[發(fā)明專(zhuān)利]基于可穿戴體溫測(cè)量設(shè)備的電熱毯智能溫控系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010351635.1
• 申請(qǐng)日: 2020-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111562802A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹繼瞾;葉夢(mèng)嬌;殷樂(lè)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D23/20
• 分類(lèi)號(hào): G05D23/20;A47G9/06
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

1.一種基于可穿戴體溫測(cè)量設(shè)備的電熱毯智能溫控系統(tǒng)，其特征在于：包括便攜式可穿戴藍(lán)牙體溫測(cè)量系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)以及電熱毯控制系統(tǒng)；

所述便攜式可穿戴藍(lán)牙體溫測(cè)量系統(tǒng)包括微處理器、與微處理器連接的溫度傳感器模塊、與微處理器連接的藍(lán)牙模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及電源模塊；

所述溫度傳感器模塊用于測(cè)量人體體溫，并將得到的體溫?cái)?shù)據(jù)輸入微處理器；

所述微處理器用于收集人體體溫的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于接收微處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)發(fā)送到溫度控制系統(tǒng)；

所述溫度控制系統(tǒng)用于對(duì)接收到的人體體溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行平均值計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果利用無(wú)線藍(lán)牙傳輸方式將電熱毯的溫度設(shè)定值發(fā)送給電熱毯控制系統(tǒng)；

所述電熱毯控制系統(tǒng)用于對(duì)電熱毯溫度的控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可穿戴體溫測(cè)量設(shè)備的電熱毯智能溫控系統(tǒng)，其特征在于：所述溫度傳感器嵌入衣物內(nèi)側(cè)與人體皮膚接觸來(lái)測(cè)量人體皮膚溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可穿戴體溫測(cè)量設(shè)備的電熱毯智能溫控系統(tǒng)，其特征在于：所述溫度傳感器采用高精度溫度傳感器MAX30208，利用環(huán)氧樹(shù)脂封裝。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可穿戴體溫測(cè)量設(shè)備的電熱毯智能溫控系統(tǒng)，其特征在于：所述溫度傳感器嵌入衣物內(nèi)側(cè)的位置包括胸部、背部、左上臂、左前臂、右上臂、右前臂、左大腿、左小腿、右大腿和右小腿。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于可穿戴體溫測(cè)量設(shè)備的電熱毯智能溫控系統(tǒng),其特征在于：所述溫度傳感器對(duì)人體體溫的測(cè)量為接觸式、連續(xù)測(cè)量。

6.一種基于權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述基于可穿戴體溫測(cè)量設(shè)備的電熱毯智能溫控系統(tǒng)的智能溫控方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)相關(guān)變量設(shè)置

設(shè)置輸入變量

ΔT1＝T1-t1、ΔT2＝T2-t2、ΔT3＝T3-t3、ΔT4＝T4-t4、ΔT5＝T5-t5、ΔT6＝T6-t6、ΔT7＝T7-t7、ΔT8＝T8-t8、ΔT9＝T9-t9、ΔT10＝T10-t10；

其中T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10分別為溫度傳感器采集的當(dāng)前胸部、背部、左上臂、左前臂、右上臂、右前臂、左大腿、左小腿、右大腿和右小腿10個(gè)位置的溫度；

t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10分別為通過(guò)前m次使用后計(jì)算出的人體胸部、背部、左上臂、左前臂、右上臂、右前臂、左大腿、左小腿、右大腿和右小腿10個(gè)位置的舒適溫度，m≥5；

ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4、ΔT5、ΔT6、ΔT7、ΔT8、ΔT9、ΔT10分別為溫度傳感器采集的胸部、背部、左上臂、左前臂、右上臂、右前臂、左大腿、左小腿、右大腿和右小腿10個(gè)位置的溫度與相應(yīng)各部位舒適溫度之差；

人體舒適平均皮膚溫度t；

當(dāng)前人體平均皮膚溫度T；

設(shè)置輸出變量Ts；

自適應(yīng)控制系數(shù)a、b；

(2)控制流程

(一)個(gè)性化溫度設(shè)定：為每個(gè)使用者定制人體舒適溫度；

在使用的前m次的過(guò)程中，不采用任何控制方案，由使用者手動(dòng)控制電熱毯的溫度；

第一步：

記錄使用過(guò)程中每次設(shè)定的電熱毯溫度值A(chǔ)1、A2……Am；

記錄此電熱毯溫度值下使用者的皮膚溫度B1、B2……Bm；

記錄相對(duì)應(yīng)電熱毯溫度值下的使用時(shí)間C1、C2……Cm；

第二步：

令每次使用時(shí)間最長(zhǎng)情況下人體皮膚溫度值作為本次該使用者的人體平均舒適溫度B；

令每次使用時(shí)間最長(zhǎng)情況下電熱毯設(shè)定溫度值為本次該使用者的舒適電熱毯設(shè)定溫度值A(chǔ)；

第三步：

將使用m次過(guò)后的人體平均舒適溫度B進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果設(shè)定為該使用者的人體平均舒適溫度t；

將m次使用時(shí)間最長(zhǎng)的電熱毯設(shè)定溫度值A(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，得出電熱毯的舒適溫度值Ts；

得到t和Ts后，使用者停止手動(dòng)控制，控制系統(tǒng)采用如下控制方案；

(二)自適應(yīng)反饋控制：

第一步：打開(kāi)電熱毯，傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)，電熱毯自動(dòng)設(shè)定溫度值Ts；

第二步：計(jì)算T-t的值；

若-0.5≤T-t≤0.5，則保持當(dāng)前設(shè)定值Ts；進(jìn)入第四步；

若T-t0.5且所有ΔTi≥0，i＝1、2、3…10，則令Ts＝Ts-a(T-t)，a的范圍取為(1.5,2.5)；進(jìn)入第三步；

若T-t0.5,且存在ΔTi0，i＝1、2、3…10，則令Ts＝Ts-b(T-t)，b的范圍取為(2.5,4.5)；進(jìn)入第三步；

若T-t-0.5,則令Ts＝Ts-a(T-t)；進(jìn)入第三步；

第三步：輸出設(shè)定值Ts，15分鐘之后返回第二步；

第四步：傳感器進(jìn)入休眠狀態(tài)，15分鐘后返回第二步；

第五步：用戶手動(dòng)關(guān)閉電熱毯，傳感器停止工作。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能溫控方法，其特征在于：所述的人體皮膚平均溫度的加權(quán)公式為：

t＝0.215t₁+0.175t₂+0.072t₃+0.0705t₄+0.072t₅+0.0705t₆+0.0965t₇+0.066t₈+0.0965t₉+0.066t₁₀。