一种基于热感觉识别的多维个性化热环境控制方法及系统

1.本发明涉及人工环境及节能技术领域，特别是涉及一种基于热感觉识别的多维个性化热环境控制方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.调节室内热环境的方法具有典型的季节特点，夏季天气炎热时可开启空调制冷设备；冬天气候寒冷，可用散热器、地暖及空调等设施供暖。这些设施均以营造均一恒定的热环境为目标，但基于个体间的生理、热适应及习惯等方面的差异，对热环境的需求也存在个体差异，即便在标准推荐的最舒适热环境条件下，仍然会有一部分人员感觉不舒适和不满意；而且，现有的热环境控制方法大多基于空气温度、湿度等进行控制，同样由于个体间的差异，无法判断个体的热舒适。
4.个性化的热环境控制方法可依据不同需求可进行个性化热环境营造，能够最大可能地满足个体对热舒适的差异化要求；但是又因为不同的个体对热舒适的需求度不同，若采用全局热环境控制方法，仍存在上述提出的问题，所以在室内环境中，如何满足不同个体的热舒适需求度是目前需要解决的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提出了一种基于热感觉识别的多维个性化热环境控制方法及系统，通过个体体表温度和个体舒适温度阈值控制局部热环境设备的启停，能够最大限度满足不同个体对热环境的差异化需求，实现个性化热环境的自动控制和运行。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种基于热感觉识别的多维个性化热环境控制方法，包括：
8.对采集的室内人员红外图像进行个体图像识别，得到个体体表温度；
9.根据个体体表温度、室内温湿度和局部热环境设备运行状态确定温度阈值；
10.根据个体体表温度与温度阈值的比较结果，判断个体热舒适状态；
11.根据个体热舒适状态控制局部热环境设备的启停。
12.第二方面，本发明提供一种基于热感觉识别的多维个性化热环境控制系统，包括：红外摄像装置、中央处理控制模块和末端控制模块；
13.所述红外摄像装置用于采集室内人员红外图像；
14.所述中央处理控制模块被配置为对室内人员红外图像进行个体图像识别，得到个体体表温度；根据个体体表温度、室内温湿度和局部热环境设备运行状态确定温度阈值；根据个体体表温度与温度阈值的比较结果，判断个体热舒适状态；根据个体热舒适状态发送控制指令至末端控制模块；
15.所述末端控制模块被配置为根据控制指令控制局部热环境设备的启停。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
17.本发明在红外传感器覆盖空间范围内，实现多个用户的个性化局部热环境的控制，也可根据需要在空间内设置多台红外传感器，覆盖全部监测人群；每个用户均配套相关的末端控制模块及局部热环境设备，局部热环境设备可实现局部通风、冷却和加热功能，可依据温湿度传感器信号及个性化需求实现独立或组合启停控制。
18.本发明充分利用个性化热环境设备以满足不同的热舒适度需求，并且在满足热环境舒适度目标时，还具有一定的节能效果；在无空调采暖设施的条件下也能够独立运行，通过仅控制个体人员的局部热环境，在达到相同的个体舒适度条件时，其能耗将是常规暖通空调系统的10～40％，远低于常规系统能耗。
19.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1为本发明实施例1提供的多维个性化热环境控制示意图；
22.其中，1、红外摄像装置，2、中央处理控制模块，3、末端控制模块，4、无线通信网络，5、无线插电系统，6、温湿度传感器，7、局部新风调节装置，8、局部变频桌面风扇，9、局部通风/加热椅垫，10、桌面局部加热垫，11、局部加热地垫，12、腿部三维加热装置。
具体实施方式：
23.下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
24.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.实施例1
28.本实施例提供一种基于热感觉识别的多维个性化热环境控制方法，利用个性化热环境技术，可在一定程度上降低室内温度的设置标准，具体可适当提高室内夏季室内空调设置温度或降低冬季室内温度，具体包括：对采集的室内人员红外图像进行个体图像识别，得到个体体表温度；根据个体体表温度、室内温湿度和局部热环境设备运行状态确定温度阈值；根据个体体表温度与温度阈值的比较结果，判断个体热舒适状态；根据个体热舒适状态控制局部热环境设备的启停。
29.在本实施例中，如图1所示，采用红外摄像装置1作为个体热舒适状态传感器，在红外摄像装置1覆盖空间范围内，通过设置信号采集频率，可适时或定时采集室内人员红外图像，实现多个用户的个性化局部热环境控制；可以理解的，也可根据需要设置多台红外摄像装置1，以覆盖全部监测人群。
30.优选地，本实施例通过网络模块将室内人员红外图像传输至中央处理控制模块2；所述网络模块为无线通信网络4或局域有线网络。
31.在本实施例中，所述中央处理控制模块2采用红外图像识别技术识别室内人员红外图像，得到相应的个体体表温度。
32.基于个体的差异性，所述中央处理控制模块2基于前期机器学习策略，结合红外摄像装置1及末端控制模块3的记录数据，根据人员手动操作后局部热环境设备运行状态、个体体表温度及温湿度传感器6的温湿度信号，采用机器学习策略分析，确定个体热环境舒适温度阈值范围，并能够基于机器学习算法不断更新阈值范围，实现动态数据处理。
33.在本实施例中，对局部热环境设备启停的控制包括自动模块和手动模块；
34.在自动模式下，中央处理控制模块2将个体体表温度与温度阈值进行比较，判断个体热舒适状态；当处于非舒适状态时，发送无线指令信号给末端控制模块3，由末端控制模块3控制相应的局部热环境设备的启停，实现个体局部热环境的调节。
35.在手动模式下，则通过末端控制模块3手动开启或关闭局部热环境设备；
36.所述末端控制模块存储手动模式下局部热环境设备的状态信息，根据局部热环境设备手动操作后的新运行状态，对温度阈值进行实时更新。
37.在本实施例中，在局部热环境设备接收指令信号自动运行过程中，通过红外摄像装置的信号，可再次判断人员的冷热状态，实现进一步调节，直至确认人员处于舒适状态；此模式下通过设定红外摄像传感器的信号采集频率，实现实时或动态的局部热环境调节。
38.在本实施例中，所述局部热环境设备配套相应的末端控制模块3，末端控制模块3具有双向通讯模式，接收中央处理控制模块2的指令信号，自动模式下进入相应冷却或加热模式，实现个体热环境的调节，使人员达到热舒适状态；同时能够记录手动模式下个体的操作信息，上传至中央处理控制模块2；每个用户应配套相关的末端控制模块3，并根据需要选择性的配套局部热环境设备。
39.所述局部热环境设备包括局部新风调节装置7、局部变频桌面风扇8、局部通风/加热椅垫9、桌面局部加热垫10、局部加热地垫11、腿部三维加热装置12；
40.具体地：所述局部新风调节装置7可实现局部通风功能，当系统基于传统空调系统运行时，将局部新风调节装置7连接至新风系统，将新风送至用户呼吸区，满足人员新鲜空气需求；当无配套新风系统时，可不设置末端局部热环境设备7；
41.红外摄像装置1将红外信号传递至中央处理控制模块2，中央处理控制模块2识别到人员处于工作工位时，由中央处理控制模块2将指令信号传递至末端控制模块3，末端控制模块3控制局部新风调节装置7开启，持续送新风，当人员离开岗位时则关停，实现新风运行节能。
42.所述局部变频桌面风扇8、局部通风/加热椅垫9均可实现局部冷却功能，当中央处理控制模块2识别人员处于偏热状态时，将指令信号传递至末端控制模块3，末端控制模块3控制启动局部变频桌面风扇8或局部通风/加热椅垫9；
43.当判断人员较热或温湿度传感器6显示室温超过设定最高温度范围时，局部变频桌面风扇8、局部通风/加热椅垫9可全部开启；
44.局部变频桌面风扇8、局部通风/加热椅垫9的单独或组合启停及局部变频桌面风扇8的变频频率等取决于中央处理控制模块2识别的个体体表温度及温度阈值；
45.可以理解的，基于成本控制时，也可仅配套局部变频桌面风扇8、局部通风/加热椅垫9其中的一种。
46.所述局部通风/加热椅垫9、桌面局部加热垫10、局部加热地垫11、腿部三维加热装置12均可实现局部加热功能，末局部通风/加热椅垫9处于加热模式时，可加热椅垫，进而加热与椅垫接触的身体部位；
47.当中央处理控制模块2识别人员处于偏冷状态时，中央处理控制模块2将指令传递至末端控制模块3，末端控制模块3启动局部通风/加热椅垫9、桌面局部加热垫10、局部加热地垫11、腿部三维加热装置12中的一种或几种；
48.当判断人员较冷或温湿度传感器6显示室温低于设定最低温度范围时，局部通风/加热椅垫9、桌面局部加热垫10、局部加热地垫11、腿部三维加热装置12可全部开启；
49.局部通风/加热椅垫9、桌面局部加热垫10、局部加热地垫11、腿部三维加热装置12的单独或组合启停取决于中央处理控制模块2识别的个体体表温度及温度阈值；
50.可以理解的，基于成本控制时，也可仅配套局部通风/加热椅垫9、桌面局部加热垫10、局部加热地垫11、腿部三维加热装置12其中的一种。
51.所述桌面局部加热垫10主要加热人员小臂及手部区域，可提高上肢末端温度，改善人员热舒适及手部操作的灵活性，在室温较低或手部较冷时开启。
52.所述局部加热地垫11主要加热人员足部及小腿区域，可提高下肢末端温度，改善人员热舒适；办公空间人员久坐时，下肢体血液循环慢，人员容易腿脚发凉，基于“足暖全身暖”的理念，加热地垫可很好的改善人员的热舒适性，可在室温较低或下肢体较冷时开启。
53.所述腿部三维加热装置12与局部加热地垫11类似，主要加热人员腿脚部位；其特点在于结合办公桌下部的三维空间，通过水平三维加热面，实现办公桌下人员腿脚部位的三维辐射加热，可产生更好的立体加热效果，可在室温较低或下肢体较冷时开启。
54.可以理解的，所述局部热环境设备均需电力驱动，为便于使用可配套无线插电系统5，也可基于传统插电系统使用。
55.可以理解的，所述局部热环境设备包括但不仅限于上述装置，可结合室内场景选取部分局部热环境设备或其他类似的、适合的局部热环境设备。
56.在本实施例中，中央处理控制模块2设定数据采集及处理频率，并确定红外摄像装置1的信息采集频率，当中央处理控制模块2识别人员离开工位时，下发指令至末端控制模块3，通过末端控制模块3关停该工位所有局部热环境设备，实现节能运行；
57.当中央处理控制模块2识别人员返回工位时，下发相应指令至末端控制模块3，启动相应局部热环境设备；
58.优选的，采集及处理频率可设定在每间隔5至10分钟的范围内，可避免频繁启停控制。
59.在手动模式下，当中央处理控制模块2识别人员离开工位15分钟以上，控制末端控制模块3切换到自动模式，关停相关局部热环境设备，当人员返回时，再自动开启，可实现系
统的节能运行。
60.本实施例利用个性化热环境技术，一定程度上降低室内温度的设置标准，通过对局部热环境设备的控制，在满足个体热舒适需求基础上实现节能，能够最大限度满足不同个体对热环境的差异化需求，有助于减少热环境不适对用户工作的干扰，并提高用户满意率和工作效率。
61.为实现实施例1所述的基于热感觉识别的多维个性化热环境控制方法，还提供一种基于热感觉识别的多维个性化热环境控制系统，包括：红外摄像装置、中央处理控制模块和末端控制模块；
62.所述红外摄像装置用于采集室内人员红外图像；
63.所述中央处理控制模块被配置为对室内人员红外图像进行个体图像识别，得到个体体表温度；根据个体体表温度、室内温湿度和局部热环境设备运行状态确定温度阈值；根据个体体表温度与温度阈值的比较结果，判断个体热舒适状态；根据个体热舒适状态发送控制指令至末端控制模块；
64.所述末端控制模块被配置为根据控制指令控制局部热环境设备的启停。
65.此处需要说明的是，上述模块对应于实施例1中所述的步骤，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
66.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
67.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。