一种电热帽物联网控制系统的远程恒温调节方法与流程

本发明涉及可编程控制及物联网温度调节，具体涉及一种电热帽物联网控制系统的远程恒温调节方法。

背景技术：

1、电热帽用于在佩戴状态下对头部区域进行持续供热，其物联网控制系统通常由温度检测器件、控制器、无线通信器件和加热驱动电路构成。运行时，温度检测器件周期采集帽体加热层或内衬表面的温度，控制器将采集结果上传至云平台；用户通过远程终端设定目标温度，云平台完成设备识别和指令转发后，将目标温度发送至电热帽。控制器比较目标温度与检测温度，根据比较结果改变加热输出，使电热丝在温度不足时通电，并在温度达到设定范围时降低输出或停止通电。部分系统还保存最近一次远程设定值，在通信中断期间继续执行本地温度调节，以维持加热过程的连续性。

2、为改善帽体不同位置受热不一致的情况，现有系统还可将加热层划分为若干加热区域，在各区域布置温度检测点，并利用多个检测温度的平均值、最大值或区域温差确定加热输出。远程终端下发的目标温度通常被直接作为各加热区域共同采用的控制目标，控制器分别比较区域检测温度与目标温度，再按照比较结果控制对应区域的功率器件。此类控制过程主要依据温度测量结果建立反馈关系，区域之间的加热分配通常由预设档位或固定控制规则确定，并默认温度检测点与人体头部之间保持相对稳定的接触和传热条件，未将帽体褶皱、佩戴偏移或局部悬空造成的传热边界变化纳入反馈信息的解释过程。

3、电热帽属于柔性佩戴物，使用过程中不同加热区域与头部之间的贴合程度会随姿态和帽体形变发生变化。加热区域局部脱离时，检测温度可能主要反映加热层自身积热；贴合区域散热较快时，检测温度又可能低于相邻区域。仅依据区域温度与统一目标温度进行比较，无法判别温度差异是由人体实际热量需求引起，还是由接触状态改变造成，因而不能按照真实传热状态形成相适应的区域热量需求。如何在远程目标温度控制过程中识别各加热区域随佩戴状态变化形成的热耦合关系，并据此调整区域加热分配，使检测温度能够参与反映人体接触区域的实际传热过程。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电热帽物联网控制系统的远程恒温调节方法，可以有效解决上述背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种电热帽物联网控制系统的远程恒温调节方法，将电热帽的加热层划分为多个可独立调节的加热区域，获取云平台下发的整体目标温度，并针对各加热区域同步采集接触状态序列和温度序列；

4、依据所述接触状态序列与所述温度序列的变化趋势之间的一致关系，确定各加热区域的热耦合状态；

5、根据所述热耦合状态将所述整体目标温度转换为各加热区域的热量需求，按照热量需求调节对应加热区域的加热输出；

6、利用调节后形成的温度序列更新所述热耦合状态，并依据更新后的热耦合状态修正后续热量需求，形成针对佩戴状态变化的闭环恒温调节。

7、优选的，所述热耦合状态的确定包括：在各控制周期内分别提取所述接触状态序列的接触变化方向和所述温度序列相对于加热输出的温度响应方向，将同一加热区域的接触变化方向、温度响应方向以及相邻加热区域的温度响应方向进行关联，依据三者的方向组合生成热耦合置信信息，并按照连续控制周期的热耦合置信信息确定稳定贴合状态、弱贴合状态或脱离状态。

8、优选的，所述整体目标温度转换为各加热区域的热量需求，包括：根据各加热区域的温度序列确定相对于所述整体目标温度的区域温度偏差，按照热耦合状态对所述区域温度偏差进行修正，形成区域热量需求权重；

9、依照所述区域热量需求权重分配加热输出，并将弱贴合状态或脱离状态对应的未分配热量需求转移至具有未满足热量需求且处于所述稳定贴合状态的加热区域。

10、优选的，利用调节后形成的温度序列更新所述热耦合状态，包括：记录各加热区域在所述加热输出改变前后的温度序列片段，根据所述加热输出的变化方向确定对应温度序列片段的预期响应方向，计算实际响应方向与所述预期响应方向之间的响应偏差，将响应偏差与同期接触状态序列关联，并依据关联结果更新对应加热区域的热耦合状态。

11、优选的，生成所述热耦合置信信息时，将目标加热区域与相邻加热区域在同一控制周期内的温度变化进行差分，形成区域间温度传播序列；

12、将所述区域间温度传播序列的变化方向与所述目标加热区域的接触变化方向进行配对，并以配对结果校正由所述目标加热区域自身温度响应方向得到的热耦合置信信息，再利用校正后的热耦合置信信息确定热耦合状态。

13、优选的，对所述连续控制周期的热耦合置信信息按照时间顺序构建状态转换序列，在所述状态转换序列中记录所述稳定贴合状态、弱贴合状态及脱离状态之间的转换方向；

14、当本控制周期的方向组合与前一热耦合状态不一致时，保留前一热耦合状态并写入候选状态，基于后续控制周期中候选状态与温度响应方向的连续对应关系完成热耦合状态转换。

15、优选的，所述未分配热量需求的转移包括：依据相邻加热区域的温度序列在所述加热输出改变后的响应先后关系，建立表征区域间热传递方向的邻接关系；

16、从弱贴合状态或脱离状态对应的区域热量需求中分离可转移需求，沿邻接关系分配至所述稳定贴合状态的相邻加热区域，并以接收区域的区域温度偏差对分配结果进行修正。

17、优选的，将所述响应偏差与所述同期接触状态序列关联，包括：对加热输出改变时刻前后的接触状态序列进行分段，分别获得输出改变前接触状态和输出改变后接触状态；

18、当两接触状态保持一致时，利用响应偏差更新对应加热区域的温度响应关系，当两接触状态发生转换时，将所述响应偏差写入转换后的热耦合状态，并用于修正后续控制周期的预期响应方向。

19、优选的，更新所述邻接关系时，将各相邻加热区域的加热输出改变事件与对应所述温度序列中的响应起始片段进行匹配，按照匹配后的响应先后关系确定热传递方向，并依据连续事件中热传递方向的一致性保留或替换邻接关系；

20、当所述邻接关系被替换时，撤回尚未执行的可转移需求，并沿替换后的邻接关系重新分配。

21、优选的，修正所述后续控制周期的预期响应方向时，从所述响应偏差中分离与接触状态转换同步的偏差片段以及与加热输出变化同步的偏差片段，利用前者更新转换后的热耦合状态对应的温度响应关系，利用后者更新加热输出与温度变化之间的响应关系，并将两种更新后的响应关系共同用于生成下一控制周期的预期响应方向。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

23、1.通过同步获取各加热区域的接触状态序列和温度序列，并将接触变化方向、区域温度响应方向及相邻区域温度传播关系进行关联，可形成随佩戴状态变化更新的热耦合状态。整体目标温度依据热耦合状态转换为区域热量需求，弱贴合或脱离区域对应的未分配热量需求沿区域间热传递方向转移至存在未满足热量需求的稳定贴合区域，使加热输出的空间分配与帽体实际传热边界保持对应。由此，脱离区域温度升高时不会继续按照人体受热不足进行加热，贴合区域也可获得与其温度偏差相匹配的加热输出，减少柔性帽体形变引起的局部热量积聚和区域供热不足，使远程设定温度在不同佩戴状态下对应较为一致的实际供热状态。

24、2.利用加热输出改变前后的温度序列片段确定预期响应方向，并将实际响应方向与预期响应方向之间的响应偏差同接触状态序列关联，可在连续控制周期内修正热耦合状态及区域温度响应关系。相邻区域温度变化的差分结果用于校正单个区域生成的热耦合置信信息，候选状态结合后续温度响应的连续对应关系完成状态转换，避免一次接触扰动直接改变区域加热分配。区域间邻接关系还可依据加热输出事件与温度响应起始片段的先后关系持续更新，在传热方向改变时撤回尚未执行的转移需求并重新分配，使热耦合识别、热量需求转换和加热反馈处于同一闭环控制链中，降低接触状态短时波动造成的控制往复。