CN108151238B - 一种空调的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本专利涉及空调领域，具体涉及一种空调的自动控制系统。一种空调的自动控制系统，包括空调，其特征在于，还包括集成红外线测温装置的空调遥控器、固定装置，所述空调遥控器安装在固定装置上，固定装置用于固定于床头上。本专利的有益效果在于将实现空调自动控制的功能的处理器放在空调遥控器内，则不需要对常规空调的主机进行改造，方便、易检修；红外线测温装置能在一定范围内准确测取目标人体表面温度，使得空调根据环境内目标人体自身的表面温度实现智能调节，根据睡眠时候面部等裸露位置的测温信息判断空调送风是否需要进行调整。结合固定装置，可方便灵活地架置于床头位置，并具有一定的调节自由度，使得测温范围覆盖用户所需。

Description

一种空调的自动控制系统

技术领域

本专利涉及空调领域，具体涉及一种空调的自动控制系统。

背景技术

目前，空调室内机送风机构对环境温度的测量大多都是通过在空调上安装温度传感器来测量空调周围的环境温度。实际中，温度传感器只是测量到室内机周围很小空间的温度，与整个环境的真实温度存在一个较大的误差。红外测温技术目前在国内外仍是一门高技术含量的前沿技术，主要通过测量物体发射出来的红外线来实现对物体温度的测量，具有测量精度高，应用范围广等特点，目前主要应用在钢铁、供电系统等的非接触式的温度测量等方面，而应用于空调领域产品还比较少。

申请号为CN02122689.X的中国专利揭露了一种根据红外线数量控制的空调机及其操作方法。该专利公开的主要技术方案是：将红外线检测器附着在空调机的百叶板上，红外线检测器随百叶板的驱动测定室内多个空间的红外线数量，进而根据测定的结果，由微机控制空气调节机的操作，从而实现智能调节的目的。然而，上述技术中，红外线检测器安装在空调机上，则需要对常规空调的主机进行改造，不便利；另外，上述技术仅是对环境温度进行感测，还不能做到根据环境内人体自身的表面温度来智能的调整，其设计不够人性化。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种空调系统的自动控制系统，本系统不对空调主机进行改造，且能根据环境内人体自身的表面温度实现空调智能调节。

一种空调的自动控制系统，包括空调，还包括集成红外线测温装置的空调遥控器、固定装置，所述空调遥控器安装在固定装置上，固定装置用于固定于床头上。

本系统在空调遥控器上安装红外线测温装置，使得空调遥控器除了能实现对空调主机运行的控制外，还能测量温度。空调遥控器通过固定装置固定在床头上，当人躺在床上时，空调遥控器就能测量环境内目标人体的表面温度，空调遥控器内的处理器通过编写的控制逻辑判断空调送风是否需要进行调整，从而使得人在睡眠等无意识状态时也处在适宜的气温环境中。实现自调节功能的处理器在空调遥控器内，不需要对常规空调主机进行改造，方便、易检修。

进一步地，所述红外线测温装置包括多个温度探头。多个温度探头能对较宽区域进行温度感测，扩大了检测空间与检测的自由度，增加了测量的准确度。

进一步地，固定装置包括依次连接的第一固定部、连接部以及第二固定部，第二固定部用于将所述空调遥控器固定，其特征在于，所述连接部能够伸缩与旋转以调整第二固定部的位置。由于连接部能伸缩，用户可以手动将连接部拉长或缩短，从而第二固定部的位置得到改变。由于连接部可以旋转，进而用户实现对与连接部相连的第二固定部的旋转。结合以上两点使得测温范围覆盖用户所需。

进一步地，固定装置还包括固定在第一固定部上的折叠部，所述连接部与折叠部连接，连接部一端在竖直平面转动。折叠部的结构使得连接部和第二固定部可以共同在竖直平面转动，从而减少包装和存放体积。

进一步地，第一固定部包括两夹板和连接两夹板的可活动连接组件，其中一个夹板外侧固定有折叠部。经由夹板和可活动的连接组件，第一固定部可以自由选择适合的位置固定在床头靠背上，使得测温范围覆盖用户所需。

进一步地，固定折叠部的其中一个夹板外侧中央设置有凹槽的凸台，所述凹槽用于卡接所述连接部的另一端，折叠部包括两固定在其中一个夹板外侧的个立柱，所述立柱分开设置在凸台的两侧或凸台外侧，连接部与立柱之间穿设有连接短销。连接部被夹在两根立柱中间，借由连接短销实现连接部一端在竖直平面的转动，当连接部活动至垂直于夹板的状态时，连接部的另一端伸长至凹槽中，达到限位的效果，在这种情况下，将空调遥控器放置在第二固定器中，由于连接轴的另一端卡在凹槽中，所以整个装置更加稳定。

进一步地，所述连接部包括至少两层相互嵌套的中空套管，所述最外层套管与第一固定部连接，最内层套管与第二固定部连接。连接部是一个可伸缩的调节颈。所述第二固定部为夹持座。所述夹持座包括长方形卡槽，卡槽的内表面带有上宽下窄的梯度斜面。空调遥控器放置在长方形卡槽中，由于有梯度斜面，所以卡槽的上部稍微窄些，避免空调遥控器从卡槽开口意外滑出。放置空调遥控器时也需要将空调遥控器倾斜地放入卡槽中。所述夹持座为橡胶材质。橡胶材质质地柔软且弹性好，适合类似固定空调遥控器的塑料制品。

进一步地，所述空调遥控器包括温度信号处理器、按键命令处理器与遥控信号发射器，所述温度探头与温度信号处理器连接，温度信号处理器与按键命令处理器连接，按键命令处理器与遥控信号发射器连接。红外线测温装置的温度探头用于测量环境内目标人体的表面温度；温度信号处理器，用于根据温度探头测量到的最大值计算出目标人体表面在一段时间内的平均温度，根据目标人体表面的平均温度与体温的正常范围的参数控制遥控信号发射器的操作；遥控信号发射器，用于若目标人体表面的平均温度在人体体温的正常范围内，不发送信号至空调主机，若目标人体表面的平均温度超出人体体温的正常范围，则发送减量信号至空调主机；若目标人体表面的平均温度低于人体体温的正常范围，则发送增量信号至空调主机。

进一步地，所述红外线测温装置对于人体皮肤温度的测量为连续、非接触式测量。红外线测温技术主要通过测量物体发射出来的红外线来实现对物体温度的测量，具有测量精度高，应用范围广等特点。红外线测温装置的测量是连续的，且不需要接触人体皮肤。

进一步地，所述红外线测温装置与人体皮肤的距离为0.3至0.5米。红外线测温装置可在距离人体热源1m范围内测得体表温度。在离被测对象30cm高度位置上，可覆盖35°角范围内测区，包含整个面部，部分颈部和肩部。离被测对象越近，覆盖的角度范围越小，故将红外线测温装置与人体皮肤的距离为0.3至0.5米。

本专利的有益效果在于将实现空调自动控制的功能的处理器放在空调遥控器内，则不需要对常规空调的主机进行改造，方便、易检修；另外，红外线测温装置能在一定范围内准确测取目标人体表面温度，使得空调根据环境内目标人体自身的表面温度实现智能调节。根据睡眠时候面部等裸露位置的测温信息判断空调送风是否需要进行调整。结合特殊设计的固定装置，可方便灵活地架置于床头位置，并具有一定的调节自由度，使得测温范围覆盖用户所需。

附图说明

图1为实现本发明的一套系统的工作状态图

图2为本发明的温度自动调节的控制逻辑原理图

图3为集成红外线测温装置与空调遥控器的控制器三维实体图

图4为空调遥控器的固定装置

图5为空调遥控器处理器的组成结构

图中包括空调主机1、空调室外机2、空调遥控器3、固定装置4，红外自测按键31、红外线测温装置32，第一固定部41、夹板411、螺栓412、螺母413、主轴414、凸台415、折叠部42、立柱421、连接短销422、连接部43、中空套管431、第二固定部44、卡槽441、梯度斜面442，AD器52、温度信号处理器53、按键命令处理器54、遥控信号发射器55。

具体实施方式

以下结合附图对发明方法进行进一步说明。

随着制冷技术的发展，空调越来越多地走进我国居民家中。使用遥控器可方便地设置空调制冷房间温度、风速摆风等，令室内环境适宜。但是人体不同时段代谢程度是不同的，体液循环和体温的自我调节也发生着变化，因此在不同时段，即便在一定的环境温度中，人的体感舒适度也是不一样的。在夜间睡眠时，人体依然在向外散发热量，而体内代谢水平为整日内的最低。若空调依然运行着较低的室内温度，体外散热量将大于代谢产热，裸露在外的体表温度将会降低到正常水平之下，引发感冒等症状。这就是所谓的空调病。人在睡眠时无法去控制空调的制冷，而现有空调所声称的定时变温技术缺乏对用户体感情况的直接反馈。因此需要一种更为智能、更为人性化的空调自动控制技术，令人体在无意识状态时也能处于舒适的空气环境中，不会引发健康风险。

如图1所示的空调系统则能解决上述问题，它包括空调室外机2、空调主机1和空调遥控器3，空调遥控器3通过固定装置4固定在床头上。空调遥控器3上安装红外线测温装置，使得空调遥控器3除了能实现对空调主机运行的控制外，还能测量环境内目标人体的表面温度。本发明包含针对该空调系统的一个自动控制方法，本方法的实现温度自动调节的控制逻辑原理图如图2所示。

S1.红外线测温装置32测量裸露体表的温度；

在常规空调遥控器3上集成红外线温度传感器32，空调遥控器为一体式设计，如图3所示，该空调遥控器的上部分与常规的空调遥控的按键区类似，但增加红外自测按键31。下部分为探头朝下的高精度红外线温度传感器32，测值精度0.5℃。温度探头有3个，主要测区为睡眠时人体裸露在外的面部和额头。红外线温度传感器32可在距离人体热源1m范围内测得体表温度。正常情况下，裸露在外的体表温度保持恒定状态。在离被测对象30cm高度位置上，可覆盖35°角范围内测区，包含整个面部，部分颈部和肩部。

除此之外，实施例方式中配备一个将空调遥控器4固定于床头的固定装置4，如图4所示，一种用于固定空调遥控器的装置，包括依次连接的第一固定部41、连接部43以及第二固定部44，第二固定部44用于将所述空调遥控器固定，其特征在于，所述连接部43能够伸缩与旋转以调整第二固定部44的位置。还包括固定在第一固定部41上的折叠部42，所述连接部43与折叠部42连接，连接部43一端在竖直平面转动，所述折叠部42连接第一固定部41。由于连接部43能伸缩，用户可以手动将连接部43拉长或缩短，从而第二固定部44的位置得到改变。由于连接部43可以旋转，进而用户实现对与连接部43相连的第二固定部44的旋转。结合以上两点使得测温范围覆盖用户所需。折叠部42的结构使得连接部43和第二固定部44可以共同在竖直平面转动，从而减少包装体积。第一固定部41包括两夹板411和连接两夹板411的可活动连接组件，其中一个夹板41外侧固定有折叠部42。优选地，可活动连接组件为螺栓412与螺母413，两夹板411设置一个主轴414，可伸缩，起到稳固装置的作用。经由夹板411和可活动的连接组件，第一固定部41可以自由选择适合的位置固定在床头靠背上，使得测温范围覆盖用户所需。固定折叠部的其中一个夹板411外侧中央设置有凹槽的凸台415，所述凹槽用于卡接所述连接部43的另一端，折叠部42包括两个立柱421，所述立柱421分开设置在凸台415的两侧或凸台415外侧，连接部43与立柱421之间穿设有连接短销422。连接部43被夹在两根立柱421中间，借由连接短销422实现连接部43一端在竖直平面的转动，当连接部43活动至垂直于夹板411的状态时，即图2所示状态，连接部43的另一端伸长至凹槽中，达到限位的效果，在这种情况下，将空调遥控器放置在第二固定器44中，由于连接轴43的另一端卡在凹槽中，所以整个装置更加稳定。连接部43包括至少两层相互嵌套的中空套管431，所述最外层套管与第一固定部41连接，最内层套管与第二固定部44连接。总之，连接部43是一个可伸缩的调节颈。所述第二固定部44为夹持座，所述夹持座包括长方形卡槽441，卡槽441的内表面带有上宽下窄的梯度斜面442。空调遥控器放置在长方形卡槽441中，由于有梯度斜面442，所以卡槽441的上部稍微窄些，避免空调遥控器从卡槽441开口意外滑出。放置空调遥控器时也需要将空调遥控器倾斜地放入卡槽441中。优选地，所述夹持座为橡胶材质，橡胶材质质地柔软且弹性好，适合类似固定空调遥控器的塑料制品。第一固定41可以自由选择适合的位置固定在床头靠背上。由于连接部43能伸缩与旋转，用户可以手动将连接部43拉长或缩短或调整第二固定部44旋转，以此来使得测温范围覆盖用户所需。折叠部42的结构使得连接部43和第二固定部44可以共同在竖直平面内转动，从而减少包装体积。

S2.三个探头所得温度取最大值。

S3.均时处理。

利用红外线测温传感器32测量目标人体一段时间内的表面温度，根据三个温度探头测量到的最大值计算出目标人体表面的平均温度。例如，调节过程中，连续监测目标人体的体表温度，记录下三个探头所测温度的最大值，每5分钟统计这些最大值的平均值，即对测值做时均处理，作为控制参数参照。

S4.与稳定体温设定值对比。

S5.是否稳定体温范围内。

预先设置体温的正常范围，判断目标人体表面的平均温度是否在设定的体温的正常范围内，例如体温的正常范围为36℃~37℃。若目标人体表面的平均温度在人体体温的正常范围内，则回到S1；若目标人体表面的平均温度不在人体体温的正常范围内，执行S6。

S6.判断高低，若目标人体表面的平均温度超出人体体温的正常范围，则执行S7；若目标人体表面的平均温度低于人体体温的正常范围，则执行S9。

S7.空调遥控器3发送减量信号至空调主机。

S8.空调主机1接收到减量信号后降低送风温度或增大风速。降低送风温度或增大风速影响到被测对象的体表温度，一个控制行为结束，重新由S1开始。

S9.空调遥控器3发送增量信号至空调主机。

S10.空调主机1接收到增量信号后提高送风温度。提高送风温度影响到被测对象的体表温度，一个控制行为结束，重新由S1开始。

为实现上述方法，空调遥控器3内部处理器除了红外线测温装置的温度探头51外，还包括AD器52、温度信号处理器53、按键命令处理器54、遥控信号发射器55。如图5所示，温度探头51连接AD器52，AD器52连接温度信号处理器53，温度信号处理器53连接按键命令处理器54，按键命令处理器54连接遥控信号发射器55。红外线测温装置32的温度探头51用于测量环境内目标人体的表面温度；AD器52，用于实现模拟量到数字量的转换；温度信号处理器53，用于根据温度探头测量到的最大值计算出一段时间内目标人体表面的平均温度，根据目标人体表面的平均温度与体温的正常范围的参数控制遥控信号发射器的操作；按键命令处理器54，用于接收按键开关信号，实现自动控制功能的开关与关闭；遥控信号发射器55，用于若目标人体表面的平均温度在人体体温的正常范围内，不发送信号至空调主机1，若目标人体表面的平均温度超出人体体温的正常范围，则发送减信号至空调主机1；若目标人体表面的平均温度低于人体体温的正常范围，则发送增量信号至空调主机1。

正常情况下，裸露在外的体表温度保持恒定状态。若空调遥控器3内部的温度信号处理器53将监测结果判定为正常，此时保持空调设定温度。若低于稳定值，温度信号处理器53输出增量信号到遥控信号发射单元55，并发送信号到空调主机1，提高空调送风温度；若高于稳定值则温度信号处理器53输出减量信号到遥控信号发射单元55，发送信号到空调主机1，降低空调的送风温度，并微幅提高风速。在无人工操作的状态下，每次温度的自动调节幅度在1~2℃。送风温度、风速每次以小幅度变化，保证体表温度及与周围环境温差的稳定，提高了用户的睡眠质量。

该空调系统的使用方法为如下，在就寝前将空调遥控器3放入第二固定部44中，塞紧，探头朝下，不被其他物件遮挡。在空调遥控器3开启状态点按红外自测按键31，进入温度自调模式，此时液晶屏上显示出实时的环境温度值、设定的环境温度值、设定的睡眠温度（体表温度）。选择合适的安装位置，将空调遥控器3固定装置的第一固定部41的两块夹板411撑开夹在床头板上，旋紧螺母413使其稳定夹牢。调整连接部43的长度和角度，使得测温范围得到理想的覆盖。入睡，不需要再用空调遥控器3设定温度和风速。红外线测温装置31将测值反馈给空调遥控器内3的器，通过设定的本发明的方法，判断是否进行调节，如需调节，则对空调系统执行相应的自动微调。

本空调系统在现有的空调遥控器3的基础上，集成红外线人体测温功能和独立的处理单元。实现自调节功能的器在空调遥控器3内，不需要对常规空调主机1进行改造。结合特殊设计的固定装置4，可方便灵活地架置于床头位置，并具有一定的调节自由度，使得测温范围覆盖用户所需。睡眠时候面部等裸露位置的测温信息反馈给空调遥控器3上的处理单元，通过编写的控制逻辑即本发明方法判断空调送风是否需要进行调整，从而使得人在睡眠等无意识状态时也处在适宜的气温环境中。调节过程自动感应进行，送风温度、风速每次以小幅度变化，保证体表温度及与周围环境温差的稳定，提高了用户的睡眠质量。本发明的控制理念也可以适用于工业生产中的某些场景，例如，不直接接触物件进行测温，通过对物件周围小环境温度进行精准控制，使物件的表面温度保持稳定。

Claims (5)

1.一种空调的自动控制系统，包括空调，其特征在于，还包括集成红外线测温装置（32）的空调遥控器（3）、固定装置（4），所述空调遥控器（3）安装在固定装置（4）上，固定装置（4）用于固定于床头上；

所述红外线测温装置（32）包括多个温度探头（51），多个温度探头（51）集成在所述空调遥控器（3）上；

所述固定装置（4）包括依次连接的第一固定部（41）、连接部（43）以及第二固定部（44），第二固定部（44）用于将所述空调遥控器固定，所述连接部（43）能够伸缩与旋转以调整第二固定部（44）的位置；

所述固定装置（4）还包括固定在第一固定部（41）上的折叠部（42），所述连接部（43）与折叠部（42）连接，连接部（43）一端在竖直平面转动；

第一固定部（41）包括两夹板（411）和连接两夹板（411）的可活动连接组件，其中一个夹板（411）外侧固定折叠部（42）；

固定折叠部（42）的其中一个夹板（411）外侧中央设置有凹槽的凸台（415），所述凹槽用于卡接所述连接部（43）的另一端，折叠部（42）包括两个固定在其中一个夹板（411）外侧的立柱（421），所述立柱（421）分开设置在凸台的两侧或凸台外侧，连接部（43）与立柱（421）之间穿设有连接短销（422）。

2.根据权利要求1所述的一种空调的自动控制系统，其特征在于，所述连接部（43）包括至少两层相互嵌套伸缩的中空套管（431），最外层套管与第一固定部（41）连接，最内层套管与第二固定部（44）连接；第二固定部（44）为夹持座，所述夹持座包括卡槽（441），卡槽（441）的内表面带有上宽下窄的梯度斜面（442），所述夹持座为橡胶材质。

3.根据权利要求1所述的一种空调的自动控制系统，其特征在于，所述空调遥控器（3）包括温度信号处理器（53）、按键命令处理器（54）与遥控信号发射器（55），所述温度探头（51）与温度信号处理器（53）连接，温度信号处理器（53）与按键命令处理器（54）连接，按键命令处理器（54）与遥控信号发射器（55）连接。

4.根据权利要求1所述的一种空调的自动控制系统，其特征在于，所述红外线测温装置（32）对于人体皮肤温度的测量为连续、非接触式测量。

5.根据权利要求1所述的一种空调的自动控制系统，其特征在于，所述红外线测温装置（32）与人体皮肤的距离为0.3至0.5米。