CN107270494A - 一种嵌入式智能空气净化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌入式智能空气净化设备，包括净化器器体、智能控制净化器系统、供电系统和人机交互界面，从净化器器体和移动客户端两方面进行设计，并通过对净化器器体内部的移动客户端APP、嵌入式控制系统和WEB服务器的控制中心节点进行数据分析，将其控制指令数据流经移动客户端产生通过WIFI经路由器传输到互联网上，再由WEB服务器将数据进斤处理发送到目标无线收发器上，WEB服务器接收数据指令后再通过UART接口将接收的指令传输到净化器的嵌入式控制系统，实现该智能净化器控制系统的创新，整个控制系统利用控制电箱内部电路以及电压转换电路板实现太阳能的转化以及蓄电池储能并通过蓄电池为整个控制系统提供电源。

Description

一种嵌入式智能空气净化设备
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体为一种嵌入式智能空气净化设备。
背景技术
随着生活水平的迅速提高，人们对自己日常生活和工作的室内空气环境质量的要求和期望也不断提高。同时，建筑节能的要求却在现代科技的支持下，使室内建筑的密闭性越来越好，室内空气与室外空气的交换越来越少，极易导致室内污染物的积累，引发室内空气污染。当前，室内空气污染被认为是继“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染后的第三大类污染。
目前市面上的空气净化器通常属于被动式空气净化器，其主要原理是：通过电机带动风机将室内空气吸入空气净化器，形成循环流动的空气，被污染的空气通过内置的滤网后各种污染物会被吸附或清除，获得洁净空气，该类型净化器能够起到吸附粉尘、清除异味、有毒气体和部分杀菌的作用。所用滤网包括集尘滤网、去甲醛滤网、除臭滤网、滤网等。滤网的成本比较高，具有分解有毒气体和杀菌作用，可以抑制二次污染。这类产品优点突出，它的净化效率高、净化速率快，而且净化效果较全面，能够有效的改善室内空气质量。但是该类产品缺点也较明显，首先净化效果是由风机功能和滤网的使用效果所决定，净化的完全程度受放置点和室内布局的影响；其次耗能相比较高，噪音相比较大，费用较高，且不能实现智能控制，操作比较麻烦。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种嵌入式智能空气净化设备，包括净化器器体、智能控制净化器系统、供电系统和人机交互界面，所述智能控制净化器系统的功能模块主要由移动客户端APP、嵌入式控制系统和WEB服务器组成，所述供电系统的输出端通过控制线与净化器器体和智能控制净化器系统电性连接，所述人机交互界面主要用于控制系统运行，通过智能控制净化器系统控制净化器器体开始工作处理受污染气体，经过净化器器体处理后的气体通过嵌入式控制系统内部的检测器件处理，一旦达到所设定的阈值即可通过净化器器体的排气口排出，所述供电系统安装在净化器器体的下表面上，在供电系统的两端还设置有支撑框架，所述支撑框架用于将净化器器体与支撑面隔开，所述人机交互界面设置在净化器器体的正面上。
所述净化器器体包括装置外壳，所述装置外壳的正面中央固定安装有排气扇叶，在装置外壳的上表面还安装有显示面板，所述显示面板的数据端与与人机交互界面相连接，所述显示面板的正面包括液晶显示屏和控制按钮，所述装置外壳的右侧面设置有通风口，从所述通风口进入的气体依次通过预过滤网、负离子层、HEPE材料层、冷触媒材料层和活性炭层，所述预过滤网、负离子层、HEPE材料层、冷触媒材料层和活性炭层依次铺设在装置外壳的内壁上，在装置外壳的内部还固定安装有风机，所述风机设置在活性炭层的左端，所述活性炭层出气端口设置有导气管，所述导气管分布在风机的两端，所述过滤材料层的上端还铺设有光催化网，所述光催化网的上表面还固定安装有紫外灯，所述装置外壳的内壁上端还固定安装有智能控制净化器系统，所述智能控制净化器系统的输出端与PM2.5模块相连接，所述PM2.5模块固定安装在装置外壳内壁的右侧，在装置外壳的上端设置有排气口。
所述嵌入式控制系统的电源端与供电系统相连接，所述嵌入式控制系统的输入端通过控制线与红外传感器和气体传感器相连接，所述嵌入式控制系统的电路控制端口还电性连接红外遥控接收电路，所述嵌入式控制系统的输出端电性连接蜂鸣器电路和液晶显示屏，所述嵌入式控制系统通过连接触摸按键电路以及温湿度传感器电路控制显示面板，所述显示面板的控制端通过控制按钮来实现，所述嵌入式控制系统的控制端口还通过灯管控制电路以及电机控制电路控制净化器器体内部紫外灯以及电机的运转，所述嵌入式控制系统的双向控制端口电性连接PM2.5模块。
所述WEB服务器主要由客户端浏览器以及服务器端两部分组成，所述WEB服务器的信号端主要通过WIFI信号与无线收发器相连接，所述无线收发器的输出端与嵌入式控制系统相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述净化器器体的装置外壳的底部由支撑框架与支撑面接触，在装置外壳的内部两侧设置有空心板，所述空心板内部设置有智能控制净化器系统的控制电路板，所述控制电路板的电源端由供电系统控制。
作为本发明一种优选的技术方案，所述供电系统主要包括太阳能电池板和蓄电池组，所述太阳能电池板的输出端通过太阳能供电电路与控制电箱相连接，所述控制电箱内部集成有电池管理芯片，所述电池管理芯片的第一引脚通过太阳能电池板接地，所述电池管理芯片的VCC接口与第一引脚串接，所述电池管理芯片的VCC接口的另一端通过第一电容C1接地GND，所述电池管理芯片的状态接口通过第一电阻R1和二极管VD1与VSS端口相连接，所述电池管理芯片VSS端口的另一端直接接地GND，所述电池管理芯片的输出端口OUT以及其电池电压传感器输入端BAT均通过控制线分别通过连接第二电容C2和蓄电池组，所述蓄电池组的输出端并联连接有超级电容器C，所述电池管理芯片的外部电池温度监测回路输入端口TS分别连接有第二电阻R2和第三电阻R3。
作为本发明一种优选的技术方案，所述控制电箱的内部设置有多个蓄电池组，所述多个蓄电池组利用绝缘板呈现上下排列放置，在控制电箱的外表面还设置有电池组外壳，所述电池组外壳的上表面设置有通风扇，且在电池组外壳的表面通过外壳进气口连接有引出软管，所述引出软管的输出端连接有通气导管，所述通气导管的出气口与净化器器体的进气口相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述装置外壳内部的控制电路板上还级联有若干驱动块和检测板，所述若干驱动块和检测板采用5个串并转换芯片级联而成。
作为本发明一种优选的技术方案，所述移动客户端APP主要通过蓝牙模块与人际交互界面相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述气体传感器主要包括基板和传感材料，所述传感材料铺设在基板的正面中央处，在基板的两端均设置有导板，所述传感材料的导电端口还连接有两组电极板，所述基板的反面上集成有加热器单路板，所述加热器单路板的控制端口处均焊接有隔热层。
作为本发明一种优选的技术方案，所述控制电箱的内部还设置有电压转换电路板，所述电压转换电路板上集成有变压器、桥式整流电路以及高压滤波电路，所述变压器的输入端接收220V市电，所述变压器的输出端通过桥式整流电路与高压滤波电路电性连接，所述高压滤波电路的输出端通过直流转换芯片与低压滤波电路相连接，所述低压滤波电路的电流、电压输出端口直接与蓄电池组相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述电池组外壳的外表面还铺设有散热板。
作为本发明一种优选的技术方案，所述装置外壳的外表面还铺设有防尘罩。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对净化器器体内部的移动客户端APP、嵌入式控制系统和WEB服务器的控制中心节点进行数据分析，将其控制指令数据流经移动客户端产生通过WIFI经路由器传输到互联网上，再由WEB服务器将数据进斤处理发送到目标无线收发器上，WEB服务器接收数据指令后再通过UART接口将接收的指令传输到净化器的嵌入式控制系统，实现该智能净化器控制系统的创新。用户可以使用手机客户端对智能空气净化器进行局域或远程序控制，并可以实时监测室内的空气质量，并可以工作在自动模式将自动根据室内空气质量自行调节工作化态，实现室内环境改善，并且在净化器器体内部采用智能控制净化器系统，提供两种人机交互模式，分别为触摸按键操作及遥控操作，使用气体传感器、PM2.5传感器和温湿度传感器来监测室内空气质量，人机交互时，系统通过使用蜂鸣器来提示操作成功和警戒提示(滤芯、紫外灯的更换)，人机交互时的信息都在液晶显示屏上显示，无人工操作时，正常显示各空气质量数据和风速，并且使用热释电红外传感器检测人体红外信号，判断室内人员活动情况，整个控制系统利用控制电箱内部电路以及电压转换电路板实现太阳能的转化以及蓄电池储能并通过蓄电池为整个控制系统提供电源。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明净化器体剖面结构示意图；
图3为本发明气体传感器的结构示意图；
图4为本发明控制电箱内部结构示意图；
图5为本发明智能控制净化器系统的结构示意图；
图6为本发明嵌入式控制系统的结构框图；
图7为本发明电压转换电路板的结构示意图；
图8为本发明数据信号调理电路图；
图9为本发明供电系统电路图。
图中标号为：
1-净化器器体；2-智能控制净化器系统；3-人机交互界面；4-供电系统；
100-装置外壳；101-排气扇叶；102-显示面板；103-排气口；104-支撑框架；105-液晶显示屏；106-控制按钮；107-通风口；108-预过滤网；109-负离子层；110-HEPE材料层；111-冷触媒材料层；112-活性炭层；113-风机；114-导气管；115-光催化网；116-紫外灯；117-PM2.5模块；118-驱动块和检测板；119-空心板；120-控制电路板；121-防尘罩；
200-移动客户端APP；201-嵌入式控制系统；202-隔热层；203-WEB服务器；204-红外传感器；205-气体传感器；206-红外遥控接收电路；207-蜂鸣器电路；208-触摸按键电路；209-温湿度传感器电路；210-灯管控制电路；211-电机控制电路；212-客户端浏览器；213-服务器端；214-无线收发器；215-蓝牙模块；216-基板；217-传感材料；218-导板；219-电极板；220-加热器单路板；
300-太阳能供电电路；301-太阳能电池板；302-蓄电池组；303-控制电箱；304-电池管理芯片；305-绝缘板；306-电池组外壳；307-通风扇；308-引出软管；309-通气导管；310-电压转换电路板；311-变压器；312-桥式整流电路；313-高压滤波电路；314-直流转换芯片；315-低压滤波电路；316-散热板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1至图9所示：一种嵌入式智能空气净化设备，包括净化器器体1、智能控制净化器系统2、供电系统4和人机交互界面3，所述智能控制净化器系统2的功能模块主要由移动客户端APP200、嵌入式控制系统201和WEB服务器203组成，所述嵌入式控制系统201采用S3C4A1H型号ARM体系架构，具有高性能、高集成度及强扩展功能的芯片作为主控CPU，主要包含PM2.5、CO、湿度、湿度传感器和需要控制的负载，方便与移动设备连接，所述供电系统4的输出端通过控制线与净化器器体1和智能控制净化器系统2电性连接，所述人机交互界面3主要用于控制系统运行，通过智能控制净化器系统2控制净化器器体1开始工作处理受污染气体，经过净化器器体1处理后的气体通过嵌入式控制系统201内部的检测器件处理，一旦达到所设定的阈值即可通过净化器器体1的排气口103排出，所述供电系统4安装在净化器器体1的下表面上，在供电系统4的两端还设置有支撑框架104，所述支撑框架104用于将净化器器体1与支撑面隔开，所述人机交互界面3设置在净化器器体1的正面上。
所述移动客户端APP200是基于Android-Socket通信技术将移动设备与产品端的WIFI模块进行数据传输，而实现控制指令发送。并且采用结构化设计方法首先将客户端APP划分软件层次，主要分为用户界面接口层、用户功能层、基础功能层和Android操作系统层。其详细设计各层次模块，然后分析功能需求与系统模块之间的调用关系。
如图1和图2所示，所述净化器器体1包括装置外壳100，所述装置外壳100的正面中央固定安装有排气扇叶101，所述装置外壳100的外表面还铺设有防尘罩121，在装置外壳100的上表面还安装有显示面板102，所述显示面板102的数据端与与人机交互界面3相连接，所述本设计提供两种人机交互方式，分别是触摸按键操作及红外遥控操作，操作发生且成功时使用蜂鸣器提示，人机交互的结果、室内空气质量数据及空气净化器工作状态均显示在液晶显示屏上。所述显示面板102的正面包括液晶显示屏105和控制按钮106，所述液晶显示屏105采用LCD12864型号的显示器，其接口电路简单，功耗低，显示功能全面，价格低，所述装置外壳100的右侧面设置有通风口107，从所述通风口07进入的气体依次通过预过滤网108、负离子层109、HEPE材料层110、冷触媒材料层111和活性炭层112，所述预过滤网108、负离子层109、HEPE材料层110、冷触媒材料层111和活性炭层112依次铺设在装置外壳100的内壁上，所述冷触媒材料层111采用TiO2材料，所述预过滤网108采用镍网材料，以镍网为基材，将纳米状态的TiO2均匀涂装在基材表面的光触媒金属瓦榜丝过滤网。TiO2在基材上的表面覆盖率达到以上，且裸露在外，保证了光触媒的反应效率，具有表面积大、风阻小、耐老化、寿命长、反应效率高的优点。在装置外壳100的内部还固定安装有风机113，所述风机113设置在活性炭层112的左端，所述活性炭层112出气端口设置有导气管114，所述导气管114分布在风机113的两端，所述过滤材料层的上端还铺设有光催化网115，所述光催化网115的上表面还固定安装有紫外灯116，通过使用紫外灯116增强光催化网115的净化效果，且本设计中采用波长为(254+185)紫外灯116，可以有效的防止催化剂失活，提高甲苯的转化率，所述装置外壳100的内壁上端还固定安装有智能控制净化器系统2，所述智能控制净化器系统2的输出端与PM2.5模块117相连接，所述PM2.5模块117固定安装在装置外壳100内壁的右侧，在装置外壳100的上端设置有排气口103。
如图6所示，所述嵌入式控制系统201的电源端与供电系统4相连接，所述嵌入式控制系统201的输入端通过控制线与红外传感器204和气体传感器205相连接，所述红外传感器204采用LH1878型号的热释电红外传感器，其内部集成有热释电红外开关电路，用于捕捉环境中移动人体的红外信号，经过放大、稱合及比较后产生开关信号，且LH1878型号的热释电红外传感器输出的信号不能直接输出到嵌入式控制系统201，要进行信号调理，本设计使用热释电红外传感器信号处理集成电路及其外围电路构成热释电红外开关电路电路图如图8所示，所述热释电红外开关电路电路的运放供电采用TL431组成的高精度稳压电路，运算放大器选择使用高精度低失调的OP07，其参数及调零电路保证输入电压为0时，输出电压为0，滤波电容器C0和2只1N4148二极管对输入信号可能出现的危险电压进行保护。电路中，TL431分别输出正负的稳定电压。ICD作电压跟随器。PNP管增强跟随器的驱动能力。ICD与PNP组成稳压模块，保证V2电压与V1相等，V1电压为R8、R6对TL431输出的分压。选择合适的阻值，U2可稳压在一定的负值，保证输入电流为4mA时，输出为0V。ICC做运算放大器，放大倍数由R13、R14决定，ICC由TL431输出的双电源供电，可使输出达到5V，由于传感器的误差，可能导致输入电流边界值不准，可微调R6对零点进行校正，微调R13对满度进行校正。对于重要电阻R1、R6、R8、R13、R14，应采用精度为0.1‰的精密电阻；
所述嵌入式控制系统201的电路控制端口还电性连接红外遥控接收电路206，所述红外遥控接收电路206选用SAA3010编码芯片，可外接64个按键，工作电压低，且遥控器轻便小巧，所述红外遥控接收电路206的作用是对红外遥控信号进行接收、解码输出，送至嵌入式控制系统201进行处理，选用BC7210作为红外遥控接收电路的红外解码芯片，其工作电压为2.7-5V，需要提供4M晶振作为解码的时间基准，且BC7210红外解码芯片为串行输出，输出的两个字节，包含地址、数据等信息，通过输入到嵌入式控制系统201中，产生中断。
所述嵌入式控制系统201的输出端电性连接蜂鸣器电路207和液晶显示屏105，所述蜂鸣器电路207用来提示使用者操作成功，同时定时功能结束关机及预过滤网108，紫外灯使用期限到期都需要蜂鸣器的蜂鸣提示。所述嵌入式控制系统201通过连接触摸按键电路208以及温湿度传感器电路209控制显示面板102，所述显示面板102的控制端通过控制按钮106来实现，所述嵌入式控制系统201的控制端口还通过灯管控制电路210以及电机控制电路211控制净化器器体1内部紫外灯116以及电机113的运转，所述嵌入式控制系统201的双向控制端口电性连接PM2.5模块117。
所述PM2.5模块117选用DN7C3JA001型号的PM2.5传感器，该传感器可以检测检测0.5um以上的PM2.5颗粒物，检测周期仅为10秒，是目前检测时间最短的PM2.5检测器件，与以往的检测器相比，该传感器体积小，具有基本免维护、成本低廉的优点。
所述温湿度传感器电路209采用QM1H0P0073型号的处理器，由于QM1H0P0073在内部集成了放大器、转换器及处理器等，因此温湿度传感器数据采集电路设计较简单，只需要提供的5V直流工作电源，将数据读取到嵌入式控制系统201的接口上，按该传感器规定的规则进行读取即可。
所述触摸按键电路208采用Cypress-CY8CMBR13116控制器，是基于CapSense触摸感应技术幵发的触摸按键电路，CY8CMBR13116控制器使用电容触摸感应方法将电容的变化转换为数字计数，该值电容成正比，通过比较未发生触摸时原始计数的变化，控制器能够按键的状态。所需外围元件比较少，单个按键的灵敏度均可独立调节，可同时实现多个触摸式按键，因此触摸按键电路设计简单，灵敏度高，能集成为一块电路板与控制电路相连。
如图5所示，所述WEB服务器203主要由客户端浏览器212以及服务器端213两部分组成，所述WEB服务器203的信号端主要通过WIFI信号与无线收发器214相连接，所述无线收发器214的输出端与嵌入式控制系统201相连接，你想访问一个网页时，需要在浏览器的地址栏中输入该网页的URL地址，或者是通过超链接链接到该网页。浏览器会向该网页所在的服务器发送一个HTTP请求，服务器会对接收到的请求信息进行处理，然后将处理的结果返回给浏览器，最终将浏览器处理后的结果呈现给用户。
本发明设计的Web框架是基于MVC架构模式开发的Web应用程序，被其分成兰个部分，模型(Model)、视图(View)和控制器(Controller)。模型Model负责应用程序的业务逻辑，封装访问数据库的方法并提供一个可重用的类，视图View包括web活模板设计，提供从用户收集数据的机制，而控制器Controller将视图设计和Model合并在一起，负责从视图收集数据，并决定程序的执行逻辑调用模型层并解析返回数据，使其能在视图层显示。
如图2所示，所述净化器器体1的装置外壳100的底部由支撑框架104与支撑面接触，在装置外壳100的内部两侧设置有空心板119，所述空心板119内部设置有智能控制净化器系统2的控制电路板117，所述控制电路板117的电源端由供电系统4控制。
如图9所示，所述供电系统4主要包括太阳能电池板301和蓄电池组302，所述太阳能电池板301的输出端通过太阳能供电电路300与控制电箱303相连接，所述控制电箱303内部集成有电池管理芯片304，所述电池管理芯片304采用BQ24200型号的单节锂粒子电池充电管理芯片，其对蓄电池组302进行充电，如果电池电压低于内部低电压阀值时，首先是预充电阶段，充电电流较小，一般电流小于0.1C时，采取涓流充电方式对电池进行充电，，这样可修复深度放电的电池；预充电结束后，在内部限制的电流以下，以最大电流对电池进行充电，直到电池充电到期望的电压值充电过程结束；所述电池管理芯片304的第一引脚通过太阳能供电电路300接地，所述电池管理芯片304的VCC接口与第一引脚串接，所述电池管理芯片304的VCC接口的另一端通过第一电容C1接地GND，所述电池管理芯片304的状态接口通过第一电阻R1和二极管VD1与VSS端口相连接，所述电池管理芯片304VSS端口的另一端直接接地GND，所述电池管理芯片304的输出端口OUT以及其电池电压传感器输入端BAT均通过控制线分别通过连接第二电容C2和蓄电池组302，所述蓄电池组302的输出端并联连接有超级电容器C，所述超级电容器C是介于传统蓄电池与传统静电电容器之间的新概念能量储存器件。与传统电容器相比，它具有较大的容量、较高的能量、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命。与传统蓄电池相比，超级电容器具有更大的功率密度(10倍以上)，充电时间短，释放能量速度快、循环寿命长、对环境无污染等特点。所述电池管理芯片304的外部电池温度监测回路输入端口TS分别连接有第二电阻R2和第三电阻R3，本电路设计中加入了超级电容器C，解决了瞬间大功率供电问题，电路简单可靠，无需维护。
如图4所示，所述控制电箱303的内部设置有多个蓄电池组302，所述多个蓄电池组302利用绝缘板305呈现上下排列放置，在控制电箱303的外表面还设置有电池组外壳306，所述电池组外壳306的外表面还铺设有散热板316，所述电池组外壳306的上表面设置有通风扇307，且在电池组外壳306的表面通过外壳进气口连接有引出软管308，所述引出软管308主要用来导出由进气口进入到通气导管309内，所述引出软管308的输出端连接有通气导管309，所述通气导管309的出气口与净化器器体1的进气口相连接，通过通气导管309将蓄电池组302内部排列的电池内部的气体经过净化器器体1进行净化，防止电池在温度较高的条件下被氧化，产生有害气体。
所述装置外壳100内部的控制电路板117上还级联有若干驱动块和检测板118，所述若干驱动块和检测板118为插板式结构便于维护和扩展。所述若干驱动块和检测板118采用5个串并转换芯片级联而成，所述系统采用5个串并转换芯片74LS595AN级联，前级的串行输出作为后级串行输入，每一级的并行输出直接输入到反吹电磁阀。这样，嵌入式控制系统201只需要经过10个时钟周期，就可以完成对控制电箱303内部的电池组外壳306的温度检测，降低了电池组内部的温度。
所述移动客户端APP200主要通过蓝牙模块215与人际交互界面3相连接。
如图3所示，所述气体传感器205主要包括基板216和传感材料217，所述传感材料217铺设在基板216的正面中央处，在基板216的两端均设置有导板218，所述传感材料217的导电端口还连接有两组电极板219，所述基板216的反面上集成有加热器单路板220，所述加热器单路板220的控制端口处均焊接有隔热层221，气体传感器205工作时，加热器单路板220主要用来驱动直热式加热器进行加热，并且直热式加热器需要加热到150℃以上的温度，吸附在带负电荷晶体表面的氧会吸附供出电子，在空间电荷区留下正电荷，粒子接触表面(晶粒界面)会形成势皇，势垄阻碍电子的流动。当晶粒界面吸附可以容纳电子的气体时，势垒会增加，导电率下降，电阻值增大；当吸附还原性气体时，表面氧的浓度会下降，势垒会降低，导电率增大，电阻值减小。因此，空气中气体浓度的变化在传感器上的反应是传感器电导率的变化。
如图7所示，所述控制电箱303的内部还设置有电压转换电路板310，所述电压转换电路板310上集成有变压器311、桥式整流电路312以及高压滤波电路313，所述变压器311的输入端接收220V市电，所述变压器311的输出端通过桥式整流电路312与高压滤波电路313电性连接，所述高压滤波电路313的输出端通过直流转换芯片314与低压滤波电路315相连接，所述低压滤波电路315的电流、电压输出端口直接与蓄电池组302相连接，所述变压器311将220V交流电降压成12V交流电，经过桥式整流电路312成直流电，直流电通过高压滤波电路313滤波后输送到MP1482型号的电源转换芯片降压成直流电，最后经低压滤波电路315滤波后作为蓄电池组302的供电电源。
本发明创新点在于：从净化器器体和移动客户端两方面进行设计，并通过对净化器器体内部的移动客户端APP、嵌入式控制系统和WEB服务器的控制中心节点进行数据分析，将其控制指令数据流经移动客户端产生通过WIFI经路由器传输到互联网上，再由WEB服务器将数据进斤处理发送到目标无线收发器上，WEB服务器接收数据指令后再通过UART接口将接收的指令传输到净化器的嵌入式控制系统，实现该智能净化器控制系统的创新。用户可以使用手机客户端对智能空气净化器进行局域或远程序控制，并可以实时监测室内的空气质量，并可以工作在自动模式将自动根据室内空气质量自行调节工作化态，实现室内环境改善，并且在净化器器体内部采用智能控制净化器系统，提供两种人机交互模式，分别为触摸按键操作及遥控操作，使用气体传感器、PM2.5传感器和温湿度传感器来监测室内空气质量，人机交互时，系统通过使用蜂鸣器来提示操作成功和警戒提示(滤芯、紫外灯的更换)，人机交互时的信息都在液晶显示屏上显示，无人工操作时，正常显示各空气质量数据和风速，并且使用热释电红外传感器检测人体红外信号，判断室内人员活动情况，整个控制系统利用控制电箱内部电路以及电压转换电路板实现太阳能的转化以及蓄电池储能并通过蓄电池为整个控制系统提供电源。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种嵌入式智能空气净化设备，其特征在于：包括净化器器体(1)、智能控制净化器系统(2)、供电系统(4)和人机交互界面(3)，所述智能控制净化器系统(2)的功能模块包括移动客户端APP(200)、嵌入式控制系统(201)和WEB服务器(203)，所述供电系统(4)的输出端通过控制线与净化器器体(1)和智能控制净化器系统(2)电性连接，所述人机交互界面(3)用于控制系统运行，通过智能控制净化器系统(2)控制净化器器体(1)工作，经过净化器器体(1)处理后的气体通过嵌入式控制系统(201)内部的检测器件处理，当达到所设定的阈值即通过净化器器体(1)的排气口(103)排出，所述供电系统(4)安装在净化器器体(1)的下表面上，在供电系统(4)的两端还设置有支撑框架(104)，所述支撑框架(104)用于将净化器器体(1)与支撑面隔开，所述人机交互界面(3)设置在净化器器体(1)的正面上。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式智能空气净化设备，其特征在于：所述净化器器体(1)包括装置外壳(100)，所述装置外壳(100)的正面中央固定安装有排气扇叶(101)，在装置外壳(100)的上表面还安装有显示面板(102)，所述显示面板(102)的数据端与人机交互界面(3)相连接，所述显示面板(102)的正面包括液晶显示屏(105)和控制按钮(106)，所述装置外壳(100)的右侧面设置有通风口(107)，从所述通风口(107)进入的气体依次通过预过滤网(108)、负离子层(109)、HEPE材料层(110)、冷触媒材料层(111)和活性炭层(112)，所述预过滤网(108)、负离子层(109)、HEPE材料层(110)、冷触媒材料层(111)和活性炭层(112)依次铺设在装置外壳(100)的内壁上，在装置外壳(100)的内部还固定安装有风机(113)，所述风机(113)设置在活性炭层(112)的左端，所述活性炭层(112)出气端口设置有导气管(114)，所述导气管(114)分布在风机(113)的两端，所述过滤材料层的上端还铺设有光催化网(115)，所述光催化网(115)的上表面还固定安装有紫外灯(116)，所述装置外壳(100)的内壁上端还固定安装有智能控制净化器系统(2)，所述智能控制净化器系统(2)的输出端与PM2.5模块(117)相连接，所述PM2.5模块(117)固定安装在装置外壳(100)内壁的右侧，在装置外壳(100)的上端设置有排气口(103)。
3.根据权利要求2所述的一种嵌入式智能空气净化设备，其特征在于：所述嵌入式控制系统(201)的电源端与供电系统(4)相连接，所述嵌入式控制系统(201)的输入端通过控制线连接有红外传感器(204)和气体传感器(205)，所述嵌入式控制系统(201)的电路控制端口电性连接有红外遥控接收电路(206)，所述嵌入式控制系统(201)的输出端电性连接有蜂鸣器电路(207)和液晶显示屏(105)，所述嵌入式控制系统(201)通过连接触摸按键电路(208)以及温湿度传感器电路(209)控制显示面板(102)，所述显示面板(102)的控制端通过控制按钮(106)来实现，所述嵌入式控制系统(201)的控制端口还通过灯管控制电路(210)以及电机控制电路(211)控制净化器器体(1)内部紫外灯(116)以及电机(113)的运转，所述嵌入式控制系统(201)的双向控制端口电性连接PM2.5模块(117)。
4.根据权利要求2所述的一种嵌入式智能空气净化设备，其特征在于：所述净化器器体(1)的装置外壳(100)的底部由支撑框架(104)与支撑面接触，在装置外壳(100)的内部两侧设置有空心板(119)，所述空心板(119)内部设置有智能控制净化器系统(2)的控制电路板(117)，所述控制电路板(117)的电源端由供电系统(4)控制。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式智能空气净化设备，其特征在于：所述供电系统(4)包括太阳能电池板(301)和蓄电池组(302)，所述太阳能电池板(301)的输出端通过太阳能供电电路(300)与控制电箱(303)相连接，所述控制电箱(303)内部集成有电池管理芯片(304)，所述电池管理芯片(304)的第一引脚通过太阳能电池板(301)接地，所述电池管理芯片(304)的VCC接口与第一引脚串接，所述电池管理芯片(304)的VCC接口的另一端通过第一电容(C1)接地(GND)，所述电池管理芯片(304)的状态接口通过第一电阻(R1)和二极管(VD1)与VSS端口相连接，所述电池管理芯片(304)VSS端口的另一端直接接地(GND)，所述电池管理芯片(304)的输出端口(OUT)以及其电池电压传感器输入端(BAT)均通过控制线分别通过连接第二电容(C2)和蓄电池组(302)，所述蓄电池组(302)的输出端并联连接有超级电容器(C2)，所述电池管理芯片(304)的外部电池温度监测回路输入端口(TS)分别连接有第二电阻(R2)和第三电阻(R3)。
6.根据权利要求5所述的一种嵌入式智能空气净化设备，其特征在于：所述控制电箱(303)的内部设置有多个蓄电池组(302)，所述多个蓄电池组(302)利用绝缘板(305)呈现上下排列放置，在控制电箱(303)的外表面还设置有电池组外壳(306)，所述电池组外壳(306)的上表面设置有通风扇(307)，且在电池组外壳(306)的表面通过外壳进气口连接有引出软管(308)，所述引出软管(308)的输出端连接有通气导管(309)，所述通气导管(309)的出气口与净化器器体(1)的进气口相连接。
7.根据权利要求3所述的一种嵌入式智能空气净化设备，其特征在于：所述气体传感器(205)包括基板(216)和传感材料(217)，所述传感材料(217)铺设在基板(216)的正面中央处，在基板(216)的两端均设置有导板(218)，所述传感材料(217)的导电端口还连接有两组电极板(219)，所述基板(216)的反面上集成有加热器单路板(220)，所述加热器单路板(220)的控制端口处均焊接有隔热层(202)。
8.根据权利要求5所述的一种嵌入式智能空气净化设备，其特征在于：所述控制电箱(303)的内部还设置有电压转换电路板(310)，所述电压转换电路板(310)上集成有变压器(311)、桥式整流电路(312)以及高压滤波电路(313)，所述变压器(311)的输入端接收220V市电，所述变压器(311)的输出端通过桥式整流电路(312)与高压滤波电路(313)电性连接，所述高压滤波电路(313)的输出端通过直流转换芯片(314)与低压滤波电路(315)相连接，所述低压滤波电路(315)的电流、电压输出端口直接与蓄电池组(302)相连接。
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