室内体感温度控制装置及控制系统、智能床垫
技术领域
本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种室内体感温度控制装置及控制系统、智能床垫。
背景技术
体感温度是指人体感受到的冷暖程度所转换成的同等温度，体感温度的高低决定了人体舒适度。体感温度处于合适范围内时，人体感觉舒适，高于该范围时，人体感觉热，低于该范围时，人体感觉冷。体感温度与人体所处环境的温度、湿度、风速甚至人体体质等都有密切关系，单一的环境温度往往与体感温度不一致，并不能代表人体感受到的冷暖程度。现有的空调系统只能精确调节环境温度，可见现有的空调系统无法调节体感温度。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明主要目的在于，提供一种室内体感温度控制装置及控制系统、智能床垫，以解决现有的空调系统无法调节体感温度的问题。
(二)技术方案
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种室内体感温度控制装置，包括：
温湿度传感器，用于检测室内的空气温度和相对空气湿度；
风速传感器，用于检测室内的风速；
热辐射传感器，用于检测室内的背景热辐射；
控制器，用于根据所述空气温度、所述相对空气湿度、所述风速和所述背景热辐射，计算室内的体感温度，并在所述体感温度与预设温度值不一致或不在预设温度范围内时，生成体感温度调节指令，并将所述指令发送出去；所述体感温度调节指令为，通过调节所述空气温度、所述相对空气湿度和所述风速中的至少一个来调节所述体感温度，使所述体感温度与预设温度值一致或处于预设温度范围。
进一步地，所述体感温度调节指令为，先调节所述相对空气湿度，再调节所述空气温度或所述风速，直至所述体感温度与预设温度值一致或处于预设温度范围。
进一步地，所述相对空气湿度在预设湿度范围内进行调节。
进一步地，所述控制器通过如下公式计算所述体感温度：
Tg＝Ta+Tu+Tr-Tv，其中，Tg为所述体感温度，Ta为所述空气温度，Tu为所述相对空气湿度对所述体感温度的修正值，Tr为所述背景热辐射对所述体感温度的修正值，Tv为所述风速对所述体感温度的修正值。
进一步地，Tu＝0.4×(Ta-10)×(h-0.6)，其中，h为所述相对空气湿度。
进一步地，
进一步地，Tr＝0.42×Ca×la，其中，Ca为外衣吸热能力，la为辐射增温系数。
一种智能床垫，包括床垫本体，还包括连接在所述床垫本体上的如上所述的室内体感温度控制装置。
一种室内体感温度控制系统，包括空气温度调节器、相对空气湿度调节器、送风装置，还包括如上所述的室内体感温度控制装置；所述室内体感温度控制装置的控制器通过向所述空气温度调节器发送温度调节指令以调节所述空气温度，通过向所述相对空气湿度调节器发送湿度调节指令以调节所述相对空气湿度，通过向所述送风装置发送风速调节指令以调节所述风速。
一种室内体感温度控制系统，包括空气温度调节器、相对空气湿度调节器、送风装置，还包括如上所述的智能床垫，所述智能床垫的控制器通过向所述空气温度调节器发送温度调节指令以调节所述空气温度，通过向所述相对空气湿度调节器发送湿度调节指令以调节所述相对空气湿度，通过向所述送风装置发送风速调节指令以调节所述风速。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明基于物联网技术，通过检测室内的空气温度、相对空气湿度、风速和背景热辐射，并据此计算室内的体感温度，然后再通过对空气温度、相对空气湿度、风速中的至少一个进行调节以调节室内的体感温度，使其与预设温度值一致或处于预设温度范围。由于本发明综合考虑了相对空气湿度、风速和背景热辐射对体感温度的影响，比单纯调节空气温度能够给人体更适宜的体感温度，使人体更舒适。
附图说明
图1是实施例1提供的室内体感温度控制装置的电路原理示意图；
图2是实施例2提供的智能床垫的结构原理示意图；
图3是实施例3提供的室内体感温度控制系统的组成原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
如图1所示，实施例1提供的室内体感温度控制装置9包括温湿度传感器1、风速传感器3、热辐射传感器2和控制器4。温湿度传感器1、风速传感器3、热辐射传感器2与控制器4之间可以通过有线或无线的方式连接通信。
温湿度传感器1用于检测室内的空气温度和相对空气湿度。温湿度传感器1可以只布设一个，布设在室内人员经常活动的区域，如客厅沙发旁，或者卧室中的床边。当然温湿度传感器1也可以布设多个，如在卧室或客厅的四角各布设一个温湿度传感器1，将四个温湿度传感器1检测到的空气温度平均值和相对空气湿度平均值作为室内的空气温度和相对空气湿度。为不影响日常起居，也可以将温湿度传感器1设置在床垫中或沙发内，由于床垫中或沙发内的温湿度环境与外部环境相比有一定偏差，因此，采用这种方式时不能直接将在床垫中或沙发内检测到的空气温度和相对空气湿度作为室内的空气温度和相对空气湿度，需要对在床垫中或沙发内检测到的空气温度和相对空气湿度进行偏差校正才能得到室内的空气温度和相对空气湿度。
风速传感器3用于检测室内的风速。风速传感器3一般用于当有空调或风扇等送风装置7送风时检测其风速。风速传感器3应当布置在室内人员活动区域，如卧室床边或客厅沙发附近等。
热辐射传感器2用于检测室内的背景热辐射。室内的背景热辐射是指室内墙壁、家具、家电、地板等除人员之外的其他物体产生的热辐射。一切高于绝对零度的物体都在向外发出热辐射，同时也在吸收热辐射，人体也不例外。发出热辐射有降温的效果，而吸收热辐射有升温效果，对于一个人体或物体而言，其通过发出和吸收热辐射最终对其产生的是升温效果还是降温效果，取决于其发出的热辐射更高还是吸收的热辐射更高，当其发出的热辐射更高时，有降温效果，当其吸收的热辐射更高时，有升温效果。背景热辐射的检测点也应尽可能布置在室内人员活动区域范围内，使检测到的背景热辐射尽可能与室内人员所处位置的背景热辐射一致。检测背景热辐射时应当在室内无人的情况下进行，以避免被人员产生的热辐射干扰。
控制器4用于根据所述空气温度、所述相对空气湿度、所述风速和所述背景热辐射，计算室内的体感温度，并在所述体感温度与预设温度值不一致或不在预设温度范围内时，生成体感温度调节指令，并将所述指令发送出去。所述体感温度调节指令为，通过调节所述空气温度、所述相对空气湿度和所述风速中的至少一个来调节所述体感温度，使所述体感温度与预设温度值一致或处于预设温度范围。指令可以被能够响应指令的相应电器设备接收并被响应。指令可以是由多个子指令构成的，例如，如果只需要调节室内的相对空气湿度即可将体感温度调节到预设温度值或预设温度范围，则只需要将指令发送给相对空气湿度调节器6，通过相对空气湿度调节器6调节相对空气湿度即可。如果需要同时调节室内的相对空气湿度和空气温度，则该指令分成两个子指令，其中一个发送给相对空气湿度调节器6以调节室内的相对空气湿度，另一个发送给空气温度调节器5以调节室内的空气温度。对体感温度的调节是一个实时并持续的过程，温湿度传感器1、风速传感器3、热辐射传感器2分别实时监测室内的空气温度、相对空气湿度、风速和背景热辐射，控制器4根据实时监测到的室内的空气温度、相对空气湿度、风速和背景热辐射计算室内的实时体感温度，并通过实时调节所述空气温度、所述相对空气湿度和所述风速中的至少一个来调节所述体感温度，从而使体感温度时刻处于预设温度值或预设温度范围。
所述控制器4可以通过如下公式计算所述体感温度：Tg＝Ta+Tu+Tr-Tv。其中，Tg为所述体感温度，Ta为所述空气温度，Tu为所述相对空气湿度对所述体感温度的修正值，Tr为所述背景热辐射对所述体感温度的修正值，Tv为所述风速对所述体感温度的修正值。Tu＝0.4×(Ta-10)×(h-0.6)，其中，h为所述相对空气湿度。
调节相对空气湿度比调节空气温度的速度更快，且更省电。同时，对于不喜欢吹风的人群来说，通过调节相对空气湿度来调节体感温度也比通过调节风速来调节体感温度更能够让人接受。对于特别对于南方地域而言，在夏季潮湿闷热的天气，通过降低室内相对空气湿度能够迅速让人的体感温度降低从而使人体获得干爽舒适的感受，而在冬季的寒冷天气里，通过降低室内相对空气湿度则能够迅速提高人体体感温度，使人体感觉不那么寒冷。基于此考虑，可以设置所述体感温度调节指令具体为，先调节所述相对空气湿度，再调节所述空气温度或所述风速，直至所述体感温度与预设温度值一致或处于预设温度范围。需要指出的是，指令设置为先调节所述相对空气湿度，再调节所述空气温度或所述风速，直至所述体感温度与预设温度值一致或处于预设温度范围，并不表示在调节体感温度时，必须要调节相对空气湿度、空气温度和风速中的全部，如果通过调节相对空气湿度就能够将体感温度调节到预设温度值或预设温度范围，则就无需再调节空气温度和风速，如果无法通过调节相对空气湿度将体感温度调节到预设温度值或预设温度范围，则在最大幅度调节了相对空气湿度的基础上再继续调节空气温度或风速，直至将体感温度调节到预设温度值或预设温度范围，这才是该指令的准确含义。
由于最适宜人体的相对空气湿度具有一定范围，超出该范围后即使体感温度达到预设温度值或预设温度范围人体也可能产生其他方面的不适，因此所述相对空气湿度在预设湿度范围内进行调节。最适宜人体的相对空气湿度大约在40％至70％之间，如果超出这个区间范围，人体也可能产生不舒适感，因此可以将该预设湿度范围设定为40％至70％。
实施例2：
如图2所示，实施例2在实施例1的基础上，提供了一种智能床垫，该智能床垫包括床垫本体8，还包括连接在所述床垫本体8上的如上所述的室内体感温度控制装置9。这种智能床垫主要应用于卧室中，以调节卧室中的体感温度。体感温度控制装置9中的温湿度传感器1、热辐射传感器2和控制器4可以设置在床垫本体8内部或侧壁表面，风速传感器3可以设置在床垫本体8的侧壁外表面。这样，检测到的空气温度、相对空气湿度、风速和背景热辐射均大致为人体睡眠区域的相应值，有助于为人体睡眠提供合适的体感温度。
实施例3：
如图3所示，实施例3在实施例1的基础上，提供了一种室内体感温度控制系统。该室内体感温度控制系统包括空气温度调节器5、相对空气湿度调节器6、送风装置7，还包括如上所述的室内体感温度控制装置9。所述室内体感温度控制装置9的控制器4通过向所述空气温度调节器5发送温度调节指令以调节所述空气温度，通过向所述相对空气湿度调节器6发送湿度调节指令以调节所述相对空气湿度，通过向所述送风装置7发送风速调节指令以调节所述风速。空气温度调节器5可以是智能空调、智能空调扇等电器，相对空气湿度调节器6可以是抽湿加湿一体机，送风装置7可以是智能风扇、智能空调扇等电器。这些电器通过开放通信接口与室内体感温度控制装置9进行数据通信，接收并响应室内体感温度控制装置9发送的相应指令。
实施例4：
实施例4在实施例2的基础上，提供一种室内体感温度控制系统。该室内体感温度控制系统包括空气温度调节器5、相对空气湿度调节器6、送风装置7，还包括实施例2提供的智能床垫。所述智能床垫的控制器4通过向所述空气温度调节器5发送温度调节指令以调节所述空气温度，通过向所述相对空气湿度调节器6发送湿度调节指令以调节所述相对空气湿度，通过向所述送风装置7发送风速调节指令以调节所述风速。空气温度调节器5可以是智能空调、智能空调扇等电器，相对空气湿度调节器6可以是抽湿加湿一体机，送风装置7可以是智能风扇、智能空调扇等电器。这些电器通过开放通信接口与智能床垫中的体感温度控制装置9进行数据通信，接收并响应室内体感温度控制装置9发送的相应指令。
对于以上各实施例，在使用室内体感温度控制装置9对室内的相对空气湿度、空气温度和/或风速进行调节时，可以将室内体感温度控制装置9与室内的空气温度调节器5、空气湿度调节器6和送风装置7连接在同一局域网中，例如将室内体感温度控制装置9、空气温度调节器5、空气湿度调节器6和送风装置7与同一路由器连接，室内体感温度控制装置9通过路由器将相应指令发送给空气温度调节器5、空气湿度调节器6和/或送风装置7，以调节室内的相对空气湿度、空气温度和/或风速。当然，室内体感温度控制装置9也可以通过蓝牙、Wi-Fi直连等直连方式直接与空气温度调节器5、空气湿度调节器6和送风装置7连接，直接向它们发送相应指令。室内体感温度控制装置9可以与手机等远程移动终端通过互联网连接，用户可以在智能手机等移动终端上利用互联网对室内体感温度控制装置9进行相关参数设置，如设置体感温度值或范围等。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
