CN106226209B - 一种室内空气尘埃粒子浓度检测方法、系统和家用电器 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种室内空气尘埃粒子浓度检测方法、系统和家用电器。方法包括以下步骤：获取滤尘网的脏堵程度和脏堵变化速率；根据滤尘网的脏堵程度获取室内空气尘埃粒子浓度计算公式；根据脏堵变化速率和室内空气尘埃粒子浓度计算公式，生成并显示对应的室内空气尘埃粒子浓度。本发明通过对空调、空气过滤器等家用电器中滤尘网的脏堵程度进行检测，根据脏堵程度所处的取值区间以及脏堵变化速率获取室内空气尘埃粒子浓度，进而在粒子浓度较高时提醒住户进行通风或直接驱动换气设备进行换气，不仅不需要增加任何其他器件，而且检测方法简单，易于实施，丰富了空调、空气过滤器等家用电器功能的同时，降低了用户进行空气检测的成本。
Description
技术领域
本发明涉及家电控制领域，特别涉及一种室内空气尘埃粒子浓度检测方法、系统和家用电器。
背景技术
随着环境问题的恶化，空气质量与健康问题越来越被人关注。人们日常生活平均90％的时间都在室内，所以室内空气质量的好坏直接影响着人们的健康水平。
室内空气质量在很大程度上取决于所含尘埃粒子与细菌的浓度。尘埃粒子的直径较小，所以会长时间悬浮于空气中。其中，直径较大的在阳光照射下会被人眼观察到，让人产生不舒适感；直径较小的会被吸入呼吸道，严重影响人体健康。而空气中细菌，比如浮游菌与沉降菌等的浓度与尘埃粒子浓度存在正相关性。因而，实时检测室内空气尘埃粒子浓度，进而提醒住户进行通风或直接驱动换气设备进行换气，对保持良好的空气质量和健康的室内环境至关重要。
目前对室内空气尘埃粒子浓度的检测均采用专用传感器，多为利用尘埃粒子对光的散射原理制成。这种专用传感器价格偏高，因而带有空气检测与提醒功能的家用设备，例如空调，配备此种传感器后，成本也会随之上升。而对于普通用户，另外购买专用空气净化器对室内空气进行检测与净化，也不太容易被接受。
发明内容
本发明提供了一种室内空气尘埃粒子浓度检测方法、系统和家用电器，解决了现有技术的以上技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
依据本发明的一个方面，提供了一种室内空气尘埃粒子浓度检测方法，包括以下步骤：
步骤1，获取滤尘网的脏堵程度和脏堵变化速率；
步骤2，根据滤尘网的脏堵程度获取对应的室内空气尘埃粒子浓度计算公式；
步骤3，将脏堵变化速率带入到所述室内空气尘埃粒子浓度计算公式中，生成并显示对应的室内空气尘埃粒子浓度。
依据本发明的另一个方面，提供了一种室内空气尘埃粒子浓度检测系统，包括：
脏堵变化速率获取模块，用于获取滤尘网的脏堵程度和脏堵变化速率；
尘埃粒子浓度公式获取模块，用于根据滤尘网的脏堵程度获取对应的室内空气尘埃粒子浓度计算公式；
尘埃粒子浓度生成模块，用于将脏堵变化速率带入到所述室内空气尘埃粒子浓度计算公式中，生成对应的室内空气尘埃粒子浓度；
显示模块，用于显示所述内空气尘埃粒子浓度。
为了解决本发明的技术问题，本发明还提供了一种家用电器，包括所述室内空气尘埃粒子浓度检测系统。
本发明的有益效果是：本发明通过对空调、空气过滤器等家用电器中滤尘网的脏堵程度进行检测，根据脏堵程度所处的取值区间以及脏堵变化速率获取室内空气尘埃粒子浓度，进而在粒子浓度较高时提醒住户进行通风或直接驱动换气设备进行换气，不仅不需要增加任何其他器件，而且检测方法简单，易于实施，丰富了空调、空气过滤器等家用电器功能的同时，降低了用户进行空气检测的成本。
附图说明
图1为实施例1一种室内空气尘埃粒子浓度检测方法的流程示意图；
图2为实施例1不同脏堵程度区间对应的比例系数分布图；
图3为实施例1不同脏堵程度区间的尘埃粒子浓度与脏堵变化速率的对应曲线图；
图4为实施例2一种室内空气尘埃粒子浓度检测系统的结构示意图；
图5为实施例3一种家用电器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
经测试发现，在空调、空气过滤器等包括滤尘网的家用电器运行过程中，滤尘网单位时间内吸附的尘埃粒子量与室内空气中尘埃粒子浓度呈正比关系，因此，相同时间内滤尘网脏堵程度的变化与尘埃粒子浓度呈正比，亦即滤尘网脏堵变化速率与空气中尘埃粒子的浓度呈正比。利用此正比关系可以确定室内空气中尘埃粒子的浓度，同时也标示出大致的细菌浓度。
如图1所示，为实施例1一种室内空气尘埃粒子浓度检测方法的流程示意图，包括以下步骤：
步骤1，获取滤尘网的脏堵程度和脏堵变化速率；
步骤2，根据滤尘网的脏堵程度获取对应的室内空气尘埃粒子浓度计算公式；
步骤3，将脏堵变化速率带入到所述室内空气尘埃粒子浓度计算公式中，生成并显示对应的室内空气尘埃粒子浓度。
本实施例中，所述步骤1具体为：
获取滤尘网的第一脏堵程度，并经预设时间间隔后，再次获取滤尘网的第二脏堵程度；
计算所述预设时间间隔前后的滤尘网脏堵程度变化值，并生成脏堵变化速率v，脏堵变化速率v为滤尘网的脏堵程度变化值与预设时间间隔的比值。
本实施例中，预设时间间隔△t设置得太短测得的尘埃粒子浓度不够准确，设置得太长又不能及时反映当前室内空气尘埃粒子浓度，因此可以设置在10-40分钟范围内为宜，比如20分钟或者30分钟，都具有非常好的效果。
在其他的实施例中，还可以通过以下方法获取当前脏堵变化速率，具体为：
获取滤尘网的第三脏堵程度，并按预设频率持续采集滤尘网的脏堵程度；
记录当采集到的脏堵程度与所述第三脏堵程度的差值达到预设差值阈值时所经历的时间，并生成脏堵变化速率。
这种方法通过固定一个脏堵程度变化值△d，例如10‰，然后按预设频率持续采集滤尘网的脏堵程度，比如半分钟获取一次滤尘网的脏堵程度，同时对时间进行累加，当脏堵程度的变化值达到△d时，记录所需的时间△t，进而计算脏堵变化速率v。这种方法在室内尘埃粒子浓度很大时能够快速得到脏堵变化速率，进而快速得到尘埃粒子浓度值，不必经历第一种方法固定的时间间隔，从而更及时的通知用户开窗通风或者控制换气装置换气。
本实施例的步骤1中，通过1％、2％、……1000‰的1000个数值来表示不同的空调滤尘网脏堵程度，当然，在其他的实施例中，可以选择其他的数值来表示空调滤尘网的脏堵程度，均不影响本发明的技术效果。
本实施例中，获取空调滤尘网的当前脏堵程度包括以下步骤：
设定用于判断空调滤尘网脏堵程度的参数；
预先建立所述参数与空调滤尘网脏堵程度的对应关系表；
采集当前参数值，并查询所述对应关系表，获取当前参数值对应的当前脏堵程度。
本实施例中，参数设定步骤和对应关系表建立步骤在空调出厂前均已根据具体的实验数据设置好，用户在使用空调时，直接采集当前参数值，并查询预设的对应关系表，即可获取当前参数值对应的当前脏堵程度。所述参数包括风量大小、空调运行时长、风机运行功率、滤尘网两侧压差、穿过滤尘网的红外光或可见光在光敏元件上形成的光电流值或与所述光敏元件串联的电阻两端的电压值。空调运行时长越长，滤尘网的脏堵程度越高。因滤尘网的脏堵会影响空气流通，因此滤尘网脏堵程度越高，在维持直流风机转速一定的情况下，风机的运行功率越小。而滤尘网的脏堵程度越高，风量越小，滤尘网两侧压差也更大，因此本实施例中，可以通过检测上述参数，来判断空调滤尘网脏堵程度。在优选的实施例中，还可以采用穿过滤尘网的红外光或可见光在光敏元件上形成的光电流值，来判断空调滤尘网脏堵程度。这种方法采用单片机控制发光装置发光，红外光或者可见光穿透空调滤尘网后照射到设置在空调滤尘网另一侧的光敏元件，比如光电二极管、光电三极管上，光敏元件会将光信号转换为电信号，并产生光电流。若空调滤尘网上附着有灰尘等，会对照射到滤尘网上的红外光进行反射、散射和吸收，因此滤尘网脏堵程度越高，穿过滤尘网照射到光敏元件上的光越少，光敏元件产生的光电流越小。通过采集光敏元件产生的光电流，或者采集与光敏元件串联的电阻两侧的电压，即可获知滤尘网的脏堵程度。这种判断方法成本低廉、易于实施且通用性强、准确度高。
同时，本实施例中预设了所述参数与不同脏堵程度的对应关系表，通过查询所述对应关系表，即可获取当前参数值对应的当前脏堵程度，方法简单且可以迅速得获得当前脏堵程度结果。
在其他实施例中，还可以采用以下方法获得空调滤尘网的当前脏堵程度，具体为：
设定用于判断空调滤尘网脏堵程度的参数；
获取第一次使用空调时的所述参数值，将其对应的滤尘网脏堵程度设为第一数值；
获取经过预设时间间隔后的所述参数值，将其对应的滤尘网脏堵程度设为第二数值；
采集当前参数值，并采用归一化方法得到当前参数值对应的当前脏堵程度。
比如空调第一次使用时，采集的光敏元件光电流值对应的脏堵程度设为0％，普通用户正常使用500个小时且使用期间滤尘网未清洗的情况下，采集的光敏元件光电流值对应的脏堵程度设为1000‰，其余脏堵程度值为对应测得的光敏元件光电流值在此两端数据差值上做的线性等分换算，即采用min-max归一化方法进行线性变化，将对应的滤尘网脏堵程度处理为0％～1000‰之间的数值。上述步骤中，用于判断空调滤尘网脏堵程度的参数设定过程、作为参考值的两个端值的设定过程以及一千个等级中每个等级对应的参数范围的获取过程均是在空调出厂以前，经实验测试得到，用户在使用本发明的方法进行空调风量自动补偿时，可以直接使用这些数据。当然在其他实施例中，可以选择其他的标准来定义两端值，以及其他的方式来获取每个等级对应的参数范围，均在本发明的保护范围之内。
本实施例步骤2中，所述室内空气尘埃粒子浓度与脏堵变化速率成正比关系，且比例系数k随着滤尘网脏堵程度的增加而变大。所述步骤2具体为：
S201，预先建立不同取值区间的滤尘网脏堵程度和所述比例系数k的对应关系表；
S202，查询所述对应关系表，并根据所述第一脏堵程度或第二脏堵程度所处的取值区间确定比例系数的值；或者对第三脏堵程度和所述预设差值阈值求和，生成第四脏堵程度，并根据第三脏堵程度或第四脏堵程度所处的取值区间确定比例系数的值；
S203，根据所述比例系数k生成室内空气尘埃粒子浓度计算公式。
本实施例中，对滤尘网的脏堵程度进行分段，在不同脏堵程度区间，尘埃粒子浓度与脏堵变化速率对应的比例值不同，即比例系数k不同。如图2所示，为本实施例不同脏堵程度区间对应的尘埃粒子浓度与脏堵变化速率的比例系数分布图，具体分段区间与计算公式具体如下：
①当0‰≦d<350‰时，c＝k1*v；
②当351‰≦d<600‰时，c＝k2*v；
③当601‰≦d<850‰时，c＝k3*v；
④当851‰≦d<1000‰时，c＝k4*v；
当d≧1000‰时，关闭尘埃粒子检测功能。
本实施例中，对于相同的尘埃粒子浓度，在滤尘网脏堵程度不同的情况下，其脏堵变化速率是不同的，脏堵变化速率随着滤尘网脏堵程度的升高而降低。因此，在不同滤尘网脏堵程度下测得的相同的脏堵变化速率对应的室内尘埃粒子浓度不同，在脏堵越严重的情况下测得的滤尘网变化速率对应的尘埃粒子浓度越高，所以需要对应更大的比例系数值。如图3所示，为不同脏堵程度区间对应的尘埃粒子浓度与脏堵变化速率对应关系曲线，其中k1、k2、k3、k4是对应①、②、③、④区间内尘埃粒子浓度与脏堵变化速率的比例系数值，其对应的曲线即为相应区间的尘埃粒子浓度-脏堵变化速率关系曲线。
本实施例中，当所述第一脏堵程度和第二脏堵程度分别属于不同的取值区间时，选择所述第一脏堵程度所在取值区间对应的比例系数；或者当所述第三脏堵程度和第四脏堵程度属于不同的取值区间时，选择所述第三脏堵程度所在取值区间对应的比例系数，这样可以使检测结果更加准确。
比如，当△t02时间内脏堵程度变化△d02，可求得脏堵变化速率v02＝△d02/△t02，而时间间隔△t02的起始与结束时刻测得的脏堵程度d0与d1都在601‰≦d<850‰范围内，也就是都在区间③内，进而求得此时室内空气尘埃粒子浓度为c02＝k3*v02。而当d0属于601‰≦d<850‰范围内，例如800‰。d1属于650‰≦d<1000‰范围内，例如860‰。即d0、d1分别属于③、④两个不同区间时，仍然按前一区间即③区间的比例值系数k3计算浓度，即此时室内空气尘埃粒子浓度计算结果为c03＝k3*v02。
在步骤4获取到室内空气尘埃粒子浓度c以后，采用显示模块比如液晶显示板显示所述室内空气尘埃粒子浓度，并进行后续控制步骤。比如本实施例中，当室内空气尘埃粒子浓度大于预设的浓度阈值时，采用声光方式提示用户开窗通气，比如通过蜂鸣器鸣叫提示用户开窗通气。在其他实施例中，当家用电器，比如空调中内置有换气装置时，可以在室内空气尘埃粒子浓度大于预设的浓度阈值时，可以自动开启换气装置进行换气，使室内外空气进行交互。
如图4所示，为实施例2一种室内空气尘埃粒子浓度检测系统的结构示意图，包括脏堵变化速率获取模块，用于获取滤尘网的脏堵程度和脏堵变化速率；
尘埃粒子浓度公式获取模块，用于根据滤尘网的脏堵程度获取对应的室内空气尘埃粒子浓度计算公式；
尘埃粒子浓度生成模块，用于将脏堵变化速率带入到所述室内空气尘埃粒子浓度计算公式中，生成对应的室内空气尘埃粒子浓度；
显示模块，用于显示所述内空气尘埃粒子浓度。
本实施例中，还包括警报模块，所述警报模块用于当室内空气尘埃粒子浓度大于预设的浓度阈值时，采用声光方式提示用户开窗通气。在其他实施例中，还包括自动控制模块，所述自动控制模块用于当室内空气尘埃粒子浓度大于预设的浓度阈值时，自动开启换气装置。
本实施例中，所述脏堵变化速率获取模块包括：第一获取单元，用于获取滤尘网的第一脏堵程度，并经预设时间间隔后，再次获取滤尘网的第二脏堵程度；第一计算单元，用于获取滤尘网在所述预设时间间隔前后的脏堵程度变化值，并生成当前脏堵变化速率。
所述尘埃粒子浓度获取模块包括：存储单元，用于存储预先建立的不同取值区间的滤尘网脏堵程度和所述比例系数的对应关系表；查询单元，用于查询所述对应关系表，并根据所述第一脏堵程度或第二脏堵程度所处的取值区间确定比例系数的值；或者对第三脏堵程度和所述预设差值阈值求和，生成第四脏堵程度，并根据第三脏堵程度或第四脏堵程度所处的取值区间确定比例系数的值；公式生成单元，用于根据所述比例系数生成室内空气尘埃粒子浓度计算公式。
在其他实施例中，所述脏堵变化速率获取模块包括：第二获取单元，用于获取滤尘网的第三脏堵程度，并按预设频率持续采集滤尘网的脏堵程度；第二计算单元，用于记录当采集到的脏堵程度与所述第三脏堵程度的差值达到预设差值阈值时所经历的时间，并生成脏堵变化速率。
图5为实施例3一种家用电器的结构示意图，包括所述的室内空气尘埃粒子浓度检测系统。本实施例中，所述家用电器为空调。在其他实施例中，所述家用电器还可以是空气过滤器等包含有滤尘网的设备。
本发明通过对空调、空气过滤器等家用电器中滤尘网的脏堵程度进行检测，根据脏堵程度所处的取值区间以及脏堵变化速率获取室内空气尘埃粒子浓度，进而在粒子浓度较高时提醒住户进行通风或直接驱动换气设备进行换气，不仅不需要增加任何其他器件，而且检测方法简单，易于实施，丰富了空调、空气过滤器等家用电器功能的同时，降低了用户进行空气检测的成本。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (16)
1.一种室内空气尘埃粒子浓度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据检测参数获取滤尘网的脏堵程度和脏堵变化速率，所述检测参数包括风量大小、空调运行时长、风机运行功率、所述滤尘网的两侧压差、穿过所述滤尘网的红外光或可见光在光敏元件上形成的光电流值以及与所述光敏元件串联的电阻两端的电压值中的至少一者；
步骤2，根据滤尘网的脏堵程度获取对应的室内空气尘埃粒子浓度计算公式；
步骤3，将脏堵变化速率带入到所述室内空气尘埃粒子浓度计算公式中，生成并显示对应的室内空气尘埃粒子浓度。
2.根据权利要求1所述的室内空气尘埃粒子浓度检测方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
获取滤尘网的第一脏堵程度，并经预设时间间隔后，再次获取滤尘网的第二脏堵程度；
获取滤尘网在所述预设时间间隔前后的脏堵程度变化值，并生成当前脏堵变化速率。
3.根据权利要求2所述的室内空气尘埃粒子浓度检测方法，其特征在于，所述预设时间间隔为10～40分钟。
4.根据权利要求1所述的室内空气尘埃粒子浓度检测方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
获取滤尘网的第三脏堵程度，并按预设频率持续采集滤尘网的脏堵程度；
记录当采集到的脏堵程度与所述第三脏堵程度的差值达到预设差值阈值时所经历的时间，并生成脏堵变化速率。
5.根据权利要求4所述的室内空气尘埃粒子浓度检测方法，其特征在于，步骤2中，所述室内空气尘埃粒子浓度与脏堵变化速率成正比关系，且比例系数随着滤尘网脏堵程度的增加而变大。
6.根据权利要求5所述的室内空气尘埃粒子浓度检测方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
S201，预先建立不同取值区间的滤尘网脏堵程度和所述比例系数的对应关系表；
S202，查询所述对应关系表，并根据所述第一脏堵程度或第二脏堵程度所处的取值区间确定比例系数的值；或者对第三脏堵程度和所述预设差值阈值求和，生成第四脏堵程度，并根据第三脏堵程度或第四脏堵程度所处的取值区间确定比例系数的值；
S203，根据所述比例系数生成室内空气尘埃粒子浓度计算公式。
7.根据权利要求6所述的室内空气尘埃粒子浓度检测方法，其特征在于，当所述第一脏堵程度和第二脏堵程度分别属于不同的取值区间时，选择所述第一脏堵程度所在取值区间对应的比例系数；或者当所述第三脏堵程度和第四脏堵程度属于不同的取值区间时，选择所述第三脏堵程度所在取值区间对应的比例系数。
8.根据权利要求7所述的室内空气尘埃粒子浓度检测方法，其特征在于，还包括步骤5，具体为：当室内空气尘埃粒子浓度大于预设的浓度阈值时，采用声光方式提示用户开窗通气和/或自动开启换气装置。
9.一种室内空气尘埃粒子浓度检测系统，其特征在于，包括：
脏堵变化速率获取模块，用于根据检测参数获取滤尘网的脏堵程度和脏堵变化速率，所述检测参数包括风量大小、空调运行时长、风机运行功率、所述滤尘网的两侧压差、穿过所述滤尘网的红外光或可见光在光敏元件上形成的光电流值以及与所述光敏元件串联的电阻两端的电压值中的至少一者；
尘埃粒子浓度公式获取模块，用于根据滤尘网的脏堵程度获取对应的室内空气尘埃粒子浓度计算公式；
尘埃粒子浓度生成模块，用于将脏堵变化速率带入到所述室内空气尘埃粒子浓度计算公式中，生成对应的室内空气尘埃粒子浓度；
显示模块，用于显示所述内空气尘埃粒子浓度。
10.根据权利要求9所述的一种室内空气尘埃粒子浓度检测系统，其特征在于，还包括警报模块和/或自动控制模块，所述警报模块用于当室内空气尘埃粒子浓度大于预设的浓度阈值时，采用声光方式提示用户开窗通气；所述自动控制模块用于当室内空气尘埃粒子浓度大于预设的浓度阈值时，自动开启换气装置。
11.根据权利要求10所述的一种室内空气尘埃粒子浓度检测系统，其特征在于，所述脏堵变化速率获取模块包括：
第一获取单元，用于获取滤尘网的第一脏堵程度，并经预设时间间隔后，再次获取滤尘网的第二脏堵程度；
第一计算单元，用于获取滤尘网在所述预设时间间隔前后的脏堵程度变化值，并生成当前脏堵变化速率。
12.根据权利要求10所述的一种室内空气尘埃粒子浓度检测系统，其特征在于，所述脏堵变化速率获取模块包括：
第二获取单元，用于获取滤尘网的第三脏堵程度，并按预设频率持续采集滤尘网的脏堵程度；
第二计算单元，用于记录当采集到的脏堵程度与所述第三脏堵程度的差值达到预设差值阈值时所经历的时间，并生成脏堵变化速率。
13.根据权利要求12所述的一种室内空气尘埃粒子浓度检测系统，其特征在于，所述尘埃粒子浓度公式获取模块包括：
存储单元，用于存储预先建立的不同取值区间的滤尘网脏堵程度和比例系数的对应关系表；
查询单元，用于查询所述对应关系表，并根据所述第一脏堵程度或第二脏堵程度所处的取值区间确定比例系数的值；或者对第三脏堵程度和所述预设差值阈值求和，生成第四脏堵程度，并根据第三脏堵程度或第四脏堵程度所处的取值区间确定比例系数的值；
公式生成单元，用于根据所述比例系数生成室内空气尘埃粒子浓度计算公式。
14.根据权利要求13所述的一种室内空气尘埃粒子浓度检测系统，其特征在于，所述查询单元具体用于当所述第一脏堵程度和第二脏堵程度分别属于不同的取值区间时，选择所述第一脏堵程度所在取值区间对应的比例系数；或者当所述第三脏堵程度和第四脏堵程度属于不同的取值区间时，选择所述第三脏堵程度所在取值区间对应的比例系数。
15.一种家用电器，其特征在于，包括权利要求9～14任一所述的室内空气尘埃粒子浓度检测系统。
16.根据权利要求15所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器包括包括空调和空气过滤器。
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