基于毫米波雷达精准感知的智能空调控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及列车空调技术领域，特别是涉及基于毫米波雷达精准感知的智能空调控制系统及其控制方法。

背景技术：

城市轨道交通(railtransit)是具有运量大、速度快、安全、准时、节能和环保等优点于一身的交通方式，是国际化大都市公共交通发展的首选形式。

随着人们对地铁列车车厢内舒适性要求的不断提高，为适应不同集聚状态下乘员的需求，需要设定不同的送风参数(送风温度、速度、角度、时长等)。然而现行的城市轨道交通车辆空调系统，由于地铁列车车内乘员流动性大、人群密度变化显著，导致车内热流场分布不均，同样的制冷条件往往因为客流量不同而导致制冷效果不一致，客室温度相差也会比较大，不能准确地判断出乘员在各个时间的状态，只能按照环境温度来调节自身的状态，使得乘员的舒适度较低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供基于毫米波雷达精准感知的智能空调控制系统及其控制方法，可显著提升地铁车厢内人体的热舒适度，满足了乘员对环境温度的不同要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供基于毫米波雷达精准感知的智能空调控制系统，包括：

用于改变和监控车厢内温度的空调；

用于收集覆盖范围内乘员的位置信息和人体体征数据信息的毫米波雷达；

与毫米波雷达连接，用于根据的乘员位置信息和人体体征数据控制空调的主控单元；以及

分别与主控单元和空调连接连接，用于对采集信息进行分析和发出调节信号的云端服务器。

作为优选方案，所述毫米波雷达的探测范围0.15～30m，水平角-80～80度，俯仰角-10～10度。

作为优选方案，所述毫米波雷达设置有2个，分别布置在车厢顶板上。

作为优选方案，所述主控板通过wifi与云端服务器连接。

本发明还提供基于毫米波雷达精准感知的智能空调控制方法，包括以下步骤：

s1、毫米波雷达采集各个车厢中乘员的位置信息和人体体征数据信息；

s2、将采集到的乘员的位置信息和人体体征数据信息传送到主控单元；

s3、主控板根据乘员位置信息和人体体征数据控制空调参数；

s4、主控单元向云端服务器上传所收集的乘员位置信息和人体体征数据信息；空调监控室内温度且向云端服务器上传所收集的室内温度信息；

s5、云端服务器汇总并分析信息，计算出车厢内空调的最佳设定送风温度、风速、时长及角度,同时将最佳设定温度和风速信息回传给车厢内空调。

作为优选方案，所述人体体征数据包括呼吸频率和心跳频率。

作为优选方案，步骤s3中控制空调包括根据乘客的位置信息，调整送风角度，将这些体征数据与预先设定的体征数据比较,根据人体的状态控制空调的送风时长、送风温度、送风速度和送风角度。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用毫米波雷达采集覆盖范围内乘员的位置信息和人体体征数据信息，并且通过主控板和云端服务器对空调进行控制，智能化程度高,创新性高,节能效果好,可显著提升地铁车厢内人体的热舒适度；通过对人员特征参数进行监控，实现对覆盖范围内人员状态的无线感知；既完善了空调的功能,又简化了空调的控制与操作；不仅满足了乘员对环境温度的不同要求,而且能全智能调节室内的温度及湿度等,使得空调具有节能、操作更简单、无机械装置、安全性能更强等特点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于毫米波雷达精准感知的智能空调控制系统的系统框图；

图2是本发明实施例提供的基于毫米波雷达精准感知的智能空调控制方法的流程图。

具体实施方式

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作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。

实施例1：

参见图1，本发明优选实施例中一种基于毫米波雷达精准感知的智能空调控制系统，用于改变和监控车厢内温度的空调；

用于收集覆盖范围内乘员的位置信息和人体体征数据信息的毫米波雷达；

与毫米波雷达连接，用于根据的乘员位置信息和人体体征数据控制空调的主控单元；以及

分别与主控单元和空调连接连接，用于对采集信息进行分析和发出调节信号的云端服务器。

本发明优选实施例中，所述毫米波雷达的探测范围0.15～30m，水平角-80～80度，俯仰角-10～10度。

具体的，毫米波雷达能测量速度、距离和角度--包括水平视角和垂直视角，从而实现精准的3d映射和位置追踪。对覆盖范围内人体的速度与距离都可以做到准确的监测。电磁波信号通过雷达天线发射出去，被其发射路径上的人体阻挡而发生反射，再由雷达接收天线接收，通过对接收到的信号做一系列处理，可以确定人体的距离、速度和角度等信息。以极高的精度检测人体运动状态，以一定的角度在不超过设定距离的范围内持续追踪目标，甚至可以捕捉到极其细微的人体动作。

本发明优选实施例中，所述毫米波雷达设置有2个，分别布置在车厢顶板上。

本发明优选实施例中，所述主控板通过wifi与云端服务器连接。

实施例2：

参见图2，本发明优选实施例一种基于毫米波雷达精准感知的智能空调控制方法，包括以下步骤：

s1、毫米波雷达采集各个车厢中乘员的位置信息和人体体征数据信息；

s2、将采集到的乘员的位置信息和人体体征数据信息传送到主控单元；

s3、主控板根据乘员位置信息和人体体征数据控制空调参数；

s4、主控单元向云端服务器上传所收集的乘员位置信息和人体体征数据信息；空调监控室内温度且向云端服务器上传所收集的室内温度信息；

s5、云端服务器汇总并分析信息，计算出车厢内空调的最佳设定送风温度、风速、时长及角度,同时将最佳设定温度和风速信息回传给车厢内空调。

本发明优选实施例中，所述人体体征数据包括呼吸频率和心跳频率。

具体的，心跳呼吸的检测是通过电磁波照射到人身体上，不需要接触式设备。检测精度非常高。得到的数值与医疗设备的检测值是非常接近。雷达在接收到chirp(线性调频)序列的adc(模拟数字转换器)数据后，首先对该数据做了fft(快速傅里叶变换)得到了目标(人)的距离信息，也就是rangefft处理。下一步进行peak(峰值)处理，所谓的peak处理就是找到rangefft结果中可能是感兴趣目标的峰值位置，并记录下这个峰值位置处的相位。采用的算法是通过检测同一距离位置上面反射信号相位的变化反向推导出距离的变化，如果在一个周期当中持续去监测相位的变化，把信息搜集完后，通过相位的变化反向推导这段时间当中距离的变化，通常人体在呼吸时导致的胸腔运动一般在12mm左右，这是雷达波长的好几倍，所以这里需要对获取的相位信息进行修改器处理，对其进行修正。

本发明优选实施例中，步骤s3中控制空调包括根据乘客的位置信息，调整送风角度，将这些体征数据与预先设定的体征数据比较,根据人体的状态控制空调的送风时长、送风温度、送风速度和送风角度。

本发明优选实施例采用毫米波雷达采集覆盖范围内乘员的位置信息和人体体征数据信息，并且通过主控板和云端服务器对空调进行控制，智能化程度高,创新性高,节能效果好,可显著提升地铁车厢内人体的热舒适度；通过对人员特征参数进行监控，实现对覆盖范围内人员状态的无线感知；既完善了空调的功能,又简化了空调的控制与操作；不仅满足了乘员对环境温度的不同要求,而且能全智能调节室内的温度及湿度等,使得空调具有节能、操作更简单、无机械装置、安全性能更强等特点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

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