CN113776170A - 空调控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调控制系统及控制方法，属于空调技术领域，包括：第一采集模块，用于采集室内环境温度；第二采集模块，用于采集人员睡眠状态时的红外热图像；分析模块，用于对红外热图像进行处理，结合室内环境温度，判断睡眠状态下人体的冷热程度；控制模块，用于根据冷热程度判断结果，控制空调运行。本发明获取了人体裸露位置皮肤温度，结合室内环境温度，获取了冷热程度，根据冷热程度，实现了自动控制空调进行运行参数的调整，为用户营造舒适的睡眠环境，提高用户的睡眠质量，解决了睡前设置的空调运行参数使睡眠状态的用户过冷或过热的问题，提高了舒适性。

Description

空调控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种空调控制系统及控制方法。

背景技术

目前现有的传统空调，在用户睡眠状态使用时，需要在睡前设定空调的运行参数，对室内空气进行调节，睡前设定的送风参数往往只满足用户在睡眠前的生理状态，在用户睡着后，继续使用该送风参数，容易出现送风条件与用户生理需求不匹配，让使用者在睡眠时出现不适感，甚至出现冷醒或热醒的情况。

现有出现的穿戴式调节设备来调节睡眠期间的空调运行参数，但该调节方式收集的数据过于单一，数据采集的部位通常只处于身体的局部位置，从而导致系统分析的结果与用户的真实情况偏差较大，尤其在睡眠状态时，可能出现监测位置裸露在被子外面或监测位置靠近热源，使得所测位置的皮肤表面温度偏低或偏高。其次，睡眠期间穿戴式调节方式会让使用者产生不适感，影响使用者睡眠质量，或使用者在睡眠之前忘记佩戴，使空调不能发挥睡眠空调的作用；最后，睡眠期间穿戴式调节方式不同的使用者在相同的监测数据下，空调送风参数相同，但使用者对相同送风参数的满意度不同，不能根据不同的使用者对空调送风参数进行智能调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空调控制系统及控制方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种空调控制系统，包括：

第一采集模块，用于采集室内环境温度；

第二采集模块，用于采集人员睡眠状态时的红外热图像；

分析模块，用于对红外热图像进行处理，结合室内环境温度，判断睡眠状态下人体的冷热程度；

控制模块，用于根据冷热程度判断结果，控制空调运行。

优选的，所述第一采集模块为温度传感器。

优选的，所述第二采集模块为红外温度摄像机。

优选的，还包括预处理模块，所述预处理模块用于在分析模块之前对红外热图像进行预处理，包括：对红外热图像进行增强，生成小波去躁的阈值选择，进行全局图像降噪，并根据人体温度较环境温度高的特征进行高通滤波。

优选的，对红外热图像进行处理，获取身体裸露部位，结合裸露部位的皮肤温度以及室内环境温度，判断睡眠状态下的人体冷热程度。

优选的，对红外热图像进行处理，获取身体裸露部位，包括：对红外热图像进行人体部位边界分割，确定肢体区域位置，识别裸露于被褥之外的区域；所述肢体区域包括头面部、躯干部、上肢以及下肢。

优选的，判断人体的冷热程度包括：室内环境温度小于裸露部位皮肤温度，且与裸露部位皮肤温度的差值大于第一阈值范围，则判断冷热程度为偏冷；当室内环境温度大于裸露部位温度时，则判断冷热程度为偏热。

优选的，判断人体的冷热程度还包括：室内环境温度小于裸露部位皮肤温度，且与裸露部位皮肤温度的差值在第一阈值范围内，则判断冷热程度为适宜；室内环境温度小于裸露部位皮肤温度，且与裸露部位皮肤温度的差值小于第一阈值范围，则判断冷热程度为偏热。

优选的，若判断冷热程度为偏冷，则控制模块控制空调运行参数，提高室内环境温度；若判断冷热程度为适宜，则控制模块控空调运行参数保持不变；若判断冷热程度为偏热，则控制模块控制空调运行参数，降低室内环境温度。

第二方面，本发明提供一种使用如上所述的空调控制系统进行空调控制的方法，包括：

采集室内环境温度；

采集人员睡眠状态时的红外热图像；

对红外热图像进行处理，结合室内环境温度，判断睡眠状态下人体的冷热程度；

根据冷热程度判断结果，控制空调运行。

本发明有益效果：获取了人体裸露位置皮肤温度，结合室内环境温度，获取了冷热程度，根据冷热程度，实现了自动控制空调进行运行参数的调整，为用户营造舒适的睡眠环境，提高用户的睡眠质量，解决了睡前设置的空调运行参数使睡眠状态的用户过冷或过热的问题，提高了舒适性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些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

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例所述的空调控制系统的功能原理框图；

图2为本发明实施例所述的空调控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种空调控制系统，该系统包括：

第一采集模块，用于采集室内环境温度；

第二采集模块，用于采集人员睡眠状态时的红外热图像；

分析模块，用于对红外热图像进行处理，结合室内环境温度，判断睡眠状态下人体的冷热程度；

控制模块，用于根据冷热程度判断结果，控制空调运行。

本实施例中，所述第一采集模块为温度传感器。温度传感器是能感受室内环境温度并转换成可用输出信号，发送给分析模块。温度传感器按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6～300K范围内的温度。

本实施例中，所述第二采集模块为红外温度摄像机，即红外测温摄像机，人体测温型红外热成像相机，采用探测器，通过人体温度补偿、温度自动校正等技术实现准确、快速的测温和超温报警，确保系统长时间稳定工作，不漏检，不误报。人体温度监测摄像可有效替代人工测量，避免人工巡查，检查效率低下，不全面，漏检和不确定性造成的疫情，病情恶化和扩散等情况。

本实施例中，空调控制系统还包括预处理模块，所述预处理模块用于在分析模块之前对红外热图像进行预处理，包括：对红外热图像进行增强，生成小波去躁的阈值选择，进行全局图像降噪，并根据人体温度较环境温度高的特征进行高通滤波。高通滤波是一种过滤方式，规则为高频信号能正常通过，而低于设定临界值的低频信号则被阻隔、减弱。但是阻隔、减弱的幅度则会依据不同的频率以及不同的滤波程序(目的)而改变。它有的时候也被叫做低频去除过滤。高通滤波是低通滤波的对立。

本实施例中，在判断冷热程度时，首先对红外热图像进行处理，获取身体裸露部位，结合裸露部位的皮肤温度以及室内环境温度，判断睡眠状态下的人体冷热程度。

具体的，对红外热图像进行处理，获取身体裸露部位，包括：对红外热图像进行人体部位边界分割，确定肢体区域位置，识别裸露于被褥之外的区域；所述肢体区域包括头面部、躯干部、上肢以及下肢。

本实施例中，对红外热图像进行人体部位分割时，可使用《光电工程》，2019年，第46卷，第9期，公开的《一种人体热红外图像拼接及部位划分方法》，根据热红外图像中人体与背景温度分布特性，进行有针对性的局部阈值人体二值化算法，基于二值模板和灰度模板的重叠区域匹配算法，实现精确的上下半身图像拼接；基于人体轮廓特征的关键点计算方法，实现人体部位划分。

具体的，在一个实施例中，判断人体的冷热程度包括：室内环境温度小于裸露部位皮肤温度，且与裸露部位皮肤温度的差值大于第一阈值范围，则判断冷热程度为偏冷；如，室内环境温度为23度，皮肤温度为34.5度，此时，两者差值为11.5度，大于第一阈值范围(7.5～10.5)的10.5度，则判断此时人体感知的冷热程度为偏冷。

当室内环境温度大于裸露部位温度时，则判断冷热程度为偏热。

在一个具体实施例中，判断人体的冷热程度还包括：室内环境温度小于裸露部位皮肤温度，且与裸露部位皮肤温度的差值在第一阈值范围内，则判断冷热程度为适宜；如，室内环境温度为26度，皮肤温度为34.5度，此时，两者的差值为8.5度，处于第一阈值范围(7.5～10.5)内，人体感知的冷热程度适宜。室内环境温度小于裸露部位皮肤温度，且与裸露部位皮肤温度的差值小于第一阈值范围，则判断冷热程度为偏冷；如，室内环境温度为30度，皮肤温度为34.5度，此时，两者差值为4.5度，小于7.5度，则判断此时人体感知的冷热程度为偏热。

在一个具体实施例中，若判断冷热程度为偏冷，则控制模块控制空调运行参数，提高室内环境温度；若判断冷热程度为适宜，则控制模块控空调运行参数保持不变；若判断冷热程度为偏热，则控制模块控制空调运行参数，降低室内环境温度。

如图2所示，本实施例中，利用上述的空调控制系统进行空调控制的方法，包括：

使用温度传感器采集室内环境温度，并将温度数据发送给分析模块；使用红外测温摄像机采集人员睡眠状态时的红外热图像，并将图像发送给分析模块；对红外热图像进行处理，结合室内环境温度，判断睡眠状态下人体的冷热程度；根据冷热程度判断结果，控制空调运行。

综上所述，本发明实施例所述的空调控制系统及控制方法，通过红外温度摄像机收集人体睡眠阶段肢体状态及温度情况，涉及是否有部分肢体裸露在被毯之外，裸露部位的皮肤温度等，并将其传递至分析模块，分析模块结合冬夏季工况及室内当前温度状况，通过分析图像识别获取裸露部位温度，判断睡眠中人体的冷热程度，并调整室内的温度。基于智能模块的分析输出，控制模块对空调器模块的出风速度、温度及启停等进行自动控制，使睡眠中人员处于舒适的环境，保证睡眠质量。

应用于睡眠场景时：

人员除头部外，无裸露部位，将结合室内温度及人员头面部温度，判断人员冷热程度，对空调运行进行适时调整。

人员裸露身体其余部位时，且裸露部位皮肤温度在舒适区间时，人员热感觉适中，可保持当前环境不变，空调运行无需调整；若裸露部位皮肤温度高于或低于舒适区间时，睡眠人员可能感觉偏热或偏冷，将相应调整空调运行，达到适宜温度环境。

人员睡眠中偏热时，一般会踢翻被褥，使部分肢体裸露在外，通过图像识别确定裸露部位皮肤温度状况，调节空调送风状态；人员偏冷时，一般会全部覆盖被毯，此时结合图像识别及头面部裸露温度，判断人员冷热程度，并进而确定送风参数的调节；对于人员非偏热原因导致的肢体裸露(如翻身等动作导致被毯不能全覆盖)，也可以通过肢体识别及裸露部位温度情况，做出相应判断，如果裸露部位温度偏低，人员偏冷，将会提高送风温度等参数，避免着凉。

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，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空调控制系统，其特征在于，包括：

第一采集模块，用于采集室内环境温度；

第二采集模块，用于采集人员睡眠状态时的红外热图像；

分析模块，用于对红外热图像进行处理，结合室内环境温度，判断睡眠状态下人体的冷热程度；

控制模块，用于根据冷热程度判断结果，控制空调运行。

2.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，所述第一采集模块为温度传感器。

3.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，所述第二采集模块为红外温度摄像机。

4.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，还包括预处理模块，所述预处理模块用于在分析模块之前对红外热图像进行预处理，包括：对红外热图像进行增强，生成小波去躁的阈值选择，进行全局图像降噪，并根据人体温度较环境温度高的特征进行高通滤波。

5.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，对红外热图像进行处理，获取身体裸露部位，结合裸露部位的皮肤温度以及室内环境温度，判断睡眠状态下的人体冷热程度。

6.根据权利要求5所述的空调控制系统，其特征在于，对红外热图像进行处理，获取身体裸露部位，包括：对红外热图像进行人体部位边界分割，确定肢体区域位置，识别裸露于被褥之外的区域；所述肢体区域包括头面部、躯干部、上肢以及下肢。

7.根据权利要求6所述的空调控制系统，其特征在于，判断人体的冷热程度包括：室内环境温度小于裸露部位皮肤温度，且与裸露部位皮肤温度的差值大于第一阈值范围，则判断冷热程度为偏冷；当室内环境温度大于裸露部位温度时，则判断冷热程度为偏热。

8.根据权利要求7所述的空调控制系统，其特征在于，判断人体的冷热程度还包括：室内环境温度小于裸露部位皮肤温度，且与裸露部位皮肤温度的差值在第一阈值范围内，则判断冷热程度为适宜；室内环境温度小于裸露部位皮肤温度，且与裸露部位皮肤温度的差值小于第一阈值范围，则判断冷热程度为偏热。

9.根据权利要求8所述的空调控制系统，其特征在于，若判断冷热程度为偏冷，则控制模块控制空调运行参数，提高室内环境温度；若判断冷热程度为适宜，则控制模块控空调运行参数保持不变；若判断冷热程度为偏热，则控制模块控制空调运行参数，降低室内环境温度。

10.一种使用如权利要求1-9任一项所述的空调控制系统进行空调控制的方法，其特征在于，包括：

采集室内环境温度；

采集人员睡眠状态时的红外热图像；

对红外热图像进行处理，结合室内环境温度，判断睡眠状态下人体的冷热程度；

根据冷热程度判断结果，控制空调运行。

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