CN102798196A - 室内空气品质控制装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内空气品质控制装置，其包括：环境监测器，用于检测室内空气质量数据；与所述环境监测器相互连接的控制器，用于接收并根据所述室内空气质量数据，产生并输出对应的调节指令。本发明还公开了一种室内空气品质控制系统。本发明能够准确测量室内空气质量状况，通过控制器根据室内空气状况，对室内空气进行净化，提高室内空气质量的可控性。

Description

室内空气品质控制装置及其控制系统

技术领域

本发明涉及空气质量控制技术领域，尤其涉及室内空气品质控制装置及其控制系统。

背景技术

近年来，随着人们生活水平提高，室内装饰日趋精致，大量新型建筑装饰材料、日用化学品、家用电器等进入住宅和公共建筑物，室内空气污染物的来源和种类日益增多，室内环境质量日益恶劣。低劣的空气质量会使人注意力分散，工作效率下降，严重时还会使人产生头痛、恶心、疲劳、皮肤红肿等症状，统称为＂病态建筑综合症。＂人们急切盼望改善日益恶劣的居室、办公环境，提高生存质量。

由于室内引入能释放有害物质的污染源或室内环境通风不佳，导致室内空气中有害物质无论数量上还是种类不断增加，并引起人的一系列不适症状的现象，即为室内空气受到了污染。就环境污染对人体健康的影响而言，由于人们生活、工作在室内环境的时间长，室内通风状况不良、不利于污染物稀释扩散自净等原因，室内环境质量比室外环境质量显得更为重要。

检明内容

为解决上述室内环境空气质量较差的问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种室内空气品质控制装置，其包括：

环境监测器，用于检测室内空气质量数据；

与所述环境监测器相互连接的控制器，用于接收并根据所述室内空气质量数据，产生并输出对应的调节指令。

本发明还提供一种室内空气品质控制系统，其包括上述的室内空气品质控制装置。

本发明采用环境监测器检测室内空气状况，能够准确测量室内空气质量状况，通过控制器根据室内空气状况，产生并输出对应的调节指令用于对室内空气进行净化，从而能够提高室内空气质量的可控性。

附图说明

图1为本发明一种室内空气品质控制装置的第一实施例示意图。

图2为本发明一种室内空气品质控制装置的第二实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图1，其是本发明一种室内空气品质控制装置的第一实施例示意图。

本发明一种室内空气品质控制装置，其包括：处理器1、小键盘输入电路2、温湿度监测模块3、电源电路4、时钟模块5、外部看门狗电路6、液晶显示器7、第一光耦隔离器8、第二光耦隔离器9、第三光耦隔离器10、CAN通讯接口11、MODBUS通讯接口12、数位输出(DO输出)电路13、信号调理电路14、多路隔离开关电路15以及模拟输入(AI输入)电路16。

其中，处理器1分别与小键盘输入电路2、温湿度监测模块3、电源电路4、时钟模块5、外部看门狗电路6、液晶显示器7、第一光耦隔离器8、第二光耦隔离器9、第三光耦隔离器10、信号调理电路14相互电性连接。

第一光耦隔离器8与CAN通讯接口11相互电性连接。

第二光耦隔离器9与MODBUS通讯接口12相互电性连接。

第三光耦隔离器10与DO输出电路13相互电性连接。

信号调理电路14与多路隔离开关电路15相互电性连接。

多路隔离开关电路15与AI输入电路16相互电性连接。

在本实施例中，处理器1采用TI公司的LM3S8962处理器，32位结构，高速，高度集成，极高的抗干扰能力。

温湿度监测模块3采用瑞士盛世瑞恩(Sensirion)公司推出的SHTX系列型超小型、自校准、多功能式智能温湿度传感器和摩托罗拉压力传感器。温湿度监测模块3用于检测空气中的温度、湿度，并将检测到的空气中的温度值、湿度值传输到处理器1。处理器1判断温湿度监测模块3检测到的空气中的温度值、湿度值是否符合预设的温度值、湿度值，若不符合，或者其中一项不符合，则产生对应的调节指令，并通过输出接口(CAN通讯接口11、MODBUS通讯接口12、或者DO输出电路13)进行输出。调节指令为将空气中的温度值、湿度值调节到符合预设的温度值、湿度值的指令，通常是通过输出接口发生到空调机，除湿机，加湿器，新风阀，排气扇等各类净化通风设备。

电源电路4可以提供以下几组电源：

1)3.3V电源：给处理器1供电。

2)5V DC/DC模块：5V电源专门用于给485通讯电路供电，独立的隔离电源可以极大的提高联网通讯应用的可靠性。

3)12VDC：用于运放供电。

时钟模块5采用8563芯片作为定时时钟，可读写年月日十分秒数据。

外部看门狗电路6采用1161芯片作为设定数据存储器，同时作为外部看门狗。

液晶显示器7采用PCF8576，128段定制断码液晶显示，蓝色背光。液晶显示器7可以采用大屏幕液晶显示。

第一光耦隔离器8采用6N137光耦合器。

第二光耦隔离器9采用6N137光耦合器。

第三光耦隔离器10采用TIL113光耦合器。

CAN通讯接口11采用TJA1050高速CAN总线收发器，CAN总线电路支持点到点通讯，实现数据共享。

MODBUS通讯接口12采用通信接口芯片MAX1487。MODBUS通讯电路的硬件协议为RS485。为主从通讯模式，用于和上位机通讯，或者连接无线DTU模块。

多路隔离开关电路15由CD4067实现。

处理器1、信号调理电路14、多路隔离开关电路15以及AI输入电路16相互配合，采用获得计量认证的电化学传感器，可以按照国家标准《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)监测出以mg/m3为单位的甲醛含量，此功能可用于准确计量公共建筑或住宅内的甲醛含量，准确知道是否超标，是否危害人体健康。并且，处理器1可以根据CO2浓度，或者甲醛浓度，控制不同的通风设备，可以编程实现定时控制，优先级控制(按照CO2优先或甲醛优先)，从不同的输出端口送出控制信号，报警信号等。比如，处理器1依次通过第一光耦隔离器8和CAN通讯接口11，控制空调机，除湿机，加湿器，新风阀，排气扇等各类净化通风设备运转，保持室内空气品质始终处于优良状态。当然，处理器1也可以依次通过第二光耦隔离器9与MODBUS通讯接口12，或者依次通过第三光耦隔离器10与DO输出电路13，控制空调机，除湿机，加湿器，新风阀，排气扇等各类净化通风设备运转，保持室内空气品质始终处于优良状态。

本发明采用双总线通讯。其中，MODBUS通讯协议，是开放性的国际标准，用于和大多数上位机组态软件兼容，实现分布式联网监测空气质量，同时MODBUS通讯接口12还可以连接通用的数据传输单元模块(Data Terminal unit，简称DTU模块)，实现无线数据传输，通过GPRS网络，利用互联网实现远程空气质量数据监测。另一条总线为CAN总线，实现点到点通讯，实现数据共享，在本实施例中体现为包括CAN通讯接口11，使该产品用于家庭照明等智能家居控制，例如用该控制器实现一个开关对多盏灯，或多个开关对多盏灯的控制，实现普通智能家居控制的同时，增加了对空气质量的控制。

请参阅图2，其是本发明一种室内空气品质控制装置的第二实施例示意图。

在第二实施例中，室内空气品质控制装置包括环境监测器21、处理器22以及空气净化装置23。其中，环境监测器21、处理器22以及空气净化装置23依次电性连接。处理器22和空气净化装置23依次通过CAN总线或者通过MODBUS通讯协议连接。

在本实施例中，环境监测器21包括上述温湿度监测模块3、信号调理电路14、多路隔离开关电路15以及AI输入电路16。环境监测器21，用于检测室内空气质量数据。室内空气质量数据包括空气中的CO2浓度、温度、湿度和VOC浓度，可以依据国家标准《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)里规定的相关数据来定义空气质量数据，比如国家标准《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)中有涉及的参数都可以作为室内空气质量数据。在本实施例中，温度监测的测量范围为0～80℃，测量精度为±0.1℃。湿度监测的测量范围为0～100％，测量精度为±3％。CO2监测的测量范围为0～2500PPM，测量精度为±5PPM，检测原理为NDIR。TVOC监测的测量范围为0～75PPM，测量精度为±0.1PPM，检测原理为半导体传感技术。具体地，空气中的CO2浓度，VOC浓度由AI输入电路16进行输入，空气中的温度、湿度由温湿度监测模块3进行输入。

处理器22，用于接收并根据所述室内空气质量数据，产生对应的调节指令。处理器22对室内空气质量数据做出判断，当空气质量数据超标时，会产生相应的调节指令以驱动空气净化装置23进行工作，使得室内空气品质始终处于优良状态。处理器22可以为上述第一实施例的处理器1。

空气净化装置23，用于接收并根据所述调节指令对室内空气进行净化。所述空气净化装置23包括空调机，除湿机，加湿器，新风阀，或者排气扇其中之一或其组合。

可以具体在此论述，处理器22用于比较环境监测器21检测的室内空气质量数据与预存(或者预设等方式)的室内空气质量数据是否一致，如果不一致，则产生调节指令，所述调节指令包括驱动空气净化装置23对室内空气净化到与预设的室内空气质量数据一致的信息。预存的室内空气质量数据一般为本领域技术人员认为的处于优良状态的空气质量数据，可以依据国家标准《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)里规定的相关数据来设置。当然，也可以不局限于国家标准《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)，而根据使用人的个人设置。比如，现代医疗气象研究表明，对人体比较适宜的室内温湿度条件：

1)夏季相对湿度40-50％，室温25℃；

2)冬季相对湿度60-70％，室温18℃。

关于VOC浓度。VOC国家标准：室内空气中TVOC浓度限值为0.60mg/m3。(TVOC是指各种挥发性气体VOC的总体浓度)。

关于二氧化碳浓度。CO2浓度国家标准：室内空气中0.1％，即1000ppm，小于这个值均为合格。

相较于现有技术，本发明提供的一种室内空气品质控制装置采用环境监测器检测室内空气状况，能够准确测量室内空气质量状况，通过处理器根据室内空气状况，产生并输出对应的调节指令用于对室内空气进行净化，从而能够提高室内空气质量的可控性。本发明可以用于公共建筑的风机盘管空调器的控制，取代现有的简单温控器，除了实现温度控制，还可以控制湿度，CO2浓度，VOC浓度等，大大提高了室内环境空气品质。另外，本发明所采用处理器可以根据CO2浓度，或者甲醛浓度，控制不同的通风设备，可以编程实现定时控制，优先级控制(按照CO2优先或甲醛优先)，从不同的输出端口送出控制信号，报警信号等。

本发明还提供一种室内空气品质控制系统，其包括如前所述的室内空气品质控制装置。

为了更有对比性，以下列出现有技术与本发明相对比的结果：

国内的现有的空气质量传感器或空气品质控制装置，有以下问题：

1.不能准确按照国家标准《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)监测出以mg/m3为单位的甲醛含量，部分同类传感器采用PPM为单位，监测的是TVOC的含量，缺乏准确计量甲醛含量的传感器。而甲醛在家居装修，办公楼装修等场合是对人体危害最大的一种挥发性物质。目前国内空气质量传感器同类产品采用的VOC传感器，基本都是金属氧化物的半导体器件，无法实现精确计量。而本产品采用经过计量认证的专用电化学甲醛传感器。

2.其他部分同类产品，以几档方式来描述空气质量，不能作为准确的计量仪器。

3.由于现有的空气质量传感器没有准确计量，就没有控制依据可言，所以不能对室内空气品质精确控制。

4.现有的空气品质控制装置控制输出功能单一，不能实现可编程。本产品可以实现复杂的而编程逻辑控制，配置专用的编程工具。

5.同类室内空气品质控制装置普遍不带通讯接口，或者没有CAN总线共享数据总线。本产品的CAN总线，可以把众多的空气质量控制器连接起来，实现数据共享，再通过一个DTU模块，实现公共建筑空气品质联网检测。

相较于上述现有技术，本发明的优势体现在：

1.采用获得计量认证的电化学传感器，可以按照国家标准《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)监测出以mg/m3为单位的甲醛含量，此功能可用于准确计量公共建筑或住宅内的甲醛含量，准确知道是否超标，是否危害人体健康。

2.可以根据CO2浓度，或者甲醛浓度，控制不同的通风设备，可以编程实现定时控制，优先级控制(按照CO2优先或甲醛优先)，从不同的输出端口送出控制信号，报警信号等。

3.双总线通讯：其中modbus通讯协议，是开放性的国际标准，用于和大多数上位机组态软件兼容，实现分布式联网监测空气质量，同时modbus接口还可以连接通用的DTU模块，实现无线数据传输，通过GPRS网络，利用互联网实现远程空气质量数据监测。

4.另一条总线为can总线，实现点到点通讯，实现数据共享，使该产品用于家庭照明等智能家居控制，例如用该控制器实现一个开关对多盏灯，或多个开关对多盏灯的控制，实现普通智能家居控制的同事，增加了对空气质量的控制。

5.采用大屏幕液晶显示，可以用于公共建筑的风机盘管空调器的控制，取代现有的简单温控器，除了实现温度控制，还可以控制湿度，CO2浓度，VOC浓度等，大大提高了室内环境空气品质。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种室内空气品质控制装置，其特征在于，包括：

环境监测器，用于检测室内空气质量数据；

与所述环境监测器相互连接的处理器，用于接收并根据所述室内空气质量数据，产生和输出对应的调节指令。

2.根据权利要求1所述的室内空气品质控制装置，其特征在于，所述环境监测器为温湿度监测模块，用于检测空气中的温度值、湿度值；

处理器用于判断温湿度监测模块检测到的空气中的温度值、湿度值是否符合预设的温度值、湿度值，若不符合，则产生对应的调节指令，并通过输出接口进行输出。

3.根据权利要求2所述的室内空气品质控制装置，其特征在于，所述输出接口包括CAN通讯接口、MODBUS通讯接口和DO输出电路。

4.根据权利要求3所述的室内空气品质控制装置，其特征在于，

所述CAN通讯接口通过第一光耦隔离器与处理器相互电性连接；

所述MODBUS通讯接口通过第二光耦隔离器与处理器相互电性连接；

所述DO输出电路通过第三光耦隔离器与处理器相互电性连接。

5.根据权利要求1所述的室内空气品质控制装置，其特征在于，所述环境监测器包括依次连接的信号调理电路、多路隔离开关电路以及模拟输入电路，用于检测空气中的二氧化碳浓度、甲醛浓度；

处理器用于判断检测到的空气中的二氧化碳浓度、甲醛浓度是否符合预设的二氧化碳浓度、甲醛浓度，若不符合，则产生对应的调节指令，并通过输出接口进行输出。

6.根据权利要求5所述的室内空气品质控制装置，其特征在于，所述处理器还用于根据预设的优先级顺序，先产生对应的二氧化碳浓度调节指令，再产生甲醛浓度调节指令。

7.根据权利要求5所述的室内空气品质控制装置，其特征在于，所述处理器还用于根据预设的优先级顺序，先产生对应的甲醛浓度调节指令，再产生二氧化碳浓度调节指令。

8.根据权利要求1至7任一项所述的室内空气品质控制装置，其特征在于，进一步包括与所述处理器相互连接的空气净化装置，其用于接收并根据所述调节指令对室内空气进行净化。

9.根据权利要求8所述的室内空气品质控制装置，其特征在于，所述空气净化装置包括空调机，除湿机，加湿器，新风阀和排气扇。

10.一种室内空气品质控制系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的室内空气品质控制装置。

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