CN110454919A - 一种智能家居空调控制***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能家居技术领域，具体地涉及一种智能家居空调控制***及控制方法，包括实时采集室内成员的真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in的采集单元，预先存储室内成员的适宜体温值T_i ^′和最适宜空气湿度值H＇的控制单元，所述控制单元能够接收采集单元采集到的数据并根据真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in与所述适宜体温值T_i ^′、最适宜空气湿度值H＇的比较结果调节智能空调的温湿度；本发明构建室内环境舒适优化模型对室内用户舒适度进行优化，通过多人的权重w_i计算，考虑家庭多人下空调使用的协调问题，智能化程度高，保证用户环境舒适感，适合在家庭中使用。

Description

一种智能家居空调控制***及控制方法

技术领域

本发明属于智能家居技术领域，具体涉及一种智能家居空调控制***及控制方法。

背景技术

随着智能家居设备以及智能控制***的快速增长，使得用户对空调的智能化要求越来越高，更加智能的空调调节***是家庭居住不可或缺的一部分。对于现有空调，夜晚睡觉前居民只能设定的某一固定温度值，随着睡眠的加深，该固定温度往往会逐渐变成不是最适宜温度，从而出现“过冷”或“过热”的现象，当“过冷”时一般人们会调高1-2度，之后又容易出现“过热”，如此反复，极大地影响了居民睡眠质量，同时也容易引发感冒。尤其是针对儿童这种特殊群体，自身对温度没那么敏感，关于儿童因为空调感冒的事件也层出不穷。每个人睡眠时最适宜的温度是不同的，而现有空调只能设定一个温度值，无法进行针对性调节；另外，室内湿度受季节影响较大，待在空调环境下容易出现因空气过干而皮肤干燥的问题，而现有的空调对于空气加湿这块智能化程度普遍偏低，不能解决上述问题。如此一来，空调就显得不那么智能。

现有技术存在一些智能家居空调控制***的控制方法，但是智能化程度不高，无法解决上述问题，实现根据居民需求对空调实现自动控制。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，提供一种智能家居空调控制***及其控制方法，本发明解决了现有空调***智能程度不高的问题，根据室内不同人体温度变化情况实现温度实时跟随，适合在家庭中使用。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种智能家居空调控制***，包括：

采集单元，所述采集单元用于实时采集室内成员的真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in；

控制单元，该控制单元存储有室内成员的适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇，并能够接收所述采集单元采集到的所述真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in的数据，并且所述控制单元根据真实体温值T_i、室内温度值T_in与所述适宜体温值T_i′的比较结果调节智能空调的温度，根据室内湿度值H_in与最适宜空气湿度值H＇的比较结果调节智能空调的湿度。

优选地，所述采集单元包括：

传感器模块，包括用于测量所述真实体温值T_i的用户体温传感器和用于测量所述室内温度值T_in和室内湿度值H_in的室内温湿度传感器；

单片机；

电源模块，该电源模块连接于所述单片机以用于电源供给；

发射电路和接收电路，所述单片机通过该发射电路和接收电路信号连接至所述传感器模块以能够从该传感器模块获取数据；

与所述单片机连接的信号放大器、信号调制器和计数器；以及，

第一传输模块，所述控制单元通过该第一传输模块接收所述真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in的数据。

优选地，所述控制单元包括：

控制模块，该控制模块对从所述采集单元接收到的数据分析处理后，输出命令对所述智能空调进行温度闭环控制；

注册模块，该注册模块用于室内成员的适宜体温值T_i′和最适宜湿度H＇的注册；

显示模块，该显示模块能够显示室内成员的体温变化情况；

能够存储数据的存储模块；

报警模块，该报警模块用于室内成员的真实体温值T_i超过正常体温范围时向外界发出警报信号；

执行模块，所述执行模块接收到控制模块发出的命令后控制智能空调的风速、温度及空气湿度；

第二传输模块，能够与所述采集单元连接进行数据交换。

优选地，所述控制模块内置自适应模糊PID控制器及室内环境舒适度优化执行器；

所述控制模块烧录有智能算法，所述智能算法内置自适应模糊PID控制算法及室内环境舒适度优化算法。

优选地，所述室内环境舒适度优化执行器优化的方法为自适应粒子群优化算法。

本发明还提供一种智能家居空调控制***的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

S1)获取室内成员的适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇，将该适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇注册到注册模块；

S2)将采集单元采集到的真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in传输至控制单元存储；

S3)编写隶属度函数和模糊规则，设计模糊PID控制器，将温度优化过程编写成代码导入控制单元中；

S4)由适宜体温值T_i′和真实体温值T_i确定出最适温度值T＇和综合体温值T，再由最适温度值T＇和综合体温值T对室内温度进行优化，由最适宜空气湿度值H＇、室内湿度值H_in和室内环境舒适度优化模型对室内空气湿度进行优化；

S5)控制单元控制空调调节风速、温度及空气湿度。

优选地，步骤S1)包括：

S101)根据历史经验或者通过多次调试空调的温度测试，获得室内成员在空调下的适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇，并在注册模块进行注册；

S102)将适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇存储至控制单元的存储模块；

S103)居住人员根据季节变化或自身需要在注册模块更新适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇。

优选地，步骤S2)包括：

所述控制单元的第二传输模块与采集单元的第一传输模块通过无线蓝牙通信方式进行数据传输。

优选地，步骤S4)包括：

S401)单人模式；

单人模式下直接将真实体温值与其适宜温度值进行对比，通过模糊PID控制器对温度进行闭环控制，使其快速达到最适宜温度值，并随时间跟踪；

S402)多人模式；

该模式下控制单元根据室内人员重要程度设定各自的权重w_i，从而实现最适温度值T＇和综合体温值T的综合计算，即

T′＝T′₁ω₁+T′₂ω₂+T′₃ω₃

T＝T₁ω₁+T₂ω₂+T₃ω₃

将最适温度值T＇和综合体温值T的偏差e和偏差变化率ec输入至设计好的自适应模糊PID控制器中，得到输出变量u(k)，作为空调的制冷和制热量，使体温实时、准确跟踪最适温度值T＇；

再利用室内环境舒适度优化模型对室内湿度进行优化，使其处于用户舒适度达到最优。

优选地，所述权重w_i的确定方法为专家打分法。

本发明的有益效果：

(1)本发明的智能家居空调控制***包括控制模块、注册模块、采集单元、定时补偿模块、显示模块、执行模块、报警模块及智能算法，与现有的空调控制***相比可实现的功能众多；

(2)本发明通过将最适温度值T′与综合体温值T对比以及自适应模糊PID控制器、温度优化执行器的应用，能够控制空调实现用户体温实时跟踪其最适温度值，并采用室内环境舒适度优化执行器进行优化，使得室内舒适度实时处于用户感知最优状态，营造出舒适的环境；

(3)本发明通过多人的权重w_i计算，考虑家庭多人下空调使用的协调问题，智能化程度高，保证用户环境舒适感，适合在家庭中使用。

附图说明

图1为根据本发明一实施例提供的智能家居空调控制***的结构示意图；

图2为根据本发明一实施例提供的智能家居空调控制***蓝牙传输信号原理图；

图3为根据本发明一实施例提供的智能家居空调控制***的模糊PID调温控制器原理图；

图4为根据本发明一实施例提供的智能家居空调控制***的室内环境舒适度优化***原理图；

图5为根据本发明一实施例提供的智能家居空调控制***的室内环境舒适度执行器所用自适应粒子群算法流程图。

附图标记说明

1-控制单元，2-采集单元，3-传感器模块，11-注册模块，12-显示模块，13-存储模块，14-智能算法，15-报警模块，16-执行模块，17-第二传输模块，18-控制模块，19-定时补偿模块，21-发射电路，22-单片机，23-电源模块，24-第一传输模块，25-信号放大器，26-信号调制器，27-计数器，28-接收电路，31-用户体温传感器，32-室内温湿度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1：

参阅图1至图5所示，一种智能家居空调控制***，包括：

采集单元2，所述采集单元2用于实时采集室内成员的真实体温值T_i、室内温度值T_in；和室内湿度值H_in；存储有室内成员的适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇的控制单元1，并能够接收采集单元2采集到的所述真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in的数据，且所述控制单元1根据真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in与所述适宜体温值T_i′、最适宜空气湿度值H＇的比较结果调节智能空调的温湿度。

参阅图1，所述采集单元2包括传感器模块3、电源模块23、第一传输模块24、发射电路21、接收电路28、单片机22、信号放大器25、信号调制器26、计数器27，所述采集单元2的发射电路21与所述的传感器模块3的用户体温传感器31和室内温湿度传感器32输出端连接；所述单片机采用AT89C51单片机，所述第二传输模块17通过无线蓝牙通信方式与所述第一传输模块24连接；所述接收电路28、信号放大器25、信号调制器26、计数器27依次相连，其输出端均与单片机22相连，第一传输模块24、发射电路21和电源模块23也与所述单片机22连接，电源模块23为单片机22供电；所述采集单元2安装在空调外，靠近用户睡眠处。

所述传感器模块3包括用于测量所述真实体温值T_i的用户体温传感器31和用于测量所述室内温度值T_in和室内湿度值H_in的室内温湿度传感器32，所述传感器模块3的用户体温传感器31和室内温湿度传感器32输出端与所述采集单元2的接收电路28连接，优选地，用户体温传感器31可采用智能测温手环配置在用户手腕处；室内温湿度传感器32采用现有技术中常见的温湿度传感器，可以放置在床头或者工作桌上，所述测室内温度环节考虑了两种最常见的情形，即一种是当用户睡眠时，位于床头的温度传感器起作用；另一种是用户工作时，位于书桌的温度传感器起作用。

用户体温传感器31用于室内不同用户睡觉时体温的测量，由若干智能测温手环构成，包含蓝牙射频部分和温度采集部分；具体而言，用户体温传感器31的智能测温手环型号为MF54-503E3949EX-XX-30R热敏温度传感器，该传感器当测量温度在16～41℃的区间范围时，测温精度偏差最大约为0.05℃，可以满足体表温度测量的要求。将智能测温手环设置为每2s更新1次体温值，以实现真实体温值T_i的实时输入。

所述控制单元1包括注册模块11、存储模块13、第二传输模块17、控制模块18、定时补偿模块19、显示模块12、执行模块16和报警模块15；所述控制模块18输出端分别与显示模块12、执行模块16、报警模块15的输入端连接，所述控制模块18中烧录有智能算法14，所述执行模块16信号输出端连接空调中的风机、加热器、压缩机、加湿器，所述控制单元1安装在室内空调里面，用于控制空调进行智能调节。进一步地，该控制模块18内置自适应模糊PID控制器及室内环境舒适度优化执行器，该智能算法14内置自适应模糊PID控制算法及室内环境舒适度优化算法。

所述显示模块12用于显示用户体温变化情况，采用LED显示屏；具体地，控制模块18获取传感器模块3传输过来的温度信息后，存储于控制模块18的显示屏控制卡，然后控制卡根据存储温度值发射指令控制半导体发光二极管，将用户真实体温值在LED显示屏中显示出来。这样一来，用户可以随时了解自己和家人的体温情况及其变化趋势。

所述报警模块15，当用户因着凉或其它特殊情况体温超过正常体温范围时，向外界发出蜂鸣警报；具体地，控制模块18获取传感器模块3传输过来的温度信息后，将其与正常体温范围的上下限进行比较，若超过这个范围，则发送命令至蜂鸣器控制开关，蜂鸣器发出蜂鸣警报，直至用户关闭警报。如婴儿睡觉时突然发烧，体温上升至38度，传感器模块3将婴儿的真实体温值T_i通过蓝牙发送至控制模块18，控制模块18将38度与正常体温范围进行比较，得知超过正常体温上限，则发送命令使报警模块15开关闭合，发出警告。这样一来，用户可以提前预知感冒发烧或者其它体温不正常的病情，做好防备工作。

定时补偿模块19，若用户空调定时结束，可根据真实体温值T_i与最适温度值T′经过对比分析计算使空调延时关闭，避免由于空调突然关闭导致室内温度变化过快。

智能算法14，本发明采用了模糊PID控制算法及室内环境舒适度优化算法，室内环境舒适度优化执行器优化的方法为自适应粒子群优化算法，所述智能算法14编写好后烧录至控制模块18中。

执行模块16，执行模块16作为智能空调工作的核心，由智能空调控制模块18发出指令给执行模块16，执行模块16发出指令给空调内风机、加热器、压缩机、加湿器等部件，上述部件执行工作进而调节室内的温度及湿度情况。

一种智能家居空调控制***的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：S1)获取室内成员的适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇，将该适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇注册到注册模块1；

S2)将采集单元2采集到的真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in传输至控制单元1存储；

S3)编写隶属度函数和模糊规则，设计模糊PID控制器，将温度优化过程编写成代码导入控制单元1中；

S4)由适宜体温值T_i′和真实体温值T_i确定出最适温度值T＇和综合体温值T，再由最适温度值T＇和综合体温值T对室内温度进行优化，由最适宜空气湿度值H＇、室内湿度值H_in和室内环境舒适度优化模型对室内空气湿度进行优化；

S5)控制单元1控制空调调节风速、温度及空气湿度。

进一步地，步骤S1)包括：

S101)根据历史经验或者通过多次调试空调的温度测试，获得室内成员在空调下的适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇，并在注册模块11进行注册；

S102)将适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇存储至控制单元1的存储模块13；

S103)居住人员根据季节变化或自身需要在注册模块11更新适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇。

具体而言，用户根据睡眠时使用空调的习惯，或者通过连续几个晚上使用空调睡眠的测定，选择睡眠最舒适的温度值来注册该适宜体温值T_i′，该适宜体温值T_i′也是控制器控制空调随时间跟随的温度。根据需要，注册模块11可根据季节变化或者室外温度变化进行随时更新，比如夏天最适宜温度为19.5℃，冬天则更新至26℃，且对新增添的用户成员也可进行添加更新。

由于空气湿度受季节和地区影响较大，因此在不同季节根据所处位置设定不同最适宜湿度H＇并实现其处于不同季节时值的更新。根据国家标准，夏季制冷时，相对湿度以40％～80％为宜，冬季采暖时，应控制在30％～60％。老人和小孩适合的室内湿度为45％～50％，哮喘等呼吸道***疾病的患者适宜的室内湿度在40％～50％之间。

进一步地，参照图2所示，步骤S2)包括：

所述控制单元1的第二传输模块17与采集单元2的第一传输模块24通过无线蓝牙通信方式进行数据传输。

第二传输模块17与第一传输模块24将传感器模块3采集的温度信号传输到控制单元1，本发明采用蓝牙数据传输，具体地，当两个蓝牙设备建立连接之后，那么其中一个设备为服务器，主要功能就是提供数据，另一个设备为用户端，主要功能就是读写服务器的数据。

本实施例中，传感器模块3采集点即为服务器端，控制单元1的设备端为用户端，参考图2所示，所述控制单元1的第二传输模块17与采集单元2的第一传输模块24建立蓝牙通信连接，将每个用户体温传感器31采集到的真实体温值T_i、室内温湿度传感器32获取的室内温度值T_in和室内湿度值H_in传输至存储模块13，设备端会通知用户端体温数据已更新，用户端便会读取更新的体温数据。如果在程序运行过程中由于某些原因导致通信中断，那么设备端和用户端会尝试重新建立连接。如果连接不成功，那么设备端便会重新开始广播。当设备端完成了一次检测和传输，等待2秒后，会进行下一次的检测和传输。

进一步地，所述步骤S3)包括编写隶属度函数和模糊规则，设计模糊PID控制器，将温度优化过程编写成代码导入控制单元1中；

控制模块18用于保证空调温度调节的实时性、精确性以及舒适度，采用自适应模糊PID控制器及室内环境舒适度优化执行器实现智能控制过程；具体而言，分为以下两个步骤：

第一步，运用模糊控制原理，把注册模块11得到最适温度值T′与综合体温值T进行比较得到偏差e，将该偏差e及偏差变化率ec作为模糊控制的输入量，分别设计3个模糊控制器对PID的3个参数进行优化。其调温控制原理参阅3所示，采集到的综合体温值T与最适温度值T′的偏差e和偏差变化率ec经过模糊控制器的模糊推理运算，其中包括模糊规则表的建立，可通过实际经验和专家总结来设计，模糊运算得到的结果作为PID调节中的输入量，再经过PID调节器运算得到一个输出变量u(k)，作为k时刻空调的制冷和制热量，该步骤的目标是使体温实时、准确跟踪最适宜体温。

第二步，第一步虽然能使得体温实时、准确跟踪最适宜体温，但在协调室内温度时容易出现温度变化过快的问题，且室内湿度较多时候不处于最优，常常出现空气过于干燥的情况。因此本发明引入室内环境舒适度优化***。下一步是室内环境舒适度优化过程。

参阅图4所示，智能家居空调室内环境舒适度优化***可描述成状态方程的形式，即

x(k+1)＝f(x(k),u(k),d(k)) (1)

其中，x(k)是t时刻的状态向量；

u(k)为第一步中所获得的输出变量；

d(k)为外界扰动。

室内t时刻的状态x(k)表示为

x(k)＝[T_in(k),H_in(k)] (2)

其中，T_in(k)为k时刻室内温度，H_in(k)为k时刻室内湿度。

为简化操作，本发明采用现有技术中市面上常见的温湿度传感器产品完成室内温度湿度的采集。现有市面上的空调仅内置温度传感器且被放置在室内机面板的进风位置，这样安排一般会使得室内温度是分布不均匀，获取的室内温度未必精确。

本发明为获取最适合用户的室内温度，在使用者常用的床头和书桌分别设置温湿度传感器产品。并通过蓝牙传输，考虑了两种最常见的情形：当用户睡眠时，位于床头的室内温湿度传感器32起作用；当用户工作时，位于书桌的室内温湿度传感器32起作用。

对于k+1时刻室内温度，可表示为k时刻室内温度，排风扇的通风量及空调的制冷和制热量的线性函数，即

T_in(k+1)＝T_in(k)+β₁u(k) (3)

同理，k+1时刻室内空气湿度可表示为

H_in(k+1)＝H_in(k)+β₂|H'-H_in(k)| (4)

其中，β₁、β₂是需要辨识的模型参数，该参数可基于模型辨识实验，采用最小二乘估计获得。

室内环境舒适度优化的目的是：在体温实时、准确跟踪最适宜体温的情况下，使得室内环境舒适度在每一时刻都处于用户感知最优的状态，因此，构建目标函数如下

式中，J(k)为室内环境舒适度；x_in(k)为k时刻室内环境优劣系数；N为优化时间域；x_s为舒适度设定向量，由注册模块11中T＇及H＇决定；V为舒适度参数所代表的矩阵，α为优化过程中舒适度的权重系数。

约束条件如下：

空调室内温度的离散控制状态空间为

U＝{-2,-1.9,…,0,0.1,0.2,…,1.9,2} (6)

对应温度调节最小开度为16℃，最大开度为26℃，控制精度为0.5℃。

空调室内湿度的离散控制状态空间为

U＝{-2,-1.9,…,0,0.1,0.2,…,1.9,2} (7)

对应相对湿度调节最小开度为30％，最大开度为80％，控制精度为1％。

至此，构建了室内环境舒适度优化模型，采用自适应粒子群算法对模型中的控制器参数α寻优，使得用户睡眠时感知的环境舒适度最优。

具体地，把待优化的参数作为粒子群的粒子，依照图5所示算法步骤迭代寻得最优解。

进一步地，步骤S4)的工作模式包括：

S401)单人模式；

单人模式下直接将真实体温值与其适宜温度值进行对比，通过模糊PID控制器对温度进行闭环控制，使其快速达到最适宜温度值，并随时间跟踪；

S402)多人模式；

该模式下控制单元1根据室内人员重要程度设定各自的权重w_i，从而实现最适温度值T＇和综合体温值T的综合计算，即

T′＝T₁′ω₁+T₂′ω₂+T₃′ω₃ (8)

T＝T₁ω₁+T₂ω₂+T₃ω₃ (9)

将最适温度值T＇和综合体温值T的偏差e和偏差变化率ec输入至设计好的自适应模糊PID控制器中，得到输出变量u(k)，作为空调的制冷和制热量，使体温实时、准确跟踪最适温度值T＇；

再利用室内环境舒适度优化模型对室内湿度进行优化，使其处于用户舒适度达到最优。

为了便于实施例的说明，本实施例中，针对的家居环境可以为一人独处的单人模式，也可以为同一卧室多人共处的多人模式，下面对实施例进行详细介绍。

若安装空调的卧室用户数量为1，参照图1所示，选择单人模式，只有一个T₁′。若使用空调的成员数量大于1，选择多人模式，则产生多个T_i′。为了便于实施例的说明，本实施例中多人情形设定为常见的父母婴儿三人情形，记为T₁＇、T₂＇、T₃＇。此时卧室的最适温度值T′要根据三个人各自的适宜体温值T_i′，即T₁＇、T₂＇、T₃＇与相对应的权重w_i计算得出，其中权重w_i由专家打分法计算得出，分别记为ω₁、ω₂、ω₃。专家打分法是只少数人或专家根据经验并考虑某评价观点后定出权重w_i，权重w_i设定后可由用户根据实际情况或人数适当修改或更新。本实施例中，根据经验及其获取到的信息，可知婴儿皮肤对于温度的变化最为敏感，也最容易因为吹空调的不当造成感冒发烧现象的发生，因此，婴儿的最适温度是最重要的，将其权重ω₁设置为50％；根据经验并考虑相关评价观点，一般来说女主人相对男主人体质更弱，对空调温度变化的敏感度更高，可将权重ω₂设置为30％；剩下男主人权重ω₃为20％。

因此，多人情况时卧室最适温度值T＇为

T′＝T₁′ω₁+T₂′ω₂+T₃′ω₃ (10)

若安装空调的卧室成员为单人，即单人模式，采集单元2只采集到一个体温值T₁，可直接作为控制模块18的输入；

若安装空调的卧室人为多人，即多人模式，则综合体温值为

T＝T₁ω₁+T₂ω₂+T₃ω₃ (11)

进一步地，所述步骤S5)中控制单元1控制空调调节风速、温度及空气湿度。

具体地，由控制模块18发出指令，执行模块16收到指令后发出执行命令作为空调调温***的输入，控制风扇电机工作，再利用室内环境舒适度优化模型对室内温湿度进行优化，使其处于用户舒适度达到最优。这一环节的控制效果为：用户体温实时跟踪最适温度值T′，同时，室内温度的变化也不会机械式变化而导致室内温度忽高忽低，而是根据用户体温及室内实际情况自主寻找使用户感觉最舒适的方式变化。

综上所述，根据历史经验或者通过多次调试空调的温度测试，获得室内成员在空调下的适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇，将该值记录并存储至存储模块13，完成适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇的注册，用户还可根据季节变化或自身需要进行适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇的更新，开启蓝牙通讯，将每个用户体温传感器31采集到的真实体温值T_i、室内温湿度传感器32获取的室内温度值T_in和室内湿度值H_in传输至存储模块13，编写隶属度函数和模糊规则，设计模糊PID控制器，将温度优化过程编写成代码导入控制模块18中，选择工作模式，控制模块18中的自适应模糊PID控制器计算得到输出变量u(k)，作为空调的制冷和制热量，使体温实时、准确跟踪最适宜体温，再利用室内环境舒适度优化模型对室内温度进行优化，使其处于用户舒适度达到最优。

本发明通过真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in与所述适宜体温值T_i′、最适宜空气湿度值H＇的比较结果调节智能空调的温湿度以及自适应模糊PID控制器的应用能够控制空调实现用户体温实时跟踪其睡眠时的最适温度值，营造舒适的睡眠环境；通过构建室内环境舒适优化模型，室内用户舒适度进行优化，有利于提高用户舒适度及睡眠质量；本发明通过多人的权重w_i计算，考虑家庭多人下空调使用的协调问题，智能化程度高，保证用户环境舒适感，适合在家庭中使用。

以上详细描述了本发明的基本结构、操作方法和本发明的优点，但是，本发明并不限于此，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能家居空调控制***，其特征在于，所述智能家居空调控制***包括：

采集单元(2)，所述采集单元(2)用于实时采集室内成员的真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in；

控制单元(1)，该控制单元(1)存储有室内成员的适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇，并能够接收所述采集单元(2)采集到的所述真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in的数据；并且，

所述控制单元(1)根据真实体温值T_i、室内温度值T_in与所述适宜体温值T_i′的比较结果调节智能空调的温度，根据室内湿度值H_in与最适宜空气湿度值H＇的比较结果调节智能空调的湿度。

2.根据权利要求1所述的智能家居空调控制***，其特征在于，所述采集单元(2)包括：

传感器模块(3)，包括用于测量所述真实体温值T_i的用户体温传感器(31)和用于测量所述室内温度值T_in和室内湿度值H_in的室内温湿度传感器(32)；

单片机(22)；

电源模块(23)，该电源模块(23)连接于所述单片机(22)以用于电源供给；

发射电路(21)和接收电路(28)，所述单片机(22)通过该发射电路(21)和接收电路(28)信号连接至所述传感器模块(3)以能够从该传感器模块(3)获取数据；

与所述单片机(22)连接的信号放大器(25)、信号调制器(26)和计数器(27)；以及，

第一传输模块(24)，所述控制单元(1)通过该第一传输模块(24)接收所述真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in的数据。

3.根据权利要求1所述的智能家居空调控制***，其特征在于，所述控制单元(1)包括：

控制模块(18)，该控制模块(18)对从所述采集单元(2)接收到的数据分析处理后，输出命令对所述智能空调进行温度闭环控制；

注册模块(11)，该注册模块(11)用于注册室内成员的适宜体温值T_i′和最适宜湿度H＇；

能够显示室内成员的体温变化情况的显示模块(12)；

用于数据存储的存储模块(13)；

报警模块(15)，该报警模块(15)用于室内成员的真实体温值T_i超过正常体温范围时向外界发出警报信号；

执行模块(16)，所述执行模块(16)接收到控制模块(18)发出的命令后控制智能空调的风速、温度及空气湿度；

第二传输模块(17)，该第二传输模块(17)能够与所述采集单元(2)连接进行数据交换。

4.根据权利要求3所述的智能家居空调控制***，其特征在于，

所述控制模块(18)内置自适应模糊PID控制器及室内环境舒适度优化执行器；

所述控制模块(18)烧录有智能算法(14)，所述智能算法(14)内置自适应模糊PID控制算法及室内环境舒适度优化算法。

5.根据权利要求4所述的智能家居空调控制***，其特征在于，所述室内环境舒适度优化执行器优化的方法为自适应粒子群优化算法。

6.一种智能家居空调控制***的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

S1)获取室内成员的适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇，将该适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇注册到注册模块(11)；

S2)将采集单元(2)采集到的真实体温值T_i、室内温度值T_in和室内湿度值H_in传输至控制单元(1)存储；

S3)编写隶属度函数和模糊规则，设计模糊PID控制器，将温度优化过程编写成代码导入控制单元(1)中；

S4)由适宜体温值T_i′和真实体温值T_i确定出最适温度值T＇和综合体温值T，再由最适温度值T＇和综合体温值T对室内温度进行优化，由最适宜空气湿度值H＇、室内湿度值H_in和室内环境舒适度优化模型对室内空气湿度进行优化；

S5)控制单元(1)控制智能空调的调节***调节风速、温度及空气湿度。

7.根据权利要求6所述的智能家居空调控制***的控制方法，其特征在于，步骤S1)包括：

S101)根据历史经验或者通过多次调试空调的温度测试，获得室内成员在空调下的适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇，并在注册模块(11)进行注册；

S102)将适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇存储至控制单元(1)的存储模块(13)；

S103)居住人员根据季节变化或自身需要在注册模块(11)更新适宜体温值T_i′和最适宜空气湿度值H＇。

8.根据权利要求6所述的智能家居空调控制***的控制方法，其特征在于，步骤S2)包括：

所述控制单元(1)的第二传输模块(17)与采集单元(2)的第一传输模块(24)通过无线蓝牙通信方式进行数据传输。

9.根据权利要求6所述的智能家居空调控制***的控制方法，其特征在于，步骤S4)包括：

S401)单人模式；

单人模式下直接将真实体温值与其适宜温度值进行对比，通过模糊PID控制器对温度进行闭环控制，使其快速达到最适宜温度值，并随时间跟踪；

S402)多人模式；

该模式下控制单元(1)根据室内人员重要程度设定各自的权重w_i，从而实现最适温度值T＇和综合体温值T的综合计算，即

T′＝T₁′ω₁+T₂′ω₂+T₃′ω₃

T＝T₁ω₁+T₂ω₂+T₃ω₃

将最适温度值T＇和综合体温值T的偏差e和偏差变化率ec输入至设计好的自适应模糊PID控制器中，得到输出变量u(k)，作为空调的制冷和制热量，使体温实时、准确跟踪最适温度值T＇；

再利用室内环境舒适度优化模型对室内湿度进行优化，使其处于用户舒适度达到最优。

10.根据权利要求8所述的智能家居空调控制方法，其特征在于，所述权重w_i的确定方法为专家打分法。