CN113797013B - 使用比例阀控制多区域温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种使用比例阀控制多区域温度的方法，包括：S100在穿戴装置内侧多区域布点形成温度检测矩阵获取区域温度；对各区域设置对应的调控权重，基于各区域的区域温度、目标温度和调控权重，确定各区域之间的调控比例；采用同一热源或者冷源，根据调控比例控制热量输送或者吸收的比例阀实现多区域温度控制。本发明根据各区域的区域温度、目标温度和调控权重，确定各区域的调控比例，采用同一热源或者冷源，根据调控比例控制比例阀实现穿戴装置分区域对人体进行温度调控，实现救援或者治疗目的。

Description

使用比例阀控制多区域温度的方法
技术领域
本发明涉及多区域温度协同控制技术领域，特别涉及一种使用比例阀控制多区域温度的方法。
背景技术
正常人的体温是相对恒定的，它通过大脑和丘脑下部的体温调节中枢，调节和神经体液的作用，使产热和散热保持动态平衡。在正常生理状态下，体温升高时，机体通过减少产热和增加散热来维持体温相对恒定；反之，当体温下降时，则产热增加而散热减少，使体温维持在正常水平。人的体温并不是固定不变的，而是随性别、年龄、昼夜、运动和情绪的变化等因素而有所波动，但这种改变经常在正常范围内。若遭遇恶劣气候或者环境，会对人体温度带来不利影响，损害人体健康，因而需要进行外部干预来保障人体温度处于正常范围内。
在医院救护方面，对于某些患者需要对其全身或者局部进行温度控制，例如冻伤治疗、体温异常高温或者低温疗法。有些应用场合对温度控制误差要求会很小。目前，市场上针对人体温度控制调节的专用设备种类较少，往往还需要依靠比较原始的方式来对患者进行局部环境温度调节来达到目的，市场上现有的设备功能单一，不能满足不同救护需求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种使用比例阀控制多区域温度的方法，包括以下步骤：
S100在穿戴装置内侧多区域布点形成温度检测矩阵获取区域温度；
S200对各区域设置对应的调控权重，基于各区域的区域温度、目标温度和调控权重，确定各区域之间的调控比例；
S300采用同一热源或者冷源，根据调控比例控制热量输送或者吸收的比例阀实现多区域温度控制。
可选的，在S200步骤中，在穿戴装置外侧检测环境温度，所述调控权重根据季节或者环境温度的不同进行适应性设置。
可选的，在S200步骤中，根据各区域的区域温度与目标温度的温度差，确定热源或者冷源的总需求量；在S300步骤中，根据总需求量对热源或者冷源进行总量控制。
可选的，在S300步骤中，所述热源或者冷源采用能够产生热源或者冷源的装置，所述装置设置在便携式箱体内，通过流体介质管道连接，将热量输送至穿戴装置各区域或者将热量从穿戴装置各区域带走。
可选的，在S300步骤中，所述热源采用太阳能热源或者电加热方式。
可选的，在S100步骤中，还对心率与血压进行检测；在S300步骤中，根据心率与血压修正供应的热源或者冷源的总需求量。
可选的，在S100步骤中，所述穿戴装置含有热交换流道和流体介质进出口；所述进出口与比例阀串联，分别与产生热源或者冷源装置的出进口相连。
可选的，穿戴装置采用智能控制器进行控制，所述智能控制器分别与比例阀和温度传感器连接，所述智能控制器根据各区域的调控比例调节比例阀的开度。
可选的，所述智能控制器采用智能控制板PCB，区域温度控制配置温度控制电路，所述温度控制电路包括空气断路器Q、开关电源U，功率开关管IGBT1、功率开关管IGBT2、比例阀F、风扇M、二极管D和电阻R；
所述空气断路器Q的进线端和交流电源连接，空气断路器Q的出线端和开关电源U的进线端连接；开关电源U的出线端正极和功率开关管IGBT2的集电极连接，开关电源U的出线端负极和比例阀F的一端连接；功率开关管IGBT2的发射极和比例阀F的另一端连接，功率开关管IGBT2的门极和智能控制板PCB的I/O2连接；功率开关管IGBT1的集电极和功率开关管IGBT2的集电极连接，功率开关管IGBT1的门极和智能控制板PCB的I/O1连接，功率开关管IGBT1的发射极和风扇M的正极连接；风扇M的负极与开关电源U负极连接；二极管D的负极与风扇M的正极连接，二极管D的正极与电阻R的一端连接；电阻R的另一端与风扇M的负极连接；智能控制板PCB的引脚8和温度传感器输出端连接。
可选的，在S100步骤中，还对各区域进行湿度检测，考察人体的体液蒸发情况及舒适性温度范围，对各区域进行湿度调节。
本发明的使用比例阀控制多区域温度的方法，通过在穿戴装置内侧各区域布置温度传感器，作为温度测量点，形成穿戴装置内侧温度检测矩阵进行区域温度测量，获取区域温度；根据分区特点及大小等情况，对各区域设置调控权重，根据各区域的区域温度、目标温度及调控权重，通过运算可以确定各区域的调控比例，采用同一热源或者冷源，根据调控比例调节热量输送的比例阀，控制输送至各区域的介质流量，将热量传输至各区域或将热量从各区域带走从而实现多区域温度控制。其中各区域的目标温度可以相同也可以不同，所有区域的调控权重之和等于1；通过该方法能够实现穿戴装置分区域对人体进行温度调控，实现救援或者治疗目的。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种使用比例阀控制多区域温度的方法流程图；
图2为本发明使用比例阀控制多区域温度的方法实施例采用的穿戴装置和设置热泵空调装置的便携式箱体示意图；
图3为本发明使用比例阀控制多区域温度的方法实施例采用的温度控制电路示意图。
图中：1-穿戴装置，11-内层，12-中间层，13-外层，14-介质热交换管，2-便携式箱体，21-压缩机，22-蒸发器，23-节流阀，24-冷凝器，25-四通换向阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种使用比例阀控制多区域温度的方法，包括以下步骤：
S100在穿戴装置内侧多区域布点形成温度检测矩阵获取区域温度；
S200对各区域设置对应的调控权重，基于各区域的区域温度、目标温度和调控权重，确定各区域之间的调控比例；
S300采用同一热源或者冷源，根据调控比例控制热量输送或者吸收的比例阀实现多区域温度控制。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过在穿戴装置内侧各区域布置温度传感器，作为温度测量点，形成穿戴装置内侧温度检测矩阵进行区域温度测量，获取区域温度；根据分区特点及大小等情况，对各区域设置调控权重，根据各区域的区域温度、目标温度及调控权重，通过运算可以确定各区域的调控比例，采用同一热源或者冷源，根据调控比例调节热量输送的比例阀，控制输送至各区域的介质流量，将热量传输至各区域或将热量从各区域带走从而实现多区域温度控制。本方案中各区域的目标温度可以相同也可以不同，所有区域的调控权重之和等于1；通过该方法能够实现穿戴装置分区域对人体进行温度调控，实现救援或者治疗目的，本方案的穿戴装置可以是救生衣、救护担架或者睡袋等。
在一个实施例中，在S200步骤中，在穿戴装置外侧检测环境温度，所述调控权重根据季节或者环境温度的不同进行适应性设置。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过在穿戴装置外侧设置温度传感器，用于检测环境温度，在进行调控权重设置时，考虑季节或者环境温度的不同对人体各部位的影响差异，可以对不同条件设置不同的调控权重，使得调控权重与实现情况适应性，提高调控权重的契合程度，从而使得会对不同情况运算得到的各区域调控比例更合理，实现不同情况下的多区域温度精确控制。
在一个实施例中，在S200步骤中，根据各区域的区域温度与目标温度的温度差，确定热源或者冷源的总需求量；在S300步骤中，根据总需求量对热源或者冷源进行总量控制。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案根据各区域的区域温度与目标温度的温度差，确定热量或者冷量的总需求量，根据总需求量对热源或者冷源进行总量控制，防止热源或者冷源供应过量或者不足，避免对各区域的温度控制都发生不利影响，一方面可以避免浪费能源，另一方面提高了患者的总体舒适度。
在一个实施例中，在S300步骤中，所述热源或者冷源采用能够产生热源或者冷源的装置，例如热泵空调或者帕尔帖-塞贝克效应装置，所述装置设置在便携式箱体内，通过流体介质管道连接，将热量输送至穿戴装置各区域或者将热量从穿戴装置各区域带走。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的热源或者冷源采用热泵空调装置，且热泵空调装置设置在便携式箱体内，通过介质管道连接并将热量或者冷量输送至穿戴装置内侧；穿戴装置与热泵空调装置的连接可以现场进行，一方面可以降低穿戴装置的复杂性和重量，另一方面还方便运输，热泵空调装置外设方式可以提高其热量或者冷量的总体供应能力。
在一个实施例中，在S300步骤中，所述热源采用太阳能热源或者电加热方式。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案的热源采用太阳能热源或者电加热方式，可以在穿戴装置的外表面设置太阳能利用装置，在需要提供热量时，将太阳能直接转化为热能使用；在不需要提供热量时，可以将太阳能转化为电能存储起来，为太阳能不足时采用电加热补充热量提供储备；另外存储的电能还可以用于热泵空调装置产生冷量，在需要提供冷量时使用；还可以将存储的电能用于给信号灯供电，实现灯光求救等；通过该方案可充分利用外部光照条件，节省能源。
在一个实施例中，在S100步骤中，还对心率与血压进行检测；在S300步骤中，根据心率与血压修正供应的热源或者冷源的总需求量。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过对心率与血压进行检测，心率及血压与人体新陈代谢和温度的关系，从而对患者的热源或者冷源总量供应进行修正调节，实现穿戴装置的个性化控制，以增强不同患者的舒适度和良好体验，提高穿戴装置对不同类型人员的适用性。
在一个实施例中，在S300步骤中，根据心率与血压修正供应的热源或者冷源的总需求量的方式可以采用以下公式计算：
Figure BDA0003232962000000061
上式中，Q′表示修正后供应的热源或者冷源总量；τ1表示心率与体温相关系数，一般取τ1＝0.98；τ2表示血压与体温相关系数，一般取τ2＝0.73；ΔH表示测量心率与正常心率偏差；H表示测量心率；ΔP1表示舒张压测量值与正常值的偏差值；P1表示舒张压测量值；ΔP2表示收缩压测量值与正常值的偏差值；P2表示收缩压测量值；Q表示修正前供应的热源或者冷源总量。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案采用的修正公式，根据人体温度、新陈代谢、心率及血压的关系，通过测量患者的心率和血压，考查心率和血压与正常值的偏差，可以得到其新陈代谢水平影响下需要的温度补偿偏差，从而可实现精确地对热源或者冷源总量进行调节；同理，还可以通过将上述公式再乘以调控权重，实现对局部区域的热源或者冷源需求量进行修正，实现对局部区域的热源或者冷源需求量的精确控制。
在一个实施例中，在S100步骤中，所述穿戴装置含有热交换流道和流体介质进出口；所述进出口与比例阀串联，分别与产生热源或者冷源装置的出进口相连。作为一种实现方式，具体地，如图2所示，所述穿戴装置1呈内层11、中间层12和外层13三层结构方式，所述中间层12设置在内层11和外层13之间，所述中间层12采用隔热材料将内层11和外层13隔离；
所述内层11和外层13分别敷设有介质热交换管及通风机构，所述内层11的介质热交换管14分区域设置，便携式箱体2内设置的热泵空调装置包括压缩机21、蒸发器22、节流阀23、冷凝器24和四通换向阀25，四通换向阀25用于改变热泵空调装置的制冷剂通过蒸发器22和冷凝器24的流向，实现向内层11的介质热交换管14输入热量和冷量和切换，所述内层11各区域的介质热交换管14通过比例阀F与热泵空调装置的蒸发器22连接，所述外层13的介质热交换管与热泵空调装置的冷凝器24连接。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案将穿戴装置内的介质热交换管，通过比例阀与便携式箱体内设置的可以产生热源或者冷源的装置(例如热泵空调、帕尔帖-塞贝克效应装置)进行连接，实现对穿戴装置输送热量或者吸收热量。
在一个实施例中，穿戴装置采用智能控制器进行控制，所述智能控制器分别与比例阀和温度传感器连接，所述智能控制器根据各区域的调控比例调节比例阀的开度。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过设置智能控制器，分别与比例阀和温度传感器连接，根据运算得到的各区域的调控比例，进行比例阀的开度调节，从而实现区域温度的精确控制效果。
在一个实施例中，如图3所示，所述智能控制器采用智能控制板PCB，区域温度控制配置温度控制电路，所述温度控制电路包括空气断路器Q、开关电源U，功率开关管IGBT1、功率开关管IGBT2、比例阀F、风扇M、二极管D和电阻R；
所述空气断路器Q的进线端和交流电源连接，空气断路器Q的出线端和开关电源U的进线端连接；开关电源U的出线端正极和功率开关管IGBT2的集电极连接，开关电源U的出线端负极和比例阀F的一端连接；功率开关管IGBT2的发射极和比例阀F的另一端连接，功率开关管IGBT2的门极和智能控制板PCB的I/O2连接；功率开关管IGBT1的集电极和功率开关管IGBT2的集电极连接，功率开关管IGBT1的门极和智能控制板PCB的I/O1连接，功率开关管IGBT1的发射极和风扇M的正极连接；风扇M的负极与开关电源U负极连接；二极管D的负极与风扇M的正极连接，二极管D的正极与电阻R的一端连接；电阻R的另一端与风扇M的负极连接；智能控制板PCB的引脚8和温度传感器输出端连接。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：空气断路器Q的进线端和交流电源连接，出线端和开关电源U的进线端连接；开关电源U的出线端正极和功率开关管IGBT2的集电极连接，开关电源U的出线端负极和比例阀F的一端连接；功率开关管IGBT2的发射极和比例阀F的另一端连接，功率开关管IGBT2的门极和智能控制板PCB的I/O2连接；功率开关管IGBT1的集电极和功率开关管IGBT2的集电极连接，功率开关管IGBT1的门极和智能控制板PCB的I/O1连接，功率开关管IGBT1的发射极和风扇M的正极连接；风扇M的负极和比例阀F与开关电源U负极连接的一端连接；二极管D的负极与风扇M的正极连接，二极管D的正极与R的一端连接；电阻R的另一端与风扇M的负极连接；智能控制板PCB的引脚8为数据输出/输入口和温度传感器输出端连接。所述开关电源U给其负载电路中的比例阀F和风扇M提供了稳定的工作电源，电路中的功率开关管IGBT1和功率开关管IGBT2是电流单向流动的可控开关，开关电源U的直流输出方便功率开关管IGBT1和功率开关管IGBT2对电路的控制；功率开关管IGBT1和功率开关管IGBT2内部没有断开的接电，通断是靠自己的门极电流控制的，实现了电路软开端；功率开关管IGBT1和功率开关管IGBT2是可控开断的功率开关，可以满足电路的功率要求；二极管D和电阻R串联后再与风扇M并联，当功率开关管IGBT1断开时，风扇M的线圈储存的电能可以通过二极管D和电阻R的回路消耗掉，起到对风扇M的保护作用；智能控制板PCB的使用，可以灵活方便实现电路中的逻辑运算和控制；温度传感器的使用可以检测介质流体的温度值，为控制提供依据；温度传感器的可以把温度模拟量转换成多位数字量，提高温度控制精度。
在一个实施例中，在S100步骤中，还对各区域进行湿度检测，考察人体的体液蒸发情况及舒适性温度范围，对各区域进行湿度调节。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本方案通过对各区域进行湿度调节，进一步增强人体舒适性，从而更有利于患者恢复健康；在调节湿度时，考察了人体的体液蒸发情况，在调节过程中避免人体的体液蒸发对湿度控制的不利影响；还考察了舒适性温度范围，考虑到不同温度下空气含水能力的差异，从而使得湿度调节更精确，可以避免湿度调节过度，提高湿度调度速度和患者的良好体验。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种使用比例阀控制多区域温度的装置，其特征在于，使用比例阀控制多区域温度的装置上搭载有智能控制器，智能控制器执行以下步骤：
S100在穿戴装置内侧多区域布点形成温度检测矩阵获取区域温度；穿戴装置采用智能控制器进行控制，所述智能控制器分别与比例阀和温度传感器连接，所述智能控制器根据各区域的调控比例调节比例阀的开度；
所述智能控制器采用智能控制板PCB，区域温度控制配置温度控制电路，所述温度控制电路包括空气断路器Q、开关电源U，功率开关管IGBT1、功率开关管IGBT2、比例阀F、风扇M、二极管D和电阻R；
所述空气断路器Q的进线端和交流电源连接，空气断路器Q的出线端和开关电源U的进线端连接；开关电源U的出线端正极和功率开关管IGBT2的集电极连接，开关电源U的出线端负极和比例阀F的一端连接；功率开关管IGBT2的发射极和比例阀F的另一端连接，功率开关管IGBT2的门极和智能控制板PCB的I/O2连接；功率开关管IGBT1的集电极和功率开关管IGBT2的集电极连接，功率开关管IGBT1的门极和智能控制板PCB的I/O1连接，功率开关管IGBT1的发射极和风扇M的正极连接；风扇M的负极与开关电源U负极连接；二极管D的负极与风扇M的正极连接，二极管D的正极与电阻R的一端连接；电阻R的另一端与风扇M的负极连接；智能控制板PCB的引脚8和温度传感器输出端连接；
S200对各区域设置对应的调控权重，基于各区域的区域温度、目标温度和调控权重，确定各区域之间的调控比例；
S300采用同一热源或者冷源，根据调控比例控制热量输送或者吸收的比例阀实现多区域温度控制。
2.根据权利要求1所述的使用比例阀控制多区域温度的装置，其特征在于，在S200步骤中，在穿戴装置外侧检测环境温度，所述调控权重根据季节或者环境温度的不同进行适应性设置。
3.根据权利要求1所述的使用比例阀控制多区域温度的装置，其特征在于，在S200步骤中，根据各区域的区域温度与目标温度的温度差，确定热源或者冷源的总需求量；在S300步骤中，根据总需求量对热源或者冷源进行总量控制。
4.根据权利要求1所述的使用比例阀控制多区域温度的装置，其特征在于，在S300步骤中，所述热源或者冷源采用能够产生热源或者冷源的装置，所述装置设置在便携式箱体内，通过流体介质管道连接，将热量输送至穿戴装置各区域或者将热量从穿戴装置各区域带走。
5.根据权利要求1所述的使用比例阀控制多区域温度的装置，其特征在于，在S300步骤中，所述热源采用太阳能热源或者电加热方式。
6.根据权利要求3所述的使用比例阀控制多区域温度的装置，其特征在于，在S100步骤中，还对心率与血压进行检测；根据心率与血压修正供应的热源或者冷源的总需求量。
7.根据权利要求4所述的使用比例阀控制多区域温度的装置，其特征在于，在S100步骤中，所述穿戴装置含有热交换流道和流体介质进出口；所述进出口与比例阀串联，分别与产生热源或者冷源装置的出进口相连。
8.根据权利要求1所述的使用比例阀控制多区域温度的装置，其特征在于，在S100步骤中，还对各区域进行湿度检测，考察人体的体液蒸发情况及舒适性温度范围，对各区域进行湿度调节。
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