CN110691961A

CN110691961A - 风道安装式空气质量监测系统、方法和装置

Info

Publication number: CN110691961A
Application number: CN201880017480.9A
Authority: CN
Inventors: V·I·拉夫洛夫斯基; 凯文·R·哈特; 艾伦·J·麦克唐纳德
Original assignee: Ai LunJMaiketangnade; Kai WenRHate; V ILafuluofusiji
Current assignee: Ai LunJMaiketangnade; Kai WenRHate; V ILafuluofusiji
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2020-01-14
Also published as: CA3050769C; CA3050769A1; US20190391052A1; WO2018132892A1; US12098983B2

Abstract

本发明提供一种在风道系统中使用的空气质量监测装置。该装置包括具有至少一个空气交换端口的外壳、至少一个光学系统和多个传感器。该空气交换端口产生穿过外壳的气流通道，而光学系统提供穿过该气流通道的光。多个具有通向气流通道的通路的传感器配置为测量气流的空气质量数据。至少一个微控制器配置为处理测量的空气质量数据。至少一个通信系统配置为将处理后的空气质量数据传送至外部网络。

Description

风道安装式空气质量监测系统、方法和装置

技术领域

本公开总体涉及供热通风和空调(HVAC)系统，更具体地说涉及一种在风道系统中量化和记录室内空气质量数据的系统和方法。

背景技术

住宅业主和设施管理人员通常依靠专业承包商或建筑工程师对供热通风和空调(“HVAC”)系统进行抽查，以确定整幢房屋或其他建筑的排气量是否足够；量化污染物的水平；或确定空气质量差的根源。由于这些抽查是通过一系列劳动密集型的手工过程完成的，因此频次不足，成本高且不可靠。这项工作涉及使用各种手持设备对空气进行采样，包括温度/湿度计、气体流量计、微粒计、以及称为捕获罩的专用设备，这种捕获罩允许量化特定风道外的气流量。抽样检查通常无法识别由系统定时、昼夜大气模式或很罕见的事件驱使的瞬态故障。采样必须在多个地点进行，这大大增加了完成测试所需的时间。在大型建筑中，这种审核可能仅每年进行一次，这样只有在住户能明显察觉的极端情况下才能对恶劣的空气质量进行干预。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气质量传感器监测系统和装置，该系统和装置在由任何风道系统中的强制气流驱动的集成装置中测量多项空气质量指标。该系统具有空气质量监测(AQM)装置，该装置可用于量化一项或多项空气质量参数，例如温度、湿度、压力、质量流量、空气流速、挥发性有机碳(VOC)、氮氧化物(NOX)、特定挥发性气体(例如甲醛)、氧气(O₂)、二氧化碳(CO₂)颗粒物质(PM2.5、PM10)、以及颗粒组成(类型/直径)。该AQM包含具有高空间相干性和高信号带宽的高分辨率光学粒子计数器(OPC)。测量室内空气质量(IAQ)的AQM是一种被动装置，因为它不需要诸如泵或风扇等运动部件，空气通过监测器中的多个低阻抗端口排出。监测器在风道中垂直于空气流动轴线安装，并设计为减少在气流中引起的湍流。

该装置包括多个传感器、一个或多个微控制器、电源、光学系统和外壳。在一些实施例中，数据和电力是通过有线连接提供的。在其他实施例中，数据连接是通过板载无线收发器实现的，该板载无线收发器具有集成天线或通过同轴电缆连接的外部天线。该装置通过光学、热学或声学方法测量流过的空气的排量或质量流量，从而允许计算任何污染物的浓度。体积补偿测量允许系统估算整体污染负载，而不是仅进行相对测量。用户可输入带外数据(例如风道的尺寸)，以便该装置能够回馈每种污染物的总量。由于大多数风道系统中的混合状况良好，因此即使对很小的横截面进行采样，也能进行精确的评估。连续采样的使用通过减少采样量来获得更长的采样时间，使装置具有良好的统计强度。由于空气交换端口的对称性和流量传感元件的双向性，AQM无需知道流动方向。端口是对称的，具有很高的内部表面光洁度质量，并具有必要的几何形状，以确保在风道系统中的所有操作速度/排量下流过传感器的气流都是平稳层流。因此，无论安装方向如何，数据质量都没有变化。因而AQM可倒置安装，或者安装在风道的任何一侧，而不会损失性能。AQM的气流通道可以是直的或弯曲的。在一个实施例中，该通道具有喷嘴或变窄的中间部分(例如沙漏形状)，以便当气流进入端口并沿着通道横穿装置时加速气流。这样，当气流沿着通道穿过装置时，还能集中悬浮在气流中的气溶胶。当气流通过关键传感区域时，较高的气流速度可防止悬浮的气溶胶沉降。悬浮在气流中的气溶胶浓度的增加提高了光学粒子计数器的检测效率。喷嘴确保气溶胶穿过最大光功率密度区域并在OPC检测器中产生最强的响应。

在一个实施例中，该装置可具有安装夹具，利用该安装夹具能够从风道快速安装(插入和移除)探针。该安装夹具将装置相对于风道或其他空气处理导管固定就位。风道可由金属、塑料、风道板或其他适当材料形成，或者可由其他结构构件形成，例如壁砖或天花板瓷砖。风道可具有正方形、矩形、圆形或椭圆形状的横截面，并且可以是刚性或柔性的。安装夹具确保该装置能牢固地安装在有所有上述类型、形状和材料的风道或空气处理导管上。安装夹具具有多个接口，确保垫圈在平坦和弯曲表面上都能形成连续的配合表面。这能最大限度地减少泄漏，并确保该装置的安装不会影响HVAC系统的效率。

附图说明

通过结合附图来阅读下文中的多个示例性实施例的说明，能够更全面地理解本公开，在附图中：

图1示出了一些实施例中的完全组装好的AQM装置的透视图。

图2是一些实施例中的图1的装置的侧视图。

图3是一些实施例中的图1的装置的分解侧视图；

图4是一些实施例中的图1的装置的横截面俯视图；

图5是一些实施例中的图1的装置的分解俯视透视图；

图6是一些实施例中的图1的装置的分解仰视透视图；

图7是一些实施例中的可选地与图1的装置结合使用的安装夹具的前视透视图。

图8是一些实施例中的图7的安装夹具的后视透视图。

图9是一些实施例中的图1的装置和图7的安装夹具处于配合前形态时的透视图；

图10是一些实施例中的图1的装置和图7的安装夹具处于配合后形态时的透视图。

本公开可有各种修饰和替代形式，其中的一些已在附图中示例性地示出，并将在下文中详细说明。但是应理解，其意图不是将本公开的各个方面限制于所述的特定示例性实施例。相反，其意图是将所有修饰、等效变化和替代形式涵盖在本公开的精神和范围之内。

具体实施方式

应参照附图阅读以下说明，其中，不同附图中的相似元件以相同的编号表示。下文的说明和不一定按比例绘制的附图示出了一些示例性实施例，这些实施例不旨在限制本公开的范围。所示出的实施例在本质上是示例性的。除非有明确的相反声明，否则任何示例性实施例的所选特征可结合到另外的实施例中。

本发明是一种空气质量监测(AQM)装置，该装置在由任何空气处理导管系统(例如风道系统)中的强制气流驱动的集成装置中测量多项空气质量指标。

该装置可安装在任何风道中，以测量安装位置上游的房间或区域的室内空气质量。多个这样的AQM装置可部署在HVAC系统中的不同节点处以及送风和/或回风气流分路中。通过这种方式，AQM能够识别污染事件的起源，并量化空气净化设备的性能，包括与HVAC系统集成的设备以及独立的房间过滤器。两个或更多AQM之间的互相参照能表明不属于该地区的环境造成的污染是源自安装位置上游的房间或区域。在其他情况下，该装置可安装在靠近火炉或其他空气处理设备的回风系统中，位于空气过滤器或其他空气净化系统之前。通过布置在回风系统中，尤其是布置在增压箱或有多股气流汇聚到较大的风道或空气处理导管内的其他区域中，能够对整个房屋或建筑的空气进行测量。整幢住宅或整座建筑的均一化允许使用单个传感器有效地测量整个结构或其部分的IAQ。在一些建筑和住宅中，尤其是在较小的建筑和住宅中，可使用单个装置来评估循环空气的成分，而在较大的建筑中，可为每个楼层或楼层中的区域使用一个或多个装置。在一个实施例中，可利用带外数据来确定污染事件的起源，而无需部署多个装置。该数据可以是建筑住户报告的数据，也可以是通过跟踪住户在住宅或其他结构中的位置获得的。在某些情况下，污染事件可能是由住宅或建筑中的住户的存在或活动引起的。通过将住户的位置与来自任何可用AQM装置的历史污染数据相关联，AQM或主机控制和管理软件层(例如在云中实现的软件层)可推断AQM装置测量和记录的事件的可能起源。在其他部署形式中，可在过滤器或空气净化器的上游和下游布置多个装置，以对所有传感器值的水平进行差分测量。这样，能高分辨率量化过滤器和空气净化设备的性能。

在一个实施例中，可使用来自两个装置上的板载压力传感器的差压测量值来测量过滤器的负载和老化，以检测何时需要更换过滤器。这无需用户干预，并能确保HVAC系统的排气量足以保证整个房屋或建筑中的良好IAQ。

在一个实施例中，可通过计算推导体积调节型总颗粒负载跟踪系统来检测过滤器的负载。对于已知的风道横截面积，可使用经流量校正的颗粒计数来计算整个风道的预期颗粒负载。然后从针对给定的过滤介质和表面积建立的过滤器负载模型中减去该值。当可用的负载容量耗尽时，则认为过滤器已耗尽。在另一个实施例中，使用传感器融合通过随着过滤器的老化跟踪流速和压力的衰减来确保颗粒负载过滤器寿命计算更可靠。尤其是，风机状态之间的压差对于测量过滤器负载有指导意义。可将在风机启用或禁用事件过程中的当前压差与历史数据进行比较，以识别过滤器寿命终结状态。这具有互补作用，因为系统可能在过滤介质、过滤器表面积、过滤器效率方面有不正确的数据，或者可能存在多个过滤器或系统泄漏点，这些泄漏点会改变污染物增加的速率。

在一个实施例中，该装置可实施为长探针，这能确保避免在风道壁处有湍流或停滞空气的边界层。该装置可具有多个孔口以容纳额外的传感器，而不会增大装置的整体尺寸。需要精确流速的传感器与同一孔口内的流量传感器配对，以进行实时流量校正。

在一个实施例中，该装置可具有安装夹具，该安装夹具能够使该装置附着到风道或空气处理导管上。该安装夹具还能便于从风道中快速插入和移除探针。该风道可由金属、塑料、风道板或其他材料构成，或者可由其他结构构件形成，例如壁砖或天花板瓷砖。该风道可以是矩形或圆形的，并且可以是刚性或柔性的。该安装夹具确保与所有上述类型、形状和材料的风道或空气处理导管相容。该安装夹具可具有多个接口，确保垫圈在平坦和弯曲表面上都能形成连续的配合表面。这能最大限度地减少泄漏，并确保该装置的安装不会影响HVAC系统的效率。

在一个实施例中，该安装夹具具有与探针外壳的外部轮廓匹配的槽道，从而探针可沿着该槽道滑动并由其完全支撑。安装夹具通过紧固件固定到风道上，使得用于探针的槽道保持水平并平行于风道中的气流轴线。这样，当探针插入到安装夹具中时，气流与孔口对准。该安装夹具可具有多个不同直径的内表面，以确保与扁平和圆形风道表面相容。在风道表面是圆形的情况下，存在一个或多个表面，每个表面具有与特定类型或型式的弯曲风道匹配的曲率半径。该安装夹具可使用垫圈材料来密封这些表面与风道之间的接口。该安装夹具可包括诸如磁体、机械卡口、光学标记、光阑、光学反射片或金属部件等特征，这些特征允许探针检测到其已安装在安装夹具的槽道中。通过这种方式，探针可禁用需要在风道外保持不活跃状态的任何部件。该装置可包含用于检测安装夹具中的特征的存在和取向的机械、光学或磁性传感器。

在一个实施例中，可禁用作为光学粒子计数器的一部分的激光器，以确保在插入用电设备之前用户不会意外受到来自激光器的杂散光的照射。在安装好探针时，该装置检测到这些特征之一的存在，并允许OPC使用激光器。装置外壳可具有一个或多个机械卡口或孔口，该机械卡口或孔口与安装夹具中的构造接口，这允许用户在安装期间将装置插入到正确的深度。

当样品空气通过该装置时，它通过一个或多个传感器。该装置可感测至少一个参数，并将所感测的参数存储在易失性或非易失性存储器中。然后，该装置可对该值进行流量补偿，或者在测量时仅记录流量，以备将来进行流量校正或补偿。该装置连续采样，但若测量值没有变化，则可丢弃数据；这是该装置可用于最大限度提高板载存储器效率的一个优化例子。其他实施方案可使用诸如霍夫曼编码、压缩算法或动态数据速率等节省字节的编码方法来增加可在板上缓存的数据量。该装置可选择根据变化速率或与基准的偏差来改变自己的传感器带宽。通过这种方式，能够以更高的带宽捕获有用数据。该装置还可连续地对先前记录的数据进行下采样，以确保在存储器即将用尽时能继续记录新数据。

该装置可以独立方式操作，也可连接至远程计算系统，从而连续地清除其缓存器。该装置可具有一个或多个板载通信系统，包括用于发送遥测命令和用于接收命令和配置数据的有线和无线标准。有线标准可以是用于工业环境中的传输线路的任何一种，可以是差分导线电平标准，例如RS-422或RS-485。在有线监测器中实现的通信协议在装置软件中定义，可以是Modbus、BACnet、LonTalk或任何其他协议方案，包括专有协议方案。无线实施例可利用延伸到风道之外的收发器和天线，并且可以蓝牙、蓝牙智能、Wi-Fi、Z-Wave、ZigBee或任何其他无线协议实现。

在一个实施例中，该装置可根据一个或多个空气质量参数产生控制信号。该信号可通过连接至该装置的有线网络、经由与目标装置的直接无线连接、经由允许与具有不匹配的收发器的装置接口的集线器、或经由通过两个装置的API层中介的云连接发送。该装置可调节控制信号，以将感测的参数保持在特定阈值之内。这种调节可通过允许装置实现任何给定参数的目标值的PID回路或其他反馈回路实现。目标装置可以是任何类型的可控末端执行器，包括旁通阀、自动通风口、风扇驱动装置、空气循环装置、自动窗、火炉、空气净化器、加热器、或者房屋或建筑内的其他系统。控制信号可由目标装置用于调节其自己的性能，或者目标装置可通过控制信号直接致动。一个例子是具有变速驱动机构的空气净化器。因此，控制信号是需求控制回路，它确保空气净化器始终以足够的速率运行，以将目标参数保持在期望的范围之内。任何控制系统都可按类似的方式通过API绑定到控制信号。在一个实施例中，这些API可实现为云到云的API。被致动的装置使用内部参数或API定义的设置来控制致动的动态范围和转换速率，从而确保控制信号不会过度驱动目标装置。

在一个实施例中，该装置可通过测量相对于控制信号的变化率来测量HVAC系统能够在固件或云层中实现的变化率。这些测量值可用于针对每个参数导出HVAC系统的滞后量，并且，通过这种方式，该装置能够调节其控制信号的使用，而无需关于HVAC系统结构，建筑规模、致动的目标装置的效能、或未通过该装置测量的任何其他参数的任何先验知识。当该装置在风道环境中操作时，污染会从气流中存在的颗粒和其他污染物缓慢累积。该装置可使用光滑且顺直的空气通道，以最大限度减少气流中的湍流，并避免诱发悬浮颗粒或其他污染物沉积的低压区域。此外，外壳和孔口的塑料材料可通过产生较低表面能的材料和工艺生产，这能大大减少颗粒和其他污染物在这些表面上的附着。

在一个实施例中，装置外壳可由导电的材料构成，或者包含导电的添加剂。在另一个实施例中，外壳材料不导电，但被处理为具有导电涂层、涂层或喷涂层，以使其导电。在一些实施例中，外壳与印刷电路板表面上的外露导电触点物理接触。这些触点连接至电气系统的接地点，并确保能消散积累在外壳中的任何电荷。通过这种方式，可能带正电或负电的微粒不会被静电吸引到装置外壳或部件上，这降低了外露表面与颗粒或其他污染物之间相互作用的亲和力。因此，当从安装夹具中取出装置时，很容易清除任何污染。用户只需向孔口中吹风或者可选择使用移动气源，例如罐装空气、压缩机、除尘风机，或者甚至使用真空。

在一个实施例中，该装置可用作空气质量监测器(AQM)，并且可配置为感测与住宅或建筑室内空气质量(IAQ)相关的一个或多个参数。该装置可利用传感器融合来最大限度减少传感器漂移和其他误差源的影响。例如，该装置可配置为利用其传感器阵列监测气流中的一个或多个参数。在一个实施例中，光学粒子计数器传感器可通过对通过检测器的微粒的传播时间进行统计分析来测量空气速度。该装置会同时利用声学或热流传感器进行测量，该声学或热流传感器可实施为悬挂在流动体系中的线束上的部件，或者作为PCB表面上的具有通向流动体系的通路的部件。通过在大量样本中跟踪这两个测量量之间的一致性，可利用光学传输时间测量的性能来测量热学传感器或声学传感器中的漂移。这样，可将光学流量测量的稳定性与热学或声学流量传感器的精度和可重复性相结合。在一些实施例中，可由外部装置或系统提供一个或多个参数。因此，该装置不需要任何特定的传感器，它可通过有线或无线通信信道从HVAC系统中的其他装置捕获数据。在一些实施例中，该装置具有有线和无线接口，以最大限度提高与HVAC系统中的其他装置的互操作性。这样，该装置可单独地或通过集线器与其本地环境中的所有装置进行协商。

图1示出了一些实施例中的完全组装好的AQM装置的透视图。

图2是一些实施例中的图1的装置的侧视图。现在参考附图，图1和图2是一些实施例中的装置100与上壳102和下壳104组装在一起的组装图。上壳102和下壳104可通过插入在螺孔174中的紧固件(未示出)连接。螺孔174所具有的深度可使得紧固件(未示出)的顶部低于上壳102的表面。这能减少用户或安装人员与紧固件(未示出)的接触，并防止静电放电事件传导到印刷电路板(未示出)中。

在一些实施例中，装置100可包括用于容纳引线到装置的互连部件的互连部分，该部分可容纳端子板(图3，144)或具有两个或更多位置的其他线到板互连部件。外壳可具有一个或多个进气孔口或管嘴106、108，该孔口或管嘴允许从气流向装置100内吸气。孔口106、108的形状通过孔口106、108的内表面的纵横比允许低阻抗且可调节的内部空气速度。在一些实施例中，装置100可具有天线142，以增大无线连接的范围。在装置100的其他实施例中，可使用装设在射频收发器(图5，138)上或装设在印刷电路板(图5，103)上的其他位置的内部天线。在一些实施例中，装置100可安装为使得进气孔口106和108的底面112沿重力方向朝下。因此，沉积物会积聚在底面112上，在该处沉积物不会影响传感器，并且可通过将清理装置插入孔口106和108中而轻松地清除沉积物。

图2是一些实施例中的图1的装置100与上壳102和下壳104组装在一起时的侧视图。该图示意性且直观地示出空气如何与装置相交并穿过孔口106和108。在一些实施例中，孔口106、108可具有横跨由102和104形成的外壳的平直或弯曲的横截面。在其他实施例中，孔口106和108可具有管嘴横截面或其他三维形状，以实现通过传感器通路孔110的排气量管理，或者调节由光束线(未示出)与采样孔口106和08中的气流的相交形成的检测体积。孔口106和108处于远离安装板卡口(图1，124)的位置，从而它们在通过安装板(未示出)安装时远离装置100所在的风道或其他导管的壁。这确保孔口106和108不在靠近风道或导管的壁的边界区域内，在这些区域内空气可能是停滞、移动较缓或湍流的。天线142可具有不同的型式和尺寸，或者可能根本不存在，这取决于射频环境。在一些实施例中，天线142较大，以具有较高增益并实现较大范围。下壳104可适应多个不同天线142的安装要求。

图3是一些实施例中的图1的装置100的分解侧视图，该装置100具有上壳102、下壳104、孔口106、108、以及装设有电子部件的印刷电路板103。端子板144提供与外部电源的连接。在一些实施例中，端子板144可具有额外的位置，以容纳用于有线遥测传输的多条数据线。图中还示出了激光器安装架122、激光器160、以及为光学粒子计数功能提供光源的光学模块114。激光器安装架122将激光器160固定到印刷电路板103上，并确保光束线166与光学模块114对准。可有多个不同的光学模块114，以适应发出具有不同光斑尺寸或光束发散角的光束线166的不同激光器160。天线142经由电缆140连接至PCB 103或该PCB上的部件。

图4是一些实施例中的图1的装置100的横截面俯视图。图4示出了如何安装激光器160以使得其光束线166穿过传感器通路孔110射入终止激光的光束收集器120中。传感器通路孔110确保进入光电二极管或其他传感器的杂散光尽可能少，因为除了通路孔110外，光电二极管或其他传感器完全被上壳102保护。在一个实施例中，安装在PCB上的光学、声学或热流传感器156与由激光器160、通路孔110和光束收集器120组装而成的光学传感器处于同一个的孔口106中，通过这种方式，能够测量出正如光学传感器所见到的精确流量或排量。这允许该装置补偿风道中的和流过孔口106和108的流量的变化。光束线166通过传感器孔口110，穿过检测器，并终止在光束收集器120中，因此光不会逃离由上壳102和下壳104形成的装置外壳。传感器136可以是布置为检测安装板273的存在和取向的机械、光学或磁性传感器。可布置一个或多个传感器136，以检测装置100相对于安装板273中的插入深度的位置。

图5是一些实施例中的图1的装置100的分解俯视透视图。在此实施例中，射频收发器138安装在PCB 103上，并且随后经由天线同轴电缆140连接至天线142。天线142在天线安装结构128中安装在由上壳102和下壳104形成的接头中。用于该装置的电源170安装在PCB103上，并由通过端子板连接的外部电源(图6，144)供电。一个或多个微控制器168安装在PCB 103上，以控制光学粒子计数功能，另外还负责电路板的所有其他控制方面。在此实施例中，微控制器168还会通过与收发器138的交互提供板外数据访问能力。为了在PCB103的相对于光电二极管154的背面上的OPC检测器处为装置的模拟前端提供噪声极低的环境，通过安装射频屏蔽罩132在PCB 103上提供屏蔽功能。激光器160经由激光互连焊盘162连接至PCB 103电源。在PCB 103中设有散热槽134，以减少装置100的自我加热，并减少从板的一半向另一半的热传递。下壳104具有另外的传感器通路孔110，安装在印刷电路板103上的不同传感器可通过该传感器通路孔110接触流过第二采样孔口(参见图1，108)的空气。在整个下壳104部件中，有一个或多个定位销172用于对PCB 103进行定位，从而完成安装在PCB上的传感器154、156、158与下壳104的对位。

图6是一些实施例中的图1的装置100的分解仰视透视图。该装置可具有用于确定是否有空气流过气溶胶采样孔口106的光学、热学或声学流量传感器156。该传感器能精确地确定流过用于传感器的特定孔口的流量，在该孔口中，空气流速或质量排量是至关重要的。外壳包含通过激光器安装架122机械地固定的激光器160；夹子和激光器组件可固定到PCB 103中的多个孔中的任何一个上，该孔形成光学轨道164，以适应一系列激光器160的焦距。这允许替换激光器160，而无需改变PCB 103或外壳102、104。散热槽134将周围的传感器158与电源170、收发器138和激光器160产生的热隔离。

安装在PCB上的流量传感器156与位于同一槽道106中的传感器并排布置，因此经历与其他传感器相同的速度和质量排量。激光束线166由作为光学模块114的一部分的光学挡板118约束。光学模块114经由PCB中的孔安装到PCB 103上，该PCB中的孔构成光学模块配合表面116。一诊断LED 152用于有选择性地确认光电二极管154的灵敏度，并且可用于给光电二极管154提供基线测量值，该基线测量值可用于装置100的校准。为了防止空气逸出到外壳104中，在气流通道108的侧面布置有防漏气盖130，以阻止空气流过散热槽134。在PCB103的前面安装有用户操作按钮146和RGB LED 148，该RGB LED可通过导光管150在外壳104的外部看到。按钮146和LED 148都由微控制器168管理。一个或多个互锁传感器136安装在PCB 103上，在一个实施例中，该传感器是霍尔效应传感器，并对外部磁体做出响应，在一个实施例中，该外部磁体位于安装板(未示出)的磁体腔(未示出)中。下壳104具有两个接线通路孔126，这些孔与安装在PCB 103上的端子板144相配，以向装置100提供外部电源。

图7是一些实施例中的可选地与图1的装置结合使用的安装夹具的前视透视图。在一个实施例中，该安装夹具可以是安装板273，该安装板273具有两个或更多螺钉接近孔276，用于使用紧固件290(未示出)将安装板固定到风道上。该安装板具有在探针被插入时支撑探针的装置槽道。在插入期间，探针通过卡口锁定夹274固定就位，该卡口锁定夹274与装置(未示出)的上壳(未示出)和下壳(未示出)中的卡口(未示出)对准。安装板273的内表面具有无锥度轨道和一个或多个固定夹274，该轨道和固定夹确保当该装置安装在安装板273中时很好地支撑该装置。这样，即使在振动或快速运动气流的影响下，该装置也能保持不动。

图8是一些实施例中的图7的安装夹具的后视透视图。安装板273具有两个面282、284，这些面压靠在风道或空气处理导管的外壁上。若安装风道是平坦的，则较小的接口282会与风道接触，而若风道是圆形的，则较大的接口284会与风道接触。在较大风道的情况下，弯曲的接合边缘286会与安装风道接触。安装板273还包含腔体278，该腔体278用于容纳插入到其中的磁体或其他检测目标物，当该装置安装在安装板273中时，该磁体或其他检测目标物会与互锁传感器(未示出)相互作用。腔体278具有与其一体的保持夹280，该保持夹280用于将检测目标物保持在腔体278内。

图9和图10分别是图1的装置和图7的安装夹具处于配合前和配合后形态时的透视图，根据一些实施例，安装板卡口124配置为与卡口锁定夹配合274并锁紧装置100。两个外壳件102、104的接头处的接缝在下壳104的前侧具有孔，该孔设有导光管150，以在装置的前侧显现来自安装在PCB(未示出)上的RGB LED(未示出)的光。外壳之间的接缝中的第二个孔提供用于接近按钮146的通路，该按钮146可用于与安装在PCB上的微控制器相互作用。安装板273通过紧固件290固定到风道或空气处理导管上。该紧固件290可以是磁铁、螺钉、肘节螺栓或其他装置。

参考图10，安装板273可通过紧固件290附接到风道上。安装板273插入到风道上的一个孔中，该孔的直径使其能适应内风道接口282或外风道接口284。通过用足够的力拉拽装置100使其脱离卡口锁定夹274，能够快速、轻松地从安装板273卸下装置100。可从安装板273卸下装置100以进行维修。在维修完成时，通过将装置100滑入安装板273的槽道中可重新插入装置100。通过使固定夹274与安装板的卡口124接合，可将装置100插入到任何深度处或返回到其全深度处。

虽然本发明的说明中有一定程度的特殊性，但是显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，能够对本发明的构造的细节和部件的布置形式做出许多变化。应理解，本发明不限于在此阐述的示例性的实施例。

Claims

1.一种空气质量监测装置，包括：

外壳，所述外壳包括：

至少一个空气交换端口，具有入口孔和出口孔，所述至少一个空气交换端口产生穿过所述壳体的至少一个气流通道；

至少一个光学系统，所述至少一个光学系统提供穿过所述气流通道的光；

至少一个微控制器，被配置为处理测量的空气质量数据；和

多个传感器，具有通向所述气流通道的通路，所述多个传感器被配置为测量空气质量数据；

至少一个通信系统，被配置为将所处理的空气质量数据传送至外部网络；和

电源装置，向所述装置提供电力。

2.根据权利要求1所述的装置，

其中所述外壳具有至少两个空气交换端口，所述至少两个空气交换端口产生至少两个气流通道，所述至少两个空气交换端口中的每个端口具有入口孔和出口孔，

其中所述至少一个光学系统提供穿过所述至少两个气流通道中的至少一个气流通道的光；和

其中所述多个传感器具有通向所述至少两个气流通道中的每个气流通道的通路，并被配置为测量所述至少两个气流中的每个气流的空气质量数据。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述至少两个空气交换端口中的每个空气交换端口是对称的，具有高的内表面光洁度质量并具有必要的几何形状，以确保在所述风道系统中的所有操作速度下通过所述多个传感器的气流都是平稳层流。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述空气交换端口具有高的内表面光洁度质量并具有必要的几何形状，以确保在所述风道系统中的所有操作速度下流过所述多个传感器的气流都是平稳层流。

5.根据权利要求1所述的装置，

其中所述至少一个空气交换端口产生至少两个气流通道，

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个通信系统被配置为连接至云计算系统。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个通信系统被配置为通过有线或无线连接接收及发送数据。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个通信系统被配置为通过有线或无线连接向HVAC设备发送控制信号。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个通信系统包括外部天线。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个通信系统包括带有集成天线的板载无线收发器。

11.根据权利要求1所述的装置，

其中所述至少一个通信系统被配置为接收输入带外数据，并且

其中所述至少一个微控制器被配置为结合所测量的空气质量数据处理所接收的输入带外数据。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个光学系统包括激光器组件。

13.根据权利要求1所述的装置，其中通过有线连接向所述电源装置供电。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个传感器包括位于所述外壳内的至少一个流量传感器。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个传感器包括位于所述气流通道内的至少一个流量传感器。

16.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个传感器包括从由热学传感器、声学传感器、光学传感器及其任何组合组成的组中选择的传感器。

17.根据权利要求1所述的装置，其中所述流量传感器包括双向流量传感器。

18.根据权利要求1所述的装置，还包括安装夹具，其使得所述外壳能够被安装到风道系统或空气处理导管的壁上，其中所述空气交换通道位于所述壁与风道系统或空气处理导管的中心之间。

19.根据权利要求18所述的装置，还包括用于确定所述安装夹具相对于所述装置的位置的存在，取向和定位的传感器。

20.根据权利要求1所述的装置，还包括配置为沿着垂直于所述气流通道的旋转轴线而旋转的安装夹具。

21.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个气流通道包括变窄的中间部分。

22.一种使用如权利要求1所述的装置来监测空气过滤器的状态的方法。