CN202521786U

CN202521786U - 生物信号的空调器控制系统

Info

Publication number: CN202521786U
Application number: CN2012201311748U
Authority: CN
Inventors: 刘伟文; 张智; 黄祥钧; 刘锦泉
Original assignee: Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co Ltd
Current assignee: GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2022-03-30

Abstract

一种生物信号的空调器控制系统包括空调器主体，空调器主体包括无线接收模块和空调器控制单元，无线接收模块接收来自无线发送模块的空调器状态调整请求指令，并传输至空调器控制单元；空调器控制单元接收无线接收模块的空调器状态调整请求指令，并对空调器状态调整请求指令作出响应，改变空调器的运行状态；生物传感器用于检测若干生物信号，并把生物信号提供到信号分析引擎模块；信号分析引擎模块用于采集生物信号，对生物信号进行分类、提炼和分析，并按预先约定的转换方式和协议，生成空调器状态调整请求指令，并传输到无线发送模块。本实用新型具有操作灵活、舒适性好、适用范围广的特点。

Description

生物信号的空调器控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种空调器，特别是一种生物信号的空调器控制系统。

背景技术

现有的空调器均参考温度传感器或温度控制器对环境温度的变化而作出相应制冷或制热控制，空调器中的人性化温度运行曲线，如睡眠曲线，只是参考普遍人群对温度感应的固定运行模式，始终无法让空调器以使用者人体的舒适感为导向来运行。这使得在大多情况下，因空调器作用下的使用者“感觉过冷”或“感觉过热”交互时，需要通过遥控器频繁调整空调器的运行状态，造成使用上的不便。同时，也因不能及时调整空调器的运行状态，从而引发出越来越备受关注的“空调病”等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种结构简单合理、操作灵活、舒适性好、适用范围广的生物信号的空调器控制系统，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种生物信号的空调器控制系统，包括空调器主体，其特征是空调器主体包括无线接收模块和空调器控制单元，无线接收模块接收来自无线发送模块的空调器状态调整请求指令，并传输至空调器控制单元；

空调器控制单元接收无线接收模块的空调器状态调整请求指令，并对空调器状态调整请求指令作出响应，改变空调器的运行状态；

生物传感器用于检测若干生物信号，并把生物信号提供到信号分析引擎模块；

信号分析引擎模块用于采集生物信号，对生物信号进行分类、提炼和分析，并按预先约定的转换方式和协议，生成空调器状态调整请求指令，并传输到无线发送模块；

无线发送模块用于接收来自信号分析引擎模块的空调器状态调整请求指令，发送至无线接收模块。

生物信号的空调器控制系统还包括电池和充电装置，电池分别与生物传感器、信号分析引擎模块和无线发送模块电连接并向其供电；充电装置与电池电连接并向其充电。

生物信号的空调器控制系统还包括佩带式承载装置，该佩带式承载装置上设置有连续接触人体的生物传感器、信号分析引擎模块、无线发送模块和电池。

所述生物传感器为植物神经表征信号的生物传感器。

所述生物信号包括脉搏、血压、血氧、血流速度、呼吸、皮电、人体体温和心率异变性信号的传感器信号。

所述信号分析引擎模块包括信号分析引擎软件、承载该信号分析引擎软件的微处理器及其电路。

所述空调器状态调整请求指令包括温度、风速、风向、空气净化、湿度、加氧和人体追踪的控制指令。

所述佩带式承载装置为连续接触人体的装置，该佩带式承载装置设置在手上、脚上、腰间、头上或贴身内衣上。

生物信号的空调器控制系统的控制方法包括以下步骤：

步骤一，通过生物传感器测量人体的各种生物信号，并把生物信号提供给信号分析引擎模块；

步骤二，信号分析引擎模块收到生物传感器发出的生物信号后，按照设定的采集频率T1，采集整理生物信号的样本数值；按照设定的差值间隔T2，记录生物信号的样本变化趋势，并将该生物信号的样本数值和生物信号的样本变化趋势与预先设定的基准生物信号进行对比分析，判定人体是否感觉到舒适；

当判定为舒适时，信号分析引擎模块不发出改变空调器状态调整请求指令，空调器维持原状态运行；

当判定为不舒适时，按照预设的指令间隔T3，信号分析引擎模块发出空调器状态调整请求指令至无线发送模块；

步骤三，无线发送模块收到信号分析引擎模块发来的的空调器状态调整请求指令后，按约定的传输协议，把空调器状态调整请求指令发送至无线接收模块；

步骤四，无线接收模块把空调器状态调整请求指令传给空调器控制单元；

步骤五，空调器控制单元接收到空调器状态调整请求指令后，自动调整空调器的运行状态

步骤六，重复执行步骤一至步骤五。

所述采集频率T1为0.01～300次/秒；差值间隔T2为1次～300次；指令间隔T3为0.1～3600秒。

本实用新型通过对空调器作用下的人体的生物信号进行持续的测量，并把生物信号以空调器状态调整请求指令的方式反馈到空调器，从而自动控制空调器的运行状态，以克服空调器的通过遥控器频繁操作依然无法获得合适的舒适感及“空调病”等问题，实现空调器自动控制的新模式。

本实用新型采用闭环系统进行自动控制，无需人工参与，能够快速实时按照人体的生物信号而调节空调器运行状态。

本实用新型中的无线接收模块和空调器控制单元内置于空调器主体中，通过生物传感器收集的人体的生物信号通过无线发送模块发送给无线接收模块，从而实现无线传输数据，具有传输速度快、安全方便的特点；无线接收模块和无线发送模块可支持不同无线协议，具有较大的灵活性。

本实用新型中的用于连续接触人体的佩带式承载装置具有轻便、灵活和良好的透气性等特点，不妨碍使用者的室内日常活动。

本实用新型中的生物传感器或传感器组合具有低成本、低能耗、高集成、节能环保和高测量精度的特点。并且，由于植物神经不受人意志支配，故以植物神经表征信号作为收集依据的生物传感器，能够使空调器控制单元快速实时按照人体的生物信号调节空调器运行状态。

本实用新型采用上述的技术方案后，可以对信号分析引擎模块的空调器状态调整请求指令部分进行改动，能控制其它的空调器及相关的空气调节设备，具有良好的拓展性能。

本实用新型使用生物信号的样本数值和生物信号的样本变化趋势与基准生物信号进行对比分析，能精确的测量出人体在当前环境的舒适满足程度，使空调器在精确控制下，对环境细微的调节能保障使用者持续感觉舒适。

本实用新型中的采集频率、差值间隔和指令间隔均可进行调整，可使生物信号的空调器控制系统在连续运行时间、响应时间、控制精度可调整，以满足不同体质使用者的要求。

本实用新型具有结构简单合理、操作灵活、舒适性好、适用范围广的特点。

附图说明

图1为本实用新型一实施例结构框图。

图2为本实用新型的控制流程图。

图3为状态一的信号样本数值分析示图。

图4为状态一的信号样本变化趋势分析示图。

图5为状态二的信号样本数值分析示图。

图6为状态二的信号样本变化趋势分析示图。

图7为状态三的信号样本数值分析示图。

图8为状态三的信号样本变化趋势分析示图。

图9为状态四的信号样本数值分析示图。

图10为状态四的信号样本变化趋势分析示图。

图11为状态五的信号样本数值分析示图。

图12为状态五的信号样本变化趋势分析示图。

图13为目前的空调器和使用者温度关系曲线。

图14为生物信息的空调器控制系统和使用者的温度关系曲线(2线重合)。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图1-图2，本生物信号的空调器控制系统，包括空调器主体，空调器主体包括无线接收模块和空调器控制单元，无线接收模块接收来自无线发送模块的空调器状态调整请求指令，并传输至空调器控制单元；空调器控制单元接收无线接收模块的空调器状态调整请求指令，并对空调器状态调整请求指令作出响应，改变空调器的运行状态；生物传感器用于检测若干生物信号，并把生物信号提供到信号分析引擎模块；信号分析引擎模块用于采集生物信号，对生物信号进行分类、提炼和分析，并按预先约定的转换方式和协议，生成空调器状态调整请求指令，并传输到无线发送模块；无线发送模块用于接收来自信号分析引擎模块的空调器状态调整请求指令，发送至无线接收模块。

所述生物传感器为植物神经表征信号的生物传感器。

所述佩带式承载装置为连续接触人体的装置，该佩带式承载装置设置在手上、脚上、腰间、头上或贴身内衣上。比如：手上某个部位、脚上某个部位、腰间某个部位、头上某个部位等等。

本例中，空调器可以选用分体挂机，作为无线接收模块的蓝牙无线模块连接在空调器室内机控制单元的UART端口上，并内嵌到电路板上；蓝牙无线模块用于接收空调器状态调整请求指令，并能通过遥控器实现该功能的开关，可把该功能称为“生物信号驱动”功能。

生物传感器、信号分析引擎模块、蓝牙无线模块和电池集成装配到佩戴式承载装置中，制造成轻便式的腕带型装置，腕带强透气性材料，适合连续接触人体，腕带型装置可称为“M-box”传感腕带。

“M-box”传感腕带的具体特性如下：

1)电池：锂电池，3.3V，600mA。

2)端口：一个Mini-USB的端口，可用于充电、程序更新和参数设置，也可外接特种传感器。

3)显示：多功能的冷光液晶屏，显示各种参数和状态，并能根据设置，可在运行时关闭显示。

4)结构：腕带式，防水、防尘和防摔。

5)状态灯：4色LED，用于显示状态灯。

6)按键：“开关”按钮式按键，“菜单/取消”、“改变”和“确认”共三个轻触式感应按键。

7)附件：充电器、USB数据线。

8)传感器：脉搏传感器、温度传感器。

9)传输功能：具有用于传输数据的蓝牙。

设置模式：个人设置、模式设置和辅助设置。

说明：

1)个人设置为：使用者的年龄、性别、身高、体重；

2)模式设置为：“自动-睡眠(默认)”和“手动”，分别对采集频率(T1)、差值间隔(T2)和指令间隔(T3)的设定。模式设置为“自动-睡眠(默认)”时，T1、T2和T3为出厂前预设的数值，并根据信号分析引擎模块的信号样本数值和变化趋势变化值，自动修正T1、T2和T3值；模式设置为“手动”时，T1、T2和T3为使用者手工输入的数值。

3)辅助设置为：用于设置时间日期、定时、数据交互模式等。

上述组成能运行的一个生物信息的空调器控制系统。

以上的实施例内容只描述生物信号的空调器控制系统的其中一种结构，但本申请的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

生物信号的空调器控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，通过生物传感器测量人体的各种生物信号，并把生物信号提供给信号分析引擎模块。

当判定为不舒适时，按照预设的指令间隔T3，信号分析引擎模块发出空调器状态调整请求指令至无线发送模块。

步骤三，无线发送模块收到信号分析引擎模块发来的的空调器状态调整请求指令后，按约定的传输协议，把空调器状态调整请求指令发送至无线接收模块。

步骤四，无线接收模块把空调器状态调整请求指令传给空调器控制单元。

步骤五，空调器控制单元接收到空调器状态调整请求指令后，自动调整空调器的运行状态。

步骤六，重复执行步骤一至步骤五。

其中，生物信号的样本数值为采集频率T1下，生物信号的数列。生物信号的样本变化趋势为在差值间隔T2内，生物信号的样本数值的差值数列。基准生物信号为对比的标准值，该标准值为通过人体的年龄、性别、身高和体重记录并计算出来的数值，或是预设的固定点值，或是在理想舒适状态下对生物信号记录并计算出来的数值。理想舒适状态为人体在周围环境26℃时，刚睡醒并静卧的状态。

延续前述的“M-box”传感腕带，控制方法，包括以下步骤：

第一次使用时，使用者需设定M-box的“个人设置”并让M-box和空调器之间的蓝牙配对。“个人设置”可设定为：“年龄：30岁、性别：男、身高：175cm、体重：65kg”(根据各使用者实际情况设定)，M-box根据“个人设置”，计算出来基准生物信号的采样信号数值范围为：1000(±100)和变化趋势范围为：±25。

假使在冬天，设置空调器在制热模式下运行，并启动空调器的“生物信号驱动”功能，启动M-box，M-box和空调器之间的蓝牙自动配对。

平时，当使用者在室内进行使用电脑、看电视、看书或睡觉等活动时，模式设置为：“自动-睡眠(默认)”，采集频率为2次/秒，差值间隔T2为1次，指令间隔T3为6秒。

使用者配带上M-box后，当使用者不舒适时，M-box自动分析后判定使用者的不舒适，M-box在6秒内通过蓝牙把空调器状态调整请求指令发送给空调器主体，空调器主体马上改变运行状态，直到使用者舒适为止。否则，维持空调器目前的运行状态。

生物信号的样本数值和变化趋势的关系可通过下面的计算过程来解释。如上模式设置为：“自动-睡眠(默认)”，信号分析引擎采集到的生物信息样本数值为：A1＝950、A2＝955、A3＝965、A4＝980、A5＝1005、......，则信号样本变化趋势为：ΔA1＝5(ΔA1＝A2-A1)、ΔA2＝10(ΔA2＝A3-A2)、ΔA3＝15(ΔA3＝A4-A3)、......；如果上述其它参数不改，差值间隔T2为2次、则信号样本变化趋势为：ΔA1＝15(ΔA1＝A3-A1)、ΔA2＝40(ΔA2＝A5-A3)、......。

以生物信息的空调器控制系统的调节温度为例，描述在不同状态下的系统的控制过程：

状态一：当使用者“感觉到冷”，生物信息的空调器控制系统经分析判断出使用者需要：空调器制热，温度需要增加0.3℃，并在6秒钟内发出指令。生物信号的样本数值和变化趋势分析如图3和图4。

状态二：当使用者“感觉到有点冷”，生物信息的空调器控制系统经分析判断出使用者需要：空调器制热，温度需要增加0.1℃，并在6秒钟内发出指令。生物信号的样本数值和变化趋势分析如图5和图6。

状态三：当使用者“感觉不错”，生物信息的空调器控制系统经分析判断出使用者需要：维持空调器目前的运行状态。生物信号的样本数值和变化趋势分析如图7和图8。

状态四：当使用者“感觉还是冷”，生物信息的空调器控制系统经分析判断出使用者需要：空调器制热，温度需要增加0.5℃，并在6秒钟内发出指令。生物信号的样本数值和变化趋势分析如图9和图10。

状态五：当使用者“感觉逐渐不冷了”，生物信息的空调器控制系统经分析判断出使用者需要：维持空调器目前的运行状态。生物信号的样本数值和变化趋势分析如图11和图12。

当使用者进入睡眠时，M-box根据生物信号的样本数值和趋势的变化的范围，对采集频率T1、差值间隔T2和指令间隔T3进行修正。

表1为睡眠模式的设定修正表。

表1

使用者使用生物信号空调器，期望的温度舒适感和空调器所提供的温度完全吻合。如在睡眠方面，使用者的睡眠改善对比如图13和图14。

生物信号的空调器控制系统会连续运行，直到关闭空调器的“生物信号驱动”功能或关闭“M-box”传感腕带或系统失去电力供应。

以上的实施例内容只描述生物信号的空调器的控制方法的部分状态和情况，但本申请的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

Claims

1.一种生物信号的空调器控制系统，包括空调器主体，其特征是空调器主体包括无线接收模块和空调器控制单元，无线接收模块接收来自无线发送模块的空调器状态调整请求指令，并传输至空调器控制单元；

2.根据权利要求1所述的生物信号的空调器控制系统，其特征是还包括电池和充电装置，电池分别与生物传感器、信号分析引擎模块和无线发送模块电连接并向其供电；充电装置与电池电连接并向其充电。

3.根据权利要求2所述的生物信号的空调器控制系统，其特征是还包括佩带式承载装置，该佩带式承载装置上设置有连续接触人体的生物传感器、信号分析引擎模块、无线发送模块和电池。

4.根据权利要求3所述的生物信号的空调器控制系统，其特征是所述佩带式承载装置为连续接触人体的装置，该佩带式承载装置设置在手上、脚上、腰间、头上或贴身内衣上。

5.根据权利要求1所述的生物信号的空调器控制系统，其特征是所述生物传感器为植物神经表征信号的生物传感器。

6.根据权利要求1所述的生物信号的空调器控制系统，其特征是所述生物信号包括脉搏、血压、血氧、血流速度、呼吸、皮电、人体体温和心率异变性信号的传感器信号。

7.根据权利要求1所述的生物信号的空调器控制系统，其特征是所述信号分析引擎模块包括信号分析引擎软件、承载该信号分析引擎软件的微处理器及其电路。

8.根据权利要求1至7任一所述的生物信号的空调器控制系统，其特征是所述空调器状态调整请求指令包括温度、风速、风向、空气净化、湿度、加氧和人体追踪的控制指令。