基于用戶偏好的室內(nèi)環(huán)境舒適度智能方法研究

袁義+王亞

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.001

摘 要：隨著現(xiàn)代生活水平的提高，人居室內(nèi)環(huán)境成為現(xiàn)代人關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。室內(nèi)環(huán)境的好壞直接影響人的身體健康，該文通過(guò)分析國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀，提出基于用戶喜好的室內(nèi)環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)方法和建立舒適度指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)環(huán)境 舒適度 智能方法 評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（a）-0001-02

隨著生活水平以及現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們對(duì)生活水平的要求也變得越來(lái)越高，當(dāng)然隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，現(xiàn)在環(huán)境污染也是越來(lái)越嚴(yán)重，不僅僅是室外，室內(nèi)的環(huán)境也深受其害?，F(xiàn)在人們無(wú)論是生活還是工作在室內(nèi)待的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，有的差不多達(dá)到了每天的80%～90%，近期甚至有研究表明：室內(nèi)空氣所受到的污染已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了室外，所以，一個(gè)良好的室內(nèi)環(huán)境直接關(guān)系到人們的健康，必須要重視IEQ（空氣質(zhì)量）。研究表明：如果一個(gè)人要生存的話，每天大概需要1 kg的食品和2 kg的水，但是每天所需的空氣則為10 kg，所以說(shuō)，IAQ（室內(nèi)空氣質(zhì)量）對(duì)人體的作用越來(lái)越重要[1]。

1 室內(nèi)環(huán)境舒適度的重要性以及智能方法研究的必要性

大家可以用環(huán)境舒適度來(lái)評(píng)價(jià)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的好壞，所謂室內(nèi)環(huán)境舒適度是指在人們?cè)谝欢ň駹顟B(tài)下對(duì)所處室內(nèi)環(huán)境的滿意程度，但是由于人的感覺(jué)具有很強(qiáng)的主觀性，所以環(huán)境的舒適度與人體的感覺(jué)密切相關(guān)。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們也有很多用來(lái)測(cè)定室內(nèi)舒適度的方法，常見(jiàn)的方法有D-S證據(jù)理論、灰色理論、模糊理論、層次分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。

通常人體的直觀感受跟室內(nèi)環(huán)境的舒適度是有著直接聯(lián)系，但是由于室內(nèi)環(huán)境的多種不確定性，所以人們?cè)谠u(píng)價(jià)室內(nèi)環(huán)境舒適度的時(shí)候就會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題。該文主要以情境融合作為研究方法，其中嵌入了設(shè)備、信息計(jì)算、多模態(tài)傳感器的室內(nèi)環(huán)境作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，以此作為研究室內(nèi)環(huán)境舒適度的評(píng)價(jià)方法。

2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析

目前，隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的提高，國(guó)內(nèi)外的研究人員提出了多種思路和方法用來(lái)評(píng)價(jià)室內(nèi)環(huán)境舒適度。他們研究了室內(nèi)環(huán)境，主要針對(duì)光、空氣質(zhì)量、聲、熱4個(gè)影響室內(nèi)環(huán)境的因素，然后總結(jié)出了一系列方法。

國(guó)內(nèi)調(diào)查中的一部分人員有的從室內(nèi)空氣品質(zhì)的角度去分析，例如：吉林大學(xué)的褚毅綜合地分析研究了能夠影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的各種因素。并將其應(yīng)用到具體項(xiàng)目中去了[2]。華中科技大學(xué)的楊鴻諸對(duì)空氣質(zhì)量和預(yù)警方法的改進(jìn)及對(duì)策進(jìn)行了探討。在基于室內(nèi)空氣質(zhì)量與影響因素之間的關(guān)系進(jìn)行了仔細(xì)分析，并提出了一種基于GA-BP室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)模型[3]。

另外一部分研究人員則從室內(nèi)熱舒適度的角度展開(kāi)了一系列分析研究，例如：廣西工程學(xué)院的韓峻峰在實(shí)際運(yùn)用的基礎(chǔ)上做了一定研究，并隨之提出了基于溫濕度的模糊傳感器舒適度合成方法，即首先將濕度、溫度值利用隸屬度函數(shù)轉(zhuǎn)換成符號(hào)，然后對(duì)熱環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)定，最后得出熱舒適度的等級(jí)[4]。大連理工大學(xué)的端木琳、許紅波等人通過(guò)各種局部不確定性的過(guò)渡實(shí)驗(yàn)，建立了冷熱環(huán)過(guò)渡境整體的熱感覺(jué)和熱舒適性的頭部熱感覺(jué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型[5]。上海交通大學(xué)的趙博、連之偉等人把平均輻射溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速作為輸入變量，把熱舒適度作為輸出變量，建立了室內(nèi)熱舒適度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型[6]。燕山大學(xué)的曲夢(mèng)可提出了一種模糊傳感器數(shù)據(jù)融合方法，并將模糊邏輯運(yùn)用并將溫度和濕度轉(zhuǎn)換為熱舒適度[7]。

3 舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

通常所說(shuō)的室內(nèi)環(huán)境舒適度是指在一定精神狀態(tài)下人們對(duì)所處室內(nèi)環(huán)境的滿意度，它具有很強(qiáng)的主觀性。當(dāng)人們對(duì)室內(nèi)舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，首先要建立評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)。

針對(duì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系的組成原理，對(duì)室內(nèi)環(huán)境的光、熱、聲、空氣質(zhì)量等4個(gè)子部分進(jìn)行研究，而這其中的每一部分都是由多種因素組成的。

根據(jù)完整性和再現(xiàn)的原理，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立為U={室內(nèi)溫度U1（℃），U2=相對(duì)濕度（%RH），U3=二氧化碳濃度（%），U4=光照強(qiáng)度（lux），U5=噪聲（分貝）}。用V劃分舒適度評(píng)價(jià)等級(jí)，V={V1舒適，V2更舒適，V3是不舒服}，不同級(jí)別的舒適性評(píng)價(jià)，也可以表述為V={1，2，3}。

4 基于用戶偏好的室內(nèi)環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)過(guò)程

首先，收集各類原始數(shù)據(jù)，然后對(duì)多個(gè)源傳感器底層的原始情況進(jìn)行處理（如圖1所示），最后用支持向量機(jī)等方法抽取與之相關(guān)聯(lián)的高層情境消息（室內(nèi)環(huán)境的舒適性），提取有效的底部上下文數(shù)據(jù)。研究的時(shí)候需要提取很多個(gè)溫度傳感器采集而來(lái)的數(shù)據(jù)，這樣就可以得到房間的溫度值，并通過(guò)光照、溫度、濕度等支持向量機(jī)的融合獲得房間舒適度。

綜上所述，在綜合考慮了室內(nèi)4個(gè)子環(huán)境的前提下，采用“多階段、多層次”的情境融合法對(duì)室內(nèi)環(huán)境舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)，不僅有助于提高傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且可對(duì)室內(nèi)環(huán)境的舒適性智能優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 室內(nèi)環(huán)境[EB/OL].[2013-03-20].http：//baike.baidu.com/view/1263766.htm.

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[3] 楊鴻翥.基于GA_BP的住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2007.

[4] 趙博，連之偉，周湘江.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)熱舒適評(píng)判模型[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，35（12）：1436-1438.

[5] 許紅波，端木琳，金權(quán)，等.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡環(huán)境熱舒適評(píng)判模型[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2011，30（4）：28-31.

[6] 韓峻峰.基于溫濕度的模糊傳感器舒適度合成法研究[J].傳感器技術(shù)，2002（6）：19-20.

[7] 曲夢(mèng)可.基于模糊變量表達(dá)的室內(nèi)舒適度測(cè)控系統(tǒng)的研究[D].秦皇島：燕山大學(xué)，2006.