CN108088056B - 室内污染物环境监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种室内污染物环境监测系统，用于监测甲醛、笨，pm2.5等污染物含量，包括：传感器，其能够监测特定传感点的污染物浓度；分析系统，其用于对传感器的检测结果进行分析；显示系统，其基于分析系统的结果显示监测地点的污染物浓度；所述传感器包括第一传感器以及第二传感器，所述第一传感器设置于空气净化装置的入风口，用于检测净化前的空气污染物浓度，所述第二传感器设置于空气净化装置的出风口，用于检测净化后的空气污染物浓度；所述分析系统基于第一传感器以及第二传感器的检测结果确定监测地点不同位置的污染物浓度分布地图。
Description
技术领域
本发明涉及一种环境空气质量检测领域，尤其是涉及一种空气污染物环境监测系统。
现有技术
居室是人类生活和工作的主要场所，室内环境质量对人类的身体健康和工作效率有着重要影响，提供健康、舒适的室内环境是现代住宅建设的根本宗旨。近年来，随着建筑装饰装修材料的广泛应用，各种材料释放出大量的甲醛、苯等有害物质，严重污染了室内空气环境。再加上当前各大城市居高不下的PM2.5，都对室内空气造成了严重的污染。
近年来，随着人们环境保护意识和生活水平的不断提高，室内空气质量的研究已成为当前环境科学与工程领域的一个热点。污染源控制、通风稀释和室内空气净化是控制室内空气污染的3种途径。其中，采用常规的通风技术已经很难使室内空气品质达到标准要求。而随着人们对空气质量问题的关注不断提高，能净化室内空气质量的空气净化器逐渐进入人们的视线。
室内空气净化器作为一种新型家用电器，目的是用于改善和提高室内空气品质。目前，市场上室内空气净化器得到了迅速的发展,各种不同的净化技术,如纤维过滤、静电、吸附、等离子、负离子、催化氧化等,成为室内空气污染控制的重要手段。
在室内空气净化器进行空气净化时，室内空气中污染物浓度分布是用户关心的重要指标。现有技术中，如小米公司在201410596764.1的发明专利中技术方案，常规的方法是通过在空气净化器中设置空气质量检测器，从而确定室内空气质量。但是，通过这样的设置仅能够确定特定点的空气质量，而无法对于整个室内空气质量进行监控。在201410628903.4的发明专利中，通过在房间内移动的机器人检测移动过程中的多个检测点的空气质量，从而能够实现确定房间内的空气质量地图，但是该发明需要与空气净化装置分离的独立的机器人设备，并且其各个点的检测结果并非实时的。
本发明作为现有技术的改进，提供了一种室内空气质量监测系统，能够在不需要独立移动的机器人设备的情况下，也能够实时提供室内不同位置空气监测结果。
发明内容
作为本发明的一个方面，提供一种空气污染物环境监测系统，包括：传感器，其能够监测特定传感点的污染物浓度；分析系统，其用于对传感器的检测结果进行分析；显示系统，其基于分析系统的结果显示监测地点的污染物浓度；其特征在于：所述传感器包括第一传感器以及第二传感器，所述第一传感器设置于空气净化装置的入风口，用于检测净化前的空气污染物浓度，所述第二传感器设置于空气净化装置的出风口，用于检测净化后的空气污染物浓度；所述分析系统基于第一传感器以及第二传感器的检测结果确定监测地点不同位置的污染物浓度分布地图。
优选的，上述方案中，还包括移动装置，所述移动装置能够将所述监测系统沿着所述监测地点进行扫描移动；所述分析系统包括：平衡确定单元，其在扫描移动的各个传感点基于所述第一传感器以及第二传感器的检测结果确定传感点处于净化平衡状态；污染源系数确定单元，其在传感器处于净化平衡状态时，基于第一传感器以及第二传感器的检测结果确定传感点的污染源系数；存储单元，其存储污染源系数确定单元确定各个传感点的污染源系数；污染物浓度确定单元，其基于第二传感器的检测结果以及所述各个传感点的污染源系数，确定不同位置的污染物浓度分布。
优选的，上述方案中，在传感点位置，所述第一传感器以及第二传感器的检测结果保持不变达到特定时间，所述平衡确定单元确定在该传感点位置处于净化平衡状态。
优选的，上述方案中，所述各个传感点的污染源系数依据下式确定：si＝ρ1－ρ2，其中ρ1为该传感点处于净化平衡状态时第一传感器的检测污染物浓度，ρ2为该传感点处于净化平衡状态时第二传感器的检测污染物浓度。
优选的，上述方案中，在确定所述监测地点内所有传感点的污染源系数后，污染物浓度确定单元基于监测系统所处的当前传感点的监测结果确定各个监测点的污染物ρi＝ρ+ si，其中ρ为当前传感点处于净化平衡状态时第二传感器的检测污染物浓度。
优选的，上述方案中，所述监测地点为封闭空间，例如房间、仓库等。
优选的，上述方案中，所述传感器为甲醛传感器或者pm2.5传感器。
优选的，上述方案中，所述分析系统还包括排序以及距离确定单元，在确定所述监测地点内所有传感点的污染源系数后，所述排序以及距离确定单元确定污染源系数最高的传感点，并且计算其余各个传感点与该点的距离，将其存储于存储单元；当需要确定不在传感点的坐标的污染物浓度时，所述污染物浓度确定单元基于如下步骤确定：（1）确定该坐标距离污染源系数最高的传感点的距离r；（2）通过存储单元确定与r值最接近的两个传感点a、b的数据（ra，Sa）以及（rb，Sb），其中ra为a传感点距离污染源系数最高的传感点的距离，Sa为 a传感点的污染源系数；rb为b传感点距离污染源系数最高的传感点的距离，Sb为 b传感点的污染源系数；（3）根据下式计算出插值系数k，b：
；（4）确定该不在传感点的坐标的污染源系数St＝k/r2+b;(5)确定该不在传感点的坐标的污染物浓度ρt=ρ+St，其中ρ为当前传感点处于净化平衡状态时第二传感器的检测污染物浓度。
作为本发明的另外一个方面，提供室内空气质量监测方法，包括如下步骤：（1）将监测系统沿着监测地点进行移动扫描；（2）在移动扫描路径的传感点基于第一传感器以及第二传感器的检测结果确定传感点处于净化平衡状态；（3）在传感器处于净化平衡状态时，基于第一传感器以及第二传感器的检测结果确定该传感点的污染源系数；（4）移动扫描完毕后，确定整个监测地点所有传感点的污染源系数，将其存入存储单元；（5）基于监测系统所处的当前传感点的监测结果以及存储单元中的数据确定各个监测点的污染物浓度。
作为本发明的另外一个方面，提供用于上述空气质量监测方法的监测系统，包括：第一传感器、第二传感器以及分析系统，所述第一传感器设置于空气净化装置的入风口，用于检测净化前的空气污染物浓度，所述第二传感器设置于空气净化装置的出风口，用于检测净化后的空气污染物浓度；所述分析系统基于第一传感器以及第二传感器的检测结果确定监测地点不同位置的污染物浓度分布地图。
附图说明
图1是本发明实施例的空气污染物环境监测系统框图。
图2是本发明实施例的空气污染物环境监测系统的分析系统框图。
图3是本发明实施例的空气质量监测方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。而且，应当理解，在此描述的各种各样的实施例的特征不互斥，并且能在各种各样的组合和换变过程中存在。
对于存在污染源的封闭环境，例如房间、仓库内，在使用空气净化器时，室内的污染物浓度会逐渐下降，在其达到稳定时，空气净化器所处理的污染物浓度等于从污染源散发到达空气净化器的污染物浓度。而根据空气净化器距离污染源的远近不同，在达到净化平衡时，空气净化器所处理的污染物浓度随着变化，因此空气净化器达到净化平衡时对应存在着污染源系数，其表示距离污染源的远近程度。在达到净化平衡时，室内的污染物浓度包括污染物基础浓度以及污染源导致的浓度，其中污染物基础浓度为平衡时室内各处都一致的污染物浓度，可以用空气净化器的出口污染物浓度近似，污染源导致的污染物浓度与各点位置距离污染源远近有关，其能够用污染源系数表示。基于上述过程，可以确定室内各个位置的污染物浓度。
参见图1和图2，本发明实施例的一种空气污染物环境监测系统，包括传感器，分析系统，显示系统以及移动装置。本发明的空气污染物环境监测系统，可以是空气净化器的组成部分。传感器可以是用于检测室内污染物浓度的传感器，例如甲醛传感器、苯传感器或者pm2.5传感器。传感器包括第一传感器以及第二传感器，第一传感器设置于空气净化装置的入风口，用于检测净化前的空气污染物浓度，第二传感器设置于空气净化装置的出风口，用于检测净化后的空气污染物浓度。
移动装置，能够将所述监测系统以及空气净化器沿着监测地点例如房间进行扫描移动，从而将整个监测地点遍历，遍历的路线可以是例如环形路线或者是折线路径。其中在各个传感器停止足够长的时间，使空气净化装置在该传感器达到净化平衡状态。分析系统用于对传感器的检测结果进行分析，包括平衡确定单元，污染源系数确定单元，存储单元，排序以及距离确定单元，以及污染物浓度确定单元。
移动装置在进行监控地点的扫描移动时，在到达特定传感点后，平衡确定单元在该传感点基于所述第一传感器以及第二传感器的检测结果确定传感点处于净化平衡状态。具体的，可以设置为在传感点位置，第一传感器以及第二传感器的检测结果保持不变达到特定时间，平衡确定单元确定在该传感点位置处于净化平衡状态。在确定传感点达到净化平衡状态后，污染源系数确定单元依据下式确定该传感点的污染源系数：si＝ρ1－ρ2，其中ρ1为该传感点处于净化平衡状态时第一传感器的检测污染物浓度，ρ2为该传感点处于净化平衡状态时第二传感器的检测污染物浓度。在确定传感点的污染源系数后，将其存储于存储单元。
在确定监测地点内所有传感点的污染源系数后，排序以及距离确定单元确定污染源系数最高的传感点，并且计算其余各个传感点与该点的距离，将其存储于存储单元。
在确定监测地点内的污染物浓度地图时，污染物浓度确定单元基于监测系统所处的当前传感点的监测结果以及存储单元中存储的各个传感点的污染源系数，确定各个传感点的污染物ρi＝ρ+ si，其中ρ为当前传感点处于净化平衡状态时第二传感器的检测污染物浓度。
对于不在传感点的坐标的污染物浓度时，污染物浓度确定单元基于如下步骤确定：（1）确定该坐标距离污染源系数最高的传感点的距离r；（2）通过存储单元确定与r值最接近的两个传感点a、b的数据（ra，Sa）以及（rb，Sb），其中ra为a传感点距离污染源系数最高的传感点的距离，Sa为 a传感点的污染源系数；rb为b传感点距离污染源系数最高的传感点的距离，Sb为 b传感点的污染源系数；（3）根据下式计算出插值系数k，b：
；（4）确定该不在传感点的坐标的污染源系数St＝k/r2+b;(5)确定该不在传感点的坐标的污染物浓度ρt=ρ+St，其中ρ为当前传感点处于净化平衡状态时第二传感器的检测污染物浓度。
在分析系统确定遍历路径上的传感点以及传感点之外的坐标的污染物浓度后，显示系统基于分析系统给出的污染物浓度，显示出监控地点的污染物浓度分布地图。在显示中，可以使用不同的颜色代表不同的污染物浓度程度，对于污染源系数最高的传感点，可以使用特定的颜色表示其距离污染源最近。
参见图3，本发明实施例的空气净化装置的室内空气质量监测方法，包括如下步骤：（1）将监测系统沿着监测地点进行移动扫描；（2）在移动扫描路径的传感点基于第一传感器以及第二传感器的检测结果确定传感点处于净化平衡状态；（3）在传感器处于净化平衡状态时，基于第一传感器以及第二传感器的检测结果确定该传感点的污染源系数；（4）移动扫描完毕后，确定整个监测地点所有传感点的污染源系数，将其存入存储单元；（5）基于监测系统所处的当前传感点的监测结果以及存储单元中的数据确定各个监测点的污染物浓度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本发明中描述的具体特征、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。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，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种空气污染物环境监测系统，包括：传感器，其能够监测特定传感点的污染物浓度；分析系统，其用于对传感器的检测结果进行分析；显示系统，其基于分析系统的结果显示监测地点的污染物浓度；移动装置，所述移动装置能够将所述监测系统沿着所述监测地点进行移动扫描；所述传感器包括第一传感器以及第二传感器，所述第一传感器设置于空气净化装置的入风口，用于检测净化前的空气污染物浓度，所述第二传感器设置于空气净化装置的出风口，用于检测净化后的空气污染物浓度；所述分析系统包括：平衡确定单元，其在扫描移动的各个传感点基于所述第一传感器以及第二传感器的检测结果确定传感点处于净化平衡状态；污染源系数确定单元，其在传感器处于净化平衡状态时，基于第一传感器以及第二传感器的检测结果确定传感点的污染源系数；存储单元，其存储污染源系数确定单元确定各个传感点的污染源系数，所述各个传感点的污染源系数依据下式确定：si＝ρ1－ρ2，其中ρ1为该传感点处于净化平衡状态时第一传感器的检测污染物浓度，ρ2为该传感点处于净化平衡状态时第二传感器的检测污染物浓度；排序以及距离确定单元，在确定所述监测地点内所有传感点的污染源系数后，所述排序以及距离确定单元确定污染源系数最高的传感点，并且计算其余各个传感点与该点的距离，将其存储于存储单元；污染物浓度确定单元，其基于第二传感器的检测结果以及所述各个传感点的污染源系数，确定不同位置的污染物浓度分布ρi＝ρ+ si，其中ρ为当前传感点处于净化平衡状态时第二传感器的检测污染物浓度；当需要确定不在传感点的坐标 的污染物浓度时，所述污染物浓度确定单元基于如下步骤确定：（1）确定该坐标 距离污染源系数最高的传感点的距离r；（2）通过存储单元确定与r值最接近的两个传感点a、b的数据（ra，Sa）以及（rb，Sb），其中ra为a传感点距离污染源系数最高的传感点的距离，Sa为 a传感点的污染源系数；rb为b传感点距离污染源系数最高的传感点的距离，Sb为 b传感点的污染源系数；（3）根据下式计算出插值系数k，b：
；（4）确定该不在传感点的坐标 的污染源系数St＝k/r2+b;(5)确定该不在传感点的坐标 的污染物浓度ρt=ρ+St，其中ρ为当前传感点处于净化平衡状态时第二传感器的检测污染物浓度。
2.根据权利要求1所述的空气污染物环境监测系统，其特征在于：所述监测地点为封闭空间。
3.根据权利要求2所述的空气污染物环境监测系统，其特征在于：所述传感器为甲醛传感器、苯传感器或pm2.5传感器。
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