[發明專利]一種基于人體生理參數的熱舒適檢測方法

有效

• 申請號: 201410841305.5
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104490371A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 綦宏志;李佳佳;明東;顧斌;何峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/01
• 分類號: A61B5/01;A61B5/0402;A61B5/0205
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及人體熱舒適檢測技術領域，尤其涉及一種基于人體生理參數的熱舒適檢測方法，并闡明其在智能空調系統中的應用。

背景技術

熱舒適性是指人們對熱環境表示滿意的意識狀態。對人體舒適度檢測技術進行研究具有重要的意義。一方面，隨著科技的發展，在當今社會人們即使足不出戶也能進行正常的工作和生活，人們在室內度過的時間越來越長，而室內環境的優劣對人的舒適感、工作效率以及身心健康有顯著影響。在影響室內環境的各因素中，熱環境因素對人體的影響最為顯著，因此有必要對室內環境熱舒性進行研究。另一方面，空調技術的發展使得人工改變室內的熱環境成為現實。然而空調的廣泛使用也帶來了一些負面影響，例如：耗能量巨大。據數據統計，我國建筑總能耗約占社會總能耗的20.7％，其中采暖、空調能耗約占建筑能耗的65％。室內熱環境質量對能耗與投資都有顯著影響，在同等技術水平下，夏季(冬季)室內溫度每提高(降低)1℃，冷(熱)負荷可減少約10％，能耗可減少10％以上，相應全國每年可減排二氧化碳317萬噸。因此，合理改善室內熱環境條件、減少過度改善室內熱環境而不必要消費的能源以及對健康的負面影響，是非常重要的。

從20世紀20年代起，歐美國家就開始了對室內熱環境及人體熱舒適的實測與研究。研究內容包括：采集室內物理參數、空氣質量及人體熱舒適性等數據，將其整理成綜合數據庫，建立熱環境的評價指標，建立熱舒適模型等。20世紀60年代，美國堪薩斯州立大學、丹麥哥本哈根工業大學相繼建立了人體熱舒適專用實驗室，開始研究空氣溫度、周圍物體溫度、空氣相對濕度及空氣流動情況對人體熱舒適的影響。1962年，Macpherson定義了影響熱舒適的六個因素：空氣溫度、相對濕度、空氣流速、平均輻射溫度、衣服熱阻和新陳代謝率。目前在熱舒適性研究領域已經得出許多重要結論：空氣溫度對人體舒適度的影響很大，是衡量熱舒適的一項重要指標。空氣濕度將從一定程度上影響人體熱感覺和皮膚的濕潤度。另外，不對稱的輻射區、局部的對流冷卻、與較冷較熱的地板接觸或人體頭和腳之間存在垂直溫度差等因素引起的局部性的人體不舒適區會對人體的熱舒適度造成很大的影響。

人體通過自身的熱平衡條件和感覺到的環境狀況獲得是否舒適的感覺，這種舒適感包括生理反應和心理反應。生理方面包括：人體皮膚溫度、皮膚濕度、排汗率、血壓及體溫等，心理方面主要分析人體在熱環境中的主觀感覺。在過去的研究中，對人體舒適度的判別多數采用主觀評價的方法。但是考慮到各種客觀因素和人體主觀因素的耦合，只采用主觀評價的方法給熱舒適性的研究帶來了一些問題，一方面室內人員的舒適性受到種類繁多的熱環境參數的影響；另一方面，即使處于同一環境，設置完全相同的熱環境參數，不同生活習性、不同生理活動狀態下的人也會做出不同的主觀評價。因此，提出一種新的評價舒適度的方法對于舒適度的研究至關重要。

發明內容

本發明提供了一種基于人體生理參數的熱舒適檢測方法，本發明建立了一種人體生理參數與熱舒適度之間的直接關系，從而應用到空調系統，為人們提供更為舒適的熱環境，詳見下文描述：

一種基于人體生理參數的熱舒適檢測方法，所述熱舒適檢測方法包括以下步驟：

采集包括皮膚溫度、心電信號、指尖脈搏、呼吸、皮膚阻抗在內的人體生理參數；對心電信號進行峰值識別得到心率變異性信號和心率；

對皮膚溫度、心率變異性信號、心率、指尖脈搏、呼吸、皮膚阻抗通過相關性分析獲取生理參數與熱舒適性的相關程度，從而選取最優生理參數；

對最優生理參數進行回歸分析，建立生理參數與舒適程度的函數關系；

將生理參數與舒適程度的函數關系輸入到BP神經網絡中，進行自動熱舒適度判別。

檢測皮膚溫度時采用五點法，分別為：額、胸、背、上臂、大腿；

加權系數分別為：0.06，0.34，0.33，0.14，0.13。

所述相關性分析選擇雙側檢驗，若相關系數小于0.01，表明生理參數在0.01的顯著性水平上顯著相關。