CN107490102A - 一种空气净化器及分布式智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空气净化器及分布式智能控制系统，所述分布式智能控制系统包括空气净化器、网关及远程控制设备；所述空气净化器通过Zigbee无线网络与所述网关通信连接，所述网关通过GPRS模块或WIFI模块或3G模块与所述远程控制设备通信连接；所述空气净化器集成了加湿器的功能，所述网关和多台空气净化器之间通过无线自动组网，一个网关可以根据需要配备多台空气净化器，网关可以获取当前的空气质量情况，并根据当前的空气情况自动控制和它组网的指定空气净化器的启停及其他控制；所述远程控制设备操控方便，可进行智能预设，高效节能。

Description

一种空气净化器及分布式智能控制系统

技术领域

本发明涉及空气净化器及控制领域，具体涉及一种空气净化器及分布式智能控制系统。

背景技术

通常的空气净化器，考虑到水分对滤网的效率影响，一般没有加湿功能和空气质量监测功能，因此，尤其在北方冬季，人们需要加湿就的单买加湿器，造成家电设备种类增多。另外有些产品虽然集成环境监测产品，但没有设备的地方想知道环境质量，就需要将净化器搬到需要监测的地方，存在着诸多不变。

此外，当前的空气净化器一般是单机运行操作，且不具备网络或无线通讯功能。它的启动和控制需要用户手动控制，虽然有些空气净化器带有空气质量检测的功能，但无法做到根据当前的环境情况进行自动控制；另外，一台空气净化器只能对一个房间进行净化，多个房间需要多台净化器，这些净化器是孤立的，无法进行统一的统筹控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有方法的不足，提供一种空气净化器及分布式智能控制系统，所述分布式智能控制系统包括空气净化器、网关及远程控制设备；所述空气净化器通过Zigbee无线网络与所述网关通信连接，所述网关通过GPRS模块或WIFI模块或3G模块与所述远程控制设备通信连接；所述空气净化器集成了加湿器的功能，采用空气先过滤后加湿、加湿水雾与滤网隔离，从而有效避免雾气对滤网的影响；所述网关和多台空气净化器之间通过无线自动组网，一个网关可以根据需要配备多台空气净化器；此外，网关可以获取当前的空气质量情况，并根据当前的空气情况自动控制和它组网的指定空气净化器的启停及其他控制；所述远程控制设备操控方便，可进行智能预设，高效节能。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下。

一种空气净化器，包括净化器本体、电源模块、净化器主控模块、加湿器控制模块、操作显示模块、加湿器本体、负离子发生器、风扇及第一Zigbee传输模块；所述电源模块与所述净化器主控模块、加湿器控制模块、负离子发生器及风扇分别相连用于提供电源；所述净化器主控模块与所述操作显示模块相连用于接收操作显示模块发送的操作指令并将净化器本体、加湿器本体、负离子发生器及风扇的工作状态反馈给操作显示模块进行显示；所述净化器主控模块与所述净化器本体、负离子发生器、风扇和加湿器控制模块分别相连用于将所述操作指令转换为控制信号并执行控制；所述净化器主控模块与所述第一Zigbee传输模块相连用于传输数据；所述加湿器本体内设加湿器雾化片和液位传感器，所述加湿器控制模块与所述加湿器本体相连用于根据所述控制信号控制加湿器本体的开关并接收加湿器本体反馈的液位信号；所述加湿器控制模块将所述液位信号反馈给所述净化器主控模块。

所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块；所述第一电源模块与所述加湿器控制模块、负离子发生器及风扇分别相连用于提供电源；所述第二电源模块与所述净化器主控模块相连用于提供电源。

所述净化器主控模块与所述负离子发生器和风扇之间均通过光电隔离连接；所述加湿器控制模块与所述加湿器本体之间通过光电隔离连接。

所述加湿器本体内设加湿器雾化片和液位传感器，所述加湿器控制模块与所述加湿器本体相连用于控制加湿器雾化片工作并接收液位传感器反馈的液位信号；所述加湿器控制模块将所述液位信号转换成液位报警信号反馈给所述净化器主控模块。

所述加湿器雾化片采用陶瓷雾化片，所述液位传感器采用光电液位传感器。

一种空气净化器的分布式智能控制系统，包括所述的空气净化器，还包括网关及远程控制设备；所述空气净化器通过Zigbee无线网络与所述网关通信连接，所述网关通过GPRS模块或WIFI模块或3G模块与所述远程控制设备通信连接；所述空气净化器包括一台或多台；

所述网关包括MCU模块、第二Zigbee传输模块、空气质量采集传感器组、GPRS模块、WIFI模块和3G模块；所述MCU模块与所述第二Zigbee传输模块相连用于与所述空气净化器相互传输数据；所述MCU模块与所述GPRS模块、WIFI模块或3G模块相连用于与所述远程控制设备相互传输数据；所述MCU模块与所述空气质量采集传感器组相连用于采集与空气质量相关的数据；

所述远程控制设备包括系统设置模块、空气净化器监控模块和空气质量显示模块；所述系统设置模块用于搜索分布式智能控制系统下的网关及与网关相连的空气净化器，并对搜索到的网关进行无线通信连接设置及对搜索到的空气净化器进行别名设置；所述空气净化器监控模块用于对搜索到的空气净化器进行监视和控制，包括对净化器本体、加湿器本体和负离子发生器的开关机状态、及风扇的开关机状态与风速进行监视和控制，还包括对加湿器液位的监视；所述空气质量显示模块用于对搜索到的网关所采集到空气质量数据进行显示。

所述网关还包括手动控制模块和自动控制模块；所述手动控制模块、自动控制模块分别与所述MCU模块相连用于通过网关对净化器本体、加湿器本体和负离子发生器的开关机状态、及风扇的开关机状态与风速进行控制；

所述手动控制模块通过MCU执行手动控制的方法包括：读取净化器设备参数；判断是否改变当前控制状态，如果是，发送控制指令给空气净化器监控模块。

所述自动控制模块通过MCU执行自动控制的方法包括：设置自动控制参数；读取自动控制设置项；将实时获取到的空气质量数据与设置项进行比较；判断是否改变当前控制状态，如果是，发送控制指令给空气净化器监控模块。

所述空气质量采集传感器组包括温湿度传感器、气味传感器和PM2.5传感器。

所述网关还包括LED显示模块，所述LED显示模块与所述MCU模块相连用于显示采集到的空气质量数据是否在正常范围内。

所述远程控制设备与网关进行无线通信连接的方法为：

步骤1，对局域网内的所有IP的指定端口发送连接请求；

步骤2，收到某个IP连接成功回应后，把回应IP地址加入待检查队列；

步骤3，延时预设时间；

步骤4，判断待检查队列是否有数据，如果没有，继续判断待检查队列是否有数据；如果有，执行步骤5；

步骤5，顺序取出待检查IP并发起连接；

步骤6，发送检查指令到待检查IP，解析返回数据；

步骤7，记录网关信息并显示在已搜索列表；

步骤8，从已搜索列表中选择网关执行相关操作；同时，从待检查队列中剔除当前检查的IP。

本发明的空气净化器集成加湿、负离子、除甲醛等异味、净化功能，使房间达到舒适的湿度和布满负离子；其净化器主控模块与负离子发生器、风扇和加湿器控制模块之间均通过光电隔离连接，用于加强净化器主控模块的抗干扰能力；空气净化器具有本地触控操作的功能，操作简便。

本发明的智能网关集成了网关功能和空气质量监测功能，采用一个设备即可以对空气净化器进行操控，还可以监测环境温度、湿度、PM2.5，甲醛，在无需用户干涉的情况下自动把当前环境的湿度、PM2.5等指标调节到人体较舒适的数值，不但实现了对当前环境的自动调节，还实现对能源的节约利用；且体积小巧，移动方便。通过网关及所属多个空气净化器的自组网，实现了对多个空气净化器的统筹控制，使多个空气净化器成为一个系统。

本发明的远程控制设备除操控除具备本地操控的全部功能外，还可以预设各种模式，自动启动或停止；可以预设智能净化模式，比如预设当网关监测到空气环境参数(比如PM2.5值)达到一定的数值时，主机自动启动的预设的空气净化模式，并在达到预设空气净化效果后，主机自动休眠，高效节能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

图1为本发明的空气净化器的结构框图；

图2为本发明的空气净化器的电路原理图；

图3为本发明的空气净化器的负离子开关电路图；

图4为本发明的空气净化器的风扇开关电路图；

图5为本发明的空气净化器的风扇调速PWM输出电路图；

图6为本发明的空气净化器的分布式智能控制系统的系统框图；

图7为本发明的空气净化器的Zigbee通讯接口框图；

图8为本发明的网关的MCU模块的硬件电路图；

图9为本发明的网关的Zigbee通讯接口框图；

图10为本发明的网关的自动控制模块的控制流程图；

图11为本发明的网关连接流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。

参见图1所示，一种空气净化器，包括净化器本体1、电源模块2、净化器主控模块3、加湿器控制模块4、操作显示模块5、加湿器本体6、负离子发生器7、风扇8及第一Zigbee传输模块9；所述电源模块2与所述净化器主控模块3、加湿器控制模块4、负离子发生器7及风扇8分别相连用于提供电源；所述净化器主控模块3与所述操作显示模块5相连用于接收操作显示模块5发送的操作指令并将净化器本体1、加湿器本体6、负离子发生器7及风扇8的工作状态反馈给操作显示模块5进行显示；所述净化器主控模块3与所述净化器本体1、负离子发生器7、风扇8和加湿器控制模块4分别相连用于将所述操作指令转换为控制信号并执行控制；所述净化器主控模块3与所述第一Zigbee传输模块9相连用于传输数据；所述加湿器本体6内设加湿器雾化片和液位传感器，所述加湿器控制模块4与所述加湿器本体6相连用于根据所述控制信号控制加湿器本体6的开关并接收加湿器本体6反馈的液位信号；所述加湿器控制模块4将所述液位信号反馈给所述净化器主控模块3。

进一步的，参见图2所示，所述电源模块2包括第一电源模块2和第二电源模块2；所述第一电源模块2与所述加湿器控制模块4、负离子发生器7及风扇8分别相连用于提供电源；所述第二电源模块2与所述净化器主控模块3相连用于提供电源。

具体的，第一电源模块2为24VDC/0.5A和24VDC/1A、以及220VAC，5W三路输出，分别为加湿器控制模块4、风扇8供电、负离子发生器7供电。第二电源模块2为5VDC/1A输出，专为净化器主控板供电。

进一步的，所述净化器主控模块3与所述负离子发生器7和风扇8之间均通过光电隔离连接；所述加湿器控制模块4与所述加湿器本体6之间通过光电隔离连接，用于加强所述净化器主控模块3的抗干扰能力。负离子发生器7开关电路、风扇8开关电路、风扇8调速PWM输出电路分别参见图3、图4及图5所示。

进一步的，参见图2所示，所述加湿器本体6内设加湿器雾化片和液位传感器，所述加湿器控制模块4与所述加湿器本体6相连用于控制加湿器雾化片工作并接收液位传感器反馈的液位信号；所述加湿器控制模块4将所述液位信号转换成液位报警信号反馈给所述净化器主控模块3。所述加湿器雾化片采用陶瓷雾化片，所述液位传感器采用光电液位传感器。

具体的，所述操作显示模块5的按键设计采用触控开关，包括如下按键：

“负离子”：一键一灯；按下后负离子启动，绿LED灯亮；再次按下，关闭负离子，灯灭；

“加湿”；一键二灯；按下后加湿启动，(启动反馈来自于净化器主控制板)绿LED灯亮；再次按下，加湿停止，灯灭。该键下方还设计一个红LED灯，缺水时，液位报警红灯亮(缺水反馈来自于净化主控制板)；具体的，加湿运行状态LED绿灯的先决条件为：风机运行，加湿键指令按下并且无低液位报警状态。

“电源开机”：一键二灯；按下后净化器启动，即净化器本体1的风机上电，绿LED灯指示；再次按下，净化器处于停止待机状态，红LED灯亮,绿LED灯灭。这里所说停止指整个机器处于待机状态。(加湿、风机、负离子都停止运行，但可以通过WIFI模块远程操作打开。)

“风速1”：一键两灯；按下后，风机低速运行，绿灯亮。再次按下，风机以睡眠模式超低速运行，红灯亮。净化器电源开机键按下后，默认低速运行。

“风速2”：一键两灯；按下后，风机高速运行，绿灯亮。再次按下，风机高速2运行，白灯亮。

参见图6所示，一种空气净化器的分布式智能控制系统，包括所述的空气净化器，还包括网关及远程控制设备；所述空气净化器通过Zigbee无线网络与所述网关通信连接，所述网关通过GPRS模块或WIFI模块或3G模块与所述远程控制设备通信连接；所述空气净化器包括一台或多台。

具体的，参见图7所示，所述空气净化器通过Zigbee无线网络将净化器本体1、加湿器本体6和负离子发生器7的开关机状态信息、风扇8的开关机状态与风速控制信息及加湿器的缺水报警信息上传给网关，网关执行对应的手动控制或自动控制。

进一步的，所述网关包括MCU模块、第二Zigbee传输模块、空气质量采集传感器组、GPRS模块、WIFI模块和3G模块；所述MCU模块与所述第二Zigbee传输模块相连用于与所述空气净化器相互传输数据；所述MCU模块与所述GPRS模块、WIFI模块或3G模块相连用于与所述远程控制设备相互传输数据；所述MCU模块与所述空气质量采集传感器组相连用于采集与空气质量相关的数据。如图8所示为网关的MCU模块的硬件电路图，第二Zigbee传输模块采用CC2530芯片，WIFI模块采用HF_LPT220芯片。

进一步的，参见图9所示，所述网关还包括手动控制模块和自动控制模块；所述动控制模块、自动控制模块分别与所述MCU模块相连用于通过网关对净化器本体、加湿器本体和负离子发生器的开关机状态、及风扇的开关机状态与风速进行控制；

参见图10所示，所述自动控制模块通过MCU执行自动控制的方法包括：设置自动控制参数；读取自动控制设置项；将实时获取到的空气质量数据与设置项进行比较；判断是否改变当前控制状态，如果是，发送控制指令给空气净化器监控模块。

所述空气质量采集传感器组包括但不限于温湿度传感器、气味传感器(甲醛MP503传感器)和PM2.5传感器。

所述网关还包括LED显示模块，所述LED显示模块与所述MCU模块相连用于显示采集到的空气质量数据是否在正常范围内。

所述远程控制设备包括系统设置模块、空气净化器监控模块和空气质量显示模块；所述系统设置模块用于搜索分布式智能控制系统下的网关及与网关相连的空气净化器，并对搜索到的网关进行无线通信连接设置及对搜索到的空气净化器进行别名设置；所述空气净化器监控模块用于对搜索到的空气净化器进行监视和控制，包括对净化器本体、加湿器本体和负离子发生器的开关机状态、及风扇的开关机状态与风速进行监视和控制，还包括对加湿器液位的监视；所述空气质量显示模块用于对搜索到的网关所采集到空气质量数据进行显示。

可以理解的是，所述远程控制设备包括但不限于PC、手机和PAD。所述系统设置模块、空气净化器监控模块和空气质量显示模块的功能通过软件APP实现。

所述系统设置主要包括：通过搜索或更新按钮，即可发现该系统的所有设备，设备包括无线路由器、网关和分布式空气净化器。进行WIFI的连接设置，以及分布式空气净化器的别名设置。比如：空气净化器(主卧)、空气净化器(客厅1)、空气净化器(客厅2)。

参见图11所示，所述远程控制设备与网关进行无线通信连接的方法为：

步骤1，在APP的登录界面上选择系统设置，点击搜索按钮，对局域网内的所有IP的指定端口发送连接请求；

步骤2，收到某个IP连接成功回应后，把回应IP地址加入待检查队列；

步骤3，延时预设时间；

步骤4，判断待检查队列是否有数据，如果没有，继续判断待检查队列是否有数据；如果有，执行步骤5；

步骤5，顺序取出待检查IP并发起连接；

步骤6，发送检查指令到待检查IP，解析返回数据；

步骤7，记录网关信息并显示在已搜索列表；

步骤8，从已搜索列表中选择网关执行相关操作；同时，从待检查队列中剔除当前检查的IP。

所述气净化器监控模块用于显示各设备是否在线或离线，选择相应的分布式空气净化器，进行控制。在远程控制设备APP上的操作显示与在所述操作显示模块上的操作显示一致，即在操作显示模块上的操作显示通过远程控制设备APP软件均可以操作显示。

所述空气质量显示模块用于显示包括但不限于温度、湿度、PM2.5和甲醛等空气质量相关数据。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空气净化器，包括净化器本体，其特征在于，还包括：电源模块、净化器主控模块、加湿器控制模块、操作显示模块、加湿器本体、负离子发生器、风扇及第一Zigbee传输模块；所述电源模块与所述净化器主控模块、加湿器控制模块、负离子发生器及风扇分别相连用于提供电源；所述净化器主控模块与所述操作显示模块相连用于接收操作显示模块发送的操作指令并将净化器本体、加湿器本体、负离子发生器及风扇的工作状态反馈给操作显示模块进行显示；所述净化器主控模块与所述净化器本体、负离子发生器、风扇和加湿器控制模块分别相连用于将所述操作指令转换为控制信号并执行控制；所述净化器主控模块与所述第一Zigbee传输模块相连用于传输数据；所述加湿器本体内设加湿器雾化片和液位传感器，所述加湿器控制模块与所述加湿器本体相连用于根据所述控制信号控制加湿器本体的开关并接收加湿器本体反馈的液位信号；所述加湿器控制模块将所述液位信号反馈给所述净化器主控模块。

2.根据权利1所述的空气净化器，其特征在于，所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块；所述第一电源模块与所述加湿器控制模块、负离子发生器及风扇分别相连用于提供电源；所述第二电源模块与所述净化器主控模块相连用于提供电源。

3.根据权利1所述的空气净化器，其特征在于，所述净化器主控模块与所述负离子发生器和风扇之间均通过光电隔离连接；所述加湿器控制模块与所述加湿器本体之间通过光电隔离连接。

4.根据权利1所述的空气净化器，其特征在于，所述加湿器本体内设加湿器雾化片和液位传感器，所述加湿器控制模块与所述加湿器本体相连用于控制加湿器雾化片工作并接收液位传感器反馈的液位信号；所述加湿器控制模块将所述液位信号转换成液位报警信号反馈给所述净化器主控模块。

5.根据权利4所述的空气净化器，其特征在于，所述加湿器雾化片采用陶瓷雾化片，所述液位传感器采用光电液位传感器。

6.一种空气净化器的分布式智能控制系统，其特征在于：包括如权利要求1至6中任一项权利要求所述的空气净化器，还包括网关及远程控制设备；所述空气净化器通过Zigbee无线网络与所述网关通信连接，所述网关通过GPRS模块或WIFI模块或3G模块与所述远程控制设备通信连接；所述空气净化器包括一台或多台；

所述网关包括MCU模块、第二Zigbee传输模块、空气质量采集传感器组、GPRS模块、WIFI模块和3G模块；所述MCU模块与所述第二Zigbee传输模块相连用于与所述空气净化器相互传输数据；所述MCU模块与所述GPRS模块、WIFI模块或3G模块相连用于与所述远程控制设备相互传输数据；所述MCU模块与所述空气质量采集传感器组相连用于采集与空气质量相关的数据；

所述远程控制设备包括系统设置模块、空气净化器监控模块和空气质量显示模块；所述系统设置模块用于搜索分布式智能控制系统下的网关及与网关相连的空气净化器，并对搜索到的网关进行无线通信连接设置及对搜索到的空气净化器进行别名设置；所述空气净化器监控模块用于对搜索到的空气净化器进行监视和控制，包括对净化器本体、加湿器本体和负离子发生器的开关机状态、及风扇的开关机状态与风速进行监视和控制，还包括对加湿器液位的监视；所述空气质量显示模块用于对搜索到的网关所采集到空气质量数据进行显示。

7.根据权利6所述的空气净化器的分布式智能控制系统，其特征在于，所述网关还包括手动控制模块和自动控制模块；所述手动控制模块、自动控制模块分别与所述MCU模块相连用于通过网关对净化器本体、加湿器本体和负离子发生器的开关机状态、及风扇的开关机状态与风速进行控制；

所述手动控制模块通过MCU执行手动控制的方法包括：读取净化器设备参数；判断是否改变当前控制状态，如果是，发送控制指令给空气净化器监控模块。

所述自动控制模块通过MCU执行自动控制的方法包括：设置自动控制参数；读取自动控制设置项；将实时获取到的空气质量数据与设置项进行比较；判断是否改变当前控制状态，如果是，发送控制指令给空气净化器监控模块。

8.根据权利6所述的空气净化器的分布式智能控制系统，其特征在于，所述空气质量采集传感器组包括温湿度传感器、气味传感器和PM2.5传感器。

9.根据权利6所述的空气净化器的分布式智能控制系统，其特征在于，所述网关还包括LED显示模块，所述LED显示模块与所述MCU模块相连用于显示采集到的空气质量数据是否在正常范围内。

10.根据权利6所述的空气净化器的分布式智能控制系统，其特征在于，所述远程控制设备与网关进行无线通信连接的方法为：

步骤1，对局域网内的所有IP的指定端口发送连接请求；

步骤2，收到某个IP连接成功回应后，把回应IP地址加入待检查队列；

步骤3，延时预设时间；

步骤4，判断待检查队列是否有数据，如果没有，继续判断待检查队列是否有数据；如果有，执行步骤5；

步骤5，顺序取出待检查IP并发起连接；

步骤6，发送检查指令到待检查IP，解析返回数据；

步骤7，记录网关信息并显示在已搜索列表；

步骤8，从已搜索列表中选择网关执行相关操作；同时，从待检查队列中剔除当前检查的IP。