～0.2℃。
10.一种空调器，包括：存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如权利要求1-9任一项所述的方法。
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