WO2023200351A1 - Способ адаптивного управления микроклиматом в помещении - Google Patents

Способ адаптивного управления микроклиматом в помещении Download PDF

Info

Publication number
WO2023200351A1
WO2023200351A1 PCT/RU2022/000117 RU2022000117W WO2023200351A1 WO 2023200351 A1 WO2023200351 A1 WO 2023200351A1 RU 2022000117 W RU2022000117 W RU 2022000117W WO 2023200351 A1 WO2023200351 A1 WO 2023200351A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
user
microclimate
data
room
parameters
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/000117
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Алексей Юрьевич УСКОВ
Юрий Игоревич КОРЮКАЛОВ
Сергей Борисович ВЕДЕРНИКОВ
Евгений Викторович АЛХАНОВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Инсмартавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022109709A external-priority patent/RU2022109709A/ru
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Инсмартавтоматика" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Инсмартавтоматика"
Publication of WO2023200351A1 publication Critical patent/WO2023200351A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2120/00—Control inputs relating to users or occupants

Definitions

  • the invention relates to methods for maintaining a comfortable and favorable microclimate for human health in premises, mainly in institutions, enterprises, offices, apartments, cottages, etc.
  • a psychophysical state is a state of a person, reflecting both parameters of the mental (for example, anxiety, excitability, drowsiness) and physical (pulse, temperature, pressure, motor activity, etc.) state of a person.
  • a method of air-conditioning a room is known from the prior art (see [2] RU2273801C2, IPC F24F 5/00, published on April 10, 2006), based on the injection into a sealed room and the removal from it, respectively, through the inlet and outlet pipes of atmospheric air, temperature control and air humidity, while in the process of air conditioning they measure the air pressure in the room and outside it and regulate the flow rates of the injected and exhaust air until a pressure in the room is established equal to atmospheric pressure, and if the strength of the room is limited to excess pressure, until the maximum permissible value of the pressure drop is reached.
  • the effect of climate control is determined mainly by such parameters as temperature, humidity, pressure, air speed and purity, oxygen content and DR-
  • a device for influencing the microclimate of a room is known from the prior art (see [3] RU2015139894A, IPC F24F 11/00, published on March 24, 2017), containing an electrical measuring and indicator device (intended as a room control device for measurement, display, analysis and providing microclimate parameters) in which a regulating device for the microclimate, in particular for room temperature, is built in, and the settings of the regulating device can be made using the room control device.
  • the disadvantage of this technical solution is the lack of the possibility of adaptive control of the indoor microclimate based on data on the current psychophysical state of a person, the lack of the possibility of adaptive control of indoor air humidity, and the lack of the possibility of predictive control of indoor microclimate parameters taking into account weather service data.
  • a room microclimate control system is known from the state of the art (see [4] RU2016126581A, IPC F24F 5/00, published on January 12, 2018), containing a controller K, a user interface I, a temperature sensor DT, an actuator for regulating air exchange MRE, and the system automatic control of the microclimate of the premises additionally includes a sensor for the carbon dioxide content in the air ARC and a humidity sensor DV, while in order to save energy and create an optimal microclimate in the room, controller K acts on the mechanism for regulating the air exchange of the MVR to normalize the content of carbon dioxide, air humidity, taking into account the temperature according to the following rules: • when the actual values of carbon dioxide concentration or air humidity in the room, determined by the carbon dioxide content sensors ARC and the humidity sensor DV, exceed the maximum values specified by the user, controller K sends a control signal to the air exchange control mechanism of the MVR in order to increase air exchange with the external environment;
  • controller K sends a control a signal to the air exchange regulation mechanism of the MVR in order to reduce air exchange with the external environment.
  • the disadvantage of this technical solution is the lack of the possibility of adaptive control of the microclimate in a room based on data on the current psychophysical state of a person, as well as the lack of the possibility of predictive control of microclimate parameters in a room taking into account meteorological data.
  • a device and method for automatic heating control are known from the prior art (see [5] RU2016111790A, IPC F24D 3/02, published 10/01/2017), which consists of changing the coolant flow in the heating system using control valves and circulation pumps controlled by a controller with taking into account data from indoor air temperature sensors and water in the supply pipeline, while information about weather factors (outside air temperature, direction and strength of wind and cloudiness) is received using a communication unit via a wired or wireless (for example, Internet) channel from a specialized weather service into the controller, which, based on the received data, generates “proactively” signals for control valves and circulation pumps, taking into account the date, time of day, thermal inertia of the building envelope and heating system, the location of the building relative to the cardinal points and the presence of nearby natural or artificial objects that influence on the microclimate surrounding the building.
  • a communication unit via a wired or wireless (for example, Internet) channel from a specialized weather service into the controller, which, based on the received data, generate
  • the disadvantage of this technical solution is the lack of the possibility of adaptive control of the microclimate in the room based on data on the current psychophysical state of a person, as well as the lack of the ability to adaptively control indoor air humidity and the gas composition of the air, since this analogue is more relevant to a central heating system.
  • the device for determining thermal comfort contains: an infrared sensor designed to form a thermographic image, with the help of which the temperature is measured at a large number of points, to determine the air temperature with at least one person; an image estimation device to which infrared sensor data can be supplied and which is designed to correlate measured surface temperatures with a segmented physiological model of a person, where the image estimation device is intended to determine enclosure position and/or gesticulation and/or anthropometric and/or morphological data at least one person; a correlation installation to which data from an image assessment installation can be fed and which is intended to form, based on the position in the enclosure and/or gestures and/or anthropological data, the metric and/or morphological characteristics of at least one person, at least one measurement value, which represents thermal comfort.
  • the disadvantage of this technical solution is the lack of the possibility of adaptive control of the indoor microclimate based on an expanded range of data on the current psychophysical state of a person, i.e.
  • this invention only the temperature in the room is measured using multiple sensors, with the help of which a thermographic image is formed.
  • this invention is aimed at monitoring a given temperature regime at a certain point in the room and is not aimed at measuring humidity, chemical composition of air, etc. therefore, it is not aimed at maintaining a microclimate favorable to human health.
  • There is also a known method for correcting the psychophysiological state of a patient during sleep see [8] RU2554216C2, IPC A61 N 5/06, A61 N 23/00, publ. 06/27/2015), including simultaneous exposure to light signals and sound signals in the REM sleep phase , and vibration motors in the wrist cuff.
  • the disadvantage of these technical solutions is the lack of ability to adaptively control the microclimate in a room based on data on the current psychophysical state of a person, as well as the lack of ability to adaptively control indoor air humidity and the gas composition of the air.
  • a method for adjusting environmental parameters for monitoring a patient's condition includes:
  • the disadvantage of the prototype is the lack of the ability to adaptively control the indoor microclimate based on an expanded range of data on the current psychophysical state of a person, i.e. data on blood oxygen saturation are not comprehensive for assessing the user’s condition, and accordingly, the accuracy of this method is extremely low.
  • the effect of microclimate control using this method can be negative.
  • thermoregulation is known from the state of the art for teaching the functions of thermoregulation (see [10] US2017265755A1, IPC A61 B 5/00, published 09/21/2017).
  • a method based on infrared thermography is described for monitoring human thermoregulation and thermal comfort levels by measuring skin temperature at multiple points on the face, since the face has a high density of blood vessels and is usually not covered by clothing. This method allows continuous monitoring during normal daily activities and instantly determines the effectiveness of thermoregulation and thermal comfort.
  • Vascular territories in addition to vasodilation and vasoconstriction of blood vessels, can be used to assess personal thermal comfort levels.
  • Systems for implementing this technique are described, which may include one or more infrared sensors built into glasses to detect temperature.
  • Data from sensors is processed by the appropriate processor and memory.
  • the processor can continuously monitor the contraction and dilation of a person's blood vessels, which reflects the effectiveness of thermoregulation. Inconvenient/harmful conditions can be detected by monitoring trends in measurements before the conditions actually occur.
  • Current industry practice is to use the readings of a thermostat located somewhere in the room as a feedback signal in the single regulated control loop of air conditioning systems. However, there are significant differences in temperature variations in a room ventilated through multiple ducts, usually located on the ceilings of rooms.
  • This analogue is the narrow range of applications of this invention, because is aimed only at monitoring the temperature of a person’s skin and if the specified parameters are exceeded, the temperature is controlled to the person’s personal level of thermal comfort, which in this case is not aimed at improving the psychophysical state of a person.
  • the objective of the claimed invention is to adapt microclimate parameters (temperature, humidity, air gas composition, amount of volatile compounds and particles) in a room based on data about the current psychophysical state of a person and/or based on data formulated manually by a person.
  • the technical result is to improve the microclimate parameters in the room to values that most favorably affect human health, based on data about his individual psychophysical state and the most comfortable for human sensations.
  • the stated problem is solved, and the technical result is achieved through a method of adaptive control of the microclimate in a room based on the psychophysical state of the user, including: accumulation in the device of accumulation, processing and calculation of data on the psychophysical state of a specific user in a specific period of time, values of microclimate parameters in a specific period of time , as well as data that the user experiences physiological comfort or discomfort during a specific period of time; the received data is processed in a device for storing, processing and computing data and establishing a relationship between the psychophysical state of the user and the values of the microclimate parameters, as well as between the physiological comfort or discomfort experienced by the user and the values of the microclimate parameters; then, using a device for storing, processing and calculating data, perform predictive control of indoor microclimate parameters based on previously established relationships with the psychophysical state of the user and with the comfort or discomfort experienced by the user; update and clarify established relationships to achieve the most accurate predictive control.
  • FIG. 1 Block diagram of a method for adaptive indoor climate control.
  • the method of adaptive indoor climate control involves controlling the following air parameters: temperature, humidity, pressure, gas composition, presence of volatile compounds and particles. Control is carried out both in manual mode based on the values set by the user, and in automatic mode based on the psychophysical state of the user.
  • control is carried out based on data about the current psychophysical state of the user, for example, anxiety, excitability, drowsiness, pulse, temperature, pressure, motor activity, etc.
  • Adaptive control in automatic mode is implemented in four stages.
  • microclimate parameters temperature, humidity and gas composition of the air, presence of volatile compounds and particles
  • the received data is processed and relationships are established between the psychophysical state of the user and the values of the microclimate parameters, as well as between the tested user physiological comfort or discomfort and microclimate parameters.
  • the established relationships are updated and clarified to achieve the most accurate predictive control.
  • the values of the parameters of the psychophysical state of the user and the physiological comfort or discomfort felt by him are read using a device for reading such parameters.
  • a device for reading such parameters could include smart bracelets, fitness trackers, ECG T-shirts, video cameras and much more.
  • sensors These may be (by way of example, but not as a limitation) temperature sensors, humidity sensors, air gas composition sensors, sensors for the presence of volatile compounds and particles in the air, pressure gauges, analyzers
  • Data received from sensors of microclimate parameters and from devices for reading the psychophysical state of the user are transferred to devices for accumulating and processing data and calculating the relationships between the received data, which form control signals for climate control equipment.
  • the device for storing, processing and computing data processes the received data and establishes a relationship between the psychophysical state of the user, the physiological comfort or discomfort experienced by the user and the values of microclimate parameters. For example: temperature 22 degrees, humidity 40%, 800 units. CO, no air pollution - psychophysiological indicators of a person are in the normal range or temperature 25 degrees, humidity 60%, 1500 units. CO, the presence of pollutants in the air - human psychophysiological indicators go beyond the normal range.
  • the data accumulation, processing and calculation device After processing the received information, the data accumulation, processing and calculation device generates control signals to climate control equipment for predictive control of microclimate parameters.
  • climate control technology may include: air heating and cooling devices (air conditioners, air circulation fans, heaters); devices for humidifying and drying air (humidifiers, dehumidifiers, evaporators); devices that provide the supply, preparation and purification of fresh air (windows with filter elements); devices that filter air from volatile compounds and particles (absorbers of harmful gases and filters); oxygen equipment containing cylinders, reducers, dispensers, oxygen content analyzers, etc.
  • the implementation of the claimed method makes it possible to improve the microclimate parameters in a room to values that most favorably affect human health, based on data about his individual psychophysical state and the most comfortable for human sensations.
  • Optimal values of microclimate parameters are calculated individually for each user (carrier of devices for reading his psychophysical state).

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

Способ адаптивного управления микроклиматом в помещении путем накопления, обработки и вычисления данных о психофизическом состоянии конкретного пользователя в конкретный период времени, включает формирование значений параметров микроклимата в конкретный период времени, а также данных о том, что пользователь испытывает физиологический комфорт или дискомфорт в конкретный период времени. Полученные данные обрабатывают в устройстве накопления, обработки и вычисления данных и устанавливают взаимосвязь между психофизическим состоянием пользователя и значениями параметров микроклимата, а также между испытанным пользователем физиологическом комфортом или дискомфортом и значениями параметров микроклимата. При помощи устройства накопления, обработки и вычисления данных выполняют предиктивное управление параметрами микроклимата в помещении на основе установленных ранее взаимосвязей с психофизическим состоянием пользователя и с испытанным пользователем комфортом или дискомфортом, а также обновление и уточнение установленных взаимосвязей для достижения наиболее точного предиктивного управления.

Description

Способ адаптивного управления микроклиматом в помещении
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способам поддержания комфортного и благоприятного для здоровья человека микроклимата в помещениях, преимущественно в учреждениях, предприятиях, офисах, квартирах, коттеджах и пр.
Уровень техники
В последнее время уделяется внимание к созданию с помощью систем кондиционирования воздуха среды, благоприятным образом влияющей на организм человека, способствующей не только повышению производительности труда, но и улучшению самочувствия. В основу таких систем положен тот факт, что для здорового человека комфортность среды во многом определяется результирующей температурой, имеющей место в помещении, устанавливаемой с учетом температуры, влажности и подвижности воздуха, а также радиационного теплообмена организма человека с окружающими поверхностями (см. [1], например, Примак А.В., Щербань А.Н. "Методы и средства контроля загрязнения атмосферы, Киев, Наукова думка, 1980 г.).
В настоящее время существует множество технических устройств, предназначенных для управления микроклиматом в помещениях. Однако отсутствуют технические решения, которые в автоматическом режиме могли бы адаптировать микроклимат в помещении индивидуально под текущее психофизическое состояние человека, а также оказывать влияние на изменение психофизического состояния человека посредством изменения параметров микроклимата окружающей среды.
Психофизическое состояние - это состояние человека, отражающее как параметры психического (например, тревожность, возбудимость, сонливость), так и физического (пульс, температура, давление, двигательная активность и т.д.) состояния человека.
Из уровня техники известен способ климатизации помещения (см. [2] RU2273801C2, МПК F24F 5/00, опубл. 10.04.2006), основанный на нагнетании в герметизированное помещение и отводе из него соответственно через входной и выходной патрубки атмосферного воздуха, регулировании температуры и влажности воздуха, при этом в процессе климатизации замеряют давление воздуха в помещении и вне его и регулируют расходы нагнетаемого и отводимого воздуха до установления в помещении давления, равного атмосферному давлению, а при ограниченной прочности помещения к избыточному давлению - до достижения предельно допустимого значения перепада давления. Эффект действия климатизации определяется в основном такими параметрами, как температура, влажность, давление, скорость и чистота воздуха, содержание в нем кислорода и ДР-
Недостатком данного аналога является отсутствие возможности мониторинга состояния пользователя и изменение параметров климата в помещении по данным о состоянии пользователя.
Из уровня техники известно устройство для воздействия на микроклимат помещения (см. [3] RU2015139894A, МПК F24F 11/00, опубл. 24.03.2017), содержащее электрический измерительный и индикаторный прибор (предусмотренный в качестве прибора управления помещением для измерения, отображения, анализа и предоставления параметров микроклимата) в который встроено регулирующее устройство для микроклимата, в частности для температуры помещения, и настройки регулирующего устройства могут производиться при помощи прибора управления помещением.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности адаптивного управления микроклиматом в помещении на основе данных о текущем психофизическом состоянии человека, отсутствие возможности адаптивного управления влажностью воздуха в помещении, а также отсутствие возможности предиктивного управления параметрами микроклимата в помещении с учетом данных метеослужб.
Из уровня техники известна система управления микроклиматом помещений (см. [4] RU2016126581A, МПК F24F 5/00, опубл. 12.01.2018), содержащая контроллер К, интерфейс пользователя И, датчик температуры ДТ, исполнительный механизм регулирования воздухообмена МРВ, при этом система автоматического управления микроклиматом помещений дополнительно включает датчик содержания углекислого газа в воздухе ДУГ и датчик влажности ДВ, при этом с целью энергосбережения и создания оптимального микроклимата в помещении контроллер К воздействует на механизм регулирования воздухообмена МРВ для нормализации содержания углекислого газа, влажности воздуха с учётом температуры по следующим правилам: • при превышении фактических значений концентрации углекислого газа или влажности воздуха в помещении, определяемых датчиками содержания углекислого газа ДУГ и датчиком влажности ДВ, максимальных значений, заданных пользователем, контроллер К подает управляющий сигнал в механизм регулирования воздухообмена МРВ с целью увеличения воздухообмена с внешней средой;
• при снижении фактических значений концентрации углекислого газа и влажности воздуха в помещении, определяемых датчиками содержания углекислого газа ДУГ и датчиком влажности ДВ, до нормальных уровней, заданных пользователем, или уменьшении фактических значений температуры в помещении до минимального значения, заданного пользователем, контроллер К подаёт управляющий сигнал в механизм регулирования воздухообмена МРВ с целью снижения воздухообмена с внешней средой.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности адаптивного управления микроклиматом в помещении на основе данных о текущем психофизическом состоянии человека, а также отсутствие возможности предиктивного управления параметрами микроклимата в помещении с учетом метеоданных.
Из уровня техники известны устройство и способ автоматического управления отоплением (см. [5] RU2016111790А, МПК F24D 3/02, опубл. 01.10.2017), состоящий в изменении расхода теплоносителя в системе отопления с помощью регулирующих клапанов и циркуляционных насосов, управляемых контроллером с учетом данных от датчиков температуры воздуха в помещении и воды в подающем трубопроводе, при этом информация о погодных факторах (температуре наружного воздуха, направлении и силе ветра и облачности) поступает с помощью блока связи через проводной или беспроводной (например, интернет) канал от специализированной метеослужбы в контроллер, который на основании поступивших данных вырабатывает «с упреждением» сигналы для регулирующих клапанов и циркуляционных насосов с учетом даты, времени суток, тепловой инерционности ограждающих конструкции и системы отопления, расположения здания относительно сторон света и наличия расположенных рядом природных или искусственных объектов, влияющих на окружающий здание микроклимат.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности адаптивного управления микроклиматом в помещении на основе данных о текущем психофизическом состоянии человека, а также отсутствие возможности адаптивного управления влажностью воздуха в помещении и газовым составом воздуха, так как данный аналог в большей степени относится к системе центрального отопления.
Все вышеперечисленные аналоги в той или иной степени направлены на мониторинг, контроль и изменение климата в помещении, за счет управления параметрами кондиционирования, отопления, увлажнения воздуха и т.д. Однако ни один из указанных аналогов не берет в расчет управления микроклиматом состояние человека (пользователя данного помещения) в данный или определенный момент времени.
Из уровня техники известны способ и устройство для определения теплового комфорта (см. [6] ES2559625T3, МПК А61 В 5/00; F24F 11/00, опубл. 15.02.2016). Устройство для определения теплового комфорта содержит: инфракрасный датчик, предназначенный для формирования термографического изображения, с помощью которого измеряется температура в большом количестве точек, для определения температуры воздуха при минимум одном человеке; устройство оценки изображения, на которое могут подаваться данные инфракрасного датчика и которое предназначено для корреляции измеренных температур поверхности с сегментированной физиологической моделью человека, где установка оценки изображения предназначена для определения положения в вольере и/или жестикуляции, и/или антропометрических, и/или морфологических данных как минимум одного человека; корреляционная установка, на которую могут подаваться данные установки оценки изображения и которая предназначена для формирования, исходя из положения в вольере и/или жестикуляции и/или антроподанных метрические и/или морфологические характеристики по меньшей мере одного человека, по меньшей мере одну величину измерения, которая представляет тепловой комфорт.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности адаптивного управления микроклиматом в помещении на основе расширенного спектра данных о текущем психофизическом состоянии человека, т.е. в данном изобретении измеряется только температура в помещении по множествам датчиков, с помощью которых формируют термографическое изображение. В большей степени данное изобретение направлено на мониторинг заданного температурного режима в определенной точке помещения и не направлено на измерение влажности, химического состава воздуха и пр., следовательно, не направлено на поддержание благоприятного для здоровья человека микроклимата.
Также из уровня техники известно устройство для контроля психофизического состояния человека (см. [7] RU150870U1 , МПК А61 В 5/0488, опубл. 27.02.2015), а именно для точного и самостоятельного измерения психофизиологического состояния человека. Также известен способ коррекции психофизиологического состояния пациента во время сна (см. [8] RU2554216C2, МПК A61 N 5/06, А61 Н 23/00, опубл. 27.06.2015), включающий одновременное воздействие в фазе быстрого сна световыми сигналами, звуковыми сигналами, и вибромоторами в наручной манжете.
Недостатком данных технических решений является отсутствие возможности адаптивного управления микроклиматом в помещении на основе данных о текущем психофизическом состоянии человека, а также отсутствие возможности адаптивного управления влажностью воздуха в помещении и газовым составом воздуха.
Так из уровня техники известна система и способ для управления микроклиматом с функцией мониторинга дыхания (см. [9] RU2018115222А, МПК А61В 5/0205, опубл. 24.10.2019). Способ регулировки параметров окружающей среды для мониторинга состояния пациента включает:
• ввод, посредством пользовательского интерфейса, данных о состоянии пациента и иной информации, касающейся пациента;
• поиск в базе данных параметров окружающей среды и иной информации, касающейся состояния пациента;
• определение параметров окружающей среды для регулировки, на основании состояния пациента;
• задание диапазонов пороговых значений уровня насыщения крови кислородом, соответствующих различным наборам параметров окружающей среды;
• измерение, посредством пульсового оксиметра, первого уровня насыщения крови пациента кислородом при первом наборе параметров окружающей среды;
• регулировку параметров окружающей среды, соответствующих состоянию пациента, если первый уровень насыщения крови кислородом находится за пределами диапазонов пороговых значений, заданных для первого набора параметров окружающей среды; и • измерение второго уровня насыщения крови пациента кислородом при отрегулированных параметрах окружающей среды.
Недостатком прототипа является отсутствие возможности адаптивного управления микроклиматом в помещении на основе расширенного спектра данных о текущем психофизическом состоянии человека, т.е. данные о насыщении крови кислородом не являются исчерпывающими для оценки состояния пользователя, соответственно, точность такого способа крайне низкая. Эффект от управления микроклиматом при таком способе может быть отрицательным. Также отсутствует возможность предиктивного управления параметрами окружающей среды в помещении.
Из уровня техники известна инфракрасная термография для обучения функциям терморегуляции (см. [10] US2017265755A1 , МПК А61 В 5/00, опубл. 21.09.2017). Описан метод, основанный на инфракрасной термографии, для мониторинга показателей терморегуляции человека и уровня теплового комфорта путем измерения температуры кожи в нескольких точках лица, поскольку лицо имеет высокую плотность кровеносных сосудов и обычно не закрыто одеждой. Этот метод позволяет проводить непрерывный мониторинг во время обычной повседневной деятельности и мгновенно определять эффективность терморегуляции и температурный комфорт. Сосудистые территории в дополнение к вазодилатации и вазоконстрикции кровеносных сосудов можно использовать для оценки личного уровня теплового комфорта. Описаны системы для реализации этой методики, которые могут включать в себя один или несколько инфракрасных датчиков, встроенных в очки, для определения температуры. Данные с датчиков обрабатываются соответствующим процессором и памятью. Процессор может непрерывно отслеживать сужение и расширение кровеносных сосудов человека, что отражает эффективность терморегуляции. Неудобные/вредные условия могут быть обнаружены путем отслеживания тенденций в измерениях до того, как условия действительно возникнут. Текущая практика в отрасли заключается в использовании показаний термостата, расположенного где-то в помещении, в качестве сигнала обратной связи в единственном регулируемом контуре управления системами кондиционирования воздуха. Тем не менее, существуют значительные различия в колебаниях температуры воздуха в помещении, вентилируемом через несколько воздуховодов, расположенных, как правило, на потолках помещений. Недостатком данного аналога является узкий спектр применения данного изобретения, т.к. направлен только на мониторинг температуры кожи человека и при превышении заданных параметров происходит управление температурой до личного уровня теплового комфорта человека, что в данном случае не направлено на улучшение психофизическом состоянии человека.
Таким образом, из уровня техники известны решения, которые направлены на управление микроклиматом без учета биологической обратной связи, либо с учетом ограниченного числа параметров биологической обратной связи. Но на данный момент не существует решений, обеспечивающих полный спектр здоровых и комфортных параметров микроклимата для человека на основе широкого спектра параметров его психофизического состояния.
Сущность изобретения
Задачей заявленного изобретения является осуществление адаптации параметров микроклимата (температура, влажность, газовый состав воздуха, количество летучих соединений и частиц) в помещении на основе данных о текущем психофизическом состоянии человека и/или на основе данных, сформулированных человеком вручную.
Техническим результатом является улучшение параметров микроклимата в помещении до значений, наиболее благоприятно влияющих на здоровье человека, исходя из данных о его индивидуальном психофизическом состоянии и наиболее комфортных для человеческих ощущений.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет способа адаптивного управления микроклиматом в помещении на основе психофизического состояния пользователя, включающего: накопление в устройстве накопления, обработки и вычисления данных о психофизическом состоянии конкретного пользователя в конкретный период времени, значений параметров микроклимата в конкретный период времени, а также данных о том, что пользователь испытывает физиологический комфорт или дискомфорт в конкретный период времени; полученные данные обрабатывают в устройстве накопления, обработки и вычисления данных и устанавливают взаимосвязь между психофизическим состоянием пользователя и значениями параметров микроклимата, а также между испытанным пользователем физиологическом комфорте или дискомфорте и значениями параметров микроклимата; далее при помощи устройства накопления, обработки и вычисления данных выполняют предиктивное управление параметрами микроклимата в помещении на основе установленных ранее взаимосвязей с психофизическим состоянием пользователя и с испытанным пользователем комфортом или дискомфортом; выполняют обновление и уточнение установленных взаимосвязей для достижения наиболее точного предиктивного управления.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - Структурная схема способа адаптивного управления микроклиматом в помещении.
Осуществление изобретения
Способ адаптивного управления микроклиматом в помещении подразумевает управление следующими параметрами воздуха: температура, влажность, давление, газовый состав, наличие летучих соединений и частиц. Управление осуществляется как в ручном режиме на основе значений, заданных пользователем, так и в автоматическом режиме на основе психофизического состояния пользователя.
В автоматическом режиме управление осуществляется на основе данных о текущем психофизическом состоянии пользователя, например, тревожность, возбудимость, сонливость, пульс, температура, давление, двигательная активность и т.д.
Адаптивное управление в автоматическом режиме реализуется в четыре этапа.
На первом этапе происходит накопление:
- данных о психофизическом состоянии конкретного пользователя в конкретный период времени;
- значений параметров микроклимата (температура, влажность и газовый состав воздуха, наличие летучих соединений и частиц) в конкретный период времени;
- данных о том, что пользователь испытывает физиологический комфорт или дискомфорт (субъективные ощущения пользователя), связанный с микроклиматом в помещении, в конкретный период времени.
На втором этапе происходит обработка полученных данных и установление взаимосвязей между психофизическим состоянием пользователя и значениями параметров микроклимата, а также между испытанным пользователем физиологическом комфорте или дискомфорте и значениями параметров микроклимата.
На третьем этапе происходит предиктивное управление параметрами микроклимата в помещении на основе установленных ранее взаимосвязей с
5 психофизическим состоянием пользователя и с испытанным пользователем комфортом или дискомфортом.
На четвертом этапе происходит обновление и уточнение установленных взаимосвязей для достижения наиболее точного предиктивного управления.
10 Способ реализуется следующим образом.
Изначально считывают значения параметров психофизического состояния пользователя и ощущаемого им физиологического комфорта или дискомфорта при помощи устройства для считывания таких параметров. В качестве примера, но не в качестве ограничения это могут быть умные браслеты, фитнес трекеры, ЭКГ- футболки, видеокамеры и многое другое.
Также считывают параметры микроклимата в помещении при помощи датчиков. Это могут быть (в качестве примера, но не в качестве ограничения) датчики температуры, датчики влажности, датчики газового состава воздуха, датчики наличия летучих соединений и частиц в воздухе, манометры, анализаторы
20 газов, влагомеры, термодатчики и т.д.
Данные, полученные с датчиков параметров микроклимата и с устройств для считывания психофизического состояния пользователя, передаются на устройства для накопления и обработки данных и вычисления взаимосвязей между полученными данными, которые формируют управляющие сигналы для климатической техники.
Устройство накопления, обработки и вычисления данных обрабатывает полученные данные и устанавливает взаимосвязь между психофизическим состоянием пользователя, испытанным пользователем физиологическом комфорте или дискомфорте и значениями параметров микроклимата. Например: зо температура 22 гр., влажность 40%, 800 ед. СО, загрязнений в воздухе нет - психофизиологические показатели человека в нормальном диапазоне или температура 25 гр., влажность 60%, 1500 ед. СО, наличие загрязнений в воздухе - психофизиологические показатели человека выходят за пределы нормального диапазона. После обработки полученной информации устройство накопления, обработки и вычисления данных формирует управляющие сигналы на климатическую технику для предиктивного управления параметрами микроклимата. В качестве примера, но не в качестве ограничения климатическая техника может включать: устройства нагрева и охлаждения воздуха (кондиционеры, вентиляторы для движения воздуха, обогреватели); устройства для увлажнения и осушения воздуха (увлажнители, осушители, испарителями); устройства, обеспечивающие приток, подготовку и очистку свежего воздуха (форточки с фильтрующими элементами); устройства, фильтрующие воздух от летучих соединений и частиц (поглотители вредных газов и фильтры); кислородное оборудование, содержащее баллоны, редукторы, дозаторы, анализаторы содержания кислорода т.д.
Реализация заявленного способа позволяет улучшить параметры микроклимата в помещении до значений, наиболее благоприятно влияющих на здоровье человека, исходя из данных о его индивидуальном психофизическом состоянии и наиболее комфортных для человеческих ощущений. Оптимальные значения параметров микроклимата рассчитываются индивидуально для каждого пользователя (носителя устройств для считывания его психофизического состояния).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ адаптивного управления микроклиматом в помещении на основе психофизического состояния пользователя, включающий:
- накопление в устройстве накопления, обработки и вычисления данных о психофизическом состоянии конкретного пользователя в конкретный период времени, значений параметров микроклимата в конкретный период времени, а также данных о том, что пользователь испытывает физиологический комфорт или дискомфорт в конкретный период времени;
- полученные данные обрабатывают в устройстве накопления, обработки и вычисления данных и устанавливают взаимосвязь между психофизическим состоянием пользователя и значениями параметров микроклимата, а также между испытанным пользователем физиологическом комфорте или дискомфорте и значениями параметров микроклимата;
- далее при помощи устройства накопления, обработки и вычисления данных выполняют предиктивное управление параметрами микроклимата в помещении на основе установленных ранее взаимосвязей с психофизическим состоянием пользователя и с испытанным пользователем комфортом или дискомфортом;
- выполняют обновление и уточнение установленных взаимосвязей для достижения наиболее точного предиктивного управления.
PCT/RU2022/000117 2022-04-12 2022-04-15 Способ адаптивного управления микроклиматом в помещении WO2023200351A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022109709A RU2022109709A (ru) 2022-04-12 Способ адаптивного управления микроклиматом в помещении на основе психофизического состояния пользователя
RU2022109709 2022-04-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023200351A1 true WO2023200351A1 (ru) 2023-10-19

Family

ID=88330084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/000117 WO2023200351A1 (ru) 2022-04-12 2022-04-15 Способ адаптивного управления микроклиматом в помещении

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023200351A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7027621B1 (en) * 2001-03-15 2006-04-11 Mikos, Ltd. Method and apparatus for operator condition monitoring and assessment
ES2559625T3 (es) * 2011-06-15 2016-02-15 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Procedimiento y dispositivo para detectar el confort térmico
US20170265755A1 (en) * 2016-01-11 2017-09-21 University Of Southern California Iglass: infrared thermography for learning thermoregulation performance
US20210180826A1 (en) * 2017-08-01 2021-06-17 De' Longhi Appliances S.R.L. Con Unico Socio Method to regulate a conditioning apparatus
LT6841B (lt) * 2020-12-22 2021-08-25 Vilniaus Gedimino technikos universitetas Individualaus pastatų patalpų mikroklimato valdymo būdas ir jo realizavimo sistema

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7027621B1 (en) * 2001-03-15 2006-04-11 Mikos, Ltd. Method and apparatus for operator condition monitoring and assessment
ES2559625T3 (es) * 2011-06-15 2016-02-15 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Procedimiento y dispositivo para detectar el confort térmico
US20170265755A1 (en) * 2016-01-11 2017-09-21 University Of Southern California Iglass: infrared thermography for learning thermoregulation performance
US20210180826A1 (en) * 2017-08-01 2021-06-17 De' Longhi Appliances S.R.L. Con Unico Socio Method to regulate a conditioning apparatus
LT6841B (lt) * 2020-12-22 2021-08-25 Vilniaus Gedimino technikos universitetas Individualaus pastatų patalpų mikroklimato valdymo būdas ir jo realizavimo sistema

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106123206B (zh) 一种调整环境热度的方法和系统
Fountain et al. Air movement and thermal comfort
CN111854076B (zh) 基于室内负荷与舒适度的自调节控制方法及系统
CN102042659B (zh) 湿度推定装置和湿度推定方法
CN109099551A (zh) 一种空调器的控制方法、装置、存储介质及空调器
US20170123442A1 (en) System and Method of Smart and Energy-Saving Environmental Control
CN112032971B (zh) 一种基于心率监测的室内热环境调控方法
Tang et al. The effects of portable cooling systems on thermal comfort and work performance in a hot environment
CN110332687A (zh) 一种洁净智能手术室空调控制系统
JP2020051697A (ja) 空気調和システムおよび空気調和方法
US11885515B2 (en) Air conditioning system to calculate indoor air quality index to control air ventilation
Ghaddar et al. Model-based adaptive controller for personalized ventilation and thermal comfort in naturally ventilated spaces
Zhang et al. The distorted power of medical surgical masks for changing the human thermal psychology of indoor personnel in summer
CN113983665B (zh) 基于人体温度感受神经元指标的空调控制系统及方法
CN109556257B (zh) 空调器及其除湿控制方法
US20240142129A1 (en) Air-conditioning device and control system
CN117308304B (zh) 一种基于人工智能的医养服务一体化管理系统及方法
WO2023200351A1 (ru) Способ адаптивного управления микроклиматом в помещении
CN111520867B (zh) 一种控制方法及空调器
CN108036476B (zh) 一种空调器
CN117663390A (zh) 一种基于物联网的新风控制系统及方法
JP4196484B2 (ja) 空気調和システムの制御装置及びその制御方法
CN110006145B (zh) 基于环境和体表温湿度的空气调节设备控制方法及装置
JP4359128B2 (ja) 制御システム
JP7141002B1 (ja) 空気調和装置、および制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22937596

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1