CN112432301A - 一种封闭空间的空气净化杀菌系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种封闭空间的空气净化杀菌系统，包括：空气流道，与所述封闭空间连通，具有进风口、出风口以及设置在进风口和出风口之间的风道；紫外杀菌模块，具有紫外光源，设置在所述风道中；紫外辐射照度传感器，设置在所述紫外杀菌模块照射范围内；控制器，与所述紫外辐射照度传感器和紫外杀菌模块连接；所述控制器设有功率预设值，根据实时监测的紫外辐射照度与功率预设值进行比对，进而调整紫外光源的功率输出。本发明与封闭空间之间形成循环的持续杀菌与空气净化，可以实现人机共存，实时消毒，并且根据工况智能可控地调整杀菌功率。
Description
技术领域
本发明涉及杀菌净化技术领域，具体涉及一种封闭空间的空气净化杀菌系统。
背景技术
随着人们健康意识的提高，人们越来越担心在日常生活中接触到细菌病毒等传染源，虽然我们注意接触表面的杀菌，然而空气中也是病菌传播的一种途径，即便通过口鼻遮挡的方式可以一定程度阻碍传播，然而并非从根本杀菌，目前相对封闭的公共空间，传染风险较大，比如电梯，交通工具，办公室，商场，餐厅，饭店等的杀菌消毒多数都是采用通过喷洒消毒剂的方式进行杀菌消毒；或者局部区域通过紫外光杀菌，或者在人员不在的时候将可移动式紫外线推车，推入车厢进行照射，杀灭空气中的细菌。
然而人员流动性较强，随着人员的流程，这种杀菌方式无法实时进行杀菌，对于人员相对密集的场合现有的杀菌方式显然无法满足杀菌要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：解决现有技术存在的问题。本发明涉及一种封闭空间的空气净化杀菌系统，本发明与封闭空间之间形成循环的持续杀菌与空气净化，可以实现人机共存，实时消毒，可长时间工作，不会对人体照射，同时实现智能监控。
本发明的目的是这样实现的：
一种封闭空间的空气净化杀菌系统，空气流道，与所述封闭空间连通，具有进风口、出风口以及设置在进风口和出风口之间的风道；
紫外杀菌模块，具有紫外光源，设置在所述风道中；
紫外辐射照度传感器，设置在所述紫外杀菌模块照射范围内；
控制器，与所述紫外辐射照度传感器和紫外杀菌模块连接；
所述控制器设有功率预设值，根据实时监测的紫外辐射照度与功率预设值进行比对，进而调整紫外光源的功率输出。
这里的封闭空间并非完全封闭，可以是具有空气流通相对封闭的空间，如电梯，交通工具，办公室，商场，餐厅，室内运动场等。
通过结合空间的循环通风的同时进行杀菌，构成微循环，再持续的时间内可以实现杀菌效果。照度传感器可以检测紫外线的照射强度，并反馈给控制器，进而调整功率范围，其中功率是提前设置好的最佳工作功率，当低于或高于最佳功率时，控制器进行调整功率输出。
本发明一种优选实施方式，所述紫外杀菌模块上或者周边设置有温度传感器，所述控制器与温度传感器连接，所述控制器设有温度预设值，根据监测的温度判断系统工况是否安全，进而调整紫外光源的功率输出。
通过温度传感器实时检测工作状态，防止紫外杀菌模块过载而损坏，同时也可以根据提前设置好的温度预设值来调整输出功率。
本发明一种优选实施方式，所述封闭空间内设置有风量/风速传感器，所述控制器与所述风量/风速传感器连接，所述功率预设置值为风量/风速与输出功率关系的预设值，所述控制器根据实时监测的风量/风速，进而调整紫外光源的功率输出。
通过封闭空间内的风量/风速传感器，可以判断单位时间内输出的风量，如果风量大说明空气循环速度快，功率如果还停留在原功率水平是无法满足当前要求，或者风量小，过大的功率输出造成不必要的能源浪费；可以根据风量信息调整输出功率，而风量/风速具有与输出功率对应预设值，可以根据预设值判断如何调整输出功率。通过设置风量/风速具有与输出功率对应预设值可以根据送风工况调整输出功率，避免只控制功率参数而使得很多工况的不适用。
本发明一种优选实施方式，所述封闭空间内设置有图像采集器，所述功率预设置值为人员密度与输出功率关系的预设值，所述控制器根据图像采集器采集的人员密度信息调整紫外光源的功率输出。
通过设置人员密度与输出功率关系的预设值，可以避免因人员密集或者人员稀少而输出过小或者过大的功率，可以保证人机共存的实时性。
本发明一种优选实施方式，所述封闭空间内设置有图像采集器，所述功率预设置值为人员密度与风量/风速关系的预设值，所述控制器根据图像采集器采集的人员密度信息调整风量/风速和与其对应的紫外光源的功率输出。
通过设置人员密度与风量/风速关系的预设值，在保证足够通风的前提下调整对应的功率输出，以保证人机共存的最佳状态，防止人员密度过大，功率过大的情况下通风效果差，反而影响杀菌效果。
本发明一种优选实施方式，所述温度预设值具有第一控制优先级，所述功率预值设具有第二控制优先级，所述第一控制优先级大于第二控制优先级。
通过控制优选级，优先保证紫外杀菌模块在最佳的温度下工作，防止其温度过高而失效，保证其安全的前提下，进而控制风速和输出功率。
本发明一种优选实施方式，还包括移动终端，所述移动终端接收控制器发出的数据信息，并可以向控制器更改控制指令。
通过移动终端可以认为判断现场工况，根据需求调整风量，功率等参数。
本发明一种优选实施方式，所述风道中设置有过滤单元，位于紫外杀菌模块的上风一侧，所述过滤单位包括滤网。
过滤单元位于紫外杀菌模块的上风一侧是指的，相比较紫外杀菌模块的位置，过滤单元更接近进风口的一侧，比如，过滤单元设置在靠近进风口处，紫外杀菌模块设置在靠近出风口处。这样设置的好处是保证进入的空气实时干净，防止尘埃附着在紫外光源，风道，甚至包裹住病菌体，从而影响杀菌效果。
本发明一种优选实施方式，所述进风口为两个，设置在空气流道的一端，一个与所述密封空间连通，另一个连通外界大气，所述过滤单元设置在进风口处。
进风口与封闭空间和外界大气连通可以不断地将空间内和外界的空气循环净化杀菌，源源不断地为封闭空间提供新鲜杀菌后的空气，同时再次吸入进风口，不断循环，达到人机共存，杀菌效果最大化，同时过滤单元在进风口位置能够保证整个风道的空气净化，阻止尘埃进入，同时也方便维护保养。
本发明一种优选实施方式，所述空气循环净化系统为至少一个，分别设置于不同的封闭空间，所述控制器根据每个不同封闭空间的工况独立控制每个系统的输出功率。
不同的封闭空间人员密集程度会有差异，通过控制器联合控制可以根据不同的子系统单独控制每个封闭空间的输出功率，从而使得整个系统输出功率最优，达到节能目的。
本发明至少具有以下有益效果：
1)通过结合空间的循环通风的同时进行杀菌，构成微循环，再持续的时间内可以实现杀菌效果。照度传感器可以检测紫外线的照射强度，并反馈给控制器，进而调整功率范围，其中功率是提前设置好的最佳工作功率，当低于或高于最佳功率时，控制器进行调整功率输出。
2)通过温度传感器实时检测工作状态，防止紫外杀菌模块过载而损坏，同时也可以根据提前设置好的温度预设值来调整输出功率。
3)通过封闭空间内的风量/风速传感器，可以判断单位时间内输出的风量，可以根据风量信息调整输出功率，而风量/风速具有与输出功率对应预设值，可以根据预设值判断如何调整输出功率。通过设置风量/风速具有与输出功率对应预设值可以根据送风工况调整输出功率，避免只控制功率参数而使得很多工况的不适用。
4)通过设置人员密度与输出功率关系的预设值，可以避免因人员密集或者人员稀少而输出过小或者过大的功率，可以保证人机共存的实时性。
5)通过设置人员密度与风量/风速关系的预设值，在保证足够通风的前提下调整对应的功率输出，以保证人机共存的最佳状态，防止人员密度过大，功率过大的情况下通风效果差，反而影响杀菌效果。
6)通过控制优选级，优先保证紫外杀菌模块在最佳的温度下工作，防止其温度过高而失效，保证其安全的前提下，进而控制风速和输出功率。
7)通过移动终端可以认为判断现场工况，根据需求调整风量，功率等参数。
8)过滤单元位于紫外杀菌模块的上风一侧保证进入的空气实时干净，防止尘埃附着在紫外光源、风道、甚至包裹住病菌体，从而影响杀菌效果。
9)进风口与封闭空间和外界大气连通可以不断地将空间内和外界的空气循环净化杀菌，源源不断地为封闭空间提供新鲜杀菌后的空气，同时再次吸入进风口，不断循环，达到人机共存，杀菌效果最大化，同时过滤单元在进风口位置能够保证整个风道的空气净化，阻止尘埃进入，同时也方便维护保养。
10)不同的封闭空间人员密集程度会有差异，通过控制器联合控制可以根据不同的子系统单独控制每个封闭空间的输出功率，从而使得整个系统输出功率最优，达到节能目的。
附图说明
图1为本发明的风道结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为多个杀菌子系统组成的整体杀菌系统网络示意图。
1-空调系统；2-出风道；3-紫外杀菌模块I；4-进风道；5-紫外杀菌模块II；6、7-驱动电源；8-控制线；9-LED固定板；10-紫外LED阵列；11-紫外辐射照度传感器；12-温度传感器；13-数据采集线；14-信号采集器；15-封闭空间；16-信号传输总线；17-风量/风速传感器；18-图像采集器；19-控制器；20-显示系统；21-移动终端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例一：
参见图1-2，一种封闭空间的空气净化杀菌系统，空气流道，与所述封闭空间连通，具有进风口、出风口以及设置在进风口和出风口之间的风道2、4；
紫外杀菌模块3、5，具有紫外光源，设置在所述风道2、4中；
紫外辐射照度传感器11，设置在所述紫外杀菌模块3、5照射范围内；
控制器，图中未示出，与所述紫外辐射照度传感器和紫外杀菌模块连接；
所述控制器设有功率预设值，根据实时监测的紫外辐射照度与功率预设值进行比对，进而调整紫外光源的功率输出。
通过结合空间的循环通风的同时进行杀菌，构成微循环，在持续的时间内可以实现杀菌效果。照度传感器可以检测紫外线的照射强度，并反馈给控制器，进而调整功率范围，其中功率是提前设置好的最佳工作功率，当低于或高于最佳功率时，控制器进行调整功率输出。优选地，所述出风口为多个孔，所述出风口开设在空气流道的一侧壁上。
出风口为多个孔可以在不同的位置进行出风，保证新鲜空气的供应，同时多个孔使得出风柔和，防止风力过大引起的不舒适。
具体而言，为了增加空气温度的调控，风道包括进风道4，出风道2，进风道4与出风道4之间设置空调系统1。
紫外杀菌模块至少为两个，包括紫外杀菌模块I3和紫外杀菌模块II5，紫外杀菌模块I3设置在出风道内；紫外杀菌模块I3设置在进风道4内。风道内增加紫外杀菌模块，杀灭通过风道的空气中的细菌，之后排入空间内，同时再将空间内被污染的空气通过进风道紫外杀菌模块，之后进入到空调循环系统中，两次紫外杀菌以及整体的空气循环，将大幅降低空间内空气中的细菌或病毒密度，使空间内的空气达到不致病要求，保证人员免受细菌病毒侵扰和相互间的感染。
优选地，所述紫外杀菌模块为紫外LED阵列10，固定在所述风道侧壁上，通过串并联实现电路连接。
采用LED阵列设置，并且串并联实现电路连接，一方面降低了成本，另一方面防止因一组LED失效而全部失效。
优选地，紫外LED阵列10安装在LED固定板9上。
优选地，所述紫外杀菌模块还可以为排列设置的多个间隔1m的UVC杀菌灯。采用深紫外线，可以将细菌或病毒的DNA或RNA基因链打碎，使其不可复制或失去活性。
优选地，所述风道内壁为抛光铝或特氟龙材质。
风道内壁采用反光材料，大幅提升紫外光源的照射范围，使得空气在有限的空间内多方位实现杀菌，大幅降低车厢内空气中的细菌或病毒密度。
优选地，所述还包括2个以上驱动电源6、7，所述驱动电源6、7之间并联，所述驱动电源与控制电路连接。
也就是说，紫外杀菌模块3、5包括驱动电源6、7、LED固定板9和紫外LED阵列10；或者，紫外杀菌模块3、5包括驱动电源6、7和UVC杀菌灯。
驱动电源一方面给紫外杀菌模块供电，同时它们作为相互备份的驱动电源，保证紫外杀菌模块的稳定可靠运行。
优选地，所述紫外杀菌模块3、5上或者周边设置有温度传感器，所述控制器与温度传感器连接，所述控制器设有温度预设值，根据监测的温度判断系统工况是否安全，进而调整紫外光源的功率输出。
通过温度传感器实时检测工作状态，防止紫外杀菌模块过载而损坏，同时也可以根据提前设置好的温度预设值来调整输出功率。
具体而言，数据采集线13将紫外辐射照度传感器11和温度传感器12监测到紫外杀菌模块辐射照度和温度实时传输给信号采集器14；控制器通过控制线8通过信号采集器14以PWM(脉宽调制)，PFM(脉冲频率调制)，PSM(脉冲阶梯调制)等方式控制驱动电源6、7的开关来控制紫外杀菌模块的开关，还可以控制电源输出功率的大小来控制紫外杀菌模块的辐射照度。
优选地，所述封闭空间内设置有风量/风速传感器17，所述控制器与所述风量/风速传感器17连接，所述功率预设置值为风量/风速与输出功率关系的预设值，所述控制器根据实时监测的风量/风速，进而调整紫外光源的功率输出。
通过封闭空间15内的风量/风速传感器17，可以判断单位时间内输出的风量，如果风量大说明空气循环速度快，功率如果还停留在原功率水平是无法满足当前要求，或者风量小，过大的功率输出造成不必要的能源浪费；可以根据风量信息调整输出功率，而风量/风速具有与输出功率对应预设值，可以根据预设值判断如何调整输出功率。通过设置风量/风速具有与输出功率对应预设值可以根据送风工况调整输出功率，避免只控制功率参数而使得很多工况的不适用。
具体而言，风量/风速传感器17设置于空间内，用于探测空间15中的风量和风速，将风量和风速信息通过数据采集线传输给信号采集器14；当风速变大时，空气经过风道的时间变快，这时控制电路将控制驱动电源6、7增大输出功率，增加紫外线的输出功率；当风速降低时，降低紫外线的输出功率；这里的输出功率根据风量/风速与输出功率对应预设值进行对应调整。
优选地，所述封闭空间15内设置有图像采集器18，所述功率预设置值为人员密度与输出功率关系的预设值，所述控制器根据图像采集器18采集的人员密度信息调整紫外光源的功率输出。
通过设置人员密度与输出功率关系的预设值，可以避免因人员密集或者人员稀少而输出过小或者过大的功率，可以保证人机共存的实时性。
具体而言，图像采集器18设置于空间内，用于监视密封空间内的人数，若人员较多时，控制器将控制驱动电源6、7增大输出功率，增加紫外线的输出功率；人员较少时，系统将控制驱动电源6、7的输出功率，降低紫外线的输出功率。
优选地，所述封闭空间内设置有图像采集器18，所述功率预设置值为人员密度与风量/风速关系的预设值，所述控制器根据图像采集器18采集的人员密度信息调整风量/风速和与其对应的紫外光源的功率输出。
通过设置人员密度与风量/风速关系的预设值，在保证足够通风的前提下调整对应的功率输出，以保证人机共存的最佳状态，防止人员密度过大，功率过大的情况下通风效果差，反而影响杀菌效果。
优选地，所述温度预设值具有第一控制优先级，所述功率预值设具有第二控制优先级，所述第一控制优先级大于第二控制优先级。
通过控制优选级，优先保证紫外杀菌模块在最佳的温度下工作，防止其温度过高而失效，保证其安全的前提下，进而控制风速和输出功率。
优选地，所述风道中设置有过滤单元，图中未示出，位于紫外杀菌模块的上风一侧，所述过滤单元包括滤网。
过滤单元位于紫外杀菌模块的上风一侧是指的，相比较紫外杀菌模块的位置，过滤单元更接近进风口的一侧，比如，过滤单元设置在靠近进风口处，紫外杀菌模块设置在靠近出风口处。这样设置的好处是保证进入的空气实时干净，防止尘埃附着在紫外光源，风道，甚至包裹住病菌体，从而影响杀菌效果。
优选地，所述进风口为两个，设置在空气流道的一端，一个与所述密封空间连通，另一个连通外界大气，所述过滤单元设置在进风口处。
进风口与封闭空间和外界大气连通可以不断地将空间内和外界的空气循环净化杀菌，源源不断地为封闭空间提供新鲜杀菌后的空气，同时再次吸入进风口，不断循环，达到人机共存，杀菌效果最大化，同时过滤单元在进风口位置能够保证整个风道的空气净化，阻止尘埃进入，同时也方便维护保养。
具体而言，信号采集器14会实时采集风道内的风速，人员数量，辐射照度和温度信息，然后传输给控制器，控制器将数据与预设值进行比对，当风速大于预设值时，将控制信号传输给采集器，采集器输出PWM等信号增加驱动电源的输出功率，来增加紫外杀菌模块的辐射照度，从而满足杀菌率的要求；反之将降低电源输出功率。
当封闭空间人数大于预设值时，将控制信号传输给采集器14，采集器输出PWM等信号增加驱动电源的输出功率，来增加紫外杀菌模块的辐射照度，从而满足杀菌率的要求；反之将降低电源输出功率。或者，当封闭空间人数大于预设值时，将控制信号传输给采集器14，采集器输出PWM等信号增加风机输出功率，同时控制器再次根据风量/风速与输出功率关系的预设值，根据实时监测的风量/风速，进而调整紫外光源的功率输出。
当辐射照度小于预设值时，将控制信号传输给采集器14，采集器输出PWM等信号增加驱动电源的输出功率，来增加紫外杀菌模块的辐射照度，从而满足杀菌率的要求；当温度高于预设值时，采集器输出PWM等信号降低驱动电源的输出功率或者关闭电源，来降低紫外杀菌模块的温度，保证系统安全。当这两个参数都超标时，控制器发出报警信息。
通过数据采集和控制系统，实时采集风道内空气的风量风速、人员数量、紫外杀菌模块的辐射照度和温度等信息，控制器将采集的信息与预设值进行比对，然后控制驱动电源的输出功率，控制紫外杀菌模块的辐射照度，达到并保证杀菌效果；控制紫外杀菌模块的温度，保证系统的安全运行。这样可以最大限度的增加紫外杀菌模块的使用期限，尽可能降低系统的成本，同时保证系统的可靠性。
实施例二：
参见图3，本发明一种优选实施方式，所述空气循环净化系统为至少一个，分别设置于不同的封闭空间，所述控制器根据每个不同封闭空间的工况独立控制每个系统的输出功率。
具体而言，包括至少一个封闭空间15和与所述封闭空间15连通的空气流道以及设置于空气流道内的紫外杀菌模块3、5；
不同在于，信号采集器14通过信号传输总线16传输给服务器，风量/风速传感器17设置于空间15内，用于探测空间中的风量和风速，将风量和风速信息通过信号传输总线16传输给服务器19主控系统，服务器19主控系统根据不同封闭空间15内的数据信息反馈控制电路进行不同空间15内相应的功率输出调整，也可以获取不同封闭空间15的总数据信息进行统一调整。
这里的服务器19主控系统也可以代替控制器。
不同的封闭空间人员密集程度会有差异，通过服务器可以根据不同的子系统单独控制每个封闭空间的输出功率，从而使得整个系统输出功率最优，达到节能目的。
还包括显示系统20，或者是电视显示，向空间内人员显示消毒状态和结果，还可以是设置在工作站内，除了显示消毒状态和结果，还可以显示每个紫外杀菌模块的位置、运行状态和辐射照度值和温度等信息，以及数值超过预设值时红色提醒等，以保证工作人员进行相应的控制或维护；这里的显示系统20也可以代替所述显示单元。
优选地，还包括移动终端21，所述移动终端21接收控制器19发出的数据信息，并可以向控制器更改控制指令。
通过移动终端21可以认为判断现场工况，根据需求调整风量，功率等参数。
终端设备21可以是手机，通过无线网络连接至控制器19，实时查看各紫外杀菌模块的运行信息；同时当有数值超过预设值时，还可以接收到控制器发来的短信等信息提醒。显示系统，将采集的信息实时显示在控制器端、显示屏端和电视机端，告知空间内消毒状态。当两个参数都超标时，控制器发出报警信息，通过屏幕显示、无线传输给手机等方式告知用户需要及时维修或更换新的紫外杀菌模块。显示系统上有具体车厢号和所在车厢内的位置信息，使维护人员方便和快速查找到对应的异常模块，并进行及时更换，及时保证空气细菌杀菌率及杀菌效果。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种封闭空间的空气净化杀菌系统，其特征在于，包括：
空气流道，与所述封闭空间连通，具有进风口、出风口以及设置在进风口和出风口之间的风道；
紫外杀菌模块，具有紫外光源，设置在所述风道中；
紫外辐射照度传感器，设置在所述紫外杀菌模块照射范围内；
控制器，与所述紫外辐射照度传感器和紫外杀菌模块连接；
所述控制器设有功率预设值，根据实时监测的紫外辐射照度与功率预设值进行比对，进而调整紫外光源的功率输出。
2.如权利要求1的封闭空间的空气净化杀菌系统，其特征在于，所述紫外杀菌模块上或者周边设置有温度传感器，所述控制器与温度传感器连接，所述控制器设有温度预设值，根据监测的温度判断系统工况是否安全，进而调整紫外光源的功率输出。
3.如权利要求1的封闭空间的空气净化杀菌系统，其特征在于，所述封闭空间内设置有风量/风速传感器，所述控制器与所述风量/风速传感器连接，所述功率预设置值为风量/风速与输出功率关系的预设值，所述控制器根据实时监测的风量/风速，进而调整紫外光源的功率输出。
4.如权利要求1所述的封闭空间的空气净化杀菌系统，其特征在于，所述封闭空间内设置有图像采集器，所述功率预设置值为人员密度与输出功率关系的预设值，所述控制器根据图像采集器采集的人员密度信息调整紫外光源的功率输出。
5.如权利要求3所述的封闭空间的空气净化杀菌系统，其特征在于，所述封闭空间内设置有图像采集器，所述功率预设置值为人员密度与风量/风速关系的预设值，所述控制器根据图像采集器采集的人员密度信息调整风量/风速和与其对应的紫外光源的功率输出。
6.如权利要求4或5所述的封闭空间的空气净化杀菌系统，其特征在于，所述温度预设值具有第一控制优先级，所述功率预设具有第二控制优先级，所述第一控制优先级大于第二控制优先级。
7.如权利要求1所述的封闭空间的空气净化杀菌系统，其特征在于，还包括移动终端，所述移动终端接收控制器发出的数据信息，并可以向控制器更改控制指令。
8.权利要求1所述的封闭空间的空气净化杀菌系统，其特征在于，所述风道中设置有过滤单元，位于紫外杀菌模块的上风一侧，所述过滤单位包括滤网。
9.权利要求1所述的封闭空间的空气净化杀菌系统，其特征在于，所述进风口为两个，设置在空气流道的一端，一个与所述封闭空间连通，另一个连通外界大气，所述过滤单元设置在进风口处。
10.如权利要求1-9任一项所述的封闭空间的空气净化杀菌系统，其特征在于，所述空气循环净化系统为至少一个，分别设置于不同的封闭空间，所述控制器根据每个不同封闭空间的工况独立控制每个系统的输出功率。
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