基于可穿戴式设备的空调室内温度调控系统

发布时间：2020-04-17 03:25

【摘要】：随着技术的快速发展和人们生活水平的不断提高,人们对于室内环境舒适度的要求越来越高。目前对室内环境舒适度的研究主要局限于暖通、空调等工程设备本身,未能充分考虑人体生理、心理等因素,空调温度不随人体体表温度自动调整,导致了以下缺陷:(1)容易产生“空调病”;(2)造成了能源浪费。因此,需要对现有空调系统进行改进,以提高室内环境的舒适度,达到对空调舒适度个性化精准控制目的。针对现有空调系统存在的缺陷,本文结合人体体表温度与所处的室内环境参数,利用可穿戴式设备和现有的空调设备,研究和开发了一种空调室内温、湿度自适应调控系统。根据PMV指标(Predicted Mean Vote)、人体体表温度和室内环境参数,建立了空调温度的模糊控制模型,实验证明了该模型的有效性;设计了“可穿戴式设备(智能手环)+智能控制终端+传统空调”的室内温度的闭环控制系统,采用了 AD14580、CC2640两款32位、带蓝牙和红外通信功能的ARM Cortex M系列蓝牙芯片,分别作为智能手环与智能控制终端的主控芯片,以实现室内温度调节系统的通讯。智能手环实时采集人体体表温度;智能控制终端采集环境温、湿度参数并完成温、湿度的模糊控制,并实现与智能手环和传统空调的通信。实验测试结果表明,论文设计的基于可穿戴式设备的空调室内温度调控系统,能够根据人的体表温度和室内环境温度,自动调节空调温度,其误差为±1℃,达到了设计目的,满足了舒适度自适应调节的要求。
【图文】：

建筑能耗,普通空调,暖通空调系统,能源消耗

随着技术的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们对于室内环境热舒适逡逑度的要求越来越高。空调是目前室内环境热舒适度调节的主要设备，它通过遥控逡逑器设定目标温度，启动空调工作，如图１－１所示。这种温控方式简单，但由于未逡逑能充分考虑人体生理、心理等因素，即不能根据人体的感受自动调节温度，导致逡逑室内温度不能达到最佳。智能空调虽然可以通过设置睡眠模式，以实现温度逐渐逡逑变化，但仍然没有根据人体参数（如体表温度等）自适应控制温度。现有空调设逡逑备的这种缺陷将带来如下问题：（１）导致能源浪费；（２）由于人们长期处在不逡逑随人体参数改变的空调环境中，容易导致“空调病”，特别是对老人和小孩，这逡逑种现象尤为突出。逡逑逦邋逦１逦太热逡逑ａ逦＿逡逑普通空调逦Ｓ１Ｉ冷逦感冒逡逑￣＾——１逦＿邋——逡逑太冷逡逑图１－１普通空调控制系统逡逑目前建筑能耗占全球能源消耗的近４０％，其中暖通空调系统是建筑能耗的主逡逑要消费者ｎ’２］。空调系统造成的能耗将导致耗电量的增加，而我国主要是燃煤供逡逑电，，每节约１度电，就相应节约了邋０．４千克标准煤，根据国家统计局的相关统计逡逑数据［３］

独立调节,温湿度,空调系统

在工业洁净空调系统中，温湿度控制大多数采用定风量方式，其控制做法是：逡逑对于系统升温、降温、加湿和除湿四个过程，进行四个独立的单回路控制［１７］。这逡逑种洁净空调控制实现系统相应的热补偿或加湿补偿，使得室内环境的温湿度趋于逡逑设定定值，但存在温湿度控制滞后问题。马福采用模糊自适应ＰＩＤ＋ＳＭＩＴＨ预估逡逑的控制算法对洁净空调系统进行了研究［１７１基本解决了空调温湿度控制的滞后问逡逑题。逡逑传统的空调系统温、湿度联合处理是通过冷凝方式对室内环境空气进行冷却逡逑和除湿，这种方式对能源的浪费极大，难以适应实际室内环境热湿比的变化，对逡逑室内热舒适性造成影响，而且容易引发霉菌滋生，并通过空调系统传播，造成室逡逑内空气品质的下降［１８，１９］。针对研究传统空调温湿度调控的问题，清华大学江亿院逡逑士提出一种新的空调调控温湿度独立控制空调系统（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｈｕｍｉｄｉｔｙ逡逑ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ａｉｒ邋ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ，其简称为邋“ＴＨＩＣ”）［１９，２Ｑ］。该控制系统的逡逑
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB657.2

【参考文献】