CN106765968A - 一种智能新风净化设备的自动控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种智能新风净化设备的自动控制方法，由主控板根据用户指令控制智能新风净化设备在待机状态和不同工作模式下切换，并根据用户指令和/或室内外空气质量在预存的风量调节参数中进行匹配，根据匹配结果发出指令，控制新风门和回风门的开合度。本发明的智能新风净化设备的自动控制方法一方面能够引入室外新风，使室内空气保持高含氧量，另一方面能够在智能模式下实现自动控制，操作方便，精准可靠。

Description

一种智能新风净化设备的自动控制方法
技术领域
本发明涉及一种空气净化装置的控制方法，尤其涉及一种智能新风净化设备的自动控制方法。
背景技术
随着雾霾天气的频繁出现，越来越多的人开始重视雾霾这一严重影响人体健康的天气现象。霾的核心物质是悬浮在空气中的二氧化硫、氮氧化物及可吸入颗粒物，能直接粘附在人体下呼吸道和肺叶中。而PM2.5(直径≤2.5微米的颗粒物，是重金属等有毒物质的载体)是“霾”的核心成员，也是造成空气污染的“元凶”。
为了应对雾霾，人们采用了各种防护措施，比如在室外佩戴专业级防霾口罩，在室内使用空气净化装置等。对于室内的空气净化装置而言，又有两种模式，第一种是普通的空气净化器，第二种是引入中央新风系统。
对于上述第一种模式，普通的空气净化器在使用时需要保持室内密闭，研究结果表明，保持室内密闭后，室内二氧化碳浓度含量会迅速升高，同时甲醛含量、VOC含量等也逐渐累积，上述情况均对人体健康产生危害。以二氧化碳为例，当其室内浓度含量达1000(单位ppm为毫克/立方米)以上时，人体会首先产生不适感；达到1500以上时，室内空气愈发浑浊，使人昏昏欲睡；达到2000以上时，人体会产生头疼、嗜睡、呆滞、注意力无法集中、轻度恶心等症状，如果达到5000以上，人体就将处于严重缺氧状态，出现昏迷甚至死亡。
对于上述第二种模式，中央新风系统需要安装在吊顶中，即其通过吊顶中的新风通道进行新风引入、清洁过滤工作。然而这种模式并不适合家庭用户使用。首先，国内的家庭住宅楼宇并无新风系统的设计，也未预留空间和通道，故安装吊顶新风系统时，需要对房屋进行重新装修，铺设新风管道，即便结构许可，施工难度也非常大，成本高。第二，国内的家庭住宅楼宇设计层高一般只有2.8米，如果安装吊顶新风，室内净高通常仅剩2.4米左右，压迫感较强。第三，在空气质量不佳的地方需要频繁更换滤网，以国内秋冬季空气质量状况，通常3个月就需要更换滤网。对家庭用户来说，打开吊顶，更换滤网、清扫管道的灰尘，是非常复杂的工作，自己更换不太现实，而频繁打电话叫厂家上门维护，也很繁琐。
发明内容
为了解决上述技术问题，设计一种适合家庭用户使用的智能新风净化设备，并提供基于该设备的自动控制方法，成为本领域亟待解决的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种智能新风净化设备的自动控制方法，所述控制方法基于的智能新风净化设备包括前面板和主机壳体，主机壳体内设置有主控板、新风门、回风门、风机、过滤组件、出风口，其特征在于：由主控板根据用户指令控制智能新风净化设备在待机状态和不同工作模式下切换，并根据用户指令和/或室内外空气质量控制新风门和回风门的开合度。
优选地，主控板根据用户指令控制智能新风净化设备在如下工作模式下切换，包括内循环模式、外循环模式、夜间模式、智能模式。
优选地，可供切换的工作模式还包括随心模式。
优选地，在外循环模式下，主控板控制新风门打开、回风门关闭；主控板根据用户指令控制风机的风量在第一档、第二档、第三档、第四档和第五档之间切换，上述第一档、第二档、第三档、第四档、第五档风量依次递增。
优选地，在内循环模式下，主控板控制新风门关闭、回风门打开；主控板根据用户指令控制风机的风量在第一档、第二档、第三档、第四档和第六档之间切换，上述第一档、第二档、第三档、第四档、第六档风量依次递增。
优选地，在夜间模式下，由主控板控制新风门打开，回风门关闭；优选地，进风量设定为30m3/h以下。
优选地，智能新风净化设备中设置有CO2浓度传感器、粉尘传感器、室外温度传感器、电加热模块；优选地，
优选地，在智能模式下，由室外温度传感器测得室外温度，主控板根据室外温度控制电加热模块的启停；由CO2浓度传感器测得室内CO2浓度值、由粉尘传感器测得室内PM2.5值，主控板根据测得的室内CO2浓度值和室内PM2.5值在预存的风量调节参数中进行匹配，根据匹配结果发出指令，控制新风门和回风门的开合度。
优选地，匹配过程为先匹配出对应的风量档位，再匹配出在该风量档位下新风量与回风量的配比。
优选地，智能模式下，风机风量具有四个档位，分别为第一档、第二档、第三档、第四档，上述四个档位的风量依次递增。
优选地，第一档风量为30m3/h、第二档风量为100m3/h、第三档风量为150m3/h、第四档风量为200m3/h、第五档风量为280m3/h、第六档风量为300m3/h，上述各档风量为新风量和回风量之和。
优选地，由主控板控制风机启停，若智能新风净化设备处于工作状态时前面板被打开，则其中的电压微动开关被断开，主控板发出控制指令，风机停止工作。
优选地，主控板控制工作模式状态，若智能新风净化设备工作时前面板被打开，则主控板存储最后的工作模式状态，待接电后设备自动恢复最后的工作模式状态。
优选地，在智能新风净化设备进入待机状态或突然断电时，由主控板发出指令，自动关闭新风门，防止室外的空气进入室内。
优选地，智能新风净化设备包括WIFI模块和/或手动按键，用户通过与WIFI模块通讯的外部智能装备和/或手动按键向主控板传递用户指令。
优选地，智能新风净化设备中设置有室内湿度传感器和加湿模块，主控板根据测得的室内湿度值控制加湿模块的启停。
优选地，主控板包括RTC独立电池、主控芯片、存储芯片，为各模块电路及电器零部件提供数据通讯及控制指令，同时作为设备的电源输出，为各模块电路及电器零部件提供所需整流稳压电源。
本发明提供的智能新风净化设备的自动控制方法，具有如下技术效果：
1、本发明的智能新风净化设备的自动控制方法，由主控板根据用户指令控制智能新风净化设备在待机状态和不同工作模式下切换，并根据用户指令和/或室内外空气质量控制新风门和回风门的开合度，从而引入室外新风，有效过滤净化空气，使室内始终保持含氧量高的新鲜空气。
2、本发明的智能新风净化设备的自动控制方法，在智能模式下，由主控板根据传感器组件测得的空气指标对存储在其中的风量档位和风量配比进行自动匹配，并根据匹配结果实现自动控制，选择最佳的空气净化方案，精准可靠。
3、本发明的智能新风净化设备的自动控制方法，由主控板控制风机启停，在前面板被打开时，由主控板发出控制指令令风机停止工作，并由主控板存储最后的工作模式状态，待接电后设备自动恢复为原有的工作模式状态。
4、本发明的智能新风净化设备的自动控制方法，在智能新风净化设备进入待机状态或突然断电时，由主控板发出指令，自动关闭新风门，防止室外的空气进入室内。
5、本发明的智能新风净化设备的自动控制方法，可通过WIFI模块连通外部智能装备和/或手动按键，用户通过与WIFI模块通讯的外部智能装备和/或手动按键向主控板传递用户指令。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1为本发明所述一种优选的智能新风净化设备的自动控制方法所采用的设备的一种具体实施方式的分解结构示意图。
附图标记说明
1、前面板；11、显示面板；
2、主机壳体；21、风机；22、出风口；23、主控板；24、室外新风组件；241、新风门；242、进气管；25、室内回风组件；252、回风门；26、传感器组件；261、传感器检测口；27、电辅热模块；281、尼龙初效滤网；282、初效过滤芯；283、除醛抗菌复合滤芯；284、高效HEPA过滤芯；29、挂钩。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种智能新风净化设备的自动控制方法，由主控板根据用户指令控制智能新风净化设备在待机状态和不同工作模式下切换，并根据用户指令和/或室内外空气质量在预存的风量调节参数中进行匹配，根据匹配结果发出指令，控制新风门和回风门的开合度。
为了实现上述自动控制方法，如图1所示，一种智能新风净化设备的自动控制方法所采用的设备的具体实施方式，所述净化设备包括前面板1和主机壳体2，主机壳体内设置有风机21、过滤组件、设置于顶部的出风口22、主控板23、室外新风组件24、室内回风组件25、传感器组件26、电辅热模块27。
其中，传感器组件中集成有CO2浓度传感器、激光粉尘传感器、室内温湿度传感器、室外温度传感器等，分别用来测定室内CO2浓度值、室内PM2.5值、室内温湿度值、室外温度值。室外温度传感器设置在新风门的进气管处。
主机壳体侧壁靠近传感器组件处开设有传感器检测口261，通过传感器检测口使传感器组件与室内大气连通，检测室内空气指标。传感器组件以及传感器检测口均与主机壳体内的风道物理隔离。主机壳体的另一侧壁设置有三个按键，分别是选择键、功能键和开关键。
过滤组件包括多级过滤装置，沿风向即风流过的方向依次包括前置尼龙初效滤网281、用于去除颗粒污染物的初效过滤芯282、除醛抗菌复合滤芯283、3M H13级高效HEPA过滤芯284。
其中，尼龙初效滤网用于过滤大粒径的毛发和粉尘等颗粒物，该滤网可水洗或用洗尘器清洁；H13级高效HEPA过滤芯采用永久静电驻极过滤材料，有效过滤细颗粒物，阻力低、容尘量高；除醛抗菌复合滤芯中包含Super Ag+抗菌层和活性炭净味吸附层，可吸附甲醛，抗菌抗病毒，活性炭净味吸附层靠近主控板设置。当然，作为另外的优选实施例，活性炭净味吸附层也可以靠近H13级高效HEPA过滤芯设置。
风机21、主控板23沿风向依次设置于初效过滤芯282和除醛抗菌复合滤芯283之间。当然，作为另外的优选实施例，风机21也可以靠近H13级高效HEPA过滤芯284设置，或者设置于风道上的任一位置。主控板23可以设置于主机壳体内的任一合适位置。
其中，室外新风组件包括设置于主机壳体后背板下部的新风门241，通过进气管242连通室外大气，用于引入室外新鲜空气。新风门可绕其中心轴旋转开闭，新风门中心轴的转动角度通过步进电机执行控制。室内回风组件包括设置于主机壳体底部的回风门252，回风门的开度由步进电机执行控制，用于过滤室内空气，降低室内空气的粉尘值。
如本发明所述的智能新风净化设备，前面板上设置有显示面板11，显示面板包括点阵显示屏和显示光带。点阵显示屏为上下两块LED点阵屏，两个点阵屏中间设置显示光带，用于显示设备当前所处的工作模式图标、电辅热图标、循环显示PM2.5数值、CO2浓度数值、新风量和总风量等。
主机壳体侧壁具有手动按键，手动按键包括开关键、功能键和模式选择键，通过按压手动按键对设备发出控制指令，其中开关键用于开启及关闭主机，功能键用于手动切换工作模式，选择键仅在外循环模式、内循环模式下可用，用于调节风量档位。
主机壳体内还设置有与智能手机通讯的WIFI模块，与智能手机配网成功后，可通过智能手机对设备发出控制指令。
主控板包含RTC独立电池、主控芯片、存储芯片等。作为整机核心控制部分，为各模块电路及电器零部件提供数据通讯及控制指令。同时作为整机的电源输出，为各模块电路及电器零部件提供所需整流稳压电源。
本发明的智能新风净化设备的主机壳体内靠近出风口处还设置有电辅热模块，电辅热模块包括PTC模块和PTC模块温度控制器。主机壳体背板具有挂钩29，可竖立挂置于墙体上。作为另一种优选的实施方式，电辅热模块也可以设置在主机壳体内的新风进口处。
本发明的智能新风净化设备的工作原理如下：开启主机，风机开始运转，在需要室外空气时，室外新风从穿透墙体的进气管引入新风门，进而通过新风门被吸入主机，在不需要室外空气时，室内空气经底部的回风口被吸入主机，进入主机的空气经过滤组件过滤，过滤所得的新鲜洁净空气经上部的出风口输出。
本发明的智能新风净化设备共有五种工作模式：智能模式、内循环模式、外循环模式、夜间模式、随心模式。
本发明的智能新风净化设备的工作过程如下：
在通电开机后，系统默认进入智能模式。在其他工作模式(如内循环模式、外循环模式、夜间模式等)下，轻触APP智能键，或是主机上的功能键进行选择，启动智能模式。其中，作为选择风档及风量的考量因素之一的CO2浓度的优、中、差的标准如表1所示：
表1
作为另一考量因素的PM2.5值的测定标准如表2所示：
表2
当进入智能模式时，基本操作逻辑及风速控制见表3。
表3
如表3所示，智能模式下，1档总风量30m3/h，2档总风量100m3/h，3档总风量150m3/h，4档总风量200m3/h。
当室外气温低于等于-20℃时，由于室外温度过低，无论室内CO2、PM2.5处于优、中或差的状态，都不引入新风，电加热模块也不必开启，仅根据室内PM2.5值来调整风机档位。具体地，若测得PM为优，则为1档，室内回风量30m3/h；若测得PM为中，则为2档，室内回风量100m3/h；若测得PM为差，则为4档，室内回风量200m3/h。
当室外温度处于-20℃至0℃时，由于气温依然较低，无论室内CO2、PM2.5处于优、中或差的状态，所进新风量都设定为30m3/h，此时由于新风较凉，因此电加热模块开启；根据室内PM2.5值，调节风档处于1、2、4档位。具体地，若测得PM值为优，则为1档(总风量为30)，关闭回风门，室内回风量为0；若测得PM值为中，则为2档(总风量100)，室内回风量为70m3/h；若测得PM值为差，则为4档(总风量200)，室内回风量为170m3/h。
当室外温度处于0℃-13℃时，新风温度较低，故电加热模块开启。此时：(1)若CO2浓度值为优，则新风量设定为30m3/h，根据PM值的优、中、差分别选择1、2、4档，由于新风量30m3/h已确定，则回风量也根据每一档的总风量减去新风量相应确定，即回风量分别为0、70、170m3/h；(2)若CO2浓度值为中，则根据PM分选2、3、4档，其中PM为优时，选2档，新风量70m3/h，回风量30m3/h，PM为中时，选3档，新风量100m3/h，回风量50m3/h，PM为差时，选4档，新风量70m3/h，回风量130m3/h；(3)若CO2浓度值为差，则根据PM分选2、3、4档，其中PM为优时，选2档，新风量100m3/h，回风量0，PM为中时，选3档，新风量100m3/h，回风量50m3/h，PM为差时，选4档，新风量100m3/h，回风量100m3/h。
当室外温度处于13℃-30℃时，由于新风温度适宜，无论CO2、PM2.5处于优、中或差的状态，电加热模块均关闭；此时：(1)若CO2浓度值为优，则新风量30m3/h，根据PM选择1、2、4档，由于新风量已确定，则回风量也根据每一档的总风量减去新风量相应确定，即回风量分别为0、70、170m3/h；(2)若CO2浓度值为中，则根据PM分选2、2、4档，其中PM为优时，选2档，新风量100m3/h，回风量0，PM为中时，选2档，新风量50m3/h，回风量50m3/h，PM为差时，选4档，新风量50m3/h，回风量150m3/h；(3)若CO2浓度值为差，则均选4档，只不过根据PM优、中、差分别控制进新风量，其中PM为优时，新风量200m3/h，回风量0，PM为中时，新风量150m3/h，回风量50m3/h，PM为差时，新风量100m3/h，回风量100m3/h。
当室外温度高于25℃时，无论CO2、PM2.5处于优、中或差的状态，由于新风温度较高，电加热模块关闭，仅设定为30m3/h的新风量进行换气；此时CO2的因素不再考虑，根据室内PM值，调节风档处于1、2、4档位。具体地，若测得PM值为优，则为1档(总风量为30)，关闭回风门，室内回风量为0；若测得PM值为中，则为2档(总风量100)，室内回风量为70m3/h；若测得PM值为差，则为4档(总风量200)，室内回风量为170m3/h。
若用户决定使用外循环模式，可以点击APP上的模式按钮或主机“功能键”进行选择进入外循环模式，若为智能模式进入此模式，风机会默认跳到30m3/h风量，若为从内循环模式进入，起始风量同室内循环的风量档位，再依次递增循环。此时点击APP上的“风速”按钮可以调节风速，循环选择的风量依次为30m3/h、100m3/h、150m3/h、200m3/h和280m3/h。用户也可以通过主机上的“选择”按键调节风速大小。当为外循环模式时新风门全开，室回回风门关闭。
若用户决定使用内循环模式，可以点击APP上的模式按钮或主机“功能键”进行选择进入内循环模式，若为智能模式进入此模式，风机会默认跳到30m3/h风量，若为从外循环模式进入，起始风量同外循环模式的风量档位，再依次递增循环。此时点击APP上的“风速”按钮可以调节风量，循环选择的风量依次为30m3/h、100m3/h、150m3/h、200m3/h和300m3/h。用户可以通过主机上的“选择”按键调节风量大小。当模式切换时，风机档位保持不变，仅风门变动，风量在外循环模式的风量基础上递增循环。
若用户决定使用夜间模式，可以点击APP上的模式按钮或主机“功能键”进行选择进入夜间模式，屏幕显示夜间模式图标8.5s后显示屏关闭，设备在夜间模式下的风量为30m3/h，风机档位自动打到1档，新风门打开，室内回风门关闭。夜间模式下APP中屏幕关闭按钮可用，可一键打开或是关闭屏幕显示。点击APP上的模式按钮或主机“功能键”选择智能模式/外循环模式/内循环模式，即退出夜间模式，系统进入所选择的模式，显示灯光正常亮起。
若用户决定使用随心模式，则用户可自己设定新风量及室内回风量的大小，只要新风量与回风量之和不超过风机的最大允许风量即可，此模式可通过APP进行设定及切换。
本发明的智能新风净化设备的主控板预留有程序烧录接口，方便后期维修和刷新程序，同时支持云端升级。
本发明的智能新风净化设备具有定时开关机功能，可在APP中设置设备定时开机及定时关机状态。
本发明的智能新风净化设备具有儿童锁功能，可在APP中开启或解除儿童锁，儿童锁开启后，主机按键不可用。
本发明的智能新风净化设备在门转轴位置设置电压微动开关，在设备处于工作状态时可以打开前面板，但前面板打开后，主机停止工作。
本发明的智能新风净化设备具有故障检测及提醒功能，可侦测风机、电辅热模块、粉尘传感器、室内外温度传感器，CO2传感器的工作状态是否异常，如有异常上传错误代码到云端，并在显示面板上显示错误代码。其中，风机通过转速信号线了解故障，电辅热通过电流互感器了解故障，传感器通过数据传感了解故障。
作为另外的优选实施方式，本发明的智能新风净化设备还包括功率管理模块，用于在待机时控制WIFI模块工作模式，以及切断传感器电源来进行功率管理，降低待机模式下的总功耗。
通过工程实测，本发明所述的智能新风净化设备PM2.5过滤效率达99.95％，在任意天气下使用本发明所述设备，室内空气均处于优的水平，远低于室外浓底值。其中，室内PM2.5值普遍低于10，多次达到0，室内CO2浓度值也低于600PPM。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明的保护范围，即大凡依本发明权利要求书及发明内容所做的简单的等效变化与修改，皆仍属于本发明专利申请的保护范围。

Claims (18)

1.一种智能新风净化设备的自动控制方法，所述控制方法基于的智能新风净化设备包括前面板和主机壳体，主机壳体内设置有主控板、新风门、回风门、风机、过滤组件、出风口，其特征在于：由主控板根据用户指令控制智能新风净化设备在待机状态和不同工作模式下切换，并根据用户指令和/或室内外空气质量控制新风门和回风门的开合度。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：主控板根据用户指令控制智能新风净化设备在如下工作模式下切换，包括内循环模式、外循环模式、夜间模式、智能模式。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：可供切换的工作模式还包括随心模式。
4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：在外循环模式下，主控板控制新风门打开、回风门关闭；主控板根据用户指令控制风机的风量在第一档、第二档、第三档、第四档和第五档之间切换，上述第一档、第二档、第三档、第四档、第五档风量依次递增。
5.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：在内循环模式下，主控板控制新风门关闭、回风门打开；主控板根据用户指令控制风机的风量在第一档、第二档、第三档、第四档和第六档之间切换，上述第一档、第二档、第三档、第四档、第六档风量依次递增。
6.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：在夜间模式下，由主控板控制新风门打开，回风门关闭；优选地，进风量设定为30m3/h以下。
7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：室内外空气质量可由新风净化设备内部设置的检测组件、室内独立于新风净化设备之外的检测器和/或来自公共的信息源测得/获得。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于：智能新风净化设备内部设置的检测组件包括CO2浓度传感器、粉尘传感器、室外温度传感器、电加热模块。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于：在智能模式下，由室外温度传感器测得室外温度，主控板根据室外温度控制电加热模块的启停；由CO2浓度传感器测得室内CO2浓度值、由粉尘传感器测得室内PM2.5值，主控板根据测得的室内CO2浓度值和室内PM2.5值在预存的风量调节参数中进行匹配，根据匹配结果发出指令，控制新风门和回风门的开合度。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于：匹配过程为先匹配出对应的风量档位，再匹配出在该风量档位下新风量与回风量的配比。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于：智能模式下，风机风量具有四个档位，分别为第一档、第二档、第三档、第四档，上述四个档位的风量依次递增。
12.如权利要求4、5或11所述的控制方法，其特征在于：第一档风量为30m3/h、第二档风量为100m3/h、第三档风量为150m3/h、第四档风量为200m3/h、第五档风量为280m3/h、第六档风量为300m3/h，上述各档风量为新风量和回风量之和。
13.如权利要求1-11之任一项所述的控制方法，其特征在于：由主控板控制风机启停，若智能新风净化设备处于工作状态时前面板被打开，则其中的电压微动开关被断开，主控板发出控制指令，风机停止工作。
14.如权利要求1-11之任一项所述的控制方法，其特征在于：主控板控制工作模式状态，若智能新风净化设备工作时前面板被打开，则主控板存储最后的工作模式状态，待接电后设备自动恢复最后的工作模式状态。
15.如权利要求1-11之任一项所述的控制方法，其特征在于：在智能新风净化设备进入待机状态或突然断电时，由主控板发出指令，自动关闭新风门，防止室外的空气进入室内。
16.如权利要求1-11之任一项所述的控制方法，其特征在于：智能新风净化设备包括WIFI模块和/或手动按键，用户通过与WIFI模块通讯的外部智能装备和/或手动按键向主控板传递用户指令。
17.如权利要求1-11之任一项所述的控制方法，其特征在于：智能新风净化设备中设置有室内湿度传感器和加湿模块，主控板根据测得的室内湿度值控制加湿模块的启停。
18.如权利要求1-11之任一项所述的控制方法，其特征在于：主控板包括RTC独立电池、主控芯片、存储芯片，为各模块电路及电器零部件提供数据通讯及控制指令，同时作为设备的电源输出，为各模块电路及电器零部件提供所需整流稳压电源。
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