CN104807144A - 基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，包括安装在墙壁上并与室外空气相通的空气过滤装置，对室内空气进行净化的净化系统，安装于室内顶棚内且将室内空气与室外空气进行交换的新风系统，所述新风系统与净化系统进行通信，净化系统根据检测到的室内空气洁净度数据调节新风系统同时将处理后的数据通过无线传输模块上传至云端服务器；本发明利用智能控制技术将具有检测和自动控制功能的净化系统与具有遥控功能的空气新风系统有机结合，实现远程操控，空气净化质量在短时间内显著提高。充分利用了各自优点，同时互相补短，达到了有机结合。
Description
技术领域
本发明涉及基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台。
背景技术
为了让室内的空气净化，很多家庭选择了空气净化器。虽然空气净化器能够有效的过滤PM2.5，减少其在室内空气中的含量，但是，空气净化器的使用需要在密闭的环境下，这样使用后就会造成室内空气中O2含量的降低，CO2含量升高，同时装修后的室内家具中的甲醛、苯等化学挥发物有可能升高，所以虽然室内安装了空气净化器，因为室内的密闭环境，依然存在室内空气质量并不高的问题。
为了避免室内空气不流通，现在很多楼房在建筑的时候就添加了新风系统，但是，目前新风系统最大的缺点在于只能过滤掉最高80％左右的有害、有尘气体。
以上两种净化空气单独使用时存在诸多缺陷，目前，空气净化系统与新风系统并没有做到智能结合，另外，当多个空气净化系统与新风系统同时使用时，现有技术无法实现智能实时的精确控制及远程控制，因此急需一种基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，本申请中，空气净化器与新风系统相结合，将检测的室内空气质量上传至云端，实现大量数据上传至云端服务器达到数据共享的目的，另外云端服务器与智能移动终端相连，可以通过智能移动终端实现对室内空气净化器及新风系统的远程智能控制，室内污浊空气经过新风系统排出，让室外空气经过新风系统的过滤输入室内洁净空气，达到室内空气始终处于循环流动，同时，新风系统没有过滤掉的PM2.5等进入室内，在经过空气净化器二次过滤，最终能达到90％以上的过滤效果。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，包括安装在墙壁上并与室外空气相通的空气过滤装置，对室内空气进行净化的净化系统，安装于室内顶棚内且将室内空气与室外空气进行交换的新风系统，所述新风系统与净化系统进行通信，净化系统根据检测到的室内空气洁净度数据调节新风系统同时将处理后的数据通过无线传输模块上传至云端服务器；
所述云端服务器对接收的数据进行存储并显示，同时，云端服务器还与用户移动终端、群管理控制终端及控制管理服务总台通信，用户移动终端、群管理控制终端及控制管理服务总台均能够根据各自的权限实现对室内空气洁净度数据的查看或对室内净化系统及新风系统的远程控制。
所述用户移动终端、群管理控制终端及控制管理服务总台均能够各自的权限实现对室内空气洁净度数据的查看或对室内净化系统的远程控制时，具体为：
用户移动终端通过云端服务器接收室内空气洁净度数据；群管理控制终端既可以通过云端服务器接收室内空气洁净度数据，也可通过云端服务器管理控制区域内的用户移动终端，控制管理服务总台通过云端服务器既可管理控制和服务于群管理控制终端，也可直接对用户移动终端进行控制。
优选的，用户移动终端为移动手机或其他移动的方便携带的终端设备，所述群管理控制终端包括服务器及与该服务器相连的显示装置，所述控制管理服务总台为大型数据服务器及与该大型数据服务器相连的显示装置。
所述云端服务器还可以与智能产品系统相连，智能产品系统包括室内水净化以及循环系统，家居一体化智能系统及智能安全系统。
通过云服务器将将多种智能系统相融合，实现对多种智能系统的远程查看及远程管理控制。
所述云端服务器进行了多级化的控制，能够将监测到的空气质量及时的反馈给用户移动终端，通过设定值实现对空气质量数据进行计算，方便存储用户移动终端的信息汇总，用户移动终端为一级用户，可以通过云端服务器上传的数据进行室内空气质量的查阅，群管理控制终端为二级用户，既可以控制用户移动终端，也可以接收一级用户通过云端服务器上传的数据，实现了分布式的控制方式；同时控制管理服务总台为三级用户，不仅可以查看通过云端服务器上传的空气质量数据，同时还可以跨层控制用户移动终端，方便了控制管理服务总台对云端服务器中的所有移动终端空气质量的实时监测与服务，实现了中心集中的控制方式。
所述空气过滤装置，包括墙式进风器，所述墙式进风器由外风口、连接管道和内风口组成；室外空气从外风口进入连接管道，再由内风口进入室内。
墙式进风器采用环保防老化、防紫外线照射的材料，内风口为防冷凝、防直吹、可调式面板的设计，室内外温差不会影响室内温度，外风口为独有的气流交换空腔设计，可以使室内外气体在此充分的进行热量交换，降低能耗损失可以高达92％，不会影响冬天采暖和夏天制冷时的室内温度，外风口可设计成为防风防雨设计，避免雨水、沙尘、蚊虫等进入室内。
所述连接管道内设有4层空气滤层，从外风口至内风口依次为初效滤网、微小颗粒滤网、集尘滤网、三维滤纤滤芯，其中，初效滤网可高效吸附漂浮的粉尘、毛发以及较大的颗粒物；微小颗粒滤网可以过滤5μm以上的浮尘；集尘滤网可高效祛除0.5μm以上微尘，三维滤纤滤芯，可以过滤0.1μm以上的细菌、微尘，可有效清除PM2.5。初效滤网、微小颗粒滤网可以随时拆卸清洗，集尘滤网、三维滤纤滤芯可以根据使用情况更换，两种材料属于可降解环保材料制成，使用成本较低.4层空气滤层终计风阻在120～200Pa，过滤净化效果达85％以上。
所述净化系统包括对室内空气进行检测的检测单元、控制单元及执行单元，检测单元包括用于对室内PM2.5进行检测的PM2.5测试仪、对室内O2进行检测的检测仪、对室内空气质量的监测的TVOC检测仪、对室内甲醛检测的检测仪、对室内CO2进行检测的CO2浓度检测仪、对室内致病微生物进行检测的微生物快速检测仪、对室内温度和湿度进行检测的温湿度记录仪，所述检测单元将检测到的室内数据传送至净化系统的控制单元，控制单元根据云平台的控制命令和检测的数据综合处理从而下发控制命令至执行单元及新风系统，执行单元及新风系统完成相应的动作实现对室内数据的调整。
所述执行单元包括加湿器、除湿器、触摸屏、净化器、补氧装置、杀菌装置、空调和报警装置；当检测单元检测到室内湿度小于设定值时，控制单元启动加湿器进行加湿直至满足设定要求，当检测单元检测到室内大于设定值时，控制单元启动除湿器进行除湿直至满足设定要求，当室内氧气含量低于设定值或二氧化碳高于设定值时，控制单元启动补氧装置对室内进行补充氧气，当检测的PM2.5的浓度、室内甲醛的浓度或TVOC检测仪检测的室内空气质量不满足设定要求时，控制单元启动净化器进行净化，当室内致病微生物含量不满足设定要求时，控制单元启动杀菌装置进行杀菌，当室内温度不满度设定要求时，控制单元启动空调进行温度调节，当净化系统或者新风系统故障时，报警装置动作进行报警，触摸屏可用于输入相关指令。
所述新风系统包括换风装置和排风口，换风装置主要由外转子离心式风机与控制模块组成。
优选的，所述新风系统安装在卫生间或厨房的顶棚内，将室内污浊空气通过各换风口吸入风机，不间断持续的通过排风口向室外强劲地排出室内的污浊空气，根据大气平衡原理，在室内空气自然形成负压区域，利用负压效应，让室外空气经过空气过滤层通风口过滤，自动进入室内，形成排风、进风的不间断持续地循环。换风周期在每小时30立方米左右。
本发明将分布控制和中心集中控制有机结合。例如：物联网智能室内空气净化新风系统的云控制管理平台进过一阶段的运行后，根据云端服务器进行的数据统计分析，用户移动终端空气质量数据始终无法达到标准设定参数时，群管理控制终端可以提醒用户移动终端是否需要更换空气净化新风系统的滤芯，若在设定的时间段内用户移动终端所在室内空气质量仍没有改善即群管理控制终端忘记通知，此时控制管理服务总台可以通过云平台直接通知用户移动终端进行滤芯更换。本申请完美实现了多级化、跨层管理、控制与服务。同时一级用户可根据用户需求手动设定系统工作方式，并且在没有网络(wifi)连接的情况下根据检测的室内空气质量自适应调节净化新风系统的工作模式，从而实现了与云端服务器管理调节(有网络连接条件下)的有机结合以及完美兼容。二级群管理控制终端只能通过云端服务器进行管理控制。
本申请的基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台在工作时，在启动新风系统后，墙体内外空气过滤装置会在半小时内自动启动达到室内空气过滤流通，同时净化系统可以根据需要通过手动或远程控制启动，净化系统内设有控制单元，也可以通过遥控方式控制新风系统启动，达到双向控制，检测数据上传至云端服务器，三级用户可以根据室内空气质量数据来自动控制室内净化装置开启关闭或者排风系统的开启或关闭。
本发明的有益效果：
本申请的室内空气净化新风系统不但是对现有室内环保设备的改良和创造性的优化组合，更重要的是对本云控制平台专利的具体化、产品化应用。在此云控制平台开发中，还预留了足够的输入输出接口，用于支持后续开发的产品以及应用。本专利的云控制平台可通过支持更多(今后开发)的智能产品系统(室内水净化以及循环，家居一体化智能系统，智能安全系统等)，形成一个大型综合性多功能管理控制平台，充分体现物联网、大数据网络以及云控制的优越性。
本发明利用智能控制技术将具有检测和自动控制功能的净化系统与具有遥控功能的空气新风系统有机结合，实现远程操控，空气净化质量在短时间内显著提高。充分利用了各自优点，同时互相补短，达到了有机结合。经检测，可以将室内的甲醛、苯、过敏原和细菌病毒等气体进行有效祛除。室内空气净化效果在半小时内达到99.6％，负离子量8×106ions/cm3。净化效果指数包括：PM2.5值、甲醛含量、苯含量等。
附图说明
图1本发明的控制原理图；
图2本发明的云端服务器三级控制原理图；
图3本发明的工作流程图；
图4本发明的安装示意图；
图5本发明的空气过滤装置的结构示意图；
其中，1、空气过滤装置，2、室内换风口，3、排风口，4、室内空气净化系统，5、换风装置，61、初效滤网，62、微小颗粒滤网，63、积尘滤网，64、三维滤纤滤芯，65、墙式进风器。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
随着IT技术的演进，基础架构方面也在推陈出新，伴随虚拟化技术的不断成熟，云控制管理平台也发展到了新的阶段。作为IT技术最为前沿的技术平台，云控制管理平台不但改变了企业的业务架构，还将改变企业的运营模式，转型为云控制管理平台的应用服务，实现产品的网络化服务、智能化控制及多层级的控制管理。云控制管理平台的按需自助服务，划分独立资源，快速弹性，服务可计量的特性是关键技术问题。
1、按需自助服务：用户移动终端无需同服务提供商交互就可以自动的得到自助的数据等。
2、可划分独立的资源：根据用户移动终端的需求来动态地划分或释放不同的物理和虚拟资源，群控制管理终端和控制管理服务总台可以指导数据中心，如数据存储，计算，统计及处理等。
3、快速弹性：对终端用户来讲，所提供的资源快速和弹性释放的这种能力是无限的(随需的、大数据的资源)。
4、服务可计量：云控制管理平台对服务类型通过计量的方法来自动控制和优化资源使用，资源的使用可被检测、控制对用户移动终端提供数据统计报告。
在此云控制管理平台的支持下，本专利还根据空气净化器和新风系统的局限，创造性地开发出智能室内空气净化新风系统。
如图1所示，基于上述云控制管理平台，本申请实现了基于物联网智能室内空气净化新风系统的云控制管理平台，包括检测单元、无线通信模块、云端服务器、终端自主控制及执行单元、用户移动终端、群管理控制终端和控制管理服务总台。具有通过无线通信模块与物联网云端服务器连接，更新与交换存储数据，通过移动设备(PC/手机)与云端服务器链接来控制净化新风系统，实现了远程网络操作。同时云端服务器具有管理、控制、数据统计及数据计算处理功能，将处理后的数据发给用户终端做使用参考，同时净化新风系统本身也带有自适应调节功能。通过云端服务器的控制调节功能、净化新风系统的自适应调节功能以及用户的传统手动调节(遥控)功能实现了完美兼容。
如图2所示，其中，云端服务器，具有数据管理、控制、统计、存储及计算等功能，用户(移动)控制终端(图2中一级)通过云端服务器可接收室内空气洁净度数据；群管理控制终端(图2中二级)既可以通过云端服务器接收室内空气洁净度数据，也可以通过云端服务器管理控制区域内的用户移动终端，控制管理服务总台(图2中三级)通过云端服务器既可以管理控制和服务于群管理控制终端，也可以直接对用户移动终端进行管理控制。
无线通信模块，用于检测单元和终端自主控制及执行单元与物联网云端服务器进行数据交流；其中所述的检测单元包括对PM2.5、O2、TVOC、甲醛、CO2、致病微生物、温度和湿度等的检测；所述的终端自主控制及执行单元包括：加湿器、除湿器、触摸屏、净化器、补养装置、杀菌装置、新风机和报警装置等。终端自主控制及执行单元包括控制单元及执行单元。
如图3所示，室内空气质量通过带有检测和自动控制功能的净化系统进行室内空气洁净度的检测，其中具有检测和自动控制功能的净化系统附有多功能传感器包括对室内PM2.5、O2、TVOC、甲醛、CO2、致病微生物、温度和湿度等的检测，通过检测与净化器设定的标本参数调整运行速率，同时空气新风系统进行工作，达到双向控制，由此获得的处理后空气质量参数数据通过无线通信模块发送支云端服务器供用户查询，提供用户发送控制指令的依据；也可将处理后的空气质量参数数据通过无线通信模块发送至云端服务器，由云端服务器发送至用户移动终端对数据进行判断操作，并将用户的数据上传至云服务器进行储存。同时，智能室内空气净化新风系统对处理后室内的空气质量本身也具有自适应调节功能，通过对空气质量的判定，若空气质量达不到设定标准，智能室内空气净化新风系统档位自动提速，加大风速流量，确保处理后空气质量达到预设定范围。检测数据显示在云端服务器平台，可以根据室内空气质量数据来自动控制室内净化系统开启关闭或者新风系统的开启或关闭。
本发明中的云端服务器进行了多级化的管理控制，用户移动终端为一级用户，群管理控制终端为二级用户，管理服务总台为三级用户。云端服务器能够将监测到的空气质量及时的反馈给用户移动终端，同时对一级、二级用户终端进行了空气质量数据的管理、控制与统计，通过设定对空气质量数据进行计算，方便存储移动终端的信息汇总。一级用户移动终端可以通过云端服务器上传的数据进行室内空气质量的查阅，二级群管理控制终端既可以控制一级用户移动终端，也可以接收一级用户通过云端服务器上传的数据，实现了分布式的控制方式。同时三级控制管理服务总台不仅可以查看通过云端服务器上传的空气质量数据，同时还可以跨层管理一级用户移动终端，方便了控制管理服务总台对云端服务器中的所有移动终端空气质量的实时监测与服务，实现了中心集中的控制方式，本发明将分布控制和中心集中控制有机结合。例如：物联网智能室内空气净化新风系统的云控制管理平台进过一阶段的运行后，根据云端服务器进行的数据统计分析，一级用户移动终端空气质量数据始终无法达到标准设定参数时，二级群管理控制终端可以提醒用户移动终端是否需要更换空气净化新风系统的滤芯，若在设定的时间段内一级移动终端空气质量仍没有改善(即二级群管理控制终端忘记通知)，此时三级控制管理服务总台可以通过云平台直接通知一级用户移动终端进行滤芯更换。完美实现了多级化、跨层管理、控制与服务。同时一级用户可根据用户需求手动设定系统工作方式，并且在没有网络(wifi)连接的情况下根据检测的室内空气质量自适应调节净化新风系统的工作模式，从而实现了与云端服务器管理调节(有网络连接条件下)的有机结合以及完美兼容。二级群管理控制终端只能通过云端服务器进行管理控制。
本发明中的智能室内空气净化新风系统是由具有检测和自动控制功能的净化器和具有遥控功能的空气新风系统组合而成，实行远程网络操控，室内空气净化质量在短时间内显著提高，充分利用了各自优点，同时互相补短，达到了有机结合。经检测，可以将室内的甲醛、苯、过敏原和细菌病毒等气体进行有效祛除。室内空气净化效果在半小时内达到99.6％，负离子量8×106ions/cm3。净化效果指数包括：PM2.5值、甲醛含量、苯含量等。
如图4所示，基于物联网智能室内空气净化新风系统的云控制管理平台中，空气过滤装置1安装在墙壁上并与室外空气相通，换风装置5安装在卫生间的顶棚内，将室内污浊空气通过各换风口2吸入主机，然后不间断地通过排风口3持续的向室外强劲地排出室内的污浊空气。
室内空气净化系统4设置于室内人员活动区域，所述室内空气净化装置4和换风装置5。
空气过滤装置1，包括墙式进风器65，所述墙式进风器由外风口、连接管道和内风口组成，室外空气从外风口进入连接管道再由内风口进入室内。
室内房间之间的墙壁上设有若干的室内换风口2。
换风装置5为现有技术，由瑞典进口的外转子离心式风机与控制模块组成。
如图5所示，所述连接管道内设有4层空气滤层，从外风口至内风口依次为初效滤网61、微小颗粒滤网62、集尘滤网63、三维滤纤滤芯64。
本发明工作时：启动换风装置5后，墙体内外空气过滤装置1会在半小时内自动启动达到室内空气过滤流通，同时室内空气净化系统4可以根据需要通过手动或远程控制启动，室内空气净化系统4内设有控制单元，也可以控制新风系统启动，达到双向控制，检测数据上传至云端服务器，实现数据共享，与云端服务器相连的多个用户终端可以根据室内空气质量数据来自动控制室内空气净化系统4开启关闭或者换风装置5的开启或关闭。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，其特征是，包括安装在墙壁上并与室外空气相通的空气过滤装置，对室内空气进行净化的净化系统，安装于室内顶棚内且将室内空气与室外空气进行交换的新风系统，所述新风系统与净化系统进行通信，净化系统根据检测到的室内空气洁净度数据调节新风系统同时将处理后的数据通过无线传输模块上传至云端服务器；
所述云端服务器对接收的数据进行存储并显示，同时，云端服务器还与用户移动终端、群管理控制终端及控制管理服务总台通信，用户移动终端、群管理控制终端及控制管理服务总台均能够根据各自的权限实现对室内空气洁净度数据的查看或对室内净化系统及新风系统的远程控制。
2.如权利要求1所述的基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，其特征是，所述用户移动终端、群管理控制终端及控制管理服务总台均能够各自的权限实现对室内空气洁净度数据的查看或对室内净化系统的远程控制时，具体为：
用户移动终端通过云端服务器接收室内空气洁净度数据；群管理控制终端既可以通过云端服务器接收室内空气洁净度数据，也可通过云端服务器管理控制区域内的用户移动终端，控制管理服务总台通过云端服务器既可管理控制和服务于群管理控制终端，也可直接对用户移动终端进行控制。
3.如权利要求1或2所述的基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，其特征是，用户移动终端为移动手机或其他移动的方便携带的终端设备，所述群管理控制终端包括服务器及与该服务器相连的显示装置，所述控制管理服务总台为大型数据服务器及与该大型数据服务器相连的显示装置。
4.如权利要求1所述的基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，其特征是，所述空气过滤装置，包括墙式进风器，所述墙式进风器由外风口、连接管道和内风口组成；室外空气从外风口进入连接管道，再由内风口进入室内。
5.如权利要求4所述的基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，其特征是，所述连接管道内设有4层空气滤层，从外风口至内风口依次为初效滤网、微小颗粒滤网、集尘滤网、三维滤纤滤芯。
6.如权利要求1所述的基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，其特征是，所述净化系统包括对室内空气进行检测的检测单元、控制单元及执行单元，检测单元包括用于对室内PM2.5进行检测的PM2.5测试仪、对室内O2进行检测的检测仪、对室内空气质量的监测的TVOC检测仪、对室内甲醛检测的检测仪、对室内CO2进行检测的CO2浓度检测仪、对室内致病微生物进行检测的微生物快速检测仪、对室内温度和湿度进行检测的温湿度记录仪，所述检测单元将检测到的室内数据传送至净化系统的控制单元，控制单元根据云平台的控制命令和检测的数据综合处理从而下发控制命令至执行单元及新风系统，执行单元及新风系统完成相应的动作实现对室内数据的调整。
7.如权利要求6所述的基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，其特征是，所述执行单元包括加湿器、除湿器、触摸屏、净化器、补氧装置、杀菌装置、空调和报警装置；当检测单元检测到室内湿度小于设定值时，控制单元启动加湿器进行加湿直至满足设定要求，当检测单元检测到室内大于设定值时，控制单元启动除湿器进行除湿直至满足设定要求，当室内氧气含量低于设定值或二氧化碳高于设定值时，控制单元启动补氧装置对室内进行补充氧气，当检测的PM2.5的浓度、室内甲醛的浓度或TVOC检测仪检测的室内空气质量不满足设定要求时，控制单元启动净化器进行净化，当室内致病微生物含量不满足设定要求时，控制单元启动杀菌装置进行杀菌，当室内温度不满度设定要求时，控制单元启动空调进行温度调节，当净化系统或者新风系统故障时，报警装置动作进行报警，触摸屏可用于输入相关指令。
8.如权利要求1所述的基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，其特征是，所述新风系统包括换风装置和排风口，换风装置主要由外转子离心式风机与控制模块组成。
9.如权利要求1所述的基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，其特征是，所述云端服务器进行了多级化的控制，能够将监测到的空气质量及时的反馈给用户移动终端，通过设定值实现对空气质量数据进行计算，方便存储用户移动终端的信息汇总，用户移动终端为一级用户，可以通过云端服务器上传的数据进行室内空气质量的查阅，群管理控制终端为二级用户，既可以控制用户移动终端，也可以接收一级用户通过云端服务器上传的数据，实现了分布式的控制方式；同时控制管理服务总台为三级用户，不仅可以查看通过云端服务器上传的空气质量数据，同时还可以跨层控制用户移动终端，方便了控制管理服务总台对云端服务器中的所有移动终端空气质量的实时监测与服务，实现了中心集中的控制方式。
10.如权利要求1所述的基于物联网的智能室内空气净化新风系统的云控制平台，其特征是，所述云端服务器还可以与智能产品系统相连，智能产品系统包括室内水净化以及循环系统，家居一体化智能系统及智能安全系统。
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