一种五恒环境人体自适应调节系统及方法与流程

1.本发明涉及智能系统技术领域，具体为一种五恒环境人体自适应调节系统及方法。


背景技术：

2.目前随着人们对环境和健康的越来越关注，对一个健康、舒适、安全的室内居住环境的需要夜越来越迫切；到目前为止市场上还没有一个有效的室内环境系统或中央空调系统来集中处理室内的温度、湿度、空气洁净度、噪音值、舒适度等。而市场有的设备只能处理一小部份环境问题，导致了室内选对了空调，解决了冷暖，但是解决不了空调病；选择了加湿器，解决了干燥，但是解决不了返潮天气带来的痛苦；选择了除湿机，解决了返潮天气，但是解决不了建筑的返潮；选择了净化器，解决了污浊空气，但解决不了二氧化碳浓度的升高；最终选择了地暖，解决了寒冷，但是解决不了室内污浊的空气；选择了新风系统，解决了新风，但是解决不了恼人的噪音和偏高的能耗；而目前因为在这个领域没有可靠的稳定的系统化产品让建筑空间内的环境如温度、相对湿度、空气品质、空气流速、噪音等自动适应于各种人体的要求，导致生活中病毒或细菌人与人的快速传播，造成了生命财产的损失，同时导致了在物质需求满足不了人们生活水平的快速发展的需要。
3.基于上述问题，亟于提出一种五恒环境人体自适应调节系统及方法，本发明是改善建筑室内环境的智能设备，让建筑空间内的环境如温度、相对湿度、空气品质、空气流速等，更加有益于人类，并能根据人类的感知需求不断地自适应调节，在一定时期内处于相对稳定的动态平衡状态，保持建筑室内的健康舒适度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种五恒环境人体自适应调节系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
6.一种五恒环境人体自适应调节系统，调节系统包括：控制模块、信息采集模块、五恒模块、识别模块、监测模块；
7.五恒模块，用于对系统控制的室内空间进行恒温、恒氧、恒湿、恒净、恒洁环境的调节；
8.信息采集模块，用于实时收集并五恒模块中各模块的数据；并将采集的数据发送至控制模块；
9.监测模块，用于对系统控制的室内五恒环境数据进行监测，并在监测过程中进行异常信息判断，同时将判断信息传输至控制模块；
10.控制模块，用于提取监测模块检测到的异常数据，利用互联网互通驱动的方式向五恒模块发送基于异常数据做出的调节操作指令。
11.进一步的，五恒模块包括：恒温单元、恒湿单元、恒净单元、恒氧单元、除菌单元；
12.恒温单元，用于将系统控制的室内空间温度场维持在正常的温度范围内，实现对系统控制的室内温度场进行自由调节；恒温单元包括封闭式变频压缩机、冷凝器；
13.恒湿单元，用于将系统控制的室内空间湿度维持在正常的湿度范围内，实现对系统控制的室内湿度场进行自由调节；恒湿单元包括蒸发器模组；
14.恒净单元，用于对系统控制的室内进行有害物质的净化，实现对系统控制的室内进行有害物质的过滤；恒净单元包括各种净化装置；
15.恒氧单元，用于协助恒净单元在进行有害物质净化时保持室内氧气含量的调节，实现对系统控制的室内氧气含量进行自由调节；恒氧单元包括空气负氧离子发生器、新风收集器；
16.除菌单元，用于对系统控制的室内空间进行杀菌；除菌单元由bg紫外线除菌灯组成，bg紫外线除菌灯能够发出波长为363nm至420nm的紫外光；
17.上述五恒模块内的各单元设置可实现将此系统对建筑空间内的温度、相对湿度、空气品质、空气流速等进行自适应调节，使其在一定时期内能够处于相对稳定的动态平衡状态，实现建筑室内的健康舒适度的功能。
18.进一步的，控制模块包括：调节单元、切换单元、控制单元；
19.调节单元包括智能调节状态和手动调节状态；
20.切换单元，用于对调节单元中的状态进行切换，智能调节状态下发出的控制指令优先级高于手动调节状态下发出的控制指令；
21.控制单元，用于根据信息采集模块得到的信息，发出控制指令；
22.上述控制模块的设置有利于实现该控制模块对其他模块的中控功能，同时加入切换单元的功能，有利于加入客户对此系统的干预，使得该系统具有了人性化管理功能。
23.进一步的，控制单元包括cpu、通讯板、触摸屏；
24.cpu与通讯板之间通过485通讯方式相连，触摸屏与通讯板相连,通讯板通过外部wifi连接云端iot指挥中心,远程云端服务器与手机app相互通讯；
25.上述单元功能的设置有利于实现此系统的智能化，且有利于用户掌握系统的操作状态。
26.进一步的，监测模块内包括五恒传感器单元、诊断单元；
27.五恒传感器单元包括感温传感器、湿度传感器、尘埃粒子传感器、氧含量检测传感器、人体呼吸频率传感器；
28.诊断单元用于对五恒传感器单元传输的数据进行诊断；
29.上述单元功能的设置有利于实现协助此系统实现自适应调节功能。
30.基于上述系统功能提出了一种五恒环境人体自适应调节方法，调节方法包括：
31.s100：预先储备标准环境数据集，标准数据集包括正常状态下的温度、湿度、尘埃粒子数、氧含量、人体呼吸频率；
32.s200：在预定周期内，对五恒模块中的温度、湿度、尘埃粒子数、氧含量、人体呼吸频率五组数据进行采集，并对采集到的五组数据分别进行补正修复，得到一个补正修复后的数据集；
33.s300：将补正修复后的数据集与步骤s100中的数据进行数据比对，锁定待检测数据；
34.s400：根据步骤s300进行待检测组别的锁定，重新设定采集周期，对锁定的待检测组别进行循环采集；待检测组别即待检测数据所出现的组别；
35.待检测组别的锁定是指，当出现待检测数据的组别数小于阈值，将组别标注为待检测组别；当若出现待检测数据的组别数大于等于阈值，将所有组别标注为待检测组别并分别分组进行循环采集；
36.s500：将根据步骤s400循环采集到的数据进行处理，最终锁定异常数据；
37.s600：将步骤s500处理得到的结果结合场景进行异常类别的判断；同时相应做出调节操作指令。
38.进一步的，步骤s200中补正修复的工作过程如下：
39.s201：在每一组的数据中选取两个在数值差距上超过阈值的数据作为该组数据的两个中心数据，同时将每一组中除两个中心数据以外的数据分别对两个中心数据分别进行距离求值，得到每一组中除两个中心数据以外的每一个数据的第一距离值和第二距离值；
40.s202：将第一距离值和第二距离值进行比较，将进行距离计算的数据归于数值小的距离值所对应的中心数据集；
41.s203：由步骤s201
‑
s202最终可得到两个数据集；
42.s204：对两个数据集内的数据分别进行对应监测信息的调取，并且同时进行数据情况的确认；数据补正修复是指：将不符合监测信息的数据集进行舍弃，对符合监测信息的数据集进行保留；
43.上述补正修复的过程利用了聚类分析的方法，将数据集进行集中分类处理，并将取得的分类结果结合调取的监测信息进行数据含义的判断，最终基于数据含义对数据集进行相应的保留和舍弃，使得保留下的数据更具有研究意义，提高该系统在数据处理过程中的精确度。
44.进一步的，步骤s300中数据对比的过程如下：
45.s301：分别提取补正修复后的数据，相对应的提取基准数据中与补正修复后的数据相对应的数据；
46.s302：分别对补正修复后的数据和基准数据中与补正修复后的数据相对应的数据求取波动阈值，公式如下：
[0047][0048]
其中，n表示数据集的数据总数，q
n
表示数据集中的第n个数据，q
max
表示数据集中数值最大的数据，q
min
表示数据集中数值最小的数据；
[0049]
s303：将步骤s302得到的两个波动阈值进行比较，若补正修复后的数据集的波动阈值小于基准数据中与补正修复后的数据集相对应的数据集的波动阈值，则重复s100
‑
s200，若补正修复后的数据集的波动阈值大于或等于基准数据中与补正修复后的数据集相对应的数据集的波动阈值，则将补正修复后的数据集内的数据均标注为待检测数据；
[0050]
对两组数据集分别进行波动阈值的求取有利于用数据直观的看出两组数据集在波动程度上的差异，基于波动程度差异对数据进行待检测标注，使得进行进一步检测的数据在数量上进一步的缩小，且缩小后的数据更具有代表含义，同时提高系统的处理速度。
[0051]
进一步的，步骤s500的处理过程如下：
[0052]
s501：将步骤s400中分别循环采集的数据分组进行平均值计算；
[0053]
s502：将步骤s400中分别循环采集的数据进行标准差计算，公式如下：
[0054][0055]
其中，n表示某一组中的数据总数，i表示某一组中的第i个数据，x
i
表示某一组中的第i个数据的值，μ表示步骤s100中求得的某一组中数据的平均值；
[0056]
s503：设定标准差阈值，当待检测数据的标准差大于或者等于标准差阈值时，将待检测数据标注为异常数据，当待检测数据的标准差小于标准差阈值时，将待检测数据进行待检测标注去除；
[0057]
对数据集内的数据进行标准差的计算有利于排除在数据集内波动较大的数据，而对波动较大的数据进行排除相当于对数据集内的数据进行了再一次的异常数剧排除，使得最终标注为异常数据的数据在含义上去除了因为系统本身问题造成的情况。
[0058]
进一步的，步骤s600的工作流程如下：
[0059]
s601：对步骤s500中得到的异常数据进行异常组别追踪；
[0060]
s602：根据步骤s601得到的组别追踪结果进行异常类别的判断；
[0061]
s603：根据步骤s602得到的判断结果对步骤s500中得到的异常数据决定操控指令的调取；
[0062]
异常类别的判断结果的不同得到的操控指令也是不同，使得操控指令的调取具备智能性和自适应性。
[0063]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明是改善建筑室内环境的智能设备，让建筑空间内的环境如温度、相对湿度、空气品质、空气流速等，更加有益于人类，并能根据建筑空间内的具体情况进行自适应调节，在一定时期内处于相对稳定的动态平衡状态，保持建筑室内的健康舒适度。
附图说明
[0064]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0065]
图1是一种五恒环境人体自适应调节系统的结构示意图。
具体实施方式
[0066]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0067]
请参阅图1，本发明提供技术方案：一种五恒环境人体自适应调节系统，调节系统包括：控制模块、信息采集模块、五恒模块、识别模块、监测模块；
[0068]
五恒模块，用于对系统控制的室内空间进行恒温、恒氧、恒湿、恒净、恒洁环境的调
节；其中，五恒模块包括：恒温单元、恒湿单元、恒净单元、恒氧单元、除菌单元；
[0069]
恒温单元，用于将系统控制的室内空间温度场维持在正常的温度范围内，实现对系统控制的室内温度场进行自由调节；恒温单元包括封闭式变频压缩机、冷凝器；
[0070]
恒湿单元，用于将系统控制的室内空间湿度维持在正常的湿度范围内，实现对系统控制的室内湿度场进行自由调节；恒湿单元包括蒸发器模组；
[0071]
恒净单元，用于对系统控制的室内进行有害物质的净化，实现对系统控制的室内进行有害物质的过滤；恒净单元包括各种净化装置；
[0072]
恒氧单元，用于协助恒净单元在进行有害物质净化时保持室内氧气含量的调节，实现对系统控制的室内氧气含量进行自由调节；恒氧单元包括空气负氧离子发生器、新风收集器；
[0073]
除菌单元，用于对系统控制的室内空间进行杀菌；除菌单元由bg紫外线除菌灯组成，bg紫外线除菌灯能够发出波长为363nm至420nm的紫外光；
[0074]
信息采集模块，用于实时收集并五恒模块中各模块的数据；并将采集的数据发送至控制模块；
[0075]
监测模块，用于对系统控制的室内五恒环境数据进行监测，并在监测过程中进行异常信息判断，同时将判断信息传输至控制模块；
[0076]
其中，监测模块内包括五恒传感器单元、诊断单元；五恒传感器单元包括感温传感器、湿度传感器、尘埃粒子传感器、氧含量检测传感器、人体呼吸频率传感器；诊断单元用于对五恒传感器单元传输的数据进行诊断；
[0077]
控制模块，用于提取监测模块检测到的异常数据，利用互联网互通驱动的方式向五恒模块发送基于异常数据做出的调节操作指令；
[0078]
其中，控制模块包括：调节单元、切换单元、控制单元；调节单元包括智能调节状态和手动调节状态；切换单元，用于对调节单元中的状态进行切换，智能调节状态下发出的控制指令优先级高于手动调节状态下发出的控制指令；控制单元，用于根据信息采集模块得到的信息，发出控制指令；控制单元包括cpu、通讯板、触摸屏；cpu与通讯板之间通过485通讯方式相连，触摸屏与通讯板相连,通讯板通过外部wifi连接云端iot指挥中心,远程云端服务器与手机app相互通讯,云端服务器与wifi
‑
dtu透传模块之间通过http post协议通讯。
[0079]
为实现上述系统，本发明还提出了一种五恒环境人体自适应调节方法，调节方法包括：
[0080]
s100：预先储备标准环境数据集，标准数据集包括正常状态下的温度、湿度、尘埃粒子数、氧含量、人体呼吸频率；
[0081]
s200：在预定周期内，对五恒模块中的温度、湿度、尘埃粒子数、氧含量、人体呼吸频率五组数据进行采集，并对采集到的五组数据分别进行补正修复，得到一个补正修复后的数据集；
[0082]
其中，补正修复的工作过程如下：
[0083]
s201：在每一组的数据中选取两个在数值差距上超过阈值的数据作为该组数据的两个中心数据，同时将每一组中除两个中心数据以外的数据分别对两个中心数据分别进行距离求值，得到每一组中除两个中心数据以外的每一个数据的第一距离值和第二距离值；
[0084]
s202：将第一距离值和第二距离值进行比较，将进行距离计算的数据归于数值小的距离值所对应的中心数据集；
[0085]
s203：由步骤s201
‑
s202最终可得到两个数据集；
[0086]
s204：对两个数据集内的数据分别进行对应监测信息的调取，并且同时进行数据情况的确认；数据补正修复是指：将不符合监测信息的数据集进行舍弃，对符合监测信息的数据集进行保留；
[0087]
s300：将补正修复后的数据集与步骤s100中的数据进行数据比对，锁定待检测数据；
[0088]
其中，数据对比的过程如下：
[0089]
s301：分别提取补正修复后的数据，相对应的提取基准数据中与补正修复后的数据相对应的数据；
[0090]
s302：分别对补正修复后的数据和基准数据中与补正修复后的数据相对应的数据求取波动阈值，公式如下：
[0091][0092]
其中，n表示数据集的数据总数，q
n
表示数据集中的第n个数据，q
max
表示数据集中数值最大的数据，q
min
表示数据集中数值最小的数据；
[0093]
s303：将步骤s302得到的两个波动阈值进行比较，若补正修复后的数据集的波动阈值小于基准数据中与补正修复后的数据集相对应的数据集的波动阈值，则重复s100
‑
s200，若补正修复后的数据集的波动阈值大于或等于基准数据中与补正修复后的数据集相对应的数据集的波动阈值，则将补正修复后的数据集内的数据均标注为待检测数据；
[0094]
s400：根据步骤s300进行待检测组别的锁定，重新设定采集周期，对锁定的待检测组别进行循环采集；待检测组别即待检测数据所出现的组别，
[0095]
待检测组别的锁定是指，当出现所述待检测数据的组别数小于阈值，将此组别标注为待检测组别；当若出现待检测数据的组别数大于等于阈值，将所有组别标注为待检测组别并分别分组进行循环采集；
[0096]
s500：将根据步骤s400循环采集到的数据进行处理，最终锁定异常数据；
[0097]
其中，步骤s500的处理过程如下：
[0098]
s501：将步骤s400中分别循环采集的数据分组进行平均值计算；
[0099]
s502：将步骤s400中分别循环采集的数据进行标准差计算，公式如下：
[0100][0101]
其中，n表示某一组中的数据总数，i表示某一组中的第i个数据，x
i
表示某一组中的第i个数据的值，μ表示步骤s100中求得的某一组中数据的平均值；
[0102]
s503：设定标准差阈值，当待检测数据的标准差大于或者等于标准差阈值时，将待检测数据标注为异常数据，当待检测数据的标准差小于标准差阈值时，将待检测数据进行待检测标注去除；
[0103]
s600：将步骤s500处理得到的结果结合场景进行异常类别的判断；同时相应做出调节操作指令；
[0104]
其中，步骤s600的工作流程如下：
[0105]
s601：对步骤s500中得到的异常数据进行异常组别追踪；
[0106]
s602：根据步骤s601得到的组别追踪结果进行异常类别的判断；异常类别判断需调取空间场内包括温度、湿度、尘埃粒子数、氧含量、人体呼吸频率五组数据进行组合场景判断；
[0107]
s603：根据步骤s602得到的判断结果对步骤s500中得到的异常数据决定操控指令的调取；
[0108]
空间场温度数据出现异常时，查询人体呼吸频率组是否同样出现异常数据标注情况，最终对扰乱空间场温度的原因是否由空间场内的人身体引起的进行确认，若是，则由控制模块发出示警，同时向iot平台发出信息；若否，则由控制模块向五恒模块发布温度调节指令；
[0109]
空间场湿度数据出现异常时，查询温度组、人体呼吸频率组是否同样出现异常数据标注情况；若温度组数据出现异常数据标注情况，则判定是由空间场内恒湿模块失衡引起的，由控制模块向五恒模块发布湿度调节指令，若人体呼吸频率组同样出现异常数据标注情况，则判定是由空间场内人为因素引起的；进行一周期延时调节，若一周期延时调节过后重复步骤s300，仍得到标注的异常数据，由控制模块向五恒模块发布湿度调节指令；
[0110]
人体呼吸频率数据出现异常时，查询氧含量数据是否同样出现异常数据标注情况；若是，判定是由空间场内恒氧模块失衡引起的，由控制模块向五恒模块发布湿度调节指令；若否，判定是由空间场内人为因素引起的，则由控制模块发出示警，同时向iot平台发出信息；
[0111]
尘埃粒子数出现异常时，查询人体呼吸频率数据是否同样出现异常数据标注情况，若是，判定是由空间场内人为因素引起的，进行一周期延时调节，若一周期延时调节过后重复步骤s300，仍得到标注的异常数据若否，判定是由空间场内恒净模块失衡引起的，由控制模块向五恒模块发布滤净调节指令。
[0112]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0113]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。