CN108970304A - 一种基于单行道的空气净化管道 - Google Patents

Abstract

一种基于单行道的空气净化管道，属于空气净化领域。该管道设置于高速公路之类的单行道两侧，整个管道与地面贴紧，管道高度不低于一米，管道顶部设友太阳能电池板和蓄电池，可供系统用电，管道内部下方设有水槽，水槽与管道底部贴紧，管道侧面设有圆形进风口，每个进风口之间相隔为5米之内，每个进风口处设有顺风板，空气可顺着板进入管道，在管道侧面设有防护栏，管道内部设有气泵，可吸收外部空气，同时装有静电吸尘器、超声波清洗机和尾气处理装置，通过一系列处理可净化空气和尾气，净化产生的水和灰尘可流入水槽，水槽在道路有坡的地方设有水泵，可使水由低处往高处流，最终流入污水沟，进而流到污水处理厂进行集中处理。

Description

一种基于单行道的空气净化管道

技术领域

本发明涉及一种基于单行道的空气净化管道，属于空气净化领域。

背景技术

随着经济快速发展，我国工业化、城镇化进程加快，人民生活也越来越好，几乎每户人家都能拥有一辆汽车，与此同时，汽车的大量增加也带来了一系列空气污染问题，车尾气是汽车使用时产生的废气，含有上百种不同的化合物，其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等，尾气在直接危害人体健康的同时，还会对人类生活的环境产生深远影响，尾气中的二氧化硫具有强烈的刺激气味，达到一定浓度时容易导致“酸雨”的发生，造成土壤和水源酸化，影响农作物和森林的生长。近年来，我国空气质量改善缓慢，如何方便有效地解决空气污染问题成为了一个重要话题，对此，这里提供了一种基于单行道的空气净化管道，可有效吸收空气和尾气，并对其进行处理，处理后便可排放出洁净的空气，并可对产生的废弃杂质和废水的进行集中处理。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是通过设计一种基于单行道的空气净化管道，属于空气净化领域。该管道设置于高速公路之类的单行道两侧，整个管道与地面贴紧，管道高度不低于一米，管道顶部设友太阳能电池板和蓄电池，可供系统用电，管道内部下方设有水槽，水槽与管道底部贴紧，管道侧面设有圆形进风口，每个进风口之间相隔5米，每个进风口处设有顺风板，空气可顺着板进入管道，在管道侧面设有防护栏，管道内部设有气泵，可吸收外部空气，同时装有静电吸尘器、超声波清洗机和尾气处理装置，通过一系列处理可净化空气和尾气，净化产生的水和灰尘可流入水槽，水槽在道路有坡的地方设有水泵，可使水由低处往高处流，最终流入污水沟，进而流到污水处理厂进行集中处理。

本发明采用的技术方案是：一种基于单行道的空气净化管道，包括管道、顺风板、气泵、静电吸尘器、超声波清洗机、尾气处理装置、水泵、单片机、太阳能电池板、蓄电池、护栏，气泵、静电吸尘器、超声波清洗机、尾气处理装置和单片机连接，通过汽车向前行驶产生的推力，可将一部分空气顺着顺风板推进管道内，同时也通过气泵将空气和汽车尾气吸入，静电吸尘器、超声波清洗机、尾气处理装置可对空气和尾气进行处理，可将其净化，然后排除净化后的空气，产生的废弃物质则可流入水槽，又从水槽流入污水沟，进而流到污水处理厂进行集中处理。

进一步的，管道设置于高速公路之类的单行道两侧，整个管道与地面贴紧，管道高度不低于一米，在管道侧面设有圆形进风口，每个进风口之间相隔5米之内，每个进风口处设有顺风板，顺风板设置在管道靠近道路的一侧，由两块矩形钢板构成，两块板顺风板的开口方向与汽车行驶方向相对，开口处为一个锐角，方便空气聚拢并可顺着板进入管道；在管道侧面设有防护栏，防护栏高度低于顺风板，可防止汽车意外撞向管道。

进一步的，管道吸入气体有两种方式：汽车向前行驶，汽车会在前方产生一个向前推进的力，通过这个推力，可将空气顺着顺风板推入到道路旁边的管道内；同时，在管道进口处的内侧设有气泵，可通过气泵不断压缩空气，进而使管道内外产生气压，从而可达到吸收外部空气的作用，通过两种方式可有效吸入空气和尾气。

进一步的，静电吸尘器装在超声波清洗机上方，超声波清洗机使用的水为管道下方水槽内的水，气泵在两个装置的前面，两个装置后面装有空气加热器，空气加热器后则连接着尾气处理装置。

进一步的，静电吸尘器采用现有技术，其会吸附气体中的灰尘，静电吸尘器工作原理：含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上。

进一步的，超声波清洗机采用现有技术，能够对气体进行清理，同时与自来水管连接，通过电磁阀控制开关，以补充清理所需的水，超声波清洗机工作原理：利用超声波在清洗液中不断向前传播，使得清洗液不断流动，在超声波纵向传播的负压区产生直径在几十到几百微米的微小气泡并以相同的频率不停振动；最后，在超声波纵向传播的正压区，当声压达到某一临界值时，气泡猛增并突然闭合，产生冲击波并在其附近产生N多大气压，大气压使得不溶性污渍破解并脱离气体，存在于清洗液中，达到清洗的目的；空气中的二氧化碳会与超声波清洗机中的水发生反应，形成碳酸水;同时超声波清洗机还可使水雾化，超声波雾化利用电子高频震荡，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子间的分子键打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂。

进一步的，空气加热器采用现有技术，可对气体进行加热，气体在高温状态下，更易发生化学变化，以致更好地使气体中的有害物质进行转化。

进一步的，尾气处理装置采用催化转化器，采用现有技术，可去除汽车尾气中的有害物质，尾气处理装置工作原理：在催化剂的作用下通过氧化反应、还原反应、水性气体反应和水蒸气改质反应，将尾气中的CO、HC、及NOx三种有害气体转化成无害气体二氧化碳、氮气、氢气和水。

进一步的，单片机通过控制气泵来控制吸进来的气体的流向，首先，气泵将吸进来的气体通过自身产生气压使气体进入静电吸尘器和超声波清洗机中进行物理清洁，静电吸尘器将气体中的灰尘吸附在阳极板上，超声波清洗机对空气进行清洗，同时产生水雾，水雾可与阳极板上的灰尘混合，灰尘混在水雾中，通过水雾将灰尘带走，气体中的二氧化碳与超声波清洗机中的水反应生成碳酸水，由于静电吸附速度极快，所以在气体经过该装置时就可完成清理，超声波清洗机上生成的碳酸水在水槽中流出，此时，单片机又控制电磁阀使水管开启，将水槽中的水充满，然后经过清理的气体进入到空气加热器内对气体加热，经过加热的气体再进入尾气处理装置中；通过化学反应使气体中的有害物质转化成无害气体二氧化碳、氮气、氢气和水，尾气处理装置出口处连接两个管道，一个向上通往外部，一个向下通往水槽，产生的水和一些杂质由于自身重量会向下流入水槽，气体则通到外部环境中；整个过程气体和水雾的流动通过气泵产生气压推动来实现。

进一步的，单片机设置有通信串口，通信串口和计算机连接，单片机仅用于连接传感器和接收传感器信号，传感器信号经单片机接收后传给计算机，计算机进行深度处理，这样提高了处理效率。

进一步的，水槽在道路有坡的地方设有水泵，可使水由低处往高处流，最终流入污水沟，进而流到污水处理厂进行集中处理。

进一步的，管道顶部装有太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板产生电能并储存在蓄电池内，供整个系统用电。

进一步的，系统所用单片机型号为AT89C51。

一种基于单行道的空气净化管道，其控制方法包括如下步骤：

步骤1.汽车向前行驶，汽车会在前方产生一个向前推进的力，通过这个推力，可将空气顺着顺风板推入到道路旁边的管道内；同时，在管道进口处的气泵不断压缩空气，进而使管道内外产生气压，从而可达到吸收外部空气的作用，通过两种方式可有效吸入空气和尾气。

步骤2.首先气体进入第一个胶囊状管道，静电吸尘器将气体中的灰尘吸附在阳极板上，超声波清洗机对空气进行清洗，同时产生水雾，水雾可与阳极板上的灰尘混合，灰尘混在水雾中，通过水雾将灰尘带走，气体中的二氧化碳与超声波清洗机中的水反应生成碳酸水，在该胶囊状管道内清洗一段时间后，超声波清洗机上的碳酸水通过下方管道全部流入水槽，水流出后，单片机控制电磁阀使水管开启，将超声波清洗机的水充满，然后出风口处管道的电磁阀将打开，使气体和水雾进入到装有尾气处理装置的胶囊状管道内。

步骤3.在装有尾气处理装置的胶囊状管道中，通过化学反应使气体中的有害物质转化成无害气体二氧化碳、氮气、氢气和水，装有尾气处理装置的胶囊状管道的出口处连接两个管道，一个向上通往外部，一个向下通往水槽，产生的水和一些杂质由于自身重量会向下流入水槽，气体则通到外部环境中。

本发明的工作原理是：通过汽车行驶产生推力以及依靠气泵吸气两种方式使气体进入管道，首先气体进入第一个胶囊状管道，静电吸尘器将气体中的灰尘吸附在阳极板上，超声波清洗机对空气进行清洗，同时产生水雾，通过水雾可将灰尘带走，气体中的二氧化碳与超声波清洗机中的水反应生成碳酸水，超声波清洗机上的碳酸水通过下方管道全部流入水槽，然后气体再进入在装有尾气处理装置的胶囊状管道中，通过化学反应使气体中的有害物质转化成无害气体二氧化碳、氮气、氢气和水，产生的水和一些杂质由于自身重量会向下流入水槽，气体则通到外部环境中。

本发明的有益效果是：通过该管道的外部结构设计，能够利用汽车产生的推力使气体顺着顺风板进入管道，同时利用气泵吸气，两种方式结合，更加有效、节能；管道内部设有静电吸尘器和超声波清洗机，通过物理方式来清洗空气，该部分清理完毕后，气体又在尾气处理装置进行化学方式处理，处理气体中的有害物质，处理完毕将排除干净的空气；该装置可有效清洁空气，使空气及汽车尾气得到净化，符合现代绿色发展的要求。

附图说明

图1为本发明的整体外观图；

图2为本发明的太阳能电路逻辑图；

图3为本发明的部分电路逻辑图；

图4为本发明的部分装置工作逻辑图；

图5为本发明的单片机控制逻辑图。

图中各标号为1-顺风板；2-气泵；3-静电吸尘器；4-超声波清洗机；5-尾气处理装置；6-太阳能电池板；7-单片机；8-护栏；9-圆形进风口；10-水槽。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明：

如图1至5所示，一种基于单行道的空气净化管道，包括管道、顺风板1、气泵2、静电吸尘器3、超声波清洗机4、尾气处理装置5、水泵、单片机7、太阳能电池板6、蓄电池、护栏8，气泵2、静电吸尘器3、超声波清洗机4、尾气处理装置5和单片机7连接，通过汽车向前行驶产生的推力，可将一部分空气顺着顺风板1推进管道内，同时也通过气泵2将空气和汽车尾气吸入，静电吸尘器3、超声波清洗机4、尾气处理装置5可对空气和尾气进行处理，可将其净化，然后排除净化后的空气，产生的废弃物质则可流入水槽10，又从水槽10流入污水沟，进而流到污水处理厂进行集中处理。

管道设置于高速公路之类的单行道两侧，整个管道与地面贴紧，管道高度不低于一米，在管道侧面设有圆形进风口9，每个进风口之间相隔5米之内，每个进风口处设有顺风板1，顺风板1设置在管道靠近道路的一侧，由两块矩形钢板构成，两块板顺风板1的开口方向与汽车行驶方向相对，开口处为一个锐角，方便空气聚拢并可顺着板进入管道；在管道侧面设有防护栏8，防护栏8高度低于顺风板1，可防止汽车意外撞向管道。

管道吸入气体有两种方式：汽车向前行驶，汽车会在前方产生一个向前推进的力，通过这个推力，可将空气顺着顺风板1推入到道路旁边的管道内；同时，在管道进口处的内侧设有气泵2，可通过气泵2不断压缩空气，进而使管道内外产生气压，从而可达到吸收外部空气的作用，通过两种方式可有效吸入空气和尾气。

静电吸尘器3装在超声波清洗机4上方，超声波清洗机4使用的水为管道下方水槽10内的水，气泵2在两个装置的前面，两个装置后面装有空气加热器，空气加热器后则连接着尾气处理装置5。

静电吸尘器3采用现有技术，其会吸附气体中的灰尘，静电吸尘器3工作原理：含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上。

超声波清洗机4采用现有技术，能够对气体进行清理，同时与自来水管连接，通过电磁阀控制开关，以补充清理所需的水，超声波清洗机4工作原理：利用超声波在清洗液中不断向前传播，使得清洗液不断流动，在超声波纵向传播的负压区产生直径在几十到几百微米的微小气泡并以相同的频率不停振动；最后，在超声波纵向传播的正压区，当声压达到某一临界值时，气泡猛增并突然闭合，产生冲击波并在其附近产生N多大气压，大气压使得不溶性污渍破解并脱离气体，存在于清洗液中，达到清洗的目的；空气中的二氧化碳会与超声波清洗机4中的水发生反应，形成碳酸水;同时超声波清洗机4还可使水雾化，超声波雾化利用电子高频震荡，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子间的分子键打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂。

空气加热器采用现有技术，可对气体进行加热，气体在高温状态下，更易发生化学变化，以致更好地使气体中的有害物质进行转化。

尾气处理装置5采用催化转化器，采用现有技术，可去除汽车尾气中的有害物质，尾气处理装置5工作原理：在催化剂的作用下通过氧化反应、还原反应、水性气体反应和水蒸气改质反应，将尾气中的CO、HC、及NOx三种有害气体转化成无害气体二氧化碳、氮气、氢气和水。

单片机7通过控制气泵2来控制吸进来的气体的流向，首先，气泵2将吸进来的气体通过自身产生气压使气体进入静电吸尘器3和超声波清洗机4中进行物理清洁，静电吸尘器3将气体中的灰尘吸附在阳极板上，超声波清洗机4对空气进行清洗，同时产生水雾，水雾可与阳极板上的灰尘混合，灰尘混在水雾中，通过水雾将灰尘带走，气体中的二氧化碳与超声波清洗机4中的水反应生成碳酸水，由于静电吸附速度极快，所以在气体经过该装置时就可完成清理，超声波清洗机4上生成的碳酸水在水槽10中流出，此时，单片机7又控制电磁阀使水管开启，将水槽10中的水充满，然后经过清理的气体进入到空气加热器内对气体加热，经过加热的气体再进入尾气处理装置5中；通过化学反应使气体中的有害物质转化成无害气体二氧化碳、氮气、氢气和水，尾气处理装置5出口处连接两个管道，一个向上通往外部，一个向下通往水槽10，产生的水和一些杂质由于自身重量会向下流入水槽10，气体则通到外部环境中；整个过程气体和水雾的流动通过气泵2产生气压推动来实现。

单片机7设置有通信串口，通信串口和计算机连接，单片机7仅用于连接传感器和接收传感器信号，传感器信号经单片机7接收后传给计算机，计算机进行深度处理，这样提高了处理效率。

水槽10在道路有坡的地方设有水泵，可使水由低处往高处流，最终流入污水沟，进而流到污水处理厂进行集中处理。

管道顶部装有太阳能电池板6和蓄电池，太阳能电池板6产生电能并储存在蓄电池内，供整个系统用电。

系统所用单片机7型号为AT89C51。

如图3所示，6为太阳能电池板6；图中太阳能电池板6A提供6V电压。LT1073经由电阻R6检测充电电流，在蓄电池中维持16毫安的充电电流；LT1073内有低电压测定器，在太阳能板的输出电压将至4V时，LT1073将断开充电电路，而当电压升到5V时又可以继续对电池进行充电。过程描述：太阳能电池板6将光能转化为电能，并经过LT1073芯片检测电流电压后将电能储存在蓄电池里。

如图4所示，系统所用单片机7型号为AT89C51，A陶瓷片，C为尾气处理装置5；时钟电路：晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号，通常一个系统公用一个晶振，以使各部分保持同步；两个谐振电容大小取决于晶振的负载电容值，作用是滤除干扰；为了保障单片机7运行，给单片机7增加复位电路。复位电路有以下功能：上电复位可以对内部存储器进行复位；同步内外的时钟信号；电压波动或不稳定时，复位电路给电路延时直到电路稳定；当程序出错时通过复位电路使单片机7恢复正常运行状态。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于单行道的空气净化管道，其特征在于：包括管道、顺风板（1）、气泵（2）、静电吸尘器（3）、超声波清洗机（4）、尾气处理装置（5）、空气加热器、水泵、单片机（7）、太阳能电池板（6）、蓄电池、护栏（8），气泵（2）、静电吸尘器（3）、超声波清洗机（4）、尾气处理装置（5）和单片机（7）连接；管道设置于高速公路之类的单行道两侧，整个管道与地面贴紧，管道高度不低于一米，在管道侧面设有圆形进风口（9），每个进风口之间相隔5米之内，每个进风口处设有顺风板（1），顺风板（1）设置在管道靠近道路的一侧，由两块矩形钢板构成，两块板顺风板（1）的开口方向与汽车行驶方向相对，开口处为一个锐角，方便空气聚拢并可顺着板进入管道；在管道侧面设有防护栏（8），防护栏（8）高度低于顺风板（1），可防止汽车意外撞向管道；管道内部下方设有水槽（10），水槽（10）与管道底部贴紧，水槽（10）在道路有坡的地方设有水泵，可使水由低处往高处流，最终流入污水沟，进而流到污水处理厂进行集中处理；管道顶部装有太阳能电池板（6）和蓄电池，太阳能电池板（6）产生电能并储存在蓄电池内，供整个系统用电。

2.根据权利要求1所述的一种基于单行道的空气净化管道，其特征在于：管道吸入气体有两种方式：汽车向前行驶，汽车会在前方产生一个向前推进的力，通过这个推力，可将空气顺着顺风板（1）推入到道路旁边的管道内；同时，在管道进口处的内侧设有气泵（2），可通过气泵（2）不断压缩空气，进而使管道内外产生气压，从而可达到吸收外部空气的作用，通过两种方式可有效吸入空气和尾气。

3.根据权利要求1所述的一种基于单行道的空气净化管道，其特征在于：静电吸尘器（3）装在超声波清洗机（4）上方，超声波清洗机（4）使用的水为管道下方水槽（10）内的水，气泵（2）在两个装置的前面，两个装置后面装有空气加热器，空气加热器后则连接着尾气处理装置（5）。

4.根据权利要求1所述的一种基于单行道的空气净化管道，其特征在于：静电吸尘器（3）采用现有技术，其会吸附气体中的灰尘，静电吸尘器（3）工作原理：含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上；超声波清洗机（4）采用现有技术，能够对气体进行清理，同时与自来水管连接，通过电磁阀控制开关，以补充清理所需的水，超声波清洗机（4）工作原理：利用超声波在清洗液中不断向前传播，使得清洗液不断流动，在超声波纵向传播的负压区产生直径在几十到几百微米的微小气泡并以相同的频率不停振动；最后，在超声波纵向传播的正压区，当声压达到某一临界值时，气泡猛增并突然闭合，产生冲击波并在其附近产生N多大气压，大气压使得不溶性污渍破解并脱离气体，存在于清洗液中，达到清洗的目的；空气中的二氧化碳会与超声波清洗机（4）中的水发生反应，形成碳酸水；同时超声波清洗机（4）还可使水雾化，超声波雾化利用电子高频震荡，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子间的分子键打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂；空气加热器采用现有技术，可对气体进行加热，气体在高温状态下，更易发生化学变化，以致更好地使气体中的有害物质进行转化；尾气处理装置（5）采用催化转化器，采用现有技术，可去除汽车尾气中的有害物质，尾气处理装置（5）工作原理：在催化剂的作用下通过氧化反应、还原反应、水性气体反应和水蒸气改质反应，将尾气中的CO、HC、及NOx三种有害气体转化成无害气体二氧化碳、氮气、氢气和水。

5.根据权利要求1所述的一种基于单行道的空气净化管道，其特征在于：单片机（7）通过控制气泵（2）来控制吸进来的气体的流向，首先，气泵（2）将吸进来的气体通过自身产生气压使气体进入静电吸尘器（3）和超声波清洗机（4）中进行物理清洁，静电吸尘器（3）将气体中的灰尘吸附在阳极板上，超声波清洗机（4）对空气进行清洗，同时产生水雾，水雾可与阳极板上的灰尘混合，灰尘混在水雾中，通过水雾将灰尘带走，气体中的二氧化碳与超声波清洗机（4）中的水反应生成碳酸水，由于静电吸附速度极快，所以在气体经过该装置时就可完成清理，超声波清洗机（4）上生成的碳酸水在水槽（10）中流出，此时，单片机（7）又控制电磁阀使水管开启，将水槽（10）中的水充满，然后经过清理的气体进入到空气加热器内对气体加热，经过加热的气体再进入尾气处理装置（5）中；通过化学反应使气体中的有害物质转化成无害气体二氧化碳、氮气、氢气和水，尾气处理装置（5）出口处连接两个管道，一个向上通往外部，一个向下通往水槽（10），产生的水和一些杂质由于自身重量会向下流入水槽（10），气体则通到外部环境中；整个过程气体和水雾的流动通过气泵（2）产生气压推动来实现。

6.根据权利要求1所述的一种基于单行道的空气净化管道，其特征在于：该清理装置在管道内每隔一公里设有一处，气泵（2）可收集这一公里距离的气体，由于管道外部采用顺风板（1）结构，以及汽车向前所产生的推力，加上气泵（2）的吸收，使得吸收的气体不会从圆形进风口（9）处漏出。