CN107796094A - 一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，教室内设置有用于实时监测室内环境及光照的信息采集单元、用于接收采集信息并进行信号处理的控制器和用于执行控制器给出的控制指令的执行单元；所述信息采集单元的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端连接执行单元的输入端；所述执行单元包括TiO2光触媒消毒装置、超声波雾化装置、新风过滤温控系统和光照度调节装置；所述控制器的输出端分别连接TiO2光触媒消毒装置、超声波雾化装置、新风过滤温控系统、光照度调节装置的输入端。本发明能够实时对教室内环境和温湿度进行监测，定时对教室进行除菌消毒，调节室内空气环境质量，为学生创造出一个优良舒适的学习环境。
Description
技术领域
本发明涉及智能教学技术领域，特别是一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置。
背景技术
伴随着我国经济的发展，空气污染日益严重，城市中的建筑粉尘、尾气排放、化工污染、病毒传播等正在侵蚀着我们每个人的健康。教室作为学生主要活动场所，因人口密度大和空气流通性差容易引起细菌的增长和繁殖，很多时候出现流行性交叉感染。
一所所崭新的学校大批建成，其中教学器材和供电供水系统已经较为完善，然而对于教室内的学生健康保障还处于初级阶段。教室内人员密集并且长期处于一个密闭的环境中，室内的粉尘、呼出的污浊空气给学生的身体健康和学习都带来的困扰和效率下降。另外，我国中小学生近视发病率逐年增加，主要原因在于学习光线，学生长期处在一个频闪、蓝光、昏暗或过强的照明环境中，都会导致眼睛疲劳。目前，对室内的环境的调节和灯光的调控，主要会采用人工的方式进行调节，主观因素较大，经常会出现学生放学后教室内窗户和灯开着的现象，造成了资源的严重浪费。最重要的是在北方寒冷的冬季，不具备开窗通风的条件，如何有效的调节室内环境，减少能源浪费，为学生提供一个良好的学习环境也是当下需要解决的一个重要问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种基于物联网控制对教室进行定时除菌消毒、调节空气环境质量的智能化教室装置，提高教室的环保性，减少能源浪费。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，教室内设置有用于实时监测室内环境及光照的信息采集单元、用于接收采集信息并进行信号处理的控制器和用于执行控制器给出的控制指令的执行单元；所述信息采集单元的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端连接执行单元的输入端；所述执行单元包括用于对教室进行二氧化钛光触媒消毒灭菌的TiO2光触媒消毒装置、用于对教室进行净化调湿的超声波雾化装置、用于对教室进行通风调温的新风过滤温控系统和用于调整室内光线的光照度调节装置；所述控制器的输出端分别连接TiO2光触媒消毒装置、超声波雾化装置、新风过滤温控系统、光照度调节装置的输入端。
上述基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，所述信息采集单元包括用于检测室内PM2.5含量的PM2.5传感器、用于检测室内亮度的光照传感器、用于检测室内温度的温度传感器、用于检测室内湿度的湿度传感器、用于检测室内室内是否有人的人体红外感应器和用于检测门窗是否关闭的红外对射模块；所述PM2.5传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、人体红外感应器和红外对射模块的输出端分别与控制器的输入端连接。
上述基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，所述TiO2光触媒消毒装置包括设置在存放箱内用于消毒杀菌的二氧化钛光触媒、用于雾化二氧化钛的超声波雾化器、设置在教室墙壁上用于将二氧化钛雾化液引流到室内的PVC管道、设置在教室屋顶上用于产生紫外线的紫外线灯和设置在存放箱出口端用于启动TiO2光触媒消毒装置的电磁阀；所述紫外线灯和电磁阀的输入端分别连接控制器的输出端；所述存放箱的出口连接超声波雾化器的入口端，超声波雾化器的输出端连接PVC管道入口端，PVC管道的出口端设置有用于喷发二氧化钛雾化液的喷头。
上述基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，所述超声波雾化装置包括用于将过滤净水雾化制造出负氧离子的超声波雾化器和设置在教室墙壁上用于向教室内传输负氧离子的雾化管；所述超声波雾化器的输入端连接控制器的输出端，超声波雾化器的输出端连接雾化管的入口端。
上述基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，所述新风过滤温控系统包括用于对空气进行过滤的新风过滤器、用于对空气进行降温的制冷机组、设置在教室墙壁上用于对教室进行通风的风管和设置在教室墙壁上用于对教室内空气进行回风的风机；所述新风过滤器和制冷机组的输入端分别连接控制器的输出端，制冷机组的输出端连接新风过滤去的输入端，所述新风过滤器的输出端分别连接风管的入口端和风机的入口端。
上述基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，光照度调节装置包括设置在教室屋顶上用于照明的LED灯和用于调整LED灯亮度LED驱动器；所述LED驱动器的输入端连接连接控制器的输出端，LED驱动器的输出端连接LED灯的输入端。
上述基于物联网的智能化教室空间净化调控装置， LED灯为色温4000-4500K无频闪LED灯。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明实时对教室内环境和温湿度进行监测，并通过物联网进行智能化控制，定时对教室进行除菌消毒，调节室内空气环境质量，为学生创造出一个优良舒适的学习环境。本发明中LED灯采用色温4000-4500K无频闪的LED灯，降低了频闪和强光对学生眼睛的伤害，并能够根据室内亮度自动调节LED灯的亮度，减少了资源的浪费。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，其结构框图如题1所示，包括设置在教室内的信息采集单元、控制器和执行单元；信息采集单元用来实时监测室内环境、温度、湿度和光照；控制器用于接收信息采集单元监测的信息并进行信号处理；执行单元用来执行控制器给出的控制指令。信息采集单元的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端连接执行单元的输入端。
执行单元包括TiO2光触媒消毒装置、超声波雾化装置、新风过滤温控系统和光照度调节装置；TiO2光触媒消毒装置用来对教室进行消毒灭菌，超声波雾化装置用来对教室进行净化调湿，新风过滤温控系统用来对教室进行通风调温，光照度调节装置用来调整室内光线。TiO2光触媒消毒装置、超声波雾化装置、新风过滤温控系统、光照度调节装置的输入端分别连接控制器的输出端。
信息采集单元包括PM2.5传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、人体红外感应器和红外对射模块；PM2.5传感器用来检测室内PM2.5的含量，光照传感器用来检测室内亮度，温度传感器用来检测室内的温度，湿度传感器用来检测室内的湿度，人体红外感应器用来检测室内是否有人，红外对射模块用来检测门窗是否关闭。PM2.5传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、人体红外感应器和红外对射模块的输出端分别连接控制器的输入端。
TiO2光触媒消毒装置包括二氧化钛光触媒、存放箱、超声波雾化器、PVC管道、紫外线灯和电磁阀；二氧化钛光触媒设置在存储箱内，用来消毒杀菌，超声波雾化器用来雾化二氧化钛，PVC管道设置在教室墙壁上，用来将二氧化钛雾化液引入到室内，紫外线灯设置在教室的屋顶上，用来产生紫外线，电磁阀设置在存放箱的出口端，用来启动TiO2光触媒消毒装置。紫外线灯和电磁阀的输入端分别连接控制器的输出端，存放箱的出口超声波雾化器的入口端，超声波雾化器的输出端连接PVC管道的入口端，PVC管道的出口端设置有喷头，用来喷阀二氧化钛雾化液。二氧化钛光触媒，在光照下产生极强的自由氢氧基和活性氧可杀灭细菌，可将有机污染物分解成水，同时具有杀菌除臭防紫外线等功能，杀菌率达到95%以上。二氧化钛结合超声波雾化和光催化功能对污染物进行不可逆的分解，特别是对我们不易感知的细菌病菌进行分解，因二氧化钛本身无毒无害，因此不会产生二次污染。当人体红外感应器检测室内无人，同时红外对射模块检测门窗全部关闭时，控制器控制电磁阀启动TiO2光触媒消毒装置，电磁阀打开，二氧化钛溶液进入超声波雾化器分解成雾状，二氧化钛雾化液进入PVC管道，经喷头喷发到室内，此时控制器控制紫外线灯打开，二氧化钛雾化液在紫外线的作用下将细菌进行分解，达到消毒除菌的目的，当到达一定时间，控制器控制电磁阀关闭，紫外线灯关闭，消毒除菌工作完成。
超声波雾化装置包括超声波雾化器和雾化管，超声波雾化器的输入端连接控制器的输出端，用来将过滤净水雾化制造出负氧离子，雾化管设置在教室的墙壁上，入口端连接超声波雾化器的输出端，用来将负氧离子传输到室内。当湿度传感器检测室内湿度＜50%时，控制器自动打开超声波雾化，超声波雾化将过滤后的净水雾化制造出大量的负氧离子随湿度飘入教室上空，增加人体舒适度和空气含氧量，使室内湿度维持在50%左右。如室内湿度过大时，通过过滤冷冻干燥进行室内空气除湿，增加舒适度。
新风过滤温控系统包括新风过滤器、制冷机组、风管和风机；新风过滤器用来对空气进行过滤，制冷机组用来对空气进行降温、风管设置在教室墙壁上，用来对教室进行通风，风机设置在教室墙壁上用来对教室内空气进行回风，新风过滤器和制冷机组的输入端分别连接控制器的输出端，制冷机组的输出端连接新风过滤去的输入端，所述新风过滤器的输出端分别连接风管的入口端和风机的入口端。当PM2.5传感器检测到室内PM2.5≥50时，控制器接收PM2.5传感器信号，开启新风过滤系统，室外空气三级过滤（初效+活性炭+HEPA2.5滤网）后由风扇进行通风换气，增加流空气流通，降低室内PM2.5浓度。同时温度传感器检测室内温度，当温度≥28度自动打开制冷机组，对新风进行降温处理后在再送入室内，回风部分通过风机吸进再次送入制冷机组对其进行进一步冷却。
光照度调节装置包括LED驱动器和LED灯；LED驱动器的输入端连接连接控制器的输出端，用来调整LED灯亮度，LED灯设置在教室的屋顶上，用来照明，LED驱动器的输出端连接LED灯的输入端。光照传感器实时监测室内亮度，控制器根据检测的亮度信息，控制LED驱动器调节LED灯的电压，从而调整了LED灯的亮度，从而减少了资源的浪费。
本发明中LED灯采用色温4000-4500K无频闪LED灯，降低了频闪和强光对学生眼睛的伤害，缓解了学生眼睛疲劳。
Claims (7)
1.一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，其特征在于：教室内设置有用于实时监测室内环境及光照的信息采集单元、用于接收采集信息并进行信号处理的控制器和用于执行控制器给出的控制指令的执行单元；所述信息采集单元的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端连接执行单元的输入端；所述执行单元包括用于对教室进行二氧化钛光触媒消毒灭菌的TiO2光触媒消毒装置、用于对教室进行净化调湿的超声波雾化装置、用于对教室进行通风调温的新风过滤温控系统和用于调整室内光线的光照度调节装置；所述控制器的输出端分别连接TiO2光触媒消毒装置、超声波雾化装置、新风过滤温控系统、光照度调节装置的输入端。
2.根据权利要求1所述一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，其特征在于：所述信息采集单元包括用于检测室内PM2.5含量的PM2.5传感器、用于检测室内亮度的光照传感器、用于检测室内温度的温度传感器、用于检测室内湿度的湿度传感器、用于检测室内室内是否有人的人体红外感应器和用于检测门窗是否关闭的红外对射模块；所述PM2.5传感器、光照传感器、温度传感器、湿度传感器、人体红外感应器和红外对射模块的输出端分别与控制器的输入端连接。
3.根据权利要求1所述一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，其特征在于：所述TiO2光触媒消毒装置包括设置在存放箱内用于消毒杀菌的二氧化钛光触媒、用于雾化二氧化钛的超声波雾化器、设置在教室墙壁上用于将二氧化钛雾化液引流到室内的PVC管道、设置在教室屋顶上用于产生紫外线的紫外线灯和设置在存放箱出口端用于启动TiO2光触媒消毒装置的电磁阀；所述紫外线灯和电磁阀的输入端分别连接控制器的输出端；所述存放箱的出口连接超声波雾化器的入口端，超声波雾化器的输出端连接PVC管道入口端，PVC管道的出口端设置有用于喷发二氧化钛雾化液的喷头。
4.根据权利要求1所述一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，其特征在于：所述超声波雾化装置包括用于将过滤净水雾化制造出负氧离子的超声波雾化器和设置在教室墙壁上用于向教室内传输负氧离子的雾化管；所述超声波雾化器的输入端连接控制器的输出端，超声波雾化器的输出端连接雾化管的入口端。
5.根据权利要求1所述一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，其特征在于：所述新风过滤温控系统包括用于对空气进行过滤的新风过滤器、用于对空气进行降温的制冷机组、设置在教室墙壁上用于对教室进行通风的风管和设置在教室墙壁上用于对教室内空气进行回风的风机；所述新风过滤器和制冷机组的输入端分别连接控制器的输出端，制冷机组的输出端连接新风过滤去的输入端，所述新风过滤器的输出端分别连接风管的入口端和风机的入口端。
6.根据权利要求1所述一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，其特征在于：所述光照度调节装置包括设置在教室屋顶上用于照明的LED灯和用于调整LED灯亮度的LED驱动器；所述LED驱动器的输入端连接连接控制器的输出端，LED驱动器的输出端连接LED灯的输入端。
7.根据权利要求1所述一种基于物联网的智能化教室空间净化调控装置，其特征在于：所述LED灯为色温4000-4500K无频闪LED灯。
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