CN111158413A

CN111158413A - 一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统

Info

Publication number: CN111158413A
Application number: CN201911207725.7A
Authority: CN
Inventors: 季亮; 杨建荣; 乔正珺; 陈勤平; 张丽娜; 张颖
Original assignee: Shanghai Building Science Research Institute Co Ltd
Current assignee: Shanghai Building Science Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: CN111158413B

Abstract

本发明一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统，涉及空气环境整合监测技术领域。一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统，其特点，包括传感器群，中央数据监测设备及云系统以通信方式连接构成。所述传感器群，包括室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器；室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器；新风及净化系统运行状态传感器；门窗启闭传感器。并根据设定的时间频率将采集的各种空气环境数据实时传输到中央数据监测设备。本发明解决了：建筑空气环境参数监测室内外没有联动的问题；现有系统监测的参数太多，未能给出调控策略的问题，在经数据运算形成调控策略为所涉及系统给出相应的调控建议。

Description

一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统

技术领域

本发明涉及空气环境整合监测技术领域，具体指一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统。

背景技术

(1)建筑环境监控的意义

建筑空气环境包括温度、湿度、颗粒污染物(PM₂₅，PM₁₀等)、化学污染物(VOC，甲醛等)，这些空气环境参数直接影响了人体的舒适度和健康度。对这些空气环境进行准确的监控，有助于发现问题寻找对策，指导建筑中央控制系统或管理人员对建筑环境进行调控和优化，从而为人体提供更加舒适的工作和生活环境。

(2)传统环境监控系统存在的不足

传统的建筑环境监控系统虽然已经很成熟，但仍存在以下不足之处。

不足之一：监控的参数不够系统和闭环。

当前市面上常见的建筑空气环境的监控系统中，某些针对空气温湿度，主要监控室内温度和湿度，该参数与人体的热感觉密切相关——但人体热感觉的进一步调控和室外也有关联；某些产品监控建筑物外的空气品质的PM_2.5含量，了解该数据有助于指导建筑物开闭窗户，或指导室内PM_2.5净化装置的合理开启，但室内污染物还包括由装修和家具导致的化学污染，关闭室内门窗可能PM_2.5超标风险降低但甲醛等化学污染物浓度会上升，从而给人体健康带来隐患。鉴于此，监控系统有必要进行系统性整合，从而可以反映多种需求。

不足之二：监控的参没有室内外联动。

鉴于此，要改善室内的空气品质，既要准确监控室内，也要监控室外。当室外条件较优时，室内应当合理利用室外的自然风改善室内环境，室外条件较差时，应当隔绝室内外，并合理开启新风或净化装置。因此监控的参数有必要进行室内外联动和整合。

如上所述的传统监控产品或监控系统，当前有相关专利进行研究，但均是针对室内或室外其中之一进行空气品质监控；也有类似的专利进行了监控设备本身的研究，研究如何使监控设备运行更可靠，安装更灵活；但没有涉及与本申请相似的整合监控系统。

以下涉及与本申请的专利文献对比分析如下：

如上所述，当前建筑空气环境参数监测不够全面；当前系统参数单一和片面的问题；当前建筑空气环境参数监测室内外没有联动；现有系统监测的参数太多，但未能给出明确的调控策略的问题，例如空调启闭、新风净化系统启闭、窗户启闭如何决策等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提出一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统。

本发明基本思路：

A、集成室外温度、湿度、PM2.5、PM10等空气参数传感器。

B、集成温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC等空气参数传感器。

C、集成新风及净化系统运行状态传感器。

D、集成门窗启闭传感器。

E、设置中央数据监测设备，其中，中央数据监测设备能接受上述所有传感器，根据设定时间频率通过有线网络或无线网络将获取的数据，能存储数据，并能够将数据上传到云系统、或将数据结果展示到屏幕供人员观察、或基于历史数据和现状数据进行运算，提供数据存储、展示功能，提供基于数据运算获得的数据结果提供给其他需要数据的人或空调、采暖或净化设备的调控策略。

F、所述中央数据监测设备为计算机和网络通讯组件组成，接受WI-FI、3G/4G/5G、蓝牙无线网络传输的数据。

本发明技术方案：

一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统，其特点是，包括传感器群，中央数据监测设备及云系统以通信方式连接构成。

所述传感器群，包括：

室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器；

室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器；

新风及净化系统运行状态传感器；

门窗启闭传感器。

所述传感器群，包括：

室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器，安装在建筑室外，测量室外的空气温度、湿度、PM2.5，PM10的数值，并将测量参数转换为数字信号或模拟信号；

室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器，安装在建筑室内，测量出室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的数值，并将测量参数转换为数字信号或模拟信号；

新风及净化系统运行状态传感器安装在新风及净化系统管道内测量新风及净化系统内的风量、净化后空气内PM2.5，PM10，TVOC的数值，并将测量参数转换为数字信号或模拟信号；

门窗启闭传感器测量出门窗开启状态并转换并为数字信号或模拟信号。

所述传感器组件为整体制造产品，在实际使用时应将室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器，室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器，新风及净化系统内的风量、净化后空气内PM2.5，PM10，TVOC的空气参数传感器，门窗启闭传感器拆分使用。

所述室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器，室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器，新风及净化系统内的风量、净化后空气内PM2.5，PM10，TVOC的空气参数传感器，门窗启闭传感器均具备通讯组件，拆分使用时其通讯组件与中央数据监测设备进行通讯连接；

所述通讯组件采用通讯布线连接，或根据用户需要为WI-FI、3G/4G/5G、蓝牙的无线连接。

综上所述，本申请发明解决了当前监控设备或系统不够闭环、参数数量不充分从而导致的信息不足的问题，有助于解决建筑环境运营管理偏离实际需求的问题。以及解决当前系统参数单一和片面的问题，有利于建筑环境系统相关的净化设备、新风设备、温湿度调控设备的综合联动和准确联动，有利于改善建筑环境品质，为人员创造更好的环境。

附图说明

图1为本发明一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统框图；

图2为本发明实施例建筑室内外空气环境的整合监测系统连接示意图；

图3为本发明实施例建筑安装及使用的示意图。

标记号说明

1：为传感器群；

2：为中央数据监测设备；

3：为云系统；

11：为包括室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器；

12：为室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器；

13：为新风及净化系统运行状态传感器；

14：为门窗启闭传感器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述

-种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统，其特点，包括传感器群1，中央数据监测设备2及云系统3以通信方式连接构成(如附图1所示)。

实施例(如附图2所示)，所述传感器群1，包括室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器11；

室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器12；

新风及净化系统运行状态传感器13及门窗启闭传感器14。

所述传感器群1根据设定的时间频率将采集的各种空气环境数据实时传输到中央数据监测设备2。

所述中央数据监测设备2包括数据存储和展示的功能，并具备将数据提供给其他需要数据的人或设备的数据接口，并具备将数据上传到云系统3的功能；

所述中央数据监测设备2能基于历史数据进行运算和分析，基于运算和分析提供空调、采暖或净化设备的调控策略。

所述中央数据监测设备2为计算机和网络通讯组件组成，接受WI-FI、3G/4G/5G、蓝牙无线网络传输的数据。

所述传感器群1，包括，室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器11安装在建筑室外，测量室外的空气温度、湿度、PM2.5，PM10的数值，并将测量参数转换为数字信号或模拟信号；

室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器12安装在建筑室内，测量出室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的数值，并将测量参数转换为数字信号或模拟信号；

新风及净化系统运行状态传感器安装在新风及净化系统管道内，测量新风及净化系统内的风量、净化后空气内PM2.5，PM10，TVOC的数值，并将测量参数转换为数字信号或模拟信号；

门窗启闭传感器14测量出门窗开启状态并为数字信号或模拟信号。

进一步，所述传感器群1组件为整体制造产品，在实际使用时将室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器11；室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器12；新风及净化系统运行状态传感器13；门窗启闭传感器14拆分使用。

分别安装在建筑室外、室内、新风系统内、门窗附近(如附图3所示)。

实施例：某大型办公建筑安装了本发明系统，窗户处于开启的自然通风状态，在此状态下，温度适宜。随后，本发明的传感器11和12监测到室内外空气品质非常差，室外PM2.5超标，室内PM2.5也超标了，传感器14也监测到了窗户处于开启状态。通过这些测量到的数据测量到之后，传感器把数据传给了中央数据监测系统，中央数据监测系统在运算后判断应该关闭窗户，开启新风净化器。这时候中央数据监测系统就发出了相应的调控策略展示在屏幕上，同时把自控指令也发给了新风净化系统，物业管理人员在收到调控策略后，确认无误后就执行关闭窗户，并开启新风净化系统的操作。通过上述操作，室内的空气品质在净化系统运行下很快到了达标状态。

所述室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器11；室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器12；新风及净化系统运行状态传感器13；门窗启闭传感器14均具备通讯组件，拆分安装时其通讯组件与中央数据监测设备2进行通讯连接。

所述通讯组件采用通讯布线进行有线连接，或根据用户需要增加WI-FI、3G/4G/5G、蓝牙的无线连接。

本发明通过对数据进行全面的监控，解决了当前监控设备或系统不够闭环、参数数量不充分从而导致的信息不足的问题，有助于解决建筑环境运营管理偏离实际需求。

基于本发明构建的监测系统，可以实现以下的功能：

①对影响室内空气品质和空气舒适度的颗粒污染物(PM2.5和PM10)，化学污染物(TVOC)，二氧化碳等主要参数均能监测，从而有助于提高后期调控的精度；

②对影响空气品质的室内和室外空气环境参数、新风和空调系统的运行状态进行监测，从而有助于为精准运算和调控的方向提供必要的数据；

③避免了人工集成不统一的传感器导致的协议不统一、重复安装等问题。减少浪费，降低成本的同时提高了测量和反馈的便利性。

本系统具有如下特点：

A、该系统分为多个组件，分别为″室内空气参数传感器″、″室外空气参数传感器″、″电气设备参数传感器″和″门窗启闭传感器″，″中央数据监测设备″和″云系统″。前四个组件整体组成″传感器集群″，为整体生产产品，使用时根据需要拆分使用。

B、上述组件均包含通讯网络，通讯网络包含但不仅限于Wi-Fi、3G/4G/5G、蓝牙，有线网络。通过通讯网络，各组件所监测的所有设备均可连接至中央数据监测设备。

C、中央数据监测设备一般是一台计算机，但增加了必要的网络通讯接口，用以接受Wi-Fi、3G/4G/5G、蓝牙及有线网络传输的数据。

D、中央数据监测设备能够将这些数据存储起来，并包含了设定的数据算法，算法包括对室内外空气环境的品质进行评分的算法，以及指导空调、采暖及空气净化设备如何运行的调控算法。中央监控设备的算法允许使用者根据自己的需要自行调整。

综上所述，本发明(一)解决当前建筑空气环境参数监测室内外没有联动的问题。建筑室内的环境不是隔离的，而是应当和室外环境进行联动变化的，良好的建筑环境应当充分利用室外环境的有利条件，杜绝室外环境的不利条件。

(二)对室内外进行同时监测，同时监测建筑环境调控的关键机电系统的运行状态，能够实现内外联动、系统闭环，能够在合理的时间范围内充分利用室外空气的有利因素。

(三)解决现有系统监测的参数太多，但未能给出明确的调控策略的问题，例如空调启闭、新风净化系统启闭、窗户启闭如何决策。建筑空气环境的监测的目的是为了数据展示和报警提示、系统自动控制、或建筑物业运营管理人员的调控。但当前常见的建筑环境监测系统可能误导建筑系统的错误调控(例如室内温度过高，可能并非空调不足，而是门窗开启太小，室外凉爽的自然通风未充分利用)。

(四)以及所涉及的系统包含能运算形成调控策略的功能，在监测得到的数据后能够给出相应的调控建议。

Claims

1.一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统，其特征在于，包括传感器群(1)，中央数据监测设备(2)及云系统(3)以通信方式连接构成。

2.如权利要求1所述的一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统，其特征在于，所述传感器群(1)，包括室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器(11)；室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器(12)；新风及净化系统运行状态传感器(13)及门窗启闭传感器(14)。

3.如权利要求1所述的一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统，其特征在于，所述传感器群(1)根据设定的时间频率将采集的各种空气环境数据经云系统(3)实时传输到中央数据监测设备(2)。

4.如权利要求1、3所述的一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统，其特征在于，所述中央数据监测设备(2)包括数据存储和展示的功能，及与其他人或设备的数据连接接口；

所述中央数据监测设备(2)基于历史数据进行运算和分析，将运算和分析提供给空调、采暖或净化设备的调控策略；

所述中央数据监测设备(2)为一计算机和网络通讯组件组成，接受包括WI-FI、3G/4G/5G、蓝牙，有线网络传输的数据。

5.如权利要求1所述的一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统，其特征在于，所述传感器群(1)，包括室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器(11)安装在建筑室外，测量室外的空气温度、湿度、PM2.5，PM10的数值，并将测量数值转换成数字信号或模拟信号；

室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器(12)安装在建筑室内，测量出室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的数值，并将测量数值转换成数字信号或模拟信号；

新风及净化系统运行状态传感器(13)测量出新风系统内的新风及净化系统内的风量，以及测量出净化后空气中的PM2.5，PM10，TVOC的数值，并将测量数值转换成数字信号或模拟信号；

门窗启闭传感器(14)测量出门窗是否开启，并将开启状态转换为数字信号或模拟信号。

6.如权利要求1-3任一所述的一种针对建筑室内外空气环境的整合监测系统，其特征在于，所述传感器群(1)组件为整体制造产品，在实际使用时将室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器(11)，室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器(12)，新风及净化系统运行状态传感器(13)，门窗启闭传感器传感器(14)拆分使用；

所述室外温度、湿度、PM2.5、PM10的空气参数传感器(11)，室内温度、湿度、PM2.5、PM10、TVOC的空气参数传感器(12)，新风及净化系统运行状态传感器(13)，门窗启闭传感器传感器(14)均具备通讯组件，拆分使用时其通讯组件与中央数据监测设备(2)进行通讯连接；

所述通讯组件采用通讯布线进行有线连接，或根据用户需要加装WI-FI、3G/4G/5G、蓝牙模块作无线连接。