一种智能恒温服
阅读说明：本技术 一种智能恒温服 (Intelligent constant temperature garment ) 是由 张克华 张井合 潘跃明 张莎 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种智能恒温服,上衣本体包括防护外层和贴附内层；制冷系统包括通过热压工艺嵌设在贴附内层内侧面的制冷水通道,以及与制冷水通道的进出水口连接的半导体制冷单元；制热系统包括多片嵌入贴附内层内部的电加热碳纤维片,多个电加热碳纤维片串联；智控系统用于实现对制冷系统和制热系统的能源供给和控制。本发明针对夏季过于炎热和冬季寒冷的天气情况,给户外工作者带来潜在威胁的问题,基于智能可穿戴技术,研究并设计一套智能恒温衣服。针对夏季炎热的工作环境,完成降温功能；针对冬季寒冷的工作环境,完成保暖功能,通过智控系统进行整体控制,解决了现有的服装温控方面性能较差的问题。(The invention discloses an intelligent constant temperature garment, wherein a garment body comprises a protective outer layer and an attached inner layer; the refrigerating system comprises a refrigerating water channel embedded on the inner side surface of the inner attaching layer through a hot pressing process and a semiconductor refrigerating unit connected with a water inlet and a water outlet of the refrigerating water channel; the heating system comprises a plurality of electric heating carbon fiber sheets embedded in the inner attached layer, and the electric heating carbon fiber sheets are connected in series; the intelligent control system is used for realizing energy supply and control of the refrigerating system and the heating system. Aiming at the problem that the weather conditions of summer are too hot and winter are cold, and the potential threat is brought to outdoor workers, the intelligent constant-temperature clothes are researched and designed based on the intelligent wearable technology. The cooling function is completed aiming at hot working environment in summer; aiming at the cold working environment in winter, the warm-keeping function is completed, the intelligent control system is used for carrying out overall control, and the problem of poor performance in the aspect of the temperature control of the existing clothes is solved.)
技术领域
本发明涉及智能服装技术领域，更具体的说是涉及一种智能恒温服。
背景技术
可穿戴技术作为一个新兴的跨学科领域，主要探索和创造可以直接穿戴在人体上或者集成到用户服装或配饰中的科学技术。智能服装的理念是将可穿戴技术融入到传统服装中，使得服装具有感知和反馈的双重功能，既能感知外界环境或内部变化，又能通过反馈机制实时对这些变化做出反应。而无论夏季酷暑还是冬季严寒，户外工作者在高温下容易中暑，寒冷天气容易引发感冒，长此以往会对身体造成极大威胁，进一步地也会降低工作效率。
目前的智能衣服主要集中在制冷方面，采用相变材料制冷、风扇制冷或者电动压缩机制冷液制冷等方式，而这些方式或多或少都有些无法避免的缺点。例如，相变材料制冷在使用前必须将其放置在冷水或冰箱中保存；风扇制冷是利用风扇加速人体汗液蒸发达到制冷效果，但其在高温湿热的环境下作用不大；电动压缩机制冷则需要携带相对较重的压缩机，不利于使用者行动。
现有的智能恒温服装存在以下不足之处：1)基本集中在单一的制冷或制热功能上，还没有同时具备制冷制热双向功能的智能恒温服装，无法满足复杂气候环境中使用的需求。2)自主控制性能缺失，基于衣服内外环境变化的自适应控制技术还未形成。3)缺少对使用者位置信息进行监控的功能。
因此，如何提供一种既能实现降温，也能在严寒季节提供保暖功能，旨在解决现有的服装温控方面性能较差问题的智能恒温服，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种智能恒温服，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种智能恒温服，包括：
上衣本体；所述上衣本体包括防护外层和贴附内层；
制冷系统；所述制冷系统包括通过热压工艺嵌设在所述贴附内层内侧面的制冷水通道，以及与所述制冷水通道的进出水口连接的半导体制冷单元；
制热系统；所述制热系统包括多片嵌入所述贴附内层内部的电加热碳纤维片，多个所述电加热碳纤维片串联；
智控系统；所述智控系统用于实现对所述制冷系统和所述制热系统的能源供给和控制。
通过上述技术方案，本发明针对夏季过于炎热和冬季寒冷的天气情况，给户外工作者带来潜在威胁的问题，基于智能可穿戴技术，研究并设计一套智能恒温衣服。针对夏季炎热的工作环境，完成降温功能；针对冬季寒冷的工作环境，完成保暖功能，通过智控系统进行整体控制，解决了现有的服装温控方面性能较差的问题。
优选的，在上述一种智能恒温服中，所述贴附内层由PU和莱卡布料混合制成。耐磨性和传冷性较强。
优选的，在上述一种智能恒温服中，所述半导体制冷单元包括半导体制冷片、4铜管散热器、纯铝水杯和微型水泵；所述半导体制冷片的冷面涂覆有导热硅脂；所述4铜管散热器贴合固定在所述半导体制冷片的热面；所述纯铝水杯的底面与所述半导体制冷片的冷面贴合固定，所述纯铝水杯的顶面引出有回水管和连接管，所述回水管与所述制冷水通道的出水口连接；所述微型水泵的抽水口与所述连接管连接，泵水口连接有供水管，所述供水管与所述制冷水通道的进水口连接。半导体制冷片的大小为40×40mm，纯铝水杯为500ml；微型水泵为12V自吸式水泵
优选的，在上述一种智能恒温服中，所述制冷水通道采用硅胶软管，且呈S型布置在所述贴附内层的内侧面。利用热压工艺压出S型水流通道，增大换热面积，提高换热效率。
优选的，在上述一种智能恒温服中，所述智控系统包括微控制器，以及与其电性连接的电源和温度传感器；所述电源分别与所述半导体制冷片、微型水泵和所述电加热碳纤维片电性连接；所述温度传感器安装在所述制冷水通道的进水口，且分别与所述微控制器和所述电源电性连接。温度传感器位于制冷水通道的进水口处，用以观察进水口处的温度，以便使用者能根据自身温度感受和实时温度及时调整系统的温度。利用温度传感器与系统连接，方便使用者根据自身需要设置温度起始温度和停止温度，从而实现智能控温。
优选的，在上述一种智能恒温服中，所述智控系统还包括GPS模块；所述GPS模块嵌设在所述防护外层上，所述GPS模块分别与所述微控制器和所述电源电性连接。利用GPS定位技术对衣服的位置进行实时定位，并将数据传送至后台进行监控。
优选的，在上述一种智能恒温服中，还包括与所述上衣本体连接的挎包；所述挎包内用于放置所述半导体制冷单元、微控制器和电源；所述回水管和所述供水管穿出所述挎包。将整个系统放置在挎包中，方便使用者取用。
优选的，在上述一种智能恒温服中，所述上衣本体为马甲，正面通过拉链开合；所述电加热碳纤维片布置在所述贴附内层的上背部和后腰两侧。能够满足使用需求。
优选的，在上述一种智能恒温服中，所述上衣本体两侧腰部开口，且通过魔术贴粘贴固定。使用者可根据身形大小调整魔术贴的位置，从而确保人体与冷却水管紧密接触，提高制冷效率和换热效率。
优选的，在上述一种智能恒温服中，所述防护外层的正面拉链处和后背处均贴设有3M反光条。提高使用者在夜间的可视性，强化安全性能。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种智能恒温服，具有以下有益效果：
1、本发明提出的智能恒温服，以半导体制冷技术为核心，结合电热碳纤维片，实现对人体的降温和保暖作用；与传统制冷服相比，所利用的半导体制冷单元，具有重量轻、体积小、制冷快、制冷时间长等特点，极大地减轻了使用者的负重感。
2、与常见的利用半导体制冷服相比，本发明中提到的上衣本体抛弃了繁杂的水管布置，避免了由于水管长度、回路数量、弯折大小等因素对马甲的舒适性和换热效率造成的影响。复合面料实用性强，可根据自身情况缝制在马甲内部不同位置，腰侧处设计的魔术贴可根据使用者身形大小调整尺寸，使得马甲内部降温布料更贴紧人体，提高换热率。
3、在实现水冷降温的同时，利用电热碳纤维片实现制热功能。即，可以一衣多用，降低了生产成本，提高了衣服的使用率。
4、在实现智能控温的基础上，进一步的利用GPS模块，结合物联网技术，实现对穿着使用者的实时定位，以及对相关信息数据实现实时监控，便于管理，也增加了安全性能。
5、整个系统相对来说便携性强，使用者可将其放置在挎包中随身携带。选用大容量移动电源，能尽可能地延长系统工作时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的上衣本体的正面结构示意图；
图2附图为本发明提供的上衣本体的背面结构示意图；
图3附图为本发明提供的制冷水通道的结构示意图；
图4附图为本发明提供的半导体制冷单元的结构示意图；
图5附图为本发明提供的制热系统的结构示意图；
图6附图为本发明提供的挎包的结构示意图；
图7附图为本发明提供的智控系统的正面结构示意图。
其中：
1-上衣本体；
11-防护外层；12-贴附内层；13-魔术贴；14-3M反光条；
2-制冷系统；
21-制冷水通道；22-半导体制冷单元；221-半导体制冷片；222-4铜管散热器；223-纯铝水杯；224-微型水泵；225-回水管；226-连接管；227-供水管；
3-制热系统；
31-电加热碳纤维片；
4-智控系统；
41-微控制器；42-电源；43-温度传感器；44-GPS模块；
5-挎包。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1至附图7，本发明实施例公开了一种智能恒温服，包括：
上衣本体1；上衣本体1包括防护外层11和贴附内层12；
制冷系统2；制冷系统2包括通过热压工艺嵌设在贴附内层12内侧面的制冷水通道21，以及与制冷水通道21的进出水口连接的半导体制冷单元22；
制热系统3；制热系统3包括多片嵌入贴附内层12内部的电加热碳纤维片31，多个电加热碳纤维片31串联；
智控系统4；智控系统4用于实现对制冷系统3和制热系统4的能源供给和控制。
为了进一步优化上述技术方案，贴附内层12由PU和莱卡布料混合制成。
为了进一步优化上述技术方案，半导体制冷单元22包括半导体制冷片221、4铜管散热器222、纯铝水杯223和微型水泵224；半导体制冷片221的冷面涂覆有导热硅脂；4铜管散热器222贴合固定在半导体制冷片221的热面；纯铝水杯223的底面与半导体制冷片221的冷面贴合固定，纯铝水杯223的顶面引出有回水管225和连接管226，回水管225与制冷水通道21的出水口连接；微型水泵224的抽水口与连接管226连接，泵水口连接有供水管227，供水管227与制冷水通道21的进水口连接。
为了进一步优化上述技术方案，制冷水通道21采用硅胶软管，且呈S型布置在贴附内层12的内侧面。
为了进一步优化上述技术方案，智控系统4包括微控制器41，以及与其电性连接的电源42和温度传感器43；电源42分别与半导体制冷片221、微型水泵224和电加热碳纤维片31电性连接；温度传感器43安装在制冷水通道21的进水口，且分别与微控制器41和电源42电性连接。
在制冷方面：电源42给半导体制冷片221供电后，半导体制冷片221冷面产生的冷量直接传达给纯铝水杯223中的水冷液，起到对杯中水冷液的冷却作用。同时，水冷液通过微型水泵224在散冷水管和制冷水通道21中进行循环，再进入到贴附内层12内部与人体发生热交换，达到对人体的降温效果。与人体发生过热量交换的水，在微型水泵224的作用下回到杯中并进行再次降温，如此循环往复，从而实现对人体的持续降温。
微型水泵224为12V自吸式水泵，利用PVC水管与纯铝水杯223和贴附内层12连接，混合面料制成的水流通道缝制在衣服内部，分别位于拉链左右两侧的前襟处和背部。利用可即时拔插PU接头与纯铝水杯223和贴附内层12相连，默认进水口位于贴附内层12背部，出水口位于衣服右侧前襟。启动电源42后，制冷液从纯铝水杯223中经过微型水泵224进入制冷水通道21，进而进入贴附内层12内部，依次经过贴近人体背部的制冷水通道21，呈S型流入贴附内层12左侧前襟，同样呈S型流经绕衣领缝制与前襟左侧连接的制冷水通道21到达前襟右侧，再通过微型水泵224的作用以S型流出贴附内层12回到纯铝水杯223再度进行冷却。
在制热方面：选用可水洗的电热碳纤维片31，电加热碳纤维片31之间利用串联的方式互相连接，分别缝制在贴附内层12的上背部和后腰两侧的位置，与电源42连接的导线放置在夹层中。电源42接通后，电加热碳纤维片31迅速开始工作，发热面贴近人体，使得热量传播得更加及时，进而实现对人体的保暖作用。
为了进一步优化上述技术方案，智控系统还包括GPS模块44；GPS模块44嵌设在防护外层11上，GPS模块44分别与微控制器31和电源42电性连接。
微控制器41为STM32微控制器。温度传感器43和GPS模块44均通过GPIO口与STM32微控制器连接。其中，温度传感器43位于制冷水通道21的进水口处，用以观察进水口处的温度，以便使用者能根据自身温度感受和实时温度及时调整系统的温度。利用温度控制器43与系统连接，方便使用者根据自身需要设置系统起始温度和停止温度，从而实现智能控温。
GPS模块44嵌设在防护外层11上，在衣服的电源42开启时自动进行定位，并利用物联网NB-IoT模块自动实时将位置信息上传至后台。为了实现精准定位，GPS模块44利用GPIO口与STM32微控制器连接，GPS模块44嵌设在上衣本体1背面外层。NB-IoT模块利用GPIO口与STM32微控制器相连，放置在恒温服的夹层中，系统启动后开始自动定位，同时自动发送AT指令连接云平台，从而能够将恒温服的温度与使用者的实际位置信息上传至云平台，实现数据的实时监控。
为了进一步优化上述技术方案，还包括与上衣本体1连接的挎包5；挎包5内用于放置半导体制冷单元22、微控制器224和电源42；回水管225和供水管227穿出挎包5。
为了进一步优化上述技术方案，上衣本体1为马甲，正面通过拉链开合；电加热碳纤维片31布置在贴附内层12的上背部和后腰两侧。
为了进一步优化上述技术方案，上衣本体1两侧腰部开口，且通过魔术贴13粘贴固定。
为了进一步优化上述技术方案，防护外层11的正面拉链处和后背处均贴设有3M反光条14。
为了进一步优化上述技术方案，防护外层11采用防水、透气、快干的面料，贴附内层12采用吸水性较好的涤纶面料；上衣本体1设计为拉链式，其穿着更加便捷并能保证紧贴人体。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。