睡袋內(nèi)人體生理反應(yīng)檢測(cè)及智能溫控模塊開發(fā).pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們生活水平的提高，人們的戶外休閑活動(dòng)時(shí)間的逐漸增長(zhǎng)，而睡袋作為露營(yíng)活動(dòng)的必備品，其在冷環(huán)境下（低于15℃）使用時(shí)的舒適度也受到也越來越多的關(guān)注。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子通信技術(shù)的不斷發(fā)展，將傳統(tǒng)紡織品與電子信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合既擴(kuò)大了電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也為智能紡織品的開發(fā)提供了新的方向。電子智能紡織品也成為紡織品發(fā)展的一個(gè)重要方向。本文通過將傳感、通信、信息處理等技術(shù)手段與睡袋結(jié)合開發(fā)了一種用于改善人體熱

2、舒適性的新型智能溫控睡袋，并對(duì)其對(duì)于人體生理及心理指標(biāo)的影響進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　本文第一章主要介紹了人體熱環(huán)境與服裝的相互關(guān)系，并回顧了評(píng)價(jià)服裝及睡袋系統(tǒng)舒適性的主要方法。通過總結(jié)前人對(duì)睡袋的研究，總結(jié)了目前關(guān)于睡袋的幾種模型，即Holand模型，KSU模型，den Hartog模型，Belding模型和Goldman模型和EN13537(2012)提出的睡袋使用溫度預(yù)測(cè)模型。通過總結(jié)前人的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)前應(yīng)用于冷環(huán)境下的睡袋產(chǎn)品都存在

3、對(duì)人體局部（腳部）保護(hù)不足的現(xiàn)象。
　　通過34區(qū)“Newton”型暖體假人對(duì)EN13537標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)所使用的標(biāo)準(zhǔn)睡袋的研究，對(duì)比不同實(shí)設(shè)備及環(huán)境條件下使用暖體假人測(cè)試睡袋熱阻時(shí)的測(cè)試誤差。并指出測(cè)量誤差的出現(xiàn)會(huì)直接不同實(shí)驗(yàn)室根據(jù)EN13537(2012)預(yù)測(cè)睡袋的舒適溫度時(shí)的影響。此外還通過線性回歸方程，擬合出睡袋標(biāo)準(zhǔn)熱阻與實(shí)測(cè)熱阻之間的關(guān)系，得出睡袋標(biāo)準(zhǔn)熱阻和測(cè)試熱阻之間經(jīng)驗(yàn)公式，為保證本課題下一步評(píng)價(jià)EN13537(2012

4、)定義的舒適溫度下使用睡袋時(shí)人體的熱生理反應(yīng)提供有效的工具。
　　通過真人試穿實(shí)驗(yàn)對(duì)睡袋在EN13537標(biāo)準(zhǔn)定義的舒適溫度下使用時(shí)人體的熱生理及主觀心理反應(yīng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)睡袋在EN13537規(guī)定的環(huán)境溫度下使用時(shí)，使用者在3小時(shí)的睡眠實(shí)驗(yàn)過程中的腳趾溫度和腳部溫度一直處于直線下降狀態(tài)，男女受試者均感覺到腳部有很強(qiáng)的冷感覺。因此研究再次確定了EN13537(2012)在預(yù)測(cè)睡袋舒適溫度與舒適低溫時(shí)的不足，即:EN13537(

5、2012)定義的舒適溫度及舒適低溫只考慮了人體整體的熱舒適性，沒有考慮到人體局部的熱舒適性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)人體肢端熱舒適性的惡化會(huì)影響人體整體舒適度。
　　通過研究在睡袋中使用恒定功率加熱時(shí)人體腳部對(duì)人體熱生理及主觀反應(yīng)的影響發(fā)現(xiàn):通過對(duì)睡袋進(jìn)行局部加熱，可有效改善睡袋使用過程中局部溫度降低，舒適度下降的現(xiàn)象。通過使用加熱睡袋，在改善使用者局部熱舒適性，促進(jìn)腳部血液循環(huán)的同時(shí)，也可一定程度上改善人體整體的熱舒適性。但同時(shí)由于睡袋使用環(huán)境

6、及人體個(gè)體差異的不同，恒定加熱功率可能會(huì)導(dǎo)致加熱不足或加熱過量的現(xiàn)象。
　　根據(jù)人體功效學(xué)原理，利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，開發(fā)出可以改善人體局部熱舒適性的智能溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過傳感技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體皮膚溫度，并通過采用PID控制模式控制加熱功率，實(shí)現(xiàn)加熱功率可根據(jù)生理參數(shù)變化實(shí)時(shí)調(diào)整的目的，即當(dāng)特定生理參數(shù)低于設(shè)定值最低值時(shí)，加熱片受控制器驅(qū)動(dòng)開始工作時(shí)以最大功率工作。隨著腳部溫度的上升，加熱功率逐漸降低，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度上限時(shí)，加熱

7、片停止工作，等待下一個(gè)工作循環(huán)開始。這種節(jié)能的加熱模式可在電源有限時(shí)有效延長(zhǎng)系統(tǒng)加熱時(shí)間。
　　通過將所開發(fā)的智能溫控裝置與傳統(tǒng)睡袋結(jié)合的方法開發(fā)出智能溫控睡袋，并通過真人試穿的方式對(duì)所開發(fā)的智能溫控睡袋進(jìn)行生理及心理學(xué)評(píng)價(jià)。研究發(fā)現(xiàn)智能溫控系統(tǒng)可以保證在睡袋使用過程中人體腳部一直處于熱舒適狀態(tài)(25-34℃)。與傳統(tǒng)睡袋相比，這款新型智能溫控睡袋可以有效改善人體局部及整體的熱舒適性，防止睡袋在EN13537定義的舒適溫度下使用時(shí)