CN113531849B - 自适应自动调温的智能空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自适应自动调温的智能空调系统,包括:智能空调、智能空调对应的空调云平台、与智能空调关联的智能床垫以及智能床垫对应的床垫云平台;智能床垫用于在接收到睡眠模式指令后,按照预设时间间隔获取相关数据,将相关数据发送至床垫云平台;床垫云平台用于在接收到相关数据时发送至空调云平台;空调云平台用于根据相关数据匹配对应的控制温度,并将控制温度发送至智能空调;智能空调用于根据控制温度进行温度控制。本发明依据智能床垫采集的多种相关数据确定对应的控制温度,相对于现有技术中简单的升温机制,会更加符合现代人对空调在更高层次上的要求,提高睡眠的舒适度。
Description
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及空调技术领域,尤其涉及一种自适应自动调温的智能空调系统。
背景技术
随着社会的不断发展,社会生活更加智能化,人们对健康生活的要求也越来越高。传统空调制冷、制热的等基本功能已经无法满足人们的现有需求,人们对智能空调的要求也越来越高,所以在智能空调中出现了一键睡眠功能。一键睡眠功能是目前空调为适应睡眠的特殊需要所设置的功能。白天人们活动较多,来往频繁,空调温度可设定的较低,而到深夜时,环境温度逐渐降低,人们活动减少,如继续设定在较低的温度容易使人着凉,这就要求空调也能自动地适应这种变化,睡眠功能就能满足这种要求。传统的一键睡眠功能是指在晚上睡觉的时候启动的一种运行模式,在晚上自动每一小时升高一摄氏度。可以起到省电的效果,而且也更加舒适,因为在晚上温度是在不断降低的。但是一键睡眠功能的温度调节机制非常简单,仍不能满足人们对于睡眠环境更高层次的要求。
发明内容
本说明书一个或多个实施例描述了一种自适应自动调温的智能空调系统。
本发明提供了一种自适应自动调温的智能空调系统,包括:自适应自动调温的智能空调系统,包括:智能空调、所述智能空调对应的空调云平台、与所述智能空调关联的智能床垫以及所述智能床垫对应的床垫云平台;
所述智能空调用于在进入睡眠模式后向所述空调云平台发送睡眠模式指令;所述空调云平台用于在接收到所述睡眠模式指令后,将所述睡眠模式指令发送给所述床垫云平台,所述床垫云平台用于将所述睡眠模式指令发送给所述智能空调关联的所述智能床垫;
所述智能床垫包括床垫本体以及设置在所述床垫本体内的数据获取装置;所述数据获取装置用于在接收到所述睡眠模式指令后,按照预设时间间隔获取相关数据,并将所述相关数据发送至所述床垫云平台;
所述床垫云平台还用于在接收到所述相关数据时发送至所述空调云平台;所述空调云平台还用于根据所述相关数据匹配对应的控制温度,并将所述控制温度发送至所述智能空调;所述智能空调用于根据所述控制温度进行温度控制。
本说明书实施例提供的一种自适应自动调温的智能空调系统,当用户在睡前通过遥控器或者在手机app上设置了睡眠模式之后,智能空调就会向空调云平台发送睡眠模式指令,空调云平台进而将睡眠模式指令发送给床垫云平台,床垫云平台在接收到睡眠模式指令后将该指令转发给智能床垫。当智能床垫的数据获取装置在接收到这个指令后,会启动各个模块按照预设时间间隔进行数据采集,并发给床垫云平台。床垫云平台每次接收到智能床垫采集的相关数据后发送给空调云平台,空调云平台根据这些相关数据匹配对应的控制温度,进而将控制温度发送给智能空调,以使智能空调进行温度控制。由于依据智能床垫采集的多种相关数据确定对应的控制温度,相对于现有技术中简单的升温机制,会更加符合现代人对空调在更高层次上的要求,提高睡眠的舒适度。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本说明书的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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的附图。
图1是本说明书一个实施例中自适应自动调温的智能空调系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图,对本说明书提供的方案进行描述。
第一方面,本发明提供一种自适应自动调温的智能空调系统,如图1所示,该系统包括:智能空调、所述智能空调对应的空调云平台、与所述智能空调关联的智能床垫以及所述智能床垫对应的床垫云平台;
所述智能空调用于在进入睡眠模式后向所述空调云平台发送睡眠模式指令;所述空调云平台用于在接收到所述睡眠模式指令后,将所述睡眠模式指令发送给所述床垫云平台,所述床垫云平台用于将所述睡眠模式指令发送给所述智能空调关联的所述智能床垫;
所述智能床垫包括床垫本体以及设置在所述床垫本体内的数据获取装置;所述数据获取装置用于在接收到所述睡眠模式指令后,按照预设时间间隔获取相关数据,并将所述相关数据发送至所述床垫云平台;
所述床垫云平台还用于在接收到所述相关数据时发送至所述空调云平台;所述空调云平台还用于根据所述相关数据匹配对应的控制温度,并将所述控制温度发送至所述智能空调;所述智能空调用于根据所述控制温度进行温度控制。
上述智能空调系统进行自适应自动条纹的过程大致包括:
当用户在睡前通过遥控器或者在手机app上设置了睡眠模式之后,智能空调就会向空调云平台发送睡眠模式指令,空调云平台进而将睡眠模式指令发送给床垫云平台,床垫云平台在接收到睡眠模式指令后将该指令转发给智能床垫。当智能床垫的数据获取装置在接收到这个指令后,会启动各个模块按照预设时间间隔进行数据采集,也就是说数据获取装置会每隔一定时间就采集一次相关数据,并发给床垫云平台,直到退出睡眠模式。床垫云平台每次接收到智能床垫采集的相关数据后发送给空调云平台,空调云平台根据这些相关数据匹配对应的控制温度,进而将控制温度发送给智能空调,以使智能空调进行温度控制。
其中,为了实现通信,在智能床垫和智能空调内均设置了WIFI模块或者其它物联网通信模块。智能床垫和智能空调是关联的,这样采集的数据才有意义,两者的关联关系可以保存在空调云平台和/或床垫云平台上,两个平台在进行信息转发时根据关联关系可以找到对应的智能床垫或者智能空调。
在具体实施时,所述智能空调还用于在退出睡眠模式后向所述空调云平台发送退出睡眠模式指令;所述空调云平台还用于在接收到所述退出睡眠模式指令后,将所述退出睡眠模式指令发送给所述床垫云平台,所述床垫云平台还用于将所述退出睡眠模式指令发送给所述智能空调关联的所述智能床垫,所述智能床垫的所述数据获取装置还用于在接收到所述退出睡眠模式指令后,停止获取所述相关数据。
也就是说,当用户醒来后通过遥控器或者手机app退出睡眠模式,智能空调会将退出睡眠模式指令发送给空调云平台,进而空调云平台将退出睡眠模式指令发送给床垫云平台,进而床垫云平台将退出睡眠模式指令发送给智能床垫,当智能床垫在接收到这一指令后,会控制数据获取装置停止进行数据获取。
在具体实施时,上述数据获取装置可以包括设置在所述床垫本体内的控制单元、床垫本体内均匀分布的多个压力传感器、设置在床垫本体上的环境温度传感器、设置在床垫本体上的非接触式红外测温模块以及非接触式微波模块;所述控制单元分别与所述压力传感器、所述环境温度传感器、所述非接触式红外测温模块和所述非接触式微波模块连接。
所述控制单元用于:控制所述环境温度传感器检测当前环境温度;控制各个压力传感器检测当前的压力参数,根据所述压力参数确定用户所在位置,控制所述非接触式红外测温模块向用户所在位置发射红外信号以获取用户的当前体温;控制所述非接触式微波模块向所述用户所在位置发送微波信号以获取用户的当前心率,所述相关数据包括所述当前环境温度、所述当前体温和所述当前心率。
这样,空调云平台就会依据当前环境温度、所述当前体温和所述当前心率,确定对应的控制温度。
可理解的是,控制单元在接收到睡眠模式指令后控制温度传感器检测当前环境温度,压力传感器检测当前的压力参数,控制单元根据检测到的压力参数可以确定用户在床垫上的哪个位置、翻身次数等信息。控制单元进而根据用户在床垫上的位置,控制非接触式红外测温模块向用户发射红外信号,从而得知用户身体所辐射的红外能量来确定身体表面温度,将该身体表面温度作为体温。同时,控制单元也根据用户在床垫上的位置,控制非接触式微波模块向所述用户所在位置发送微波信号,根据身体的回波信号得知用户的心率。
其中,微波检测技术为雷达式生命特征检测技术,以电磁波为媒质,采用雷达检测人体生理活动所引起的身体颤动。当电磁波照射人体时会反射包含人体生理特征的信息,因此利用人体微动和回波幅度和相位之间的关系,可以从人体表面微动引起的回波信号变化中提取出重要的人体生命参数。而本发明中的非接触式微波模块以微波为探测媒介,以心跳为研究信号,对雷达回波信号中的心跳参数进行检测。
可理解的是,数据获取装置的各个数据检测模块都不需要与人体发生接触就可以获得想要的数据,是非常理想的数据检测模块。
在具体实施时,所述空调云平台可以具体用于:根据所述当前心率和所述当前体温,确定用户的当前睡眠状态;并根据所述当前环境温度和所述当前睡眠状态,确定对应的所述控制温度。
也就是说,空调云平台先根据心率和当前体温确定用户的当前睡眠状态,进而根据环境温度和睡眠状态确定控制温度。其中,空调云平台中根据所述当前心率和所述当前体温确定用户的当前睡眠状态的过程可以包括如下内容:
(1)若所述当前心率从清醒状态下的初始心率下降但仍高于第一心率值,则用户的当前睡眠状态为入睡期;
可理解的是,人的睡眠周期分为入睡期、浅睡期、深睡期和眼动睡眠期,其中眼动睡眠期是即将醒来的阶段。
入睡期,是人从清醒到睡眠的过渡,在这个阶段,人的呼吸心跳和眼动都会变慢,所以本发明中,若多次获取数据后,发现用户的心率从初始心率逐渐下降,但下降程度不多,仍高于第一心率值,则认为用户处于入睡期。
其中,第一心率值是区分入睡期和浅睡期的一个参数。
(2)若所述当前心率小于所述第一心率值且高于第二心率值,且所述当前体温由清醒状态下的初始体温下降但仍高于第一体温值,则用户的当前睡眠状态为浅睡期;
浅睡期,是进入深度睡眠之前的一个阶段。本发明中,若发现人的心跳继续下降,体温从初始体温开始下降,则认为进入了浅睡期。
其中,第二心率值、第一体温值是区分浅睡期和深睡期的一个参数。
(3)若所述当前心率小于所述第二心率值,且所述当前体温小于所述第一体温值,则所述用户的当前睡眠状态为深睡期;
深睡期,一般在夜间12-3点的2-3小时。
其中,所述第二心率值为根据用户在一天的预设时段内的最低心率计算得到,所述第一体温值为根据用户在一天的预设时段内的最低体温计算得到。实际上,第二心率值是接近最低心率的一个值,第一体温值是接近最低体温的一个值,所以在本发明中若所述当前心率小于所述第二心率值,且所述当前体温小于所述第一体温值,则认为心率和体温都接近最低值,此时认为人进入了深睡眠。
(4)若所述当前心率上升至高于所述第二心率值且低于第一心率值,则所述用户的当前睡眠状态为眼动睡眠期;
眼动睡眠期,是醒来前的一个阶段,在这个阶段眼动频繁,心率和血压升高至接近醒来的水平。所以本发明中若所述当前心率上升至高于所述第二心率值且低于第一心率值,则认为用户的处于眼动睡眠期。
在具体实施时,可以在最低心率的基础上上浮20%作为第二心率值,可以在最低体温的基础上上浮15%作为第一体温值,但是由于每个人的体温略有差异,因此不能实现个性化设置。所以空调云平台可以采用第一公式计算所述第一心率值,所述第一公式包括:
式中,P1为用户的第一心率值,P0为用户的初始心率,P'为用户在所述预设时段内的最低心率,r为用户在上一次的睡眠基准心率与用户在最近的预设历史时间段内的睡眠基准心率之间的比值,所述预设历史时间段包括N天,N为大于7的正整数。
在第一公式中,第一心率值是依据用户的初始心率(即在入睡前的心率值)、预设时间段(例如夜间的12-3点)内的最低心率等因素计算第一心率,可见考虑到了用户自身的情况。同时,r为用户在上一次(例如,昨天)的睡眠基准心率与用户在最近的预设历史时间段内(例如,最近一个月内)的睡眠基准心率之间的比值,而睡眠基准心率是相对连续的一段时间区域内,睡眠时出现最多的心率数值,可以体现用户的睡眠状况、心脑血管疾病风险等。例如,上述比值r为用户在昨天一天内睡眠阶段中出现最多的心率值和在过去一个月内睡眠阶段出现最多的心率值的比值。因此比值r可以反映出用户在长期和近期睡眠状态。将该值作为第一心率值的一个影响因素,进一步考虑了用户自身的情况,使得第一公式可以计算出非常适合用户的第一心率值。
在具体实施时,空调云平台可以采用第二公式计算所述第二心率,所述第二公式包括:
P2=P'+0.2*r*P0
式中,P2为用户的第二心率值,P0为用户的初始心率,P'为用户在预设时段内的最低心率,r为用户在上一次的睡眠基准心率与用户在最近的预设历史时间段内的睡眠基准心率之间的比值,所述预设历史时间段包括N天,N为大于7的正整数。
在第二公式中,第二心率值是依据用户的初始心率(即在入睡前的心率值)、预设时间段(例如夜间的12-3点)内的最低心率等因素计算第二心率,即,在最低心率的基础上,考虑到用户的基础心率的影响而设计的第二心率值计算公式,考虑到了用户自身的情况。同时也考虑到了比值r,比值r可以反映出用户在长期和近期睡眠状态。将该值作为第二心率值的一个影响因素,进一步考虑了用户自身的情况,使得第二公式可以计算出非常适合用户的第二心率值。
在具体实施时,所述空调云平台可以采用第三公式计算所述第一体温值,所述第三公式包括:
T1-th=T'+0.3*r*(T1-T')
式中,T1-th为所述第一体温值,T'为用户的最低体温,T1为所述当前体温,r为用户在上一次的睡眠基准心率与用户在最近的预设历史时间段内的睡眠基准心率之间的比值,所述预设历史时间段包括N天,N为大于7的正整数。
在第三公式中,第一体温值为在用户的最低体温的基础上,依据比值r和当前体温而设计的第一体温值计算公式,充分考虑到了用户个人的自身情况。可理解的是,心率的上升会使得体温上升,心率的下降会使得体温下降,因此心率对体温是有很大影响的,这里考虑到了可以反映用户在长期和近期的心率情况的比值r,考虑了用户自身的情况。
在具体实施时可以依据上述公式中计算出来的第一心率值、第二心率值和第一体温值判断用户处于哪一个睡眠阶段,进而可以采用第四公式计算所述控制温度,所述第四公式包括:
式中,T为所述控制温度,T'为用户的最低体温,T0为用户在睡前的设定温度,T1为所述当前体温,T2为所述当前环境温度,w为系数,p为睡眠状态标志,p为1表示当前睡眠状态为入睡期,p为2表示当前睡眠状态为浅睡期,p为3表示当前睡眠状态为深睡期,p为4表示当前睡眠状态为眼动睡眠期。
也就是说,在入睡期时,w为0,此时控制温度不变;当用户在浅睡期时,w为3.36,此时控制温度在用户睡前设定温度的基础上上升一定温度;当进入沉睡期时,w为8.41,进而控制温度进一步上升一定温度,由于此时体温和环境温度都是最低的,所以需要升高的温度比较高。而当用户进入眼动睡眠期时,用户即将醒来,此时体温上升,为避免温度变化过快会影响睡眠质量,因此在这个阶段,控制温度相对于沉睡期低一些,但不会低太多,避免控制温度变化过快。其中,w在不同阶段的取值是经过多次实验而定的,再次基础上计算出来的控制温度对用户来说是最舒适的,可以提高睡眠质量。
在具体实施时,本发明中所述智能空调还可以用于:将所述控制温度发送至用户终端,以使所述用户终端根据在所述睡眠模式下的各个控制温度生成控制温度变化曲线,并将所述控制温度变化曲线展示给用户。也就是说,智能空调还会将睡眠模式下的控制温度变化曲线展示出来,这样用户可以了解,甚至在次基础上根据个人体验进行调整。
在具体实施时,智能床垫和床垫云平台之间可以通过MQTT协议进行数据传输。空调云平台和智能空调之间也可以通过MQTT协议进行数据传输。智能空调上的WIFI模块在对控制温度进行解析后,通过串口指令进行空调电控的控制,从而实现温度的调节。
本发明提供的自适应自动调温的智能空调系统,当用户在睡前通过遥控器或者在手机app上设置了睡眠模式之后,智能空调就会向空调云平台发送睡眠模式指令,空调云平台进而将睡眠模式指令发送给床垫云平台,床垫云平台在接收到睡眠模式指令后将该指令转发给智能床垫。当智能床垫的数据获取装置在接收到这个指令后,会启动各个模块按照预设时间间隔进行数据采集,并发给床垫云平台。床垫云平台每次接收到智能床垫采集的相关数据后发送给空调云平台,空调云平台根据这些相关数据匹配对应的控制温度,进而将控制温度发送给智能空调,以使智能空调进行温度控制。由于依据智能床垫采集的多种相关数据确定对应的控制温度,相对于现有技术中简单的升温机制,会更加符合现代人对空调在更高层次上的要求,提高睡眠的舒适度。
进一步的,由于数据获取装置中设置了压力传感器、环境温度传感器、所述非接触式红外测温模块和所述非接触式微波模块等,可以采集到压力参数、环境温度、用户体温和心率等信息,进而依据这些信息确定用户的睡眠状态,进而确定对应的控制温度。也就是说,控制温度会随着环境温度、用户体温、睡眠周期等因素的变化而自动调节,实现依据环境温度、用户体温、睡眠周期等自动调节温度的智能空调,即实现温度的自适应调节,呵护用户身体健康,保证睡眠质量,提升用户体验,在未来有很好的应用前景。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域技术人员应该可以意识到,在上述一个或多个示例中,本发明所描述的功能可以用硬件、软件、挂件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时,可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的技术方案的基础之上,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种自适应自动调温的智能空调系统,其特征在于,包括:智能空调、所述智能空调对应的空调云平台、与所述智能空调关联的智能床垫以及所述智能床垫对应的床垫云平台;其中:
所述智能空调用于在进入睡眠模式后向所述空调云平台发送睡眠模式指令;所述空调云平台用于在接收到所述睡眠模式指令后,将所述睡眠模式指令发送给所述床垫云平台,所述床垫云平台用于将所述睡眠模式指令发送给所述智能空调关联的所述智能床垫;
所述智能床垫包括床垫本体以及设置在所述床垫本体内的数据获取装置;所述数据获取装置用于在接收到所述睡眠模式指令后,按照预设时间间隔获取相关数据,并将所述相关数据发送至所述床垫云平台;
所述床垫云平台还用于在接收到所述相关数据时发送至所述空调云平台;所述空调云平台还用于根据所述相关数据匹配对应的控制温度,并将所述控制温度发送至所述智能空调;所述智能空调用于根据所述控制温度进行温度控制;
其中,所述数据获取装置包括:设置在所述床垫本体内的控制单元、床垫本体内均匀分布的多个压力传感器、设置在床垫本体上的环境温度传感器、设置在床垫本体上的非接触式红外测温模块以及非接触式微波模块;所述控制单元分别与所述压力传感器、所述环境温度传感器、所述非接触式红外测温模块和所述非接触式微波模块连接;所述控制单元用于:控制所述环境温度传感器检测当前环境温度;控制各个压力传感器检测当前的压力参数,根据所述压力参数确定用户所在位置,控制所述非接触式红外测温模块向用户所在位置发射红外信号以获取用户的当前体温;控制所述非接触式微波模块向所述用户所在位置发送微波信号以获取用户的当前心率,所述相关数据包括所述当前环境温度、所述当前体温和所述当前心率;
其中,所述空调云平台用于:根据所述当前心率和所述当前体温,确定用户的当前睡眠状态;根据所述当前环境温度和所述当前睡眠状态,确定对应的所述控制温度;
其中,所述空调云平台中所述根据所述当前心率和所述当前体温,确定用户的当前睡眠状态,包括:若所述当前心率从清醒状态下的初始心率下降但仍高于第一心率值,则用户的当前睡眠状态为入睡期;若所述当前心率小于所述第一心率值且高于第二心率值,且所述当前体温由清醒状态下的初始体温下降但仍高于第一体温值,则用户的当前睡眠状态为浅睡期;若所述当前心率小于所述第二心率值,且所述当前体温小于所述第一体温值,则所述用户的当前睡眠状态为深睡期;若所述当前心率上升至高于所述第二心率值且低于第一心率值,则所述用户的当前睡眠状态为眼动睡眠期;其中,所述第二心率值为根据用户在一天的预设时段内的最低心率计算得到,所述第一体温值为根据用户在一天的预设时段内的最低体温计算得到;
其中,所述空调云平台采用第一公式计算所述第一心率值,所述第一公式包括:
式中,P1为用户的第一心率值,P0为用户的初始心率,P'为用户在所述预设时段内的最低心率,r为用户在上一次的睡眠基准心率与用户在最近的预设历史时间段内的睡眠基准心率之间的比值,所述预设历史时间段包括N天,N为大于7的正整数;
其中,所述空调云平台采用第二公式计算所述第二心率,所述第二公式包括:
P2=P'+0.2*r*P0
式中,P2为用户的第二心率值,P0为用户的初始心率,P'为用户在预设时段内的最低心率,r为用户在上一次的睡眠基准心率与用户在最近的预设历史时间段内的睡眠基准心率之间的比值,所述预设历史时间段包括N天,N为大于7的正整数;
其中,所述空调云平台采用第三公式计算所述第一体温值,所述第三公式包括:
T1-th=T'+0.3*r*(T1-T')
式中,T1-th为所述第一体温值,T'为用户的最低体温,T1为所述当前体温,r为用户在上一次的睡眠基准心率与用户在最近的预设历史时间段内的睡眠基准心率之间的比值,所述预设历史时间段包括N天,N为大于7的正整数;
其中,采用第四公式计算所述控制温度,所述第四公式包括:
式中,T为所述控制温度,T'为用户的最低体温,T0为用户在睡前的设定温度,T1为所述当前体温,T2为所述当前环境温度,w为系数,p为睡眠状态标志,p为1表示当前睡眠状态为入睡期,p为2表示当前睡眠状态为浅睡期,p为3表示当前睡眠状态为深睡期,p为4表示当前睡眠状态为眼动睡眠期。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,
所述智能空调还用于在退出睡眠模式后向所述空调云平台发送退出睡眠模式指令;所述空调云平台还用于在接收到所述退出睡眠模式指令后,将所述退出睡眠模式指令发送给所述床垫云平台,所述床垫云平台还用于将所述退出睡眠模式指令发送给所述智能空调关联的所述智能床垫,所述智能床垫的所述数据获取装置还用于在接收到所述退出睡眠模式指令后,停止获取所述相关数据。
3.根据权利要求1~2任一项所述的系统,其特征在于,
所述智能空调还用于:将所述控制温度发送至用户终端,以使所述用户终端根据在所述睡眠模式下的各个控制温度生成控制温度变化曲线,并将所述控制温度变化曲线展示给用户。
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