李帥兵，徐 欣，邢書琳，張春媛，王 適，王 軍( ， )

目前新技術(shù)在各個領域廣泛應用，如半導體制冷技術(shù)應用在國防、醫(yī)療領域，藍牙技術(shù)應用在手機、電腦等電子產(chǎn)品，太陽能供電技術(shù)應用在建筑、節(jié)能照明、新能源等方面，而這些新技術(shù)在智能化服裝上應用較少。本文設計了一款基于移動智能終端的控溫空調(diào)服，解決了半導體散熱、藍牙技術(shù)應用、太陽能供電系統(tǒng)研制等問題，為智能化服裝相關研究提供一定參考。

1 移動智能終端控溫空調(diào)服的簡介

移動智能終端控溫空調(diào)服的主要作用是調(diào)節(jié)溫度，以使服裝內(nèi)的溫度穩(wěn)定在人體舒適的范圍。普通紡織品和服裝維持服裝內(nèi)溫度的主要方法是阻斷外界空氣進出服裝內(nèi)環(huán)境形成的熱傳遞。本研究的半導體空調(diào)服維持服裝內(nèi)環(huán)境溫度的核心裝置是半導體制冷器，是通過控制半導體制冷片，達到降溫目的，同時運用碳纖維加熱片，可進行制熱，兩者相互作用，實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。在空調(diào)服的研發(fā)中，采用雙重顯示和調(diào)節(jié)的方式，可通過服裝表面的顯示屏或手機專用App顯示并調(diào)節(jié)。通過藍牙技術(shù)實現(xiàn)手機App與服裝的連接，對溫控芯片進行控制，改變服裝內(nèi)部溫度。供電系統(tǒng)采用太陽能電池，電量一部分供給電子元件,一部分保存在蓄電池中。

2 技術(shù)難點

2.1 半導體制冷技術(shù)

半導體制冷技術(shù)主要運用在國防和醫(yī)療領域，由于其調(diào)溫準確、速度快、效率高，也越來越廣泛地應用在日常生活中。在智能空調(diào)服的研究過程中，對于半導體制冷片自身散熱問題還沒有一個完美的解決方法，考慮到服裝本身的重量及人體工效學等方面問題，不可能采取傳統(tǒng)的外加設備來實現(xiàn)散熱，因此需設計合理的散熱機構(gòu)。

2.2 藍牙調(diào)控技術(shù)與服裝智能調(diào)控系統(tǒng)

藍牙，作為電子元件之間的媒介，起著至關重要的作用，在智能終端空調(diào)服的研究中，關于藍牙技術(shù)怎樣合理地運用在研究中是一個重要的問題。在本款智能終端控溫空調(diào)服中，需利用手機終端進行溫度顯示與控制，因此藍牙設備需統(tǒng)一控制各個電子元件協(xié)同工作。

2.3 太陽能供電技術(shù)

本空調(diào)服主要是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。由于智能空調(diào)服要穿著在人體上，所以電壓不能過高，還需將其轉(zhuǎn)化為12 V交流電，最后供給電子裝置。由于服裝上的電子元件較多，普通的太陽能供電裝置無法滿足要求，因此要提高光電轉(zhuǎn)換率，實現(xiàn)設備整體正常運行。

2.4 智能空調(diào)服的服用性

在智能服裝設計過程中，不但要重視功能性的實現(xiàn)，還要考慮到服裝的實用性、舒適性與美觀性。在對空調(diào)服的研究中，由于各個小電子物品存在一定的體積和質(zhì)量，會加重衣服的質(zhì)量，影響服裝的穿著舒適性，這也是智能化服裝普遍存在的一個問題。所以，要對各個電子元件進行合理設計與安排。

3 解決方案

3.1 半導體制冷技術(shù)解決方案

在本研究中采用自主改裝設計的半導體制冷散熱器，包括基板1和一體連接于基板背面的多個肋片2，基板1的正面設有貼裝制冷片的開口3，基板一側(cè)的上下端分別設有進液口4、出液口5，進出液口分別橫向延伸到基板的內(nèi)部，基板的內(nèi)部設有與進出液口分別相連通且豎向設置多個流道6。此設計結(jié)構(gòu)簡單，將冷板結(jié)構(gòu)與肋片板結(jié)構(gòu)相互結(jié)合，可以對制冷片的制冷進行液體換熱和空氣換熱[1]，如圖1、圖2所示。

圖1 外部結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 藍牙控制技術(shù)解決方案

藍牙控制技術(shù)對智能空調(diào)服各個部件的結(jié)合控制問題，將采取基于操作系統(tǒng)抽象層(Operating System Abstraction Layer，OSAL)的軟件流程來實現(xiàn)。操作系統(tǒng)抽象層(OSAL)是一個以實現(xiàn)多任務為核心的非搶占式的系統(tǒng)資源管理器，可以管理系統(tǒng)各個軟件的運行，包括硬件抽象層、BLE協(xié)議棧、通用屬性應用框架(GATT)、應用程序[2]。

硬件抽象層可直接控制底層硬件，即對制冷片、發(fā)熱片等進行控制。軟件實現(xiàn)的BLE協(xié)議棧包括了各個協(xié)議層，提供了連接參數(shù)的設置接口、數(shù)據(jù)通信的接口等，同時為基于GATT應用框架提供了數(shù)據(jù)框架。應用程序主要是實現(xiàn)統(tǒng)一控制的功能，方便快捷，而且利用OSAL系統(tǒng)還可以新建一種或者幾種任務，且實現(xiàn)方便。

3.3 太陽能供電技術(shù)解決方案

在整個太陽能供電技術(shù)系統(tǒng)中，其供電過程是以太陽能電池作為整個系統(tǒng)的能量來源。太陽能電池中的電量，一部分供給電子元件，另一部分儲存到電池中。將太陽能供電技術(shù)高效安全地應用在智能空調(diào)服中主要使用三種設備，分別是太陽能充電器、降壓電路、逆變電路。

太陽能充電器與太陽能電池相連接，進而保證了正常的用電需求，且太陽能電池板需采用光電轉(zhuǎn)換率較高的產(chǎn)品;電源供給各個電子元件的過程中，需要利用降壓電路將其轉(zhuǎn)化為12V的電壓；在使用電池供電時，直流電不能直接應用，需要利用逆變電路將其轉(zhuǎn)化為交流電[3]，使各元器件正產(chǎn)運行。

3.4 智能空調(diào)服的服用性解決方案

基于對智能控溫空調(diào)服裝各性能的考慮，在服裝功能與款式設計中合理設計安排各功能元件部位，盡量達到其美觀性與舒適性，提高其服用性，設計圖如圖3、圖4所示。

圖3 智能空調(diào)服正面款式圖

圖4 智能空調(diào)服背面款式圖

4 結(jié)語

智能終端控溫空調(diào)服在設計研發(fā)過程中存在諸如半導體制冷片散熱、藍牙調(diào)控與服裝結(jié)合、太陽能供電等問題。針對相關問題提出具體的技術(shù)解決方案，并通過合理的款式與功能設計，在實現(xiàn)智能空調(diào)服主要溫控功能的同時，保證服裝的美觀與舒適，為智能控溫空調(diào)服的功能和設計的進一步完善提供參考。

參考文獻：

[1] 謝欽，萬士軍，汪長江，等.半導體制冷片散熱器[P].中國專利：CN205860546U，2017—01—04.

[2] 丁鷺.基于藍牙低功耗傳輸?shù)闹悄芡髱гO計[D].杭州：杭州電子科技大學，2015.

[3] 郭金濤.小型獨立太陽能發(fā)電系統(tǒng)設計[D].西安：西安科技大學，2015.