CN1487249A - 适合使用者特性的空调系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种根据使用者的身体对外界条件的响应使空调器工作的空调系统和方法。该空调系统包括：室内环境检测部件/个人特性值接收部件，包括至少一个微处理器的控制部件，和由控制部件控制的驱动部件。该室内环境检测部件/个人特性值接收部件用于测量室内环境和使用者的生理状况，以得到用于操作空调器的信息。控制部件用于找出从个人特性值，利用该值在从个人特性值接收部件输入的信息的基础上评估使用者生理状况的个人特性值。驱动部件则用于迅速地改善使用者的生理状况。

Description

适合使用者特性的空调 系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种空调系统和方法，更具体地说，涉及一种可使居住环境适合使用者状况的、适合使用者特性的空调系统和方法。
背景技术
在传统的空调系统和方法中，将使用者模糊地期望的室内温度和湿度设定为目标值，并且，迫使空调系统工作，以达到所设定的温度和湿度。
在这种传统的空调系统中，所设定的目标值可能不适合使用者的自身环境。特别是，非专业的使用者很难知道适合于使用者本身的精确温度、湿度、风量和风向。因此，当所设定的目标值为过高或过低的温度和过高或过低的湿度时，则时常会产生伤害使用者身体健康的问题。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种基本上可解决由于相关技术的限制和缺点造成的一个或多个问题的空调系统和方法。
本发明的一个目的是提供一种通过定量测量使用者的生理状况，使居住环境适合使用者的生理状况的空调系统和方法。
本发明的另一个目的是要提供一种通过使用表示使用者生理状况的各种指标，使居住环境适合和有利于使用者健康的空调系统和方法。
为了达到上述目的，根据本发明的一个方面提供了一种与使用者的特性相适合地工作的空调系统，它包括：室内环境检测装置，用于测量包括温度在内的室内环境；个人特性值接收装置，用于测量使用者的心率和/或皮肤湿度和/或皮肤电活性(electrical activity)的幅值，以检测使用者的生理状况；包括至少一个微处理器的控制装置，用以找到个人特性值，个人特性值基于从个人特性值接收装置输入的信息评估使用者的生理状况；以及，由控制装置控制的驱动装置，用以驱动至少压缩机和/或室内风扇，以便迅速地改善使用者的状况。
根据本发明的一个实施例，提供一种可与使用者的特性相适合地工作的空调系统，它包括：室内环境检测装置/个人特性值接收装置，用于测量室内环境和使用者的生理状况，以便得到用于使空调器工作的信息；包括至少一个微处理器的控制装置，用于找到个人特性值，个人特性值基于从个人特性值接收装置输入的信息评估使用者的生理状况；以及，由控制装置控制的驱动装置，用以迅速地改善使用者的状况。
根据本发明的一个方面，提供了一种与使用者的特性相适合地工作的空调方法，它包括下列步骤：测量使用者的心率和/或皮肤温度和/或皮肤电活性；计算皮肤温度和/或心率和/或心率变化和/或皮肤电活性的幅值的加权值；在相应的加权值基础上，定量地计算个人特性值；以及，根据个人特性值，使空调器进行不同的工作，从而迅速改善使用者的生理状况。
在本发明的另一个实施例中，提供了一种与使用者的特性相适合地工作的空调方法，它包括下列步骤：测量表示操作空调器的使用者的生理状况的数据；利用测量的数据，计算使用者当前的个人特性值；根据计算的个人特性值，使空调器工作，从而迅速地改善使用者的生理状况。
根据本发明的空调器可以迅速地和与使用者的身体响应与特性相适合地工作。
应当理解，上述的对本发明的一般说明和下面的详细说明都是示例性和说明性的，还将对本发明作进一步的说明。
附图说明
为了进一步理解本发明而引入的，和构成本申请的一部分的附图，表示本发明的实施例，并与说明一起，用于说明本发明的原理。其中：
图1为根据本发明的，可与使用者的特性相适合地工作的空调系统的方框图；
图2表示根据本发明的，个人特性值接收部件的第一实施例；
图3表示根据本发明的个人特性值接收部件的第二实施例；
图4表示根据本发明的个人特性值接收部件的第三实施例；
图5为表示根据本发明的，与使用者特性相适合地工作的空调方法的流程图；
图6表示心率变化的频谱；和
图7表示皮肤电活性的分析示意图。
具体实施方式
现参照附图来详细说明本发明的优选实施例。以下的说明只是说明性的，不是对本发明的范围和精神实质的限制。
图1为根据本发明的，与使用者特性相结合地工作的空调系统的方框图。
从图1可看出，本发明的空调系统包括：测量表示室内温度和使用者生理状况的特性值的检测部分；根据特性值调节室内温度和风量的驱动部分；根据检测部分测量的外部条件控制驱动部分的控制部分20。
现在来详细地说明各个部分。检测部分包括：测量室内温度的室内温度传感器部件10；用于测量使用者个人特性值的个人特性值接收部件15。驱动部分包括：调节风量的室内风扇41和驱动该室内风扇41的室内风扇驱动部件31；用于调节风向向上和向下的上/下风向叶片42和控制该上/下风向叶片42的上/下风向驱动部件32；用于调节左右风向的右/左风向叶片43和控制右/左风向叶片43的右/左风向驱动部件33；用于调节空气冷却能力的压缩机44和控制压缩机44的压缩机驱动部件34。同时，空气冷却能力可以由安装在空调器中的膨胀阀调节。
另外，控制部分20设在至少具有一个微处理器的控制板上。
同时，空内温度传感器部件10可以检测包括室内湿度以及室内温度在内的整个室内环境，湿度可利用湿和干的球头湿度计(wet and dry bulbthermometer)测量。
现在来说明上述结构的空调系统的工作，将有关使用者身体的预先确定的信息通过个人特性值接收部件15输入。然后，利用有关使用者身体的信息检查使用者的特性值，并由控制部分20根据该特性值控制驱动部分。这时，将从室内温度传感器部件10输入的空内温度信息作为有关当前室内环境的信息通知控制部分20。控制部分20主动地控制驱动部分的各个元件。
另外，根据预先输入的使用者身材的信息或由预先确定的传感器检测的信息调节风向。
从室内温度传感器部件10提供的室内环境的信息包括至少有关温度的信息，并且还可包括由湿和干的球头温度计提供的湿度信息。特别是，室内温度传感器部件10还可包括测量例如湿度、风量和风向以及室内温度的室内环境信息的部件。这时，室内温度传感器部件10被称为“室内环境传感器部件”。
同时，希望用于在个人特性值接收部件15上测量个人特性值的、有关使用者身体的信息，是基于使用者的脉搏、皮肤温度、皮肤的电活性等的；并且应测量使用者身体的三个点。然而，即使信息是在两个或更少的点上测量的，也不会影响本发明的基本效果，只不过可靠性不同而已。
室内温度传感器部件10安装在空调器的室内空气吸入孔中，以便更精确地检测室内温度。
另外，上/下风向叶片42和右/左风向叶片43为能转动或适当地为风向导向的零件，并可以用除了能改变风向的其他结构代替。
图2表示根据本发明的个人特性值接收部件的第一实施例。
参见图2可看出，在个人特性值接收部件15需要的三个检测点中，两个检测点可以在遥控器的背面形成，而剩下的一个检测点可在遥控器的正面形成。
更详细说，为了精确地测量使用者的脉搏，第一检测部件151和第二检测部件152可以在遥控器的背面形成。剩下的一个检测点可以为在遥控器正面形成的工作开始按钮(operation start button)153或按舒适模式工作的空调按钮154。
在个人特性值接收部件15形成在工作开始按钮153上的情况下，每一次当使用者操纵遥控器时，都可自动测量使用者的个人特性值，使空调器可根据使用者的特性值适当地工作。另外，在个人特性值接收部件15形成在按舒适模式工作的空调按钮154上的情况下，当使用者要求空调器在舒适模式下工作时，通过压下按舒适模式工作的空调按钮154，可以检测使用者的脉搏、皮肤温度和皮肤电活性。同时，在个人特性值接收部件15形成在工作开始按钮153和按舒适模式工作的空调按钮154上的情况下，当空调器开始工作时，通过压下工作开始按钮153可以进行按舒适模式工作；并且在空调器工作以后，通过压下按舒适模式工作的空调按钮154，也可使空调器在舒适模式下工作。
另外，在遥控器背面上形成第一和第二检测部件151和152，在手指可达到的方向上排列成一排。当使用者握紧遥控器时，很容易测量个人的特性值，并使空调器在舒适模式下工作。
在个人特性值接收部件15中，可以将第三检测部件安装在与第一和第二检测部件151和152同一排上，这不会影响本发明的工作。
图3表示根据本发明的个人特性值接收部件的第二实施例。
从图3可看出，在空调器件的前面安装着统一的检测部件155。该统一的检测部件155包括至少三个个人特性值接收部件15，可以可靠地检测个人特性值。
另外，希望将该统一的检测部件155形成为手掌形状，以便使用者可以容易地触摸它。为了让使用者容易握住该统一的检测部件155，可将该统一的检测部件155形成为从空调器的外周边突出的杆形状。该杆形的设备也包括在三个检测点处形成的个人特性值接收部件15，因此可以可靠地测量使用者的生理状况。该统一的检测部件155可以形成在空调器的侧面或背面上，或任何地方，以及前面上。
图4表示根据本发明的个人特性值接收部件的第三实施例。
参见图4可看出，第三实施例可以在计算机与空调器连接并控制其工作的情况下使用。在计算机控制空调器的情况下，可以检测使用者个人特性值的个人特性值接收部件15，可在鼠标上表面的三个或多个点上形成。个人特性值接收部件15包括第一接收部件156、第二接收部件157和第三接收部件158。
除了空调器通过计算机和与它连通的鼠标控制以外，空调器的整体控制与图2和图3的控制相同。
图5为表示根据本发明的，与使用者的特性相适合地工作的空调方法的流程图。
参见图5可看出，首先，在个人特性值接收部件15上检测有关个人特性值的信息(ST101)。
该信息至少包括心率和/或皮肤温度，和/或皮肤的电活性。将个人特性值传输至控制部分(图1中的20)，并整体地进行计算。
下面，将详细说明个人特性值的加权值的计算过程。
首先，将皮肤温度分成“高”温(AH)，“低”温(AL)和“中”温(AM)三个级别。通过划分，将因子AH、AL和AM作为确定个人特性值的加权值使用(ST102)。
更详细地说明使用者的皮肤温度与空调器的工作状态之间的关系。当皮肤温度高时，空调器向着低室内温度方向工作，以迅速冷却皮肤温度。当皮肤温度低时，空调器向着高室内温度方向工作，以便不需要空气冷却工作或需要加热工作。当皮肤温度中等时，由于在给定情况下使用者感觉舒适，因此空调器不需要工作。
在根据使用者的皮肤温度确定空调器的工作状态之后，将使用者的心率分成“高”(BH)、“低”(BL)和“中”(BM)三个级别。根据使用者的心率应用不同的权值，可利用因子BH、BL和BM作为加权值来确定个人特性值(ST103)。
更详细地说明个人特性值根据使用者心率的变化。当心率较高时，由于周围环境温度高或由于紧张等使血压升高，令使用者感觉热，因此应根据心率的加权值使空调器进行不同的工作。
在个人特性值的变化反映在根据心率的空调器的工作中以后，将心率的变化分成“CH”(在心率变化属高等级的情况下)，“CL”(在心率变化属低等级的情况下)和“CM”(在心率变化属中等级的情况下)。为了根据使用者的心率变化施加不同的权值，可利用因子CH、CL和CM作为加权值来确定个人特性值(ST104)。
利用图6所示的心率变化频谱，可以详细地说明心率变化的确定方法。
图6中的水平轴和垂直轴分别表示频率(Hz)和功率(power)。在0.15Hz的基础上，将心率变化的频谱分成高频区和低频区。高频区是交感神经活动受影响的区段，而低频区是副交感神经的活动受影响的区段。换句话说，交感神经的活动意味着在紧张情况下，使用者感觉易激动和不舒适，因此当高频区的功率值大时，应降低室内温度。同时，由于副交感神经的活动意味着使用者处在放松状态下，因此不需要降低室内温度或应保持暖机的状态。
当在高频区中的功率值与在低频区中的功率值之比变高时，使用者感觉比较热，因此应降低室内温度。换句话说，将该比值分成三个时期，将根据相应时期的彼此不同的加权值反映在个人特性值中。
同时，利用心率的变化还可评估使用者的紧张程度。因此，根据使用者的内部因素，而不是客观的室内环境，可以找出并解决生理反应。
在根据心率变化确定加权值后，将皮肤的电活性分成代表电活性幅值大的“DH”，代表电活性的幅值小的“DL”和代表电活性的幅值为中等的“DM”三个等级。使不同的加权值反映在个人特性值中。现参照图7所示的皮肤电活性的分析示意图详细说明皮肤电活性和室内环境的控制。
参见图7，在皮肤电活性中，可以利用代表响应幅值和三个时间周期(即潜伏期、上升期、恢复期)的幅值H作为皮肤导电性响应的分析单位。
如果随着室内温度升高，可以感受到汗腺的分泌物，则幅值H增大。同时，如果随着室内温度的降低，汗腺的分泌物减少，则H减小。
结果，当皮肤电活性的幅值H大时，应降低室内温度；而当皮肤电活性的幅值H小时，不需要降低室内温度。
如上所述，通过上述过程可以计算个人特性值的相应加权值。这时，测量和计算相应加权值的步骤的次序可以相反。然而，由于心率变化是在使用者心率的基础上测量的，因此心率变化要在测量使用者的心率后计算。
通过相应加权值的预先确定的计算，可以计算个人特性值(ST106)。
更详细地说，将由皮肤温度、心率、心率变化频谱和皮肤电活性确定的相应加权值相加，可以得到个人特性值。换句话说，个人特性值可用下式(等式1)表示。
(等式1)
个人特性值＝A？+B？+C？+D？
如式(1)那样，将从相应的测量数据确定的值相加可以得到个人特性值。然而，个人特性值不总是通过式(1)计算的。个人特性值可通过将能反映单个因素的特性的附加的加权值相加、相减、相乘或相除而得到。
在定量地计算了个人特性值后，可根据计算的个人特性值，控制空调器工作(ST107)。根据计算所得的个人特性值，空调器的工作可由下式给出。
(等式2)
在空气冷却时的室内温度＝W1+ICV×X1
在空气冷却时的室内风量＝W2+ICV×X2
在空气冷却时右/左风向＝W3+ICV×X3
在空气冷却时上/下风向＝W4+ICV×X4
式中，ICV指代个人特性值。
这时，等式2中的系数可根据使用者的状况、季节等改变。
上述的等式2适用于在一个空调器中只安装一个致冷器的情况。当在空调器中还安装了一个加热器时，可以按下式驱动空调器。
(等式3)
在空气冷却时的室内温度＝W1+ICV×X1
在空气加热时的室内温度＝Y1+ICV×Z1
在空气冷却时的室内风量＝W2+ICV×X2
在空气加热时的室内风量＝Y2+ICV×Z2
在空气冷却时右/左风向＝W3+ICV×X3
在空气加热时右/左风向＝Y3+ICV×Z3
在空气冷却时上/下风向＝W4+ICV×X4
在空气加热时上/下风向＝Y4+ICV×Z4
此时，等式3中的系数可以根据使用者的状况、季节等改变。例如，当预先输入的使用者的身材较高时，控制上/下风向叶片向着向上方向。如果需要快速冷却空气，可以更多地驱动压缩机，还可以更多地驱动冷却风扇，以增加风量。本发明不是仅限于上述实施例，可以有各种控制驱动部分的方法。
下面，更详细地来说明等式2和等式3。在计算个人特性值的步骤ST106中，利用反映与皮肤温度、心率、心率变化和皮肤电活性有关的加权值的特殊的等式来定量地计算个人特性值。在将个人特性值与预先确定的系数X？和Z？相乘以后，将其他预先确定的系数W？和Y？与得出的值相加。这样，就可计算直接用于空调器的驱动值。
同时，使用者调节各个系数，空调器可以迅速地根据个人特性工作。
在空调器根据个人特性值被驱动以后，要再根据预先确定的时期或使用者的选择重新检测个人特性值。重新测量使用者的心率和计算新的个人特性值，使空调器在不同的环境下被驱动。在不要求或不需要重新计算个人特性值的情况下，本发明的空调方法结束(ST108)。
在与个人特性相适合地工作的空调系统和方法中，定量地测量个人特性值，并且空调器根据个人特性值工作，因此可以更迅速和有效地改善使用者的状况。
特别是，考虑到个人感觉的程度可能不相同，因此，不需要依靠客观给定的温度和湿度数据，而利用使用者的生理反应找出使用者感觉热或冷的程度。因此，可以使空调器与使用者的状况相适合地工作。

Claims (20)

1.一种与使用者的特性相适合地工作的空调系统，包括：
室内环境检测装置，用于测量包括温度在内的室内环境；
个人特性值接收装置，用于测量使用者的心率和/或皮肤湿度和/或皮肤电活性的幅值，以检测使用者的生理状况；
包括至少一个微处理器的控制装置，用于找到个人特性值，个人特性值用于根据从个人特性值接收装置输入的信息评估使用者的生理状况；和
由控制装置控制的驱动装置，用于驱动至少压缩机和/或室内风扇，以便迅速地改善使用者的状况。
2.如权利要求1所述的空调系统，其特征为，个人特性值接收装置设置在控制空调器的遥控器上。
3.如权利要求2所述的空调系统，其特征为，个人特性值接收装置的至少一个检测点为启动空调器工作的工作开始按钮，和/或启动适合于个人特性值的舒适模式工作的按舒适模式工作的按钮。
4.如权利要求1所述的空调系统，其特征为，个人特性值接收装置由三个或更多个互相分隔开来的检测点构成，使用者的身体与检测点接触。
5.如权利要求1所述的空调系统，其特征为，个人特性值接收装置形成在空调器体的外周边处。
6.如权利要求1所述的空调系统，其特征为，个人特性值接收装置形成在控制计算机的鼠标上，计算机与空调器连接，用以调节空调器。
7.一种可与使用者的特性相适合地工作的空调系统，包括：
室内环境检测装置/个人特性值接收装置，用于测量室内环境和使用者的生理状况，以得到使空调器工作的信息；
包括至少一个微处理器的控制装置，用于找出个人特性值，个人特性值用于根据从个人特性值接收装置输入的信息评估使用者的生理状况；以及
由控制装置控制的驱动装置，用以迅速地改善使用者的生理状况。
8.如权利要求7所述的空调系统，其特征为，个人特性值接收装置测量使用者的心率和/或皮肤温度和/或皮肤电活性的幅值。
9.如权利要求7所述的空调系统，其特征为，个人特性值是通过计算根据使用者的皮肤温度和/或心率和/或皮肤电活性的幅值给出的单独的加权值而得到的。
10.如权利要求7所述的空调系统，其特征为，使用者的皮肤温度和/或心率和/或心率变化和/或皮肤电活性是由分成三个级别的加权值给出的，通过将相应加权值相加计算个人特性值。
11.如权利要求7所述的空调系统，其特征为，控制装置根据室内温度和/或风向和/或风量控制驱动装置，使空调器在一定条件下工作。
12.如权利要求7所述的空调系统，其特征为，驱动装置包括室内风扇和室内风扇驱动部件，和/或上/下风向叶片与上/下风向驱动部件，和/或右/左风向叶片与右/左风向驱动部件，和/或压缩机与压缩机驱动部件。
13.一种与使用者的特性相适合地工作的空调方法，包括下列步骤：
测量使用者的心率和/或皮肤温度和/或皮肤电活性；
计算皮肤温度和/或心率和/或心率变化和/或皮肤电活性的幅值的加权值；
在相应加权值的基础上，定量地计算个人特性值；和
根据个人特性值使空调器进行不同的工作，从而迅速改善使用者的生理状况。
14.如权利要求13所述的空调方法，其特征为，每一个加权值分成三个级别。
15.如权利要求13所述的空调方法，其特征为，个人特性值是通过将相应加权值相加而得出的。
16.如权利要求13所述的空调方法，其特征为，在从空调器开始工作，经过预先确定的一段时间后，要重新检测使用者的特性，以便改善使用者的生理状况。
17.一种与使用者的特性相适合地工作的空调方法，包括下列步骤：
测量表示操作空调器的使用者的生理状况的数据；
利用测量的数据，计算使用者当前的个人特性值；和
根据计算的个人特性值使空调器工作，从而迅速地改善使用者的生理状况。
18.如权利要求17所述的空调方法，其特征为，表示使用者生理状况的数据包括使用者的皮肤温度和/或心率和/或皮肤电活性。
19.如权利要求17所述的空调方法，其特征为，个人特性值是通过将使用测量数据计算所得的、根据使用者的皮肤温度和/或心率和/或皮肤电活性的幅值的级别给出的相应加权值相加而得出的。
20.如权利要求17所述的空调方法，其特征为，数据是在使用者身体的三个不同点处测量的。
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