【摘 要】
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近年来,极端天气的频繁出现给户外工作从业者带来了极大的不便。为了降低恶劣环境给人体造成的危害,保障人体热舒适性,本文从人体热平衡的角度出发,设计并制作了一款面向户外作业的热平衡服。采取真人穿着的方式对热平衡服进行舒适性试验研究,并设计开发出基于PID算法的热平衡服智能温度控制系统,对于可穿戴设备进一步发展具有一定的指导意义。具体研究内容如下:（1）从人体热平衡角度出发,构建了人体-热平衡服-环境之
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近年来,极端天气的频繁出现给户外工作从业者带来了极大的不便。为了降低恶劣环境给人体造成的危害,保障人体热舒适性,本文从人体热平衡的角度出发,设计并制作了一款面向户外作业的热平衡服。采取真人穿着的方式对热平衡服进行舒适性试验研究,并设计开发出基于PID算法的热平衡服智能温度控制系统,对于可穿戴设备进一步发展具有一定的指导意义。具体研究内容如下:（1）从人体热平衡角度出发,构建了人体-热平衡服-环境之间的传热模型。分析得到制冷、制热与各参数之间的关系,试验验证了热环境下制冷效率与循环水流量、出入口水温差之间的关系;测试了不同电热织物的发热性能,可通过调节制热效率来满足人体在冷环境下的热舒适性需求。（2）基于上述理论计算,完成服装样式、制冷和制热功能模块的参数选取与设计,确定控制系统的控制方式,并制作热平衡服。搭建微气候室模拟不同环境温度进行人体舒适性试验研究,结果表明:热平衡服在高温环境下制冷,使得人体躯干皮肤温度下降1℃-1.1℃,制冷量为104W～129W;在低温环境下热平衡服制热,2min内使得人体躯干皮肤温度上升至热中性范围32.1℃-33.6℃内。（3）基于上述试验研究结果,设计开发出基于PID算法的智能温控系统并进行舒适性试验。结果表明:该温控系统能够实现对热平衡服的温度自适应控制,使人体躯干温度始终围绕32.1-33.6℃波动,避免了人体出现“骤冷”和“低温烫伤”情况。此外,为了便于管理作业人员,增强安全性能,还利用控制系统实现了对穿着者的智能定位等Io T功能。
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