ES2559625T3

ES2559625T3 - Procedimiento y dispositivo para detectar el confort térmico

Info

Publication number: ES2559625T3
Application number: ES12729937.8T
Authority: ES
Inventors: Christoph VAN TREECK; Klaus Sedlbauer; Daniel WÖLKI
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Universitaet Stuttgart
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Universitaet Stuttgart
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2016-02-15
Anticipated expiration: 2032-06-14
Also published as: WO2012172026A3; EP2720607A2; EP2720607B1; US20140148706A1; DE102011077522A1; WO2012172026A2

Abstract

Dispositivo (1) para detectar el confort térmico, que contiene: - un sensor de infrarrojos (40), que está diseñado para generar una imagen termográfica, por medio de que la temperatura se detecta en un gran número de puntos, para detectar la temperatura superficial de al menos una persona (90), - una instalación de valoración de imágenes (20), a la que pueden alimentarse los datos del sensor de infrarrojos (40) y que está diseñada para correlacionar las temperaturas superficiales medidas con un modelo fisiológico segmentado de la persona (90), en donde la instalación de valoración de imágenes (20) está diseñada para determinar una posición en el recinto y/o una gesticulación y/o datos antropométricos y/o morfológicos de la al menos una persona (90), - una instalación de correlación (30), a la que pueden alimentarse los datos de la instalación de valoración de imágenes (20) y que está diseñada para generar, a partir de la posición en el recinto y/o la gesticulación y/o los datos antropométricos y/o morfológicos de la al menos una persona (90), al menos una magnitud de medición (M) que representa el confort térmico.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento y dispositivo para detectar el confort termico

La invencion se refiere a un dispositivo para detectar el confort termico, que genera al menos una magnitud de medicion que representa el confort termico. Asimismo la invencion se refiere a un procedimiento, en el que se genera al menos una magnitud de medicion que representa el confort termico. Procedimientos y dispositivos de la clase citada al comienzo pueden usarse para el control o la regulacion segun cada necesidad de instalaciones de ventilacion, calefaccion o climatizacion en edificios, aviones o vehiculos o para visualizar el confort termico.

Del documento JP 7049141 A se conoce un dispositivo del genero expuesto. Este tiene en cuenta, aparte de la temperatura del aire en el recinto a climatizar, tambien la humedad del aire, la velocidad de una corriente de aire y la radiacion infrarroja que parte de las superficies limitadoras del recinto para determinar el volumen de agua a alimentar al recinto o su temperatura. Aparte de esto se mide sin contacto la temperatura de la superficie cutanea y de la ropa de al menos un ocupante del recinto a climatizar, para de aqui establecer la carga termica que sufre la persona y el valor de aislamiento de la ropa. Por medio de esto puede ajustarse el clima ambiente todavia mejor a la necesidad real de los ocupantes.

Sin embargo, este procedimiento conocido presenta el inconveniente de que la imagen termografica del ocupante en principio no permite sacar conclusiones sobre el confort termico. De este modo puede reducirse por ejemplo la temperatura ambiente, si el valor de aislamiento de la ropa que lleva el ocupante es excesivamente grande, aunque sigue sin aclararse si esta temperatura mas baja es tolerada por el inquilino o es percibida como agradable.

La invencion se ha impuesto de este modo la tarea de detectar de forma automatizada el confort termico. Asimismo una forma de realizacion de la invencion se ha impuesto la tarea de detectar sin contacto el estado de salud de una persona.

La tarea es resuelta conforme a la invencion mediante un dispositivo conforme a la reivindicacion 1 y un procedimiento conforme a la reivindicacion 10.

La invencion se basa en el principio basico de detectar digitalmente la temperatura superficial o la firma infrarroja de personas mediante un procedimiento termografico que ofrece imagenes, complementar estos datos mediante informaciones adicionales de otros sensores y combinarlos con un procedimiento para la deteccion de gesticulacion o movimiento en 3D. De este modo la informacion sobre temperatura superficial puede asociarse a las superficies correspondientes de un modelo fisiologico segmentado, tridimensional de una persona. Las informaciones sobre temperatura conocidas por segmentos pueden utilizarse despues para determinar la sensacion de temperatura o la sensacion de confort. Para ello puede usarse un modelo de confort empirico, que puede ampliarse opcionalmente en un modelo para detectar procesos no estacionarios.

Conforme a la invencion se propone usar, para detectar el confort termico, una instalacion de deteccion de imagenes con un margen de deteccion prefijable. La instalacion de deteccion de imagenes detecta el movimiento de al menos una persona, que se encuentre dentro del margen de deteccion. La instalacion de deteccion de imagenes puede contener en algunas formas de realizacion de la invencion al menos una camara digital, la cual reproduce en un sensor semiconductor una imagen bidimensional del margen de deteccion. El sensor semiconductor puede convertir la imagen bidimensional en una serial electrica, que puede tratarse ulteriormente como serial analogica o digital. La instalacion de deteccion de imagenes puede trabajar en el margen espectral visible y/o en el margen espectral infrarrojo. En algunas formas de realizacion de la invencion la instalacion de deteccion de imagenes puede comprender un gran numero des camaras o sistemas de camara, para de este modo hacer posible una deteccion de movimiento tridimensional en el margen de deteccion.

El recinto detectado por la instalacion de deteccion de imagenes puede ser, en algunas formas de realizacion de la invencion, un recinto interior de un edificio, de un vehiculo o de un avion. En otras formas de realizacion de la invencion el margen de deteccion puede ser una superficie parcial o un volumen parcial de un recinto interior. En otra forma de realizacion de la invencion, a su vez, la instalacion de deteccion de imagenes puede detectar una parte de un recinto al aire libre, para determinar el confort termico de las personas en el recinto al aire libre.

La serial de la instalacion de deteccion de imagenes se alimenta a una instalacion de valoracion de imagenes. La instalacion de valoracion de imagenes establece, a partir de las imagenes de al menos una persona detectadas por la instalacion de deteccion de imagenes, al menos una posicion en el recinto y/o una gesticulacion y/o una mimica y/o datos antropometricos de la al menos una persona. Siempre que la instalacion de deteccion de imagenes detecte imagenes de al menos una persona de forma continuada, la instalacion de valoracion de imagenes puede determinar tambien el desarrollo en el tiempo de una posicion en el recinto y/o el desarrollo en el tiempo de la gesticulacion y/o el desarrollo en el tiempo de la minima de la al menos una persona. Siempre que se encuentren diferentes personas en el margen de deteccion de la instalacion de deteccion de imagenes, la instalacion de

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valoracion de imageries puede determinar tambien datos antropometricos, gesticulaciones y/o posiciones de un gran numero de personas.

Para los fines de la presente descripcion los datos antropometricos designan medidas corporales, es decir longitudes y relaciones de longitud, y no partes del cuerpo especificas. Los datos que se refieren a la forma y a la estructura del “cuerpo humano”, reciben el nombre de datos morfologicos y permiten sacar conclusiones, p.ej. del sexo de una persona. Los datos antropometricos, como p.ej. la estatura de una persona, son datos con los que puede evaluarse p.ej. la superficie corporal. De este modo puede parametrizarse y adaptarse un modelo de calculo matematico.

Mediante la derivacion de datos morfologicos, como p.ej. la forma de segmentos corporales como cara, brazos, piernas, etc. de una persona, que pueden detectarse mediante la instalacion de deteccion de imagenes, puede deducirse p.ej. la edad y el sexo de una persona. Para esto se dispone de formalismos conocidos. Estos datos puede usarse despues a su vez como parametros de entrada para la adaptacion de un modelo de calculo matematico, p.ej. de un modelo termofisiologico. La deteccion de movimiento es, conforme a la invencion, en un principio independiente de la antropometria y de la morfologia.

En la instalacion de valoracion de imagenes puede asociarse la informacion sobre temperatura superficial de la instalacion de deteccion de imagenes a las superficies de un modelo fisiologico segmentado, tridimensional. Mediante la segmentacion se conoce que partes del cuerpo se detectan, con lo que puede llevarse a cabo una diferenciacion entre puntos corporales adyacentes vestidos y no vestidos. Por medio de esto puede evaluarse en que porcentajes esta vestido el cuerpo de forma segmentada. Mediante la diferenciacion y el uso en paralelo de un modelo termofisiologico puede calcularse por segmentos el valor de aislamiento de ropa, con una corriente de calor establecida mediante simulacion. En algunas formas de realizacion de la invencion pueden calcularse con una elevada precision temperaturas superficiales de otras zonas no detectadas mediante tecnica de imagenes, o bien la temperatura corporal, mediante un modelo de simulacion termofisiologico usado en paralelo. El modelo fisiologico puede calibrarse mediante la informacion, derivada por reconocimiento de gesticulacion, sobre movimiento, morfologia o antropometria. Mediante los datos fisiologicos pueden derivarse ademas declaraciones sobre el estado de salud o el balance termico fisiologico. La influencia de la radiacion solar se tiene en cuenta implicitamente, al igual que otras magnitudes energeticas (antecedentes termicos) que actuan termodinamicamente sobre el cuerpo, por medio de que el estado real del cuerpo se describe mediante los datos infrarrojos, datos sensoriales asi como los datos establecidos a traves del modelo termofisiologico.

A continuacion se alimentan los datos proporcionados por la instalacion de valoracion de imagenes a una instalacion de correlacion que genera, a partir de la posicion en el recinto y/o la gesticulacion y/o la mimica de la al menos una persona, al menos una magnitud de medicion que representa el confort termico. Las informaciones sobre temperatura conocidas por segmentos pueden utilizarse para determinar la sensacion de temperatura o la sensacion de confort. Para esto puede usarse un modelo de confort empirico, por ejemplo un modelo segun la ISO 14505.

En algunas formas de realizacion la instalacion de valoracion de imagenes puede obtener informaciones sobre el gado de actividad de una persona a partir del reconocimiento de gestos p movimiento, es decir de la deteccion en el tiempo y/o con resolucion posicional de la posicion de una persona y de las posiciones relativas de sus partes del cuerpo, unas con relacion a otras, con lo que puede evaluarse la tasa metabolica, es decir, el consumo de energia de una persona. Por ejemplo, una persona sentada es menos activa que una persona en movimiento o de pie. Sin embargo, la conduccion de un vehiculo de motor tiene tambien una mayor carga corporal como consecuencia, en comparacion con una persona en reposo, como p.ej. el copiloto. De este modo el consumo de energia del conductor es mayor que el del copiloto. El grado de actividad puede utilizarse para detectar el confort termico. Por ejemplo una persona en reposo puede percibir como agradable una mayor humedad del aire y/o una mayor temperatura que una persona activa corporalmente.

En algunas formas de realizacion de la invencion puede deducirse el bienestar de la persona a partir de la gesticulacion, del movimiento o de la postura. Por ejemplo, de una inquietud creciente de la persona puede deducirse una incomodidad termica. A su vez en otra forma de realizacion de la invencion puede detectarse el comportamiento de ventilacion de la persona en el recinto. De este modo, la apertura de una ventana puede indicar que ha aumentado la necesidad de aire fresco o que deberia bajarse la temperatura en el recinto. En este caso el confort termico actual es de este modo reducido. La mimica permite sacar conclusiones sobre el grado de alerta actual y el grado de actividad. La minima delata por ejemplo, a traves de la mirada, si una persona esta cansada o despierta. El frotamiento de los ojos puede indicar un estado de cansancio, mientras que una gesticulacion activa cuando se discute indica un aumento general del grado de actividad. Una senal de incomodidad termica basada en el comportamiento es p.ej. quitarse/ponerse una prenda de vestir, respectivamente la presencia general de la misma. Este proceso puede detectarse mediante la instalacion de deteccion de imagenes con el metodo descrito anteriormente, por medio de que se determina el valor de aislamiento de ropa a traves del analisis/de la simulacion

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de informaciones sobre temperatura y corriente de calor. Un modelo implementado en la instalacion de correlacion para reconocer modelos de comportamiento con relacion al confort termico puede emitir despues una senal de salida correspondiente, que puede utilizarse despues para disparar todo el mecanismo de regulacion de confort. El principio basico aqui esquematizado del reconocimiento de gesticulacion puede ampliarse facilmente en otros ejemplos, que pueden transformarse despues en la instalacion de valoracion de imagenes de una forma de realizacion concreta de la invencion.

El dispositivo conforme a la invencion para detectar el confort termico no detecta de este modo necesariamente, o al menos no exclusivamente, la temperatura de la superficie cutanea de una persona, sino el comportamiento concreto y con ello los efectos del clima actual del recinto en el bienestar de la persona. De este modo puede determinarse con una mayor precision el confort termico. Se obtiene una reproduccion completa de una persona en cuanto a actividad, movimiento, valor de aislamiento de ropa, morfologia, antropometria y balance termico fisiologico, incluyendo temperaturas de las superficies de la piel/ropa y del nucleo corporal. Con todas estas informaciones puede realizarse de este modo un tratamiento de informacion para la activacion especifica mediante tecnica de regulacion de sistemas de acondicionamiento o climatizacion de recintos, para conseguir una regulacion y activacion local, basada en el confort, de instalaciones de climatizacion.

La magnitud de medicion obtenida de este modo, que representa el confort termico, puede utilizarse para visualizar el confort, como valor nominal en una instalacion de ventilacion, calefaccion o climatizacion, como magnitud de entrada de una unidad informatica, que determina un valor nominal de una instalacion de ventilacion, calefaccion o climatizacion o como valor real en una instalacion de ventilacion, calefaccion o climatizacion. Una instalacion de ventilacion, calefaccion o climatizacion en el sentido de la invencion puede comprender una instalacion personalizada para un usuario, por ejemplo una calefaccion de asiento o una ventilacion de asiento, o al menos un eyector de aire asociado a una persona o a un grupo de personas. En otras formas de realizacion de la invencion una instalacion de ventilacion, calefaccion o climatizacion puede actuar de forma no especifica sobre un recinto entero, un sector de recinto, un edificio entero o un sector de edificio. En este caso la instalacion de ventilacion, calefaccion o climatizacion puede contener un elemento de aire de entrada, un elemento de aire de salida, un cuerpo de calentamiento, una refrigeracion o calefaccion de pieza constructiva o instalaciones similares.

La magnitud de medicion que representa el confort termico puede ser, en algunas formas de realizacion de la invencion, un “predicted mean vote” (PMV) segun DIN EN ISO 7730.

El dispositivo contiene al menos un sensor de infrarrojos para detectar la temperatura de la superficie de la persona al menos en un punto, en donde los datos del sensor de infrarrojos pueden alimentarse a la instalacion de correlacion. La temperatura superficial del cuerpo de la persona o su temperatura cutanea local se ajusta mediante el contacto del cuerpo con el microclima que circunda el mismo. De este modo puede determinarse el efecto del microclima, que influye de forma importante en el confort termico. Por medio de este se aumenta todavia mas la precision de la magnitud de medicion que representa el confort termico.

En algunas formas de realizacion de la invencion puede establecerse la relacion empirica entre la sensacion local de temperatura o confort y la temperatura cutanea medida, mediante ensayos psicofisicos con personas. De este modo puede determinarse con gran precision, a partir de la temperatura cutanea medida y del comportamiento de la persona, el confort termico actual.

El sensor de infrarrojos esta disenado para generar una imagen termografica, por medio de que la temperatura es detectada en un gran numero de puntos de la superficie cutanea. Esto puede realizarse en algunas formas de realizacion mediante un gran numero de sensores de infrarrojos, que cubren un margen de deteccion diferente. En otras formas de deteccion de la invencion puede utilizarse un sensor de infrarrojos bidimensional, que dado el caso genera, con ayuda de una optica de reproduccion, una imagen termografica de las personas o del grupo de personas que se encuentran en el margen de deteccion. De esta manera pueden detectarse las temperaturas superficiales de diferentes zonas corporales. Estas pueden comprender zonas superficiales de la periferia corporal y del tronco del cuerpo, y/o partes corporales vestidas o no vestidas. A partir de las diferencias de temperatura puede determinarse en algunas formas de realizacion de la invencion la resistencia del aislamiento de la ropa o bien, a partir de la clase de ropa, puede deducirse el nivel de actividad y/o los antecedentes termicos de las personas a detectar. Tambien estas medidas aumentan de este modo la precision de la deteccion del confort termico.

En algunas formas de realizacion de la invencion una instalacion de deteccion de imagenes puede contener el sensor de infrarrojos. Esto puede materializarse en algunas formas de realizacion de la invencion, por medio de que la instalacion de deteccion de imagenes sea sensible en el margen espectral tanto visible como infrarrojo y, de este modo, pueda enviar simultaneamente datos de entrada para la instalacion de valoracion de imagenes y datos de temperatura de la superficie cutanea de la persona a detectar, derivados de la radiacion infrarroja, a la instalacion de correlacion.

En otras formas de realizacion de la invencion la instalacion de deteccion de imagenes puede ser sensible

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exclusivamente en el margen espectral infrarrojo, por ejemplo en el margen espectral entre 5 pm y 50 pm o entre 10 pm y 40 pm. En este caso se dispone solamente de una imagen termografica, la cual por un lado se alimenta a la instalacion de valoracion de imagenes, para detectar una posicion en el recinto y/o la gesticulacion de la persona y, por otro lado, determinar las temperaturas en diferentes puntos del tejido corporal y/o la temperatura del nucleo corporal. Esta forma de realizacion de la invencion puede estructurarse y/o gestionarse de forma mas sencilla y/o economica.

En algunas formas de realizacion de la invencion, el dispositivo contiene asimismo una instalacion informatica con la que puede determinarse la temperatura superficial de al menos un elemento superficial, que no este dispuesto en el margen de deteccion de la instalacion de deteccion de imagenes y/o del sensor de infrarrojos. Esta forma de realizacion de la invencion permite la deteccion de todos los factores que influyen en el confort termico, sin que sea necesario equipar el recinto con sensores de infrarrojos o instalaciones de deteccion de imagenes que cubran toda la superficie. De este modo puede realizarse con una menor complejidad el dispositivo propuesto.

En algunas formas de realizacion de la invencion el dispositivo contiene asimismo un sistema de climatizacion, el cual puede modificar el volumen de aire alimentado al recinto, la temperatura del aire, la humedad del aire y/o la temperatura superficial de al menos una superficie parcial de las superficies que limitan el recinto. El sistema de climatizacion contiene asimismo al menos un circuito de regulacion, con el que puede regularse a un valor nominal prefijable una temperatura superficial, un volumen de aire, una humedad del aire o una temperatura del aire. A este circuito de regulacion puede alimentarse como valor nominal o real la al menos una magnitud de medicion, que representa el confort termico. Esto hace posible la adaptacion automatica del clima del recinto a la respectiva actividad o a la constitucion individual o a la ropa del usuario. De esta forma puede reducirse el consumo de energia para crear un clima confortable del recinto, por medio de que el clima del recinto se ajusta siempre a la necesidad individual.

En algunas formas de realizacion el dispositivo propuesto puede utilizarse alternativa o acumulativamente tambien para la exposicion visual del confort termico, por ejemplo con fines investigativos, y/o para determinar la temperatura del nucleo del cuerpo de al menos una persona. En este caso pueden reconocerse personas enfermas dentro de un colectivo de personas o detectarse continuamente el estado de salud de los residentes de un asilo.

A continuacion se pretende explicar con mas detalle la invencion con base en unos ejemplos de realizacion, los cuales estan representados en las figuras adjuntas. A este respecto muestran

la figura 1 un esquema de conexiones en bloques del dispositivo conforme a la invencion en una primera forma de realizacion.

La figura 2 muestra un esquema de conexiones en bloques del dispositivo conforme a la invencion en una segunda forma de realizacion.

La figura 3 muestra un recinto equipado con el dispositivo conforme a la invencion.

La figura 1 muestra un esquema de conexiones en bloques de una primera forma de realizacion de la presente invencion. El dispositivo 1 contiene una instalacion de deteccion de imagenes 10. La instalacion de deteccion de imagenes 10 puede contener en algunas formas de realizacion un sensor de imagenes bidimensional, por ejemplo un sensor CCD. La zona de recinto cubierta por la instalacion de deteccion de imagenes 10 puede reproducirse en el sensor mediante una optica 101 de reproduccion.

La instalacion de deteccion de imagenes 10 individual representado en la figura 1 debe entenderse a este respecto solo a modo de ejemplo. En otras formas de realizacion de la invencion puede existir un gran numero de instalaciones de deteccion de imagenes 10 para la deteccion estereoscopica, volumetrica o tomografica del movimiento de al menos una persona. La instalacion de deteccion de imagenes 10 individual representada en la figura 1 designa de este modo una unidad logica, no necesariamente el numero de aparatos fisicamente presentes.

La instalacion de deteccion de imagenes 10 puede detectar una parte infrarroja, y opcionalmente visible, del espectro electromagnetico. La instalacion de deteccion de imagenes puede generar imagenes de color, en blanco o negro o en la escala de grises. La instalacion de deteccion de imagenes 10 puede generar un gran numero de imagenes ciclicamente o segun los acontecimientos.

En algunas formas de realizacion de la invencion la instalacion de deteccion de imagenes puede contener un convertidor A/D, y de este modo proporcionar en su salida 102 una secuencia de senales digital, que representa datos de imagen.

Los datos de imagen de la instalacion de deteccion de imagenes 10 se alimentan a una instalacion de valoracion de imagenes 20. La instalacion de valoracion de imagenes 20 puede estar configurada en algunas formas de realizacion de la invencion en forma de un software, el cual se desarrolla en un microprocesador o en un

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microcontrolador. En otras formas de realizacion de la invencion la instalacion de valoracion de imageries puede estar realizada como circuito de conmutacion integrado, por ejemplo como dispositivo ASIC y/o FPGA y/o procesador de senales digital.

La instalacion de valoracion de imagenes 20 esta disenada para detectar, a partir de la corriente de datos de la instalacion de deteccion de imagenes, al menos una posicion en el recinto y/o una gesticulacion y/o una mimica y/o datos antropometricos de la al menos una persona. Siempre que la instalacion de deteccion de imagenes detecte diferentes imagenes en diferentes momentos, la instalacion de valoracion de imagenes puede determinar tambien el desarrollo en el tiempo de estas magnitudes. La instalacion de valoracion de imagenes puede llevar a cabo para esto un reconocimiento de modelo o una valoracion de imagenes.

Los datos generados por la instalacion de valoracion de imagenes 20 representan de este modo un perfil de movimiento de la al menos una persona en el recinto, sus gestos, sus mimica, una postura y/o otros datos personales no citados aqui que dependen del comportamiento. Estos se alimentan a continuacion a la instalacion de correlacion 30.

Tambien la instalacion de correlacion 30 puede estar realizada en algunas formas de realizacion de la invencion como software, que se desarrolla en un microprocesador o en un microprocesador. En otras formas de realizacion de la invencion la instalacion de correlacion 30 puede contener tambien un procesador de senales digital, un dispositivo ASIC o un dispositivo FPGA. La instalacion de correlacion puede materializarse como red neuronal o en logica difusa.

La instalacion de correlacion 30 tiene la tarea de generar, a partir de los datos de la instalacion de valoracion de imagenes, al menos una magnitud de medicion que representa el confort termico. Por ejemplo a partir del perfil de movimiento del usuario en el recinto puede obtenerse una informacion sobre el grado de actividad de la persona. En el caso de un elevado grado de actividad se percibe como mas agradable en general una menor humedad del aire y/o una menor temperatura del aire. En el caso de un menor grado de actividad estas magnitudes pueden elevarse, para aumentar el confort termico.

A partir de la mimica y/o gesticulacion de la persona detectada puede deducirse tambien el confort termico, por ejemplo con una inquietud creciente, temblores por frio o si la persona adopta medidas para cambiar el clima del recinto, por ejemplo abre una ventana. Por ultimo la instalacion de correlacion puede deducir el confort termico de la persona respectiva a partir de datos antropometricos y/o datos morfologicos, y/o enviar parametros de modelo para un modelo de simulacion termofisiologico. En algunas formas de realizacion de la invencion los datos antropometricos pueden contener el tamano corporal de al menos una persona. En algunas formas de realizacion de la invencion los datos morfologicos pueden contener el peso de al menos una persona.

Asimismo en la figura 1 se ha representado un sensor de infrarrojos 40, que detecta la temperatura de la superficie cutanea y/o de la ropa de la persona. Mediante la utilizacion de un sensor de infrarrojos puede realizarse la medicion de temperatura sin contacto, de tal manera que no es necesario un cableado de las personas situadas en el recinto con detectores de medicion. Tambien los datos de temperatura se alimentan a la instalacion de correlacion 30, de tal manera que esta puede fijar este confort termico mas rapidamente y/o con una mayor precision. Tambien el sensor de infrarrojos 40 puede contener varios sensores, que detectan diferentes zonas del recinto o detectan zonas del recinto identicas desde diferentes direcciones, para hacer posible una deteccion de temperatura tridimensional. Siempre que exista un gran numero de sensores de temperatura 40, estos pueden detectar respectivamente un punto o un angulo del recinto, o bien determinar una distribucion de temperatura con resolucion espacial en su margen de deteccion.

Los valores de medicion del sensor de infrarrojos 40 pueden alimentarse en algunas formas de realizacion a una instalacion de evaluacion 60 opcional, la cual determina el valor de aislamiento de ropa de las personas en el recinto. Para esto la instalacion de evaluacion 60 obtiene valores de medicion de al menos una parte corporal vestida y otra no vestida, de tal manera que de la diferencia de temperatura y de la corriente de calor, calculada mediante un modelo fisiologico, puede deducirse el correspondiente valor de aislamiento de ropa. La precision del valor de aislamiento de ropa puede aumentarse si a la instalacion de evaluacion 60 se alimentan opcionalmente tambien datos meteorologicos W y/o datos del emplazamiento S. Por medio de esto puede realizarse una preseleccion del valor de aislamiento de la ropa y/o tomar como plausible el valor medido. De este modo, por ejemplo, como promedio el valor de aislamiento de ropa con tiempo calido sera inferior que con tiempo frio. Tambien unos usuarios promedio en un polideportivo elegiran una ropa diferente a en una sala de conferencias o en un aeropuerto.

Tambien la instalacion de evaluacion 60 puede estar realizada mediante un software. El software puede comprender una logica difusa, un diagrama caracteristico o una red neuronal. Alternativa o acumulativamente la instalacion de evaluacion puede obtener tambien componentes de hardware, como por ejemplo un convertidor A/D, un procesador de senales digital, memorias semiconductoras o microprocesadores.

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La precision del valor de aislamiento de ropa puede determinarse con mayor precision si en la instalacion de evaluacion esta archivado un modelo termofisiologico. Un modelo termofisiologico de este tipo puede reproducir las caracteristicas de termorregulacion como sudor, temblores por frio, estrechamiento y ensanchamiento de vasos vasomotorico, el metabolismo y/o el balance termico del cuerpo humano. La presencia de un modelo asi, sin embargo, es opcional y puede eliminarse tambien en otras formas de realizacion de la invencion.

Mediante la segmentacion se conoce que partes corporales se ven mediante tecnica de infrarrojos, para que pueda llevarse a cabo una diferenciacion entre puntos corporales adyacente vestidos y no vestidos, y ademas puede evaluarse en que porcentaje esta vestido el cuerpo por segmentos. Mediante la diferenciacion y el uso en paralelo de un sistema termofisiologico, en el caso de una corriente de calor conocida, puede a continuacion calcularse tambien el valor de aislamiento de ropa por segmentos.

La deteccion de las temperaturas superficiales en puntos vestidos y no vestidos de una persona mediante la instalacion de deteccion de imagenes, en especial teniendo en cuenta la posicion del cuerpo, permite calcular con ayuda de un modelo matematico corrientes de calor que son entregadas por el cuerpo humano, en las condiciones ambientales actualmente imperantes, a una parte corporal especifica y/o a todo el cuerpo. Para esto se transmiten al modelo matematico como parametros de entrada las condiciones ambientales medidas actualmente (humedad del aire, temperaturas superficiales locales / globales, velocidades del aire locales / globales, temperaturas superficiales del asiento, etc.).

El propio modelo matematico se ha creado siguiendo el sistema humano de termorregulacion y reproduce todos los mecanismos de termorregulacion (sudor, temblores, estrechamiento/ensanchamiento de vasos) mediante funciones de regresion conocidas y validadas (Foda et al., 2011).

La clase de mecanismos de termorregulacion activos (ya sea temblores, sudor, etc.) y su intensidad dependen mucho, como en las personas reales, de las condiciones ambientales imperantes. Como consecuencia de estos mecanismos de regulacion activos se ajustan en el modelo matematico unas temperaturas superficiales cutaneas correspondientes, que despues pueden compararse con las temperaturas medidas en segmentos superficiales vestido y no vestidos de la persona, ya que mediante la segmentacion se conoce en que porcentaje esta vestido el cuerpo por segmentos o globalmente (vease sobre esto tambien el valor de aislamiento de ropa en el capitulo 1.1).

Si las diferencias entre las temperaturas medidas y calculadas se encuentran dentro de un determinado nivel de tolerancia, pueden calcularse unas corrientes de calor que se obtienen de los correspondientes gradientes de temperatura. Mediante la comparacion entre las corrientes de calor calculadas del modelo matematico y las corrientes de calor, calculadas a partir de la medicion de las temperaturas superficiales, puede mejorarse todavia mas la precision.

Con temperaturas y corrientes de calor conocidas puede realizarse un calculo de la resistencia de ropa, que despues puede recalcularse en un valor de aislamiento de ropa.

Debido a que el valor de aislamiento de ropa influye en el confort termico, la magnitud de medicion M proporcionada por la instalacion de correlacion 30 puede presentar una precision mejorada, si a la instalacion de correlacion 30 se proporciona el valor de salida de la instalacion de evaluacion 60.

Por ultimo en algunas formas de realizacion de la invencion puede estar prevista una instalacion informatica 50, a la que se alimentan datos de la instalacion de correlacion 30 y que esta disenada para determinar la temperatura superficial O de al menos un elemento superficial, el cual no esta dispuesto en el margen de deteccion de la instalacion de deteccion de imagenes y/o del sensor de infrarrojos 40. Por medio de esto puede reducirse el numero de sensores, sin perjudicar la precision del procedimiento.

Por ultimo pueden alimentarse a la instalacion de correlacion 30 tambien valores de medicion del clima actual del recinto, que se detectan con unos sensores 70 que detectan una temperatura del aire y/o una humedad del aire y/o una velocidad de flujo y/o un volumen de aire.

La figura 2 muestra un esquema de conexiones en bloques de otra forma de realizacion de la invencion. Los elementos iguales estan dotados de los mismos simbolos de referencia que en la figura 1. Por ello la siguiente descripcion se limita a las diferencias entre ambas formas de realizacion.

Como puede verse en la figura 2, la instalacion de deteccion de imagenes 10 contiene un sensor de infrarrojos 40. Esto puede realizarse de diferentes formas. Por ejemplo la zona del recinto a detectar puede reproducirse en un plano mediante al menos un elemento optico 101. El haz de rayos del elemento optico 101 puede contener un divisor de radiacion, de tal modo que al menos la parte infrarroja del espectro incida sobre el sensor de infrarrojos 40 y al menos la parte visible del espectro sobre la instalacion de deteccion de imagenes 10.

En otra forma de realizacion de la invencion la instalacion de deteccion de imagenes 10 y el sensor de infrarrojos 40

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pueden ser identicos, de tal manera que tambien la instalacion de deteccion de imageries lleve a cabo la deteccion del movimiento de al menos una persona. En este caso la deteccion del movimiento solo puede realizarse mediante la deteccion del porcentaje infrarrojo del espectro electromagnetico. De este modo puede ahorrarse un sensor adicional para la deteccion de imagenes.

Debido a que el angulo del recinto detectado por la instalacion de deteccion de imagenes 10 y el sensor de infrarrojos 40 es identico en ambos casos, puede asociarse una temperatura a cada elemento de imagen. Por medio de esto pueden diferenciarse con una mayor precision las partes del cuerpo vestidas y no vestidos en base a los modelos de movimiento. Al mismo tiempo puede realizarse mas discretamente la integracion del dispositivo 1 en un recinto, a causa del menor numero de aparatos.

La figura 3 muestra a modo de ejemplo la integracion del dispositivo 1 en un recinto 900. En el recinto 900 representado en la figura 3 se trata del interior de un edificio. El recinto 900 esta limitado de este modo por un techo 920, unas paredes 910 y un suelo 930. El suelo 930 esta cubierto con un solado 901, en el que esta integrada una instalacion de calefaccion y/o refrigeracion 902, para influir en la temperatura y con ello en la radiacion de calor entregada del suelo 930. En una forma de realizacion de la invencion la instalacion de calefaccion y/o refrigeracion 902 puede contener canales de fluido, por los que circula un medio portador de calor a una temperatura mayor o menor, para aumentar o reducir la temperatura. En a su vez otra forma de realizacion de la invencion los canales de fluido 902 o la instalacion de calefaccion tambien pueden eliminarse. De forma similar a como se ha representado en la figura 3 para el recinto 900 de un edificio, el dispositivo conforme a la invencion tambien puede hacerse funcionar en el interior de un vehiculo, avion o barco. En este caso tambien pueden controlarse o regularse instalaciones personalizadas de calefaccion, ventilacion o refrigeracion, como por ejemplo calefacciones o ventilaciones de asiento.

Asimismo el recinto 900 esta equipado con un sistema de climatizacion 80 opcional, que puede generar una corriente de aire en el interior del recinto. A traves de volumen de la corriente de aire 950 puede influirse en la tasa de intercambio de aire y en la velocidad de flujo en el interior del recinto 900. A traves de la temperatura del aire entrante 950 puede calentarse o refrigerarse el recinto 900.

Los valores reales de la temperatura del aire, de la velocidad de flujo, de la humedad del aire y/o del volumen de aire se detectan mediante unos medios de deteccion 70. Los valores de medicion se alimentan al dispositivo 1, como se ha explicado anteriormente en base a las figuras 1 y 2.

Asimismo esta dispuesto en el recinto 900 al menos una instalacion de deteccion de imagenes 10, con la que puede detectarse el movimiento de al menos una persona 90. Tambien los datos de la instalacion de deteccion de imagenes 10 se alimentan al dispositivo 1, como ya se ha explicado anteriormente. Por ultimo en el recinto 900 se encuentra al menos un sensor de infrarrojos 40, que cubre al menos un volumen parcial o una superficie parcial de la superficie base del recinto 900. El sensor de infrarrojos 40 puede detectar por un lado la temperatura de la superficie de la persona 90 en al menos un punto y alimentar esta temperatura al dispositivo 1. Por otro lado, el sensor de infrarrojos 40 puede detectar tambien la temperatura del suelo 930 y/o de las paredes 910. Aparte de esto pueden estar tambien previstas unas zonas de superficie 911, cuya temperatura no es medida directamente por un sensor de infrarrojos 40.

El dispositivo 1 puede determinar a continuacion datos climaticos, con los que es maximo el confort de la persona 90. Los datos climaticos, es decir la humedad del aire, la temperatura del aire o incluso la velocidad de flujo, con los que se ajusta el confort maximo, pueden depender del numero de personas 90, su sexo, su ropa, su edad o de la actividad corporal. En este caso el dispositivo 1 puede generar, en funcion de las magnitudes citadas, diferentes prefijaciones de valor nominal para el clima del recinto y emitir senales de control o regulacion a la instalacion de control o regulacion 85, las cuales activan el sistema de climatizacion 80 y/o la instalacion de calefaccion 902, de tal manera que se ajuste el clima deseado. Por medio de esto se optimiza el confort percibido subjetivamente de la al menos una persona 90, sin que sea necesaria una intervencion manual en el sistema de climatizacion 80 o la instalacion de calefaccion o refrigeracion 902.

Como es natural la invencion no esta limitada a las formas de realizacion representadas en las figuras. La presente descripcion no debe considerarse por ello de forma limitadora, sino explicativa. Las siguientes reivindicaciones deben entenderse de tal modo, que una caracteristica citada esta presente en al menos una forma de realizacion de la invencion. Esto no excluye la presencia de otras caracteristicas. Siempre que las reivindicaciones y la presente descripcion definan unas caracteristicas “primeras” y “segundas”, esta designacion se usa para diferenciar entre dos caracteristicas de igual tipo, sin establecer una graduacion.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. - Dispositivo (1) para detectar el contort termico, que contiene:

• un sensor de intrarrojos (40), que esta disenado para generar una imagen termografica, por medio de que la temperatura se detecta en un gran numero de puntos, para detectar la temperatura superficial de al menos una persona (90),

• una instalacion de valoracion de imagenes (20), a la que pueden alimentarse los datos del sensor de intrarrojos (40) y que esta disenada para correlacionar las temperaturas superficiales medidas con un modelo fisiologico segmentado de la persona (90), en donde la instalacion de valoracion de imagenes (20) esta disenada para determinar una posicion en el recinto y/o una gesticulacion y/o datos antropometricos y/o morfologicos de la al menos una persona (90),

• una instalacion de correlacion (30), a la que pueden alimentarse los datos de la instalacion de valoracion de imagenes (20) y que esta disenada para generar, a partir de la posicion en el recinto y/o la gesticulacion y/o los datos antropometricos y/o morfologicos de la al menos una persona (90), al menos una magnitud de medicion (M) que representa el confort termico.
2. - Dispositivo segun la reivindicacion 1, que contiene asimismo al menos una instalacion de deteccion de imagenes (10) para detectar la gesticulacion y/o la mimica y/o el movimiento de al menos una persona (90) en el recinto.
3. - Dispositivo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la instalacion de valoracion de imagenes y/o el sensor de infrarrojos estan disenados para determinar datos antropometricos y/o gesticulacion y/o posiciones de un gran numero de personas, y/o

porque la instalacion de valoracion de imagenes (20) esta disenada para determinar el grado de actividad de al menos una persona, y/o

porque la instalacion de valoracion de imagenes (20) esta disenada para llevar a cabo una diferenciacion morfologica y/o antropometrica de la magnitud de medicion (M) que representa el confort termico y, opcionalmente, llevar a cabo una determinacion segun el sexo de la magnitud de medicion (M) que representa el confort termico, y/o porque la instalacion de valoracion de imagenes (20) esta disenada para determinar magnitudes de medicion (M) localmente diferentes que representan el confort termico.
4. - Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la instalacion de deteccion de imagenes y/o el sensor de infrarrojos (40) estan disenados para detectar imagenes de al menos una persona de forma continuada, de tal manera que con la instalacion de valoracion de imagenes puede determinarse el desarrollo en el tiempo de una posicion en el recinto y/o el desarrollo en el tiempo de la gesticulacion y/o el desarrollo en el tiempo de la minima de la al menos una persona.
5. - Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la instalacion de deteccion de imagenes (10) contiene el sensor de infrarrojos (40).
6. - Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 5, que contiene asimismo una instalacion informatica (50), con la que puede determinarse la temperatura superficial (O) de al menos un elemento superficial (911), el cual no esta dispuesto en el margen de deteccion de la instalacion de deteccion de imagenes (10) y/o del sensor de infrarrojos (40).
7. - Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 6, que contiene asimismo un sistema de climatizacion (80) que contiene al menos un circuito de regulacion (85), al que puede alimentarse como valor nominal o real la al menos una magnitud de medicion (M), que representa el confort termico.
8. - Dispositivo segun una de las reivindicaciones 2 a 7, que contiene asimismo una instalacion de evaluacion (60) mediante la cual puede determinarse el valor de aislamiento de ropa de la persona (90), y a la que pueden alimentarse al menos datos meteorologicos (W) y/o datos del emplazamiento (S) y/o los datos del sensor de infrarrojos (40), en donde los datos de la instalacion de evaluacion (60) pueden alimentarse a la instalacion de correlacion (30), en donde opcionalmente esta archivado en la instalacion de evaluacion (60) un modelo termofisiologico.
9. - Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la instalacion de valoracion de imagenes (20) esta disenada para establecer los antecedentes termicos de la persona (90) en base al grado de vestimenta y/o a la temperatura exterior y/o a las evaluaciones segun el sexo y/o caracteristicas segun la edad y/o caracteristicas antropometricas y/o caracteristicas morfologicas y/o mediante la aplicacion paralela de un modelo termofisiologico.

5

10

15

20

25

30
10. - Procedimiento para detectar el confort termico, que contiene los pasos siguientes:

• generacion de una imagen termografica para detectar la temperatura superficial de al menos una persona (90), por medio de que se detecta la temperatura en un gran numero de puntos con un sensor de infrarrojos (40),

• alimentacion de los datos del sensor de infrarrojos (40) a una instalacion de valoracion de imagenes (20), generacion de un modelo superficial segmentado de la persona (90) a partir de la temperatura superficial de la persona (90), y determinacion de una posicion en el recinto y/o una gesticulacion y/o datos antropometricos y/o morfologicos de la al menos una persona (90),

• alimentacion de los datos de la instalacion de valoracion de imagenes (20) a una instalacion de correlacion (30) con la que, a partir de la posicion en el recinto y/o la gesticulacion y/o los datos antropometricos y/o morfologicos de la al menos una persona (90), se genera al menos una magnitud de medicion (M) que representa el confort termico.
11. - Procedimiento segun la reivindicacion 10, que contiene asimismo el siguiente paso: deteccion de la gesticulacion y/o la mimica y/o el movimiento de al menos una persona (90) en el recinto mediante al menos una instalacion de deteccion de imagenes (40), y alimentacion de los datos de la instalacion de deteccion de imagenes a la instalacion de correlacion (30).
12. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 10 u 11, que contiene asimismo los pasos siguientes: determinacion de un valor de aislamiento de ropa de la persona (90) con una instalacion de evaluacion (60), a la que se alimentan al menos datos meteorologicos (W) y/o datos del emplazamiento (S) y/o los datos del sensor de infrarrojos (40), y alimentacion de los datos de la instalacion de evaluacion (60) a la instalacion de correlacion (30),
13. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque se determina el grado de actividad de al menos una persona y/o porque se determina al menos una diferencia de temperatura entre una parte corporal vestida y otra no vestida de al menos una persona y, a partir de la diferencia de temperatura y la corriente de calor equivalente, calculada con ayuda de un modelo fisiologico, se determina el valor de aislamiento de la ropa.
14. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque se determina al menos una diferencia de temperatura entre una parte corporal vestida y otra no vestida de al menos una persona y, a partir de la clase de ropa, se deduce el nivel de actividad y/o los antecedentes termicos de la al menos una persona.
15. - Utilizacion de un dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 9 para la exposicion visual del confort termico y/o para determinar una temperatura corporal de la persona (90) y/o para controlar o regular el clima del recinto.