基于相变材料的室外工作服的制作方法

本技术涉及室外工作服，具体而言，涉及一种基于相变材料的室外工作服。

背景技术：

1、在高温天气进行长时间的工作，工人很容易因为中暑而出现热射病，危害工人的健康。现有的高温工作服为了强化降温效果，避免工人在高温环境下中暑，会在室外工作服上配备电机、风扇、电池等器件，然后在工作服内设置风道，让风扇对风道持续性的鼓入气流，带走工人身上的热气，起到降温的效果，避免工人在高温环境下中暑。这种降温方式在室外高温环境中运用量很大。

2、但是，受限于工作服的重量限制，所以电池的重量不能无限制的增加，而很多工人在使用过程中，在感觉到热之后，直接将风扇调整到最大功率，经常出现工作服内没有电之后，室外工作还没有结束，工人无法享受降温效果，还需要附带没有用处的电池。

3、而如果工人将风扇的效果设置到最低，则很容易让风扇的降温效果太差，无法达到预期目的。所以目前的室外工作服在温控方面较为被动，都是工人依据感官来进行调整，无法进行自适应调整以尽量满足工人降温感受和实际工作时长的要求。

技术实现思路

1、本技术的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本技术的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

2、作为本技术的第一个方面，为了解决以上背景技术部分提到的技术问题，本技术提供了一种基于相变材料的室外工作服包括：

3、衣服本体，衣服本体包括外层和内层，外层和内层之间设置有气道和循环通道；

4、蓄电池，设置在衣服本体上；

5、风扇，设置在衣服本体上，与蓄电池连接，用于将外界的气体从气道的入口吸入，然后从气道的出口排出；

6、水泵，设置在衣服本体上，与蓄电池连接，用于驱动循环通道内的冷却液循环流动；

7、相变单元，设置在衣服主体上，相变单元为相变材料，与循环通道部分贴合；

8、控制器，设置在衣服本体上，分别与风扇和水泵信号连接，控制风扇和水泵的功率以控制衣服本体的散热能力。

9、本技术所提供的技术方案中，相比较于传统的技术方案中，采用风扇进行散热的方案，本方案中，在衣服本体上引入了相变单元，利用相变单元中的相变单元具有吸收热量的作用，能够不断的降低循环通道内冷却液的温度，进而能够提升衣服本体的散热能力，避免工人在高温环境下工作时，而散热效果不理想的问题，并且为了在尽量保证续航的情况下，增加用户的散热感受，采用控制器分别控制风扇和水泵的功率，如此相比较于预先设置一个固定的工作功率，本方案中控制器可以根据需求调整风扇和水泵的功率，进而起到自适应调整散热效果的作用。

10、工人在室外工作时，工作时间很长，而相变材料如果设置的很多，则会导致工作服整体重量太大，不便于工人工作。而工人的身体无论冷暖都会保持37摄氏度，所以当工人的身体与循环通道相互接触时，循环通道会不断的与工人的身体进行热交换，一方面让工人会感觉到温度不均匀，而使得工人导致身体不适，另一方面还回使得相变材料的吸热能力急剧下降，进而导致工作的持久性下降。针对这一问题，本技术提供了如下技术方案：

11、进一步的，循环通道和气道为并行设置，气道与内层的内侧对应。

12、本技术所提供的技术方案中，循环通道与气道为并行设置，气道与内层的内侧相互对应，所以在实际工作中，是气道与工人的身体接触，工人的身体不会与循环通道相互接触，所以循环通道内的冷却液不会因为与患者的背部贴合，而出现剧烈的换热，而导致的换热不持久的问题。

13、工人在室外作业时，如果选择了比较高功率的散热模式，则会导致工人还没有结束室外作业蓄电池就没有电了，而如果选择了低功率的散热模式，则会导致工人的散热体验不好，并且室外作业完成之后，还有很多电力的剩余。针对这一问题，本技术提供了如下技术方案：

14、进一步的，所述的基于相变材料的室外工作服还包括输入模块，输入模块与控制器信号连接，输入模块用于向控制器输入工作时间；

15、控制器基于工作时间、蓄电池的容量，以及相变单元的热交换量调整水泵的功率和风扇的功率。

16、本技术所提供的技术方案中，基于工作时间、蓄电池的容量，以及相变单元的热交换量调整水泵的功率和风扇的功率，能够在使用者具有最佳使用体验的情况下完成工作，进而避免了工人散热体验不佳，或者散热模式不够持久的问题。

17、在计算水泵转速和风扇转速时，需要考虑的因素非常多，例如外界气温、衣服本体内侧气温、蓄电池的剩余电量，以及相变单元的热交换量等。如果，将这些因素全部直接融合在一起，会导致处理器处理起来非常繁琐，导致信息的融合质量比较差，进而影响控制的准确度。针对这一问题，本技术提供了如下技术方案：

18、进一步的，控制器调整水泵和风扇功率的方式如下：

19、步骤1：控制器基于当前的衣服本体内侧气温和外界气温计算出需求散热量；

20、步骤2：控制器基于剩余工作时间、蓄电池的剩余电量，以及相变单元的热交换量计算出风扇转速修正值和水泵转速修正值；

21、步骤3：控制器根据需求散热量、风扇转速修正值，以及水泵转速修正值计算出风扇转速和水泵转速，并将风扇的转速调整至风扇转速，将水泵的转速调整至水泵转速。

22、本技术所提供的技术方案中，将内侧气温、外界气温计算出需求散热量，然后用剩余的特征来计算风扇转速修正值和水泵转速修正值，如此先将了特征进行了两次融合之后，相当于对特征信息进行了简化，所以避免了多个特征信息一起融合时，而出现的信息融合效果不佳，所导致的控制精准度不高的问题。

23、进一步的，步骤1中控制器基于模糊算法计算出需求散热量。

24、人体的散热量在实际中无法预测，采用大量的数据强行的去预测人体的散热量，以拟合出人体散热量的变化关系，在实际使用中会存在模型过拟合的问题，但是无法计算人体的散热量，又会导致没有比较准确的信息去指导风扇和水泵的控制。针对这一问题，本技术提供了如下技术方案：

25、进一步的，步骤1包括如下步骤：

26、步骤11：建立散热模型：h=bt；；

27、其中，h：人体的理论换热量，b：湿度系数，hj：当前环境温度下人体的需求系数，hi：当前环境下的修正系数，t：衣服内部空气与外部空气的实际温差，t：衣服内部空气和衣服外部空气的设定温差；

28、步骤12：将工作强度和使用者身体参数引入至模糊算法中，计算人体的实际需求散热量q。

29、本技术所提供的技术方案中，针对很多无法预测的因素，导致在预测人体的实际需求散热量，而可能会引起的模型过拟合的问题，则是将其作为了两个部分，也就是需求散热量和理论换热量；也就是将一些确定因素用于理论换热量的计算，例如人体与外界的温差。然后，针对工作强度、身体参数这类无法准确衡量的因素，则是采用模糊算法来计算实际需求散热量。从而准确的描绘出不同的用户对于散热的实际需求，避免了模型过拟合的问题。

30、进一步的，步骤12包括如下步骤：

31、步骤121：定义模糊变量和模糊集合，根据模糊变量和模糊结合确认输入变量和输出变量；其中，

32、输入变量为：活动水平a、人体核心参数d，以及环境温度c；

33、输出变量为：实际需求散热量；

34、步骤122：为活动水平a、人体核心参数d，以及环境温度c分别设置隶属函数；

35、步骤123：基于实验数据建立模糊规则；

36、步骤124：使用模糊运算进行模糊推理，得到输出变量的模糊集合；

37、步骤125：基于重新法对模糊集合进行去模糊化得到人体的实际需求散热量q。

38、本技术所提供的技术方案中，将活动水平和人体核心参数引入到模糊算法中，采用模糊算法来衡量这两个因素对于人体散热的影响，进而能够准确的构建出人体的散热模型。

39、进一步的，步骤121中：活动水平定义低、中、高三种等级；

40、人体核心参数定义为少、适当、高三种等级；

41、环境温度定义舒适、热、炎热三种等级。

42、进一步的，步骤122中，人体核心参数的隶属函数与身高、体重，以及体脂率相关；

43、活动水平的隶属函数与工作强度相关，工作强度的衡量方式为预先设置；

44、环境温度的隶属函数与环境温度相关。

45、人体的身高、体重，以及体脂率是影响患者散热的主要因素，相对而言，过于肥胖的人，则散热量相对而言会更大，而瘦小的人散热量相对而言更小。

46、步骤123中，预先设置不同等级的实际需求散热量，然后依据实验数据建立模糊规则。

47、步骤124中，；其中，μq (q)是输出变量q对应模糊集合的隶属度函数。进一步的，步骤2包括如下步骤：

48、步骤21：获取当前蓄电池的剩余电池量m和相变单元的剩余热交换量n；

49、步骤 22：获取剩余的工作时长；

50、步骤23：预先获得水泵转速和风扇转速与耗电量的关系，以及水泵转速和风扇转速与相变单元热交换量的关系；

51、步骤24：以剩余电量m和剩余热交换量n在达到最终工作时长之后为零准则得到风扇转速修正值u1和水泵转速修正值u2。

52、进一步的，步骤3包括如下步骤：

53、步骤31：控制器计算风扇转速修正值u1和水泵转速修正值u2；

54、步骤32：控制器计算当前环境温度下人体的最低散热需求系数hj和理论换热量h以及人体的实际需求散热量q；

55、步骤33：将风扇转速修正值u1、水泵转速修正值u2、前环境温度下人体的最低散热需求系数hj、理论换热量h以及人体的实际需求散热量q分别进行归一化处理之后，作为标签数据输入至神经网路模型中，神经网络模型得到风扇转速和水泵转速的修正比例k，k大于0；

56、步骤34：计算风扇转速v1和水泵转速v2，v1=ku1;v2=ku2。

57、进一步的，相变材料为丙烯-马来酸酐交替共聚物和聚乙二醇（peg）组成的一种相变材料。

58、本技术所采用的技术方案中，将风扇转速修正值u1和水泵转速修正值u2作为约束续航能力的因素，将最低散热需求系数hj和人体的实际需求散热量q作为约束工作舒适性的因素，然后将这两个因素全部输入至神经网络模型，以此计算出的修正比例k，能够根据实际情况很好的调整风扇和水泵的转速。