一种具有智能调节功能的空调器及控制方法与流程

1.本发明属于空调器领域，尤其涉及一种具有智能调节功能的空调器及控制方法。


背景技术：

2.随着智能化技术的不断发展，空调领域也在不断的完善和更新，现有空气调节器大多为客户根据自己的需求对温度进行手动调节(遥控、app、语音等手段)，无法做到机器主动为人服务。虽然有部分空调能够实现部分智能化，但一般都是单一的进行调控，如跟踪用户位置对风向进行调控、根据用户使用习惯进行数据记录从而对环境温度进行调控或者对用户动作进行判断从而识别其对环境的体验的舒适度进而调控温度。但一个舒适的空间是由多种因素构成，如：环境湿度、环境温度、人体状态以及用户习惯等，考虑多种因素对环境的舒适度影响并进行调整，是智能空调需要努力的方向。
3.有鉴于此特提出本发明。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种具有智能调节功能的空调器及控制方法，能根据人体状态、人体位置和环境状态的不同对空调器智能调控从而使用户在不同状态下均能感觉舒适。
5.为解决上述技术问题，本发明提出了一种具有智能调节功能的空调器，所述空调器包括温湿度检测模块、人体状态检测模块、人体位置检测模块和控制模块；
6.所述温湿度检测模块，用来检测室内环境温度和室内环境湿度并反馈至所述控制模块；
7.所述人体状态检测模块用来检测用户的状态信息并反馈至所述控制模块；
8.所述人体位置检测模块用来检测用户相对空调器出风口的位置信息并反馈至所述控制模块；
9.所述控制模块存储有控制算法程序，所述温湿度检测模块反馈的室内环境温度和室内环境湿度、所述人体状态检测模块反馈的用户的状态信息、以及所述人体位置检测模块反馈的用户相对空调器出风口的位置信息作为所述控制算法程序的输入值，所述控制算法程序输出空调器的控制策略，所述控制模块按照所述控制算法程序输出的控制策略来调控空调器。
10.进一步可选地，所述人体状态检测模块包括
11.人体温度采集装置，用于采集用户的体温；
12.人体动作捕捉装置，用于捕捉用户的动作幅度和动作频率；
13.所述控制模块对用户的体温、用户的动作幅度和动作频率进行分析来确定用户的状态。
14.本发明还提出了一种具有智能调节功能的空调器的控制方法，所述空调器包括智能控制模式，当空调器开启智能控制模式后，所述控制方法包括：
15.获取室内环境温度、室内环境湿度、获取用户状态信息和用户相对空调器出风口的位置信息；
16.将所述室内环境温度、室内环境湿度、用户状态信息和用户相对空调器出风口的位置信息作为控制算法程序的输入值，所述控制算法程序输出空调器的控制策略；
17.控制空调器按照所述控制策略运行。
18.进一步可选地，所述获取用户状态信息包括
19.获取用户体温；
20.判断体温是否在正常体温范围内，若在正常体温范围内，判断用户为舒适状态；若未在正常体温范围，通过获取用户的动作信息来确定用户的状态。
21.进一步可选地，所述通过用户获取用户的动作信息来确定用户所处的状态，包括
22.获取用户的动作信息，对用户的动作幅度和动作频率进行分析；
23.在测得人体体温超过正常体温范围时，当用户的动作幅度小于等于设定幅度，动作频率小于等于设定频率，确定当前用户处于发烧状态；当对用户的动作幅度大于设定幅度，动作频率大于设定频率，确定当前用户处于运动状态。
24.进一步可选地，所述用户相对空调器出风口的位置信息包括用户相对空调器出风口的距离和角度。
25.进一步可选地，所述的控制策略包括对设定温度、风速和风向的调控策略。
26.进一步可选地，所述将所述室内环境温度、室内环境湿度、用户状态信息和用户相对空调器出风口的位置信息作为控制算法程序的输入值，所述控制算法程序输出空调器的控制策略，包括
27.令环境温度为x1，环境湿度为x2，人体状态为x3，人体方位为x4，令输入为向量x，满足x＝|x1,x2,x3,x4|；
28.令设定温度为y1；风速为y2，风向为y3，令输出为向量y，满足y＝|y1y2 y3|；
29.输入向量x与输出向量y满足映射关系：y＝β(x)+ξ(x)，其中β(x)为主体趋势函数，ξ(x)为修正函数。
30.进一步可选地，所述映射关系：y＝β(x)+ξ(x)的建立包括：
31.在空调可调温度范围内开展正交实验，获得多组向量x与向量y的实验值；
32.通过实验值对函数y＝β(x)+ξ(x)进行训练；获得向量x与向量y的映射关系。
33.本发明还提出了一种空调器的控制装置，其包括一个或多个处理器以及存储有程序指令的非暂时性计算机可读存储介质，当所述一个或多个处理器执行所述程序指令时，所述一个或多个处理器用于实现根据上述任意一项所述的方法。
34.本发明还提出了一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，当所述程序指令被一个或多个处理器执行时，所述一个或多个处理器用于实现根据上述任一项所述的方法。
35.本实施例还提出了一种空调器，其采用上述控制方法或采用上述的控制装置或上述非暂时性计算机可读存储介质。
36.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
37.由于人体状态(人体动作状态、人体体温)、人体位置的不同，对于制冷温度、风量、风向的需求均不同，通过综合考虑这些影响条件，制冷设备在合适的温度范围内智能调节
制冷或制热温度，出风的风量及风向，用户无需反复人为调节设置，提高用户使用体验。
38.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
39.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
40.图1：为本发明实施例的空调器的控制系统图；
41.图2：为本发明实施例的空调器的控制流程图；
42.图3：为本发明实施例的人体状态的确定流程图。
43.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
44.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.针对现有空气调节器大多为用户根据自己的需求对温度进行手动调节(遥控、app、语音等手段)，无法做到智能调节，当人体状态变化时(例：由静止变为跑步)，用户需人为调整设备的设置值，才能达到此状态时人体需求的合适的温度等等设置。同时，若调整不及时，有可能会造成感冒等其他不适症状。现有技术未综合多种影响因素，无法智能地对人体不同状态下进行不同的判断及响应，从而达到环境舒适度最优。
47.因此，本实施例提出了一种具有智能调节功能的空调器，本实施例的空调器包括温湿度检测模块、人体状态检测模块、人体位置检测模块和控制模块。温湿度检测模块用来检测室内环境温度和室内环境湿度并反馈至所述控制模块；温湿度检测模块可选的为温湿度传感器，或者为温度传感器和湿度传感器。人体状态检测模块用来检测用户的状态信息并反馈至控制模块；可选地，人体状态检测模块包括人体温度采集装置和人体动作捕捉装置，人体温度采集装置用于采集用户的体温，人体温度采集装置可选的为红外传感器；人体动作捕捉装置用于捕捉用户的动作幅度和动作频率，人体动作捕捉模块可选的为摄像头。控制模块对用户的体温、用户的动作幅度和动作频率进行分析来确定用户的状态。人体位置检测模块用来检测用户相对空调器出风口的位置信息并反馈至所述控制模块；控制模块存储有控制算法程序，所述温湿度检测模块反馈的室内环境温度和室内环境湿度、所述人
体状态检测模块反馈的用户的状态信息、以及所述人体位置检测模块反馈的用户相对空调器出风口的位置信息作为所述控制算法程序的输入值，所述控制算法程序输出空调器的控制策略，所述控制模块按照所述控制算法程序输出的控制策略来调控空调器。本实施例中空调器的控制策略包括对设定温度、风量和风向的调控。
48.如图1所示的控制系统图，由于人体状态不同时对于制冷设备的输出温度、风量、风向的需求均不同，故针对影响人体舒适度体验的一些影响变量予以考虑，综合判断后给出制冷设备的操作命令。在受环境温度、湿度影响的基础上，由于人体状态(人体动作状态、人体体温)、人体位置的不同，对于制冷温度、风量、风向的需求均不同，此处综合考虑这些影响条件，制冷设备在合适的范围内可智能调节制冷或制热温度，出风的风量及风向，无需反复人为调节设置，使用户感觉更舒适，同时提高用户的使用体验。
49.本实施例还提出了一种具有智能调节功能的空调器的控制方法，所述空调器包括智能控制模式，当空调器开启智能控制模式后，所述控制方法包括步骤 s1～s3,其中：
50.s1,获取室内环境温度、室内环境湿度、获取用户状态信息和用户相对空调器出风口的位置信息；
51.s2,将所述室内环境温度、室内环境湿度、用户状态信息和用户相对空调器出风口的位置信息作为控制算法程序的输入值，所述控制算法程序输出空调器的控制策略；
52.s3,控制空调器按照所述控制策略运行。
53.本实施例中室内环境温度、室内环境湿度、用户状态信息和用户相对空调器出风口的位置信息可同步获取，也可按照一定的逻辑顺序先后获取，例如，先获取室内环境温度和室内环境湿度，再获取用户状态信息，最后确定用户相对空调器出风口的位置信息。如图2所示的控制流程图，空调器进入智能控制模式后，温湿度检测模块自动检测环境温度变量x1及环境湿度变量x2。通过人体状态检测模块确定用户所处的状态，得出人体状态变量x3，本实施例中人体状态可选的包括舒适状态、发烧状态或运动发热状态等；然后结合用户相对空调器出风口的位置的方位变量x4，用户相对空调器出风口的位置的方位包括用户相对空调器出风口的距离和角度。最后将这些变量x1、x2、x3、x4作为控制算法程序的输入值，经过控制算法程序的运算或分析后，最终输出空调器基于变量x1、x2、x3、x4的控制策略。空调器的控制策略包括对设定温度、风速和风向的调控策略。本实施例通过综合考量人体状态的不同、人体位置的不同，对于制冷温度、风量、风向的需求均不同，制冷设备在合适的温度范围内智能调节制冷或制热温度，出风的风量及风向，实现多输入多输出的智能控制，给出控制命令，控制设备运行，使人体和环境在不同状态下均能实现舒适的制冷效果，用户无需反复人为调节设置，提高用户使用体验。
54.进一步可选地，步骤s1中包括s11～s12,其中：
55.s11,获取用户体温；
56.s12,判断体温是否在正常体温范围内，若在正常体温范围内，判断用户为舒适状态；若不在正常体温范围内，通过获取用户的动作信息来确定用户的状态。
57.如图3的控制逻辑框图，人体温度正常范围为t1～t2,例如人体温度正常范围为：36℃至37.4℃。首先判断测量的人体温度是否处于人体舒适的正常体温范围，若是，可判断当前的人体状态处于状态1，即舒适状态，可维持当前制冷设备的运行参数；若大于t2或小于t1，进一步根据人体动作信息，判断具体的人体状态变量x3，例如：状态2(发热)、状态3
(剧烈运动)等。可选的通过红外采集装置采集人体温度t，判断其处于何种体温范围内。
58.进一步可选地，步骤s12包括s121～s123,其中：
59.s121,获取用户的动作信息，对用户的动作幅度和动作频率进行分析；
60.s122,当用户的动作幅度小于等于设定幅度，动作频率小于等于设定频率，确定当前用户处于发烧状态；
61.s123,当对用户的动作幅度大于设定幅度，动作频率大于设定频率，确定当前用户处于运动状态。
62.如图3的控制逻辑框图，当动作幅度和动作频率均小于各自的预设值时，说明用户当前处于静止状态或小幅度运动状态(例如缓慢走动或肢体轻微移动)，在若判断用户体温超过正常体温的情况下，则判断用户处于发烧状态，需要避免冷风直吹用户。若判断用户体温低于正常体温，说明用户处于较冷的状态，需要提升室内温度。当用户的动作幅度和动作频率大于设定幅度，说明用户处于运动发热状态。具体的，人体动作捕捉装置捕捉人体动作，根据其动作幅度及动作频率，判断出处于何种动作模式(例如：静止、运动
……
)。如：若动作幅度超过2m，动作频率超过2m/s，则可以判定处于剧烈运动模式。在测得人体温度的前提下即可进一步判断出人体状态(例：舒适、发烧、运动发热
……
)，得出人体状态变量x3。
63.进一步可选地，步骤s2包括s21～s23,其中：
64.s21,令环境温度为x1，环境湿度为x2，人体状态为x3，人体方位为x4，令输入为向量x，满足x＝|x1,x2,x3,x4|；
65.s22,令设定温度为y1；风速为y2，风向为y3，令输出为向量y，满足y＝|y1 y2y3|；
66.s23,输入向量x与输出向量y满足映射关系：y＝β(x)+ξ(x)，其中β(x)为主体趋势函数，ξ(x)为修正函数。
67.本实施例中，在获取环境湿度、环境温度、人体状态(人体体温、运动频率和幅度)、人体与出风口的相对位置进行测量得到相关数据x0后，将其带入函数y＝β(x)+ξ(x)，求解出对应的输出值y0，y0即为输出的控制策略。空调器响应于控制策略y0对空调器的运行参数(设定温度、风量和风向)进行调整，从而使人体达到最舒适的状态。本实施例根据不同用户使用习惯可将数据进行存储，并将数据对函数进行修正和调整ξ(x)，使其更加接近用户期望。
68.对于本实施例的控制情况以下给出举例说明：
69.当环境湿度较大时，可略微升高设置温度(相较湿度较小时的设置值)；若人体处于运动(动作幅度大及变化速度快时)状态时，可适当加大风速，同时风向可开启左右扫风模式，加强室内空气流通。表一为本实施例的一个具体实施方式中的输入值和输出值对应表。
70.表一：输入输出对应表
[0071][0072]
本实施例首先需确定合适的控制算法，根据经验及操作实例等手段获取多组算法训练样本，用于训练该模型，使其能根据输入值合理地输出相应设置值。然后确定输入，令环境温度x1；环境湿度x2；人体状态x3；人体方位x4：令输入为向量x＝|x1,x2,x3,x4|。然后确定输出，令设定温度y1；风速y2，风向y3，令输出为向量y＝|y1y2y3|。假设y与x满足映射关系：y＝β(x)+ξ(x)，其中β(x) 为主体趋势函数，可保证输出趋势与理想的趋势一致，ξ(x)为修正函数，使得函数输出值与理想值更加接近，使得调控得到的输出更加接近人体需求值。本实施例中函数y＝β(x)+ξ(x)的建立包括：在空调可调温度范围内开展正交实验，获得多组向量x与向量y的实验值；通过实验值对函数y＝β(x)+ξ(x)进行训练；对函数β(x)和ξ(x)的参数进行求解，获得向量x与向量y的映射关系，表二为本实施例的训练样本举例。
[0073]
表二：训练样本举例
[0074][0075]
本实施例中选用何种控制算法此处仅举例说明。由输入到输出的实例仅为经验所得，仅用来说明该方法实现结果。要实现此处从多输入到多输出的任意非线性映射，神经网络模糊逻辑控制等智能控制方法均可实现本发明的发明构思。
[0076]
本实施例的控制是一个实时更新的过程，当运动状态和环境条件发生变化时，空调器采集到的相关数据会更新，空调器针对更新的数据输出新的控制策略并进一步对空调器的相关运行参数进行调控。
[0077]
本实施例还提出了一种空调器的控制装置，其包括一个或多个处理器以及存储有程序指令的非暂时性计算机可读存储介质，当所述一个或多个处理器执行所述程序指令时，所述一个或多个处理器用于实现根据上述任意一项所述的方法。
[0078]
本实施例还提出了一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，当所述程序指令被一个或多个处理器执行时，所述一个或多个处理器用于实现根据上述任一项所述的方法。
[0079]
本实施例还提出了一种空调器，其采用上述控制方法或采用上述的控制装置或上
述非暂时性计算机可读存储介质。
[0080]
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。