CN108775687B - 一种基于心理干预的室内热环境调控系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于计算机软件技术领域，公开了一种基于心理干预的室内热环境调控系统，包括用于控制、处理、调节各输出、输入模块的指令的主控制器模块；用于输入环境信息的输入模块；用于检测室内外温度的温度传感器；用于检测室内外湿度的湿度传感器；用于显示结果的显示屏；用于设备室内空调温湿度的空调模块；用于接收人的主观反馈意识的感官模块。本发明通过心理干预的手段影响室内人员对热环境的心理感受，从而降低其对客观热环境的需求，进而降低空调能耗，达到节能效果。

Description

一种基于心理干预的室内热环境调控系统

技术领域

本发明属于计算机软件技术领域，尤其涉及一种基于心理干预的室内热环境调控系统。

背景技术

生命体是指具有生命形态的独立个体，其能够对外界刺激做出相应反应。生物的生长、发育、繁殖、代谢、应激、运动、行为、特征、结构是生命体的表现形式。生命体对环境条件具有选择性，特别的，若要维持一种舒适的状态，对环境的要求则更为严格。室内热环境影响生命体冷热感觉，其包括但不限于：室内空气温度、空气湿度、气流速度以及生命体与周围环境之间的辐射热。适宜的室内热环境是指室内空气温度、湿度、气流速度以及环境热辐射适当，进而使得生命体易于保持热平衡从而感到舒适的室内环境条件。心理干预是指在心理学理论指导下有计划、按步骤地对一定对象的心理活动、个性特征或心理问题施加影响，使之发生朝向预期目标变化的过程。心理干预的手段包括心理治疗、心理咨询、心理康复、心理危机干预等。而大量心理学实验表明，视觉(如图片、颜色)、认知等都能对人的心理及生理产生影响。目前，为响应国家“节能减排”的大方针，暖通空调行业已经采取了各种各样的物理节能方法，例如通过对设备和房间结构进行改进减少空调的冷热负荷量，来达到节能效果。但是上述方法往往效率不高，推广成本太高且忽略了处于建筑物内的人类本身的感受，所以没有在新建建筑中大量推行。建筑环境学方面的权威专家范格教授和伯雷教授等人曾研究证明心理因素会对人体的热感觉产生影响，但并没有深入研究其定量关系，致使将心理干预应用于室内热环境的节能营造这一手段并未得到应用。目前家电智能控制领域劣势为价格昂贵，对于普通大众来说，安装智能家居需要花费十万左右的费用，极不划算。其次，智能家电对传感器精度要求极高、算法简单，调节效果极容易出现偏差甚至失效等。此外，家电智能控制是一种直接控制手段，外界以一种特定输入的方式对系统施加控制，人的意志并不能得到很好地体现。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前家电智能控制是一种直接控制手段，外界以一种特定输入的方式对系统施加控制，人的意志并不能得到很好地体现。

解决上述技术问题的难度和意义：将人体的心理因素进行量化并作用于空调调控当中，使得空调适应人体的心理需要。而解决的意义在于可以由此在冬季降低空调设置温度，夏季提升空调设置温度，从而达到节能效果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于心理干预的室内热环境调控系统。

本发明是这样实现的，一种基于心理干预的室内热环境调控系统，所述基于心理干预的室内热环境调控系统包括：

主控制器模块，用于控制、处理、调节各输出、输入模块的指令；

与主控制器模块相连接，用于输入环境信息的输入模块；

与主控制器模块相连接，用于检测室内外温度的温度传感器；

与主控制器模块相连接，用于检测室内外湿度的湿度传感器；

与主控制器模块相连接，用于显示结果的显示屏；

与主控制器模块相连接，用于设备室内空调温湿度的空调模块；

与主控制器模块相连接，用于接收人的主观反馈意识的感官模块。

进一步，所述输入模块包括性别、季节和舒适温度指令。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于心理干预的室内热环境调控系统的基于心理干预的室内热环境调控方法，所述基于心理干预的室内热环境调控方法包括：

控制、处理、调节各输出、输入模块的指令；

输入环境信息；

检测室内外温度；

检测室内外湿度；

显示结果；

设备室内空调温湿度；

接收人的主观反馈意识。

进一步，所述输入性别和季节信息指令，通过顺序执行命令执行输入预设温度、在空调显示器上显示预设温度、根据心理干预模型播放设定图片、调用实验函数计算实际需要调节的温度、调用空调PID控制调节温度指令，判断是否感觉舒适，“是”返回调用空调PID控制调节温度，“否”返回输入预设温度，重新输入温度，在经过顺序执行命令从新执行各项处理条件，新输入的温度进行舒适度判定。

进一步，所述实际调节温度r(t)，经过膨胀阀的控制调节，温差e(t)经过比例环节、积分环节、微分环节函数处理，经过膨胀阀的控制调节，发出控制信号，传送给空调压缩机，一部分作为输出温度，一部分由室内温度传感器传输给膨胀阀，从新控制调节。

本发明通过收集当前时刻室内外的各项环境参数、通过电脑或投影仪播放相应反季节图片、调整空调等空气调节设备设定温度达到节能效果，进而干预人的心理，来改变人对热环境的调控期望；降低空调运行负荷后能起到节约运行成本的作用，花费成本较低，摆脱传统家电智能控制中不能根据人的主观感受进行实时调节的窘境。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于心理干预的室内热环境调控系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的基于心理干预的室内热环境调控系统的冬季(制热模式)调节的流程图；

图3是本发明实施例提供的基于心理干预的室内热环境调控系统的夏季(制冷模式)调节的流程图；

图4是本发明实施例提供的基于心理干预的室内热环境调控系统的夏季(降温除湿模式)调节的流程图；

图5是本发明实施例提供的基于心理干预的室内热环境调控系统的系统运行信号转换流程图；

图6是本发明实施例提供的基于心理干预的室内热环境调控系统的空调内部信号处理流程示意图；

图7是本发明实施例提供的男性TSV投票详情(以冬季为例)示意图；

图8是本发明实施例提供的女性TSV投票详情(以冬季为例)示意图；

图中：1、主控制器模块；2、输入模块；3、室内温度传感器；4、室外温度传感器；5、室内湿度传感器；6、室外湿度传感器；7、显示屏；8、空调模块；9、感官模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于心理干预的室内热环境调控系统包括：

主控制器模块1，用于控制、处理、调节各输出、输入模块的指令；

与处理器模块2相连接，用于输入环境信息的输入模块2；

与主控制器模块1相连接，用于检测室内温度的温度传感器3；

与主控制器模块1相连接，用于检测室外温度的温度传感器4；

与主控制器模块1相连接，用于检测室内湿度的湿度传感器5；

与主控制器模块1相连接，用于检测室外湿度的湿度传感器6；

与主控制器模块1相连接，用于显示结果的显示屏7；

与主控制器模块1相连接，用于设备室内空调温湿度的空调模块8；

与主控制器模块1相连接，用于接收人的主观反馈意识的感官模块9。

作为本发明的优选实施例，所述输入模块3包括年龄、性别、地区、季节和房间体积的指令。

作为本发明的优选实施例，所述主控制器模块1通过接口与显示屏相连接。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

实施例1：如图2所示，冬季制热模式的过程如下：

步骤一，处理器模块接收处理室内的人，通过输入模块输入的年龄/性别/地区/季节/房间体积指令信息；

步骤二，温度传感器和湿度传感器接收检测当前的室外温度T_w和室外湿度φ_w；

步骤三，主控制器模块利用自身的温湿度传感器感测当前室内温度T₀，室内相对湿度φ₀；

步骤四，显示屏获取并显示当前空调模块的使用模式M，且将当前的空调设置为温度Ts；

步骤五，主控制器模块将步骤一至步骤四的数据进行相关计算，得出调控后空调设置温度T₁(T₁＞Ts)；

步骤六，主控制器模块根据调控数据播放相应的夏季图片进行心理干预，同时改变空调模块的设置温度，另T₁＝Ts；

步骤七，室内人员利用感官模块感知调控后的室内温度，若处于热中性状态，则调控结束；若仍然感觉较冷，可通过开关反馈回主控制器模块，主控制器模块重新采集数据，直至调控结束。

注：“当前”表示未开启空调时的室内外情况；显示仪器获取空调使用模式M，当前空调设置温度Ts，M是室内人员自己设定的初始的期望模式，Ts为M模式下的空调设置温度。

实施例2：如图3所示，夏季制冷模式如下：

步骤一，处理器模块接收处理室内的人，通过输入模块输入的年龄/性别/地区/季节/房间体积指令信息；

步骤二，温度传感器和湿度传感器接收检测当前的室外温度T_w和室外湿度φ_w；

步骤三，主控制器模块利用自身的温湿度传感器感测当前室内温度T₀，室内相对湿度φ₀；

步骤四，显示屏获取并显示当前空调模块的使用模式M，且将当前的空调设置为温度Ts；

步骤五，主控制器模块将步骤一至步骤四的数据进行相关计算，得出调控后空调设置温度T₂(T₂＞Ts)；

步骤六，主控制器模块根据调控数据播放相应的冬季图片进行心理干预，同时改变空调模块的设置温度，令T₂＝Ts；

步骤七，室内人员利用感官模块感知调控后的室内温度，若处于热中性状态，则调控结束；若仍然感觉较冷，可通过开关反馈回主控制器模块，主控制器模块重新采集数据，直至调控结束。

注：“当前”表示未开启空调时的室内外情况；显示仪器获取空调使用模式M，当前空调设置温度T_s，M是室内人员自己设定的初始的期望模式，T_s为M模式下的空调设置温度。)

实施例3：如图4所示，夏季降温除湿模式如下：

步骤一，处理器模块接收处理室内的人，通过输入模块输入的年龄/性别/地区/季节/房间体积指令信息；

步骤二，温度传感器和湿度传感器接收检测当前的室外温度T_w和室外湿度φ_w；

步骤三，主控制器模块利用自身的温湿度传感器感测当前室内温度T₀，室内相对湿度φ₀；

步骤四，显示屏获取并显示当前空调模块的使用模式M，且将当前的空调设置为温度Ts；

步骤五，利用比较器载入系统所在地规范要求的最低湿度，并与当前的环境湿度值进行比较；

步骤六，主控制器模块将步骤一至步骤五的数据进行相关计算，得出调控后空调设置温度T₃(T₃＞Ts)；

步骤七，主控制器模块根据调控数据播放相应的冬季图片进行心理干预，同时改变空调模块的设置温度，令T₃＝Ts；

步骤八，室内人员利用感官模块感知调控后的室内湿度，若处于中性状态，则调控结束；若仍然感觉较热，可通过开关反馈回主控制器模块，主控制器模块重新采集数据，直至调控结束。

实施例4，如图7和图8所示：通过选取部分受试者进行实测实验，在进行图片干预后对与受试者所做TSV热感觉投票(0为舒适，正值为偏热，负值为偏冷)进行分析，可得出在夏季进行图片干预可提升受试者对于空调温度的期望值，在冬季进行图片干预可降低受试者对于空调温度的期望值，从而减轻空调运行负担，达到节能效果。

如图5所示：输入性别和季节信息指令，通过顺序执行命令执行输入预设温度、在空调显示器上显示预设温度、根据心理干预模型播放设定图片、调用实验函数计算实际需要调节的温度、调用空调PID控制调节温度指令，判断是否感觉舒适，“是”返回调用空调PID控制调节温度，“否”返回输入预设温度，重新输入温度，在经过顺序执行命令从新执行各项处理条件，新输入的温度进行舒适度判定。

如图6所示：实际调节温度r(t)，经过膨胀阀的控制调节，温差e(t)经过比例环节、积分环节、微分环节函数处理，经过膨胀阀的控制调节，发出控制信号，传送给空调压缩机，一部分作为输出温度，一部分由室内温度传感器传输给膨胀阀，从新控制调节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于播放相应反季节图片干预的室内热环境调控系统，其特征在于，所述基于播放相应反季节图片干预的室内热环境调控系统包括：

主控制器模块，用于控制、处理、调节各输出、输入模块的指令；

与主控制器模块相连接，用于输入环境信息的输入模块；

与主控制器模块相连接，用于检测室内外温度的温度传感器；

与主控制器模块相连接，用于检测室内外湿度的湿度传感器；

与主控制器模块相连接，用于显示结果的显示屏；

与主控制器模块相连接，用于调节室内空调温湿度的空调模块；

与主控制器模块相连接，用于接收人的主观反馈意识的感官模块；

输入性别和季节信息指令，通过顺序执行命令执行输入预设温度、在空调显示屏上显示预设温度、根据心理干预模型播放设定图片、调用实验函数计算实际需要调节的温度、调用空调PID控制调节温度指令，判断是否感觉舒适，“是”返回调用空调PID控制调节温度，“否”，返回输入预设温度，重新输入温度，再经过顺序执行命令重新执行各项处理条件，根据重新输入的温度进行舒适度判定。

2.如权利要求1所述的基于播放相应反季节图片干预的室内热环境调控系统，其特征在于，所述输入模块包括性别、季节和舒适温度指令。

3.一种应用权利要求1所述基于播放相应反季节图片干预的室内热环境调控系统的基于播放相应反季节图片干预的室内热环境调控方法，其特征在于，所述基于播放相应反季节图片干预的室内热环境调控方法包括：

控制、处理、调节各输出、输入模块的指令；

输入环境信息；

检测室内外温度；

检测室内外湿度；

通过所述显示屏显示结果；

调节室内空调温湿度；

接收人的主观反馈意识；

输入性别和季节信息指令，通过顺序执行命令执行输入预设温度、在空调显示屏上显示预设温度、根据心理干预模型播放设定图片、调用实验函数计算实际需要调节的温度、调用空调PID控制调节温度指令，判断是否感觉舒适，“是”返回调用空调PID控制调节温度，“否”，返回输入预设温度，重新输入温度，再经过顺序执行命令重新执行各项处理条件，根据重新输入的温度进行舒适度判定。

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