基于用戶偏好的室內環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：隨著現代生活水平的提高，人居室內環境成為現代人關注的熱點問題。室內環境的好壞直接影響人的身體健康，該文通過分析國內研究現狀，提出基于用戶喜好的室內環境舒適度評價方法和建立舒適度指標評價體系。

關鍵詞：室內環境 舒適度 智能方法 評價

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（a）-0001-02

隨著生活水平以及現代科技的發展，人們對生活水平的要求也變得越來越高，當然隨著現代科技的發展，現在環境污染也是越來越嚴重，不僅僅是室外，室內的環境也深受其害。現在人們無論是生活還是工作在室內待的時間越來越長，有的差不多達到了每天的80%～90%，近期甚至有研究表明：室內空氣所受到的污染已經遠遠超過了室外，所以，一個良好的室內環境直接關系到人們的健康，必須要重視IEQ（空氣質量）。研究表明：如果一個人要生存的話，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，IAQ（室內空氣質量）對人體的作用越來越重要[1]。

1 室內環境舒適度的重要性以及智能方法研究的必要性

大家可以用環境舒適度來評價室內環境質量的好壞，所謂室內環境舒適度是指在人們在一定精神狀態下對所處室內環境的滿意程度，但是由于人的感覺具有很強的主觀性，所以環境的舒適度與人體的感覺密切相關。隨著現代科技的發展，人們也有很多用來測定室內舒適度的方法，常見的方法有D-S證據理論、灰色理論、模糊理論、層次分析法、神經網絡等方法。

通常人體的直觀感受跟室內環境的舒適度是有著直接聯系，但是由于室內環境的多種不確定性，所以人們在評價室內環境舒適度的時候就會遇到各種各樣的問題。該文主要以情境融合作為研究方法，其中嵌入了設備、信息計算、多模態傳感器的室內環境作為監測對象，以此作為研究室內環境舒適度的評價方法。

2 國內研究現狀分析

目前，隨著人們對生活質量要求的提高，國內外的研究人員提出了多種思路和方法用來評價室內環境舒適度。他們研究了室內環境，主要針對光、空氣質量、聲、熱4個影響室內環境的因素，然后總結出了一系列方法。

國內調查中的一部分人員有的從室內空氣品質的角度去分析，例如：吉林大學的褚毅綜合地分析研究了能夠影響室內空氣質量的各種因素。并將其應用到具體項目中去了[2]。華中科技大學的楊鴻諸對空氣質量和預警方法的改進及對策進行了探討。在基于室內空氣質量與影響因素之間的關系進行了仔細分析，并提出了一種基于GA-BP室內空氣質量評價模型[3]。

另外一部分研究人員則從室內熱舒適度的角度展開了一系列分析研究，例如：廣西工程學院的韓峻峰在實際運用的基礎上做了一定研究，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轉換成符號，然后對熱環境進行系統測定，最后得出熱舒適度的等級[4]。大連理工大學的端木琳、許紅波等人通過各種局部不確定性的過渡實驗，建立了冷熱環過渡境整體的熱感覺和熱舒適性的頭部熱感覺神經網絡評價模型[5]。上海交通大學的趙博、連之偉等人把平均輻射溫度、相對濕度和風速作為輸入變量，把熱舒適度作為輸出變量，建立了室內熱舒適度的神經網絡評價模型[6]。燕山大學的曲夢可提出了一種模糊傳感器數據融合方法，并將模糊邏輯運用并將溫度和濕度轉換為熱舒適度[7]。

3 舒適度評價指標體系的建立

通常所說的室內環境舒適度是指在一定精神狀態下人們對所處室內環境的滿意度，它具有很強的主觀性。當人們對室內舒適度進行評價時，首先要建立評價指標劃分評價指標等級。

針對系統評價體系的組成原理，對室內環境的光、熱、聲、空氣質量等4個子部分進行研究，而這其中的每一部分都是由多種因素組成的。

根據完整性和再現的原理，綜合評價指標體系的建立為U={室內溫度U1（℃），U2=相對濕度（%RH），U3=二氧化碳濃度（%），U4=光照強度（lux），U5=噪聲（分貝）}。用V劃分舒適度評價等級，V={V1舒適，V2更舒適，V3是不舒服}，不同級別的舒適性評價，也可以表述為V={1，2，3}。

4 基于用戶偏好的室內環境舒適度評價過程

首先，收集各類原始數據，然后對多個源傳感器底層的原始情況進行處理（如圖1所示），最后用支持向量機等方法抽取與之相關聯的高層情境消息（室內環境的舒適性），提取有效的底部上下文數據。研究的時候需要提取很多個溫度傳感器采集而來的數據，這樣就可以得到房間的溫度值，并通過光照、溫度、濕度等支持向量機的融合獲得房間舒適度。

綜上所述，在綜合考慮了室內4個子環境的前提下，采用“多階段、多層次”的情境融合法對室內環境舒適度進行評價，不僅有助于提高傳感器測量數據的準確性，而且可對室內環境的舒適性智能優化。

參考文獻

[1] 室內環境[EB/OL].[2013-03-20].http：//baike.baidu.com/view/1263766.htm.

[2] 褚毅.室內空氣環境及污染問題分析與研究[D].長春：吉林大學，2006.

[3] 楊鴻翥.基于GA_BP的住宅室內空氣品質評價研究[D].武漢：華中科技大學，2007.

[4] 趙博，連之偉，周湘江.基于神經網絡的室內熱舒適評判模型[J].哈爾濱工業大學學報，2003，35（12）：1436-1438.

[5] 許紅波，端木琳，金權，等.基于BP神經網絡的過渡環境熱舒適評判模型[J].建筑熱能通風空調，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，2002（6）：19-20.

[7] 曲夢可.基于模糊變量表達的室內舒適度測控系統的研究[D].秦皇島：燕山大學，2006.