CN113176206A - 一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统，包括外壳体，外壳体顶部外表面设置有LCD显示屏，外壳体内部设置有深紫外消杀降解子系统，外壳体底部外连接有空气检测模块。深紫外消杀降解子系统主要由深紫外光源模组、TiO2涂层以及隔离板组成。空气检测模块利用光散射原理实现空气净化。本发明的检测系统，集成实现对空气实时监测与消杀降解，不产生对人体有害的如臭氧以及不完全分解的二次污染物；封闭式结构使不会造成紫外光对人体的伤害，降低了系统功耗。
Description
技术领域
本发明属于消毒杀菌设备技术领域，具体涉及一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统。
背景技术
随着新冠肺炎的全球性爆发，快速高效的消毒灭菌技术变成一项紧缺技术，特别是在空气杀毒净化技术领域，公众对于医院、候车厅、商场等开放空间和高铁、飞机、会议室等密闭空间空气的安全度要求越来越高。目前市场上的空气检测设备和空气净化设备都是以物理检测和物理吸附过滤的形式，这样没办法解决抑菌和抗病毒的功效，甚至在空气净化器的滤芯上各类细菌、病毒滋生，等下一次开启时可能会将滤芯上的细菌和病毒再一次扩散传播到空气中，形成新的空气二次污染隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统，利用光散射原理实时监测空气质量，利用阵列式UVC-LED灯组杀毒灭菌，且能对空气中有机物的进行光催化降解。
本发明所采用的技术方案是，一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统，包括外壳体，外壳体顶部外表面设置有LCD显示屏，外壳体内部设置有深紫外消杀降解子系统，外壳体底部外连接有空气检测模块。
本发明的特点还在于，
深紫外消杀降解子系统包括呈上下设置在外壳体内部的PCB主控制板和隔离板，隔离板上还设置有深紫外光源模组，深紫外光源模组包括设置在隔离板上的TiO2涂层，TiO2涂层与PCB主控制板之间从下至上依次设置有微透镜阵列和阵列式UVC-LED灯组，LCD显示屏与PCB主控制板电性连接。
阵列式UVC-LED灯组包括金属网格底板，金属网格底板的每个网格内设置有LED灯珠，每个LED灯珠与PCB主控制板电性连接。
空气检测模块包括设置在外壳体底部的检测盒，检测盒内设置有竖板，竖板将检测盒内部分割成两个箱体，其中一个箱体内设置有TiO2光催化降解涂层，该箱体底部内还设置有空气循环风扇；另一个箱体底部内设置有测量模块，测量模块包括设置在箱体底部内的测量块，测量块一侧设置有激光器，激光器一端部伸入测量块内，测量块上表面还设置有光陷阱，激光器一端部伸入光陷阱中；测量块上表面还设置有矩形凹槽，矩形凹槽底部中心处设置有圆形孔，圆形孔内设置有光电探测器，测量块下部还设置有方槽口，方槽口位于矩形凹槽下方，测量块上表面还并排设置有两个矩形槽，矩形槽内均设置有光阑，测量块内部还水平设置有通孔，通孔水平穿过矩形槽、方槽口、光陷阱的侧壁，空气循环风扇、光电探测器、激光器均与PCB主控制板电性连接。
竖板上设置有第一出风口，第一出风口处设置有HEPA过滤网。
本发明的有益效果是，本发明的检测系统，集成实现对空气实时监测与消杀降解，不产生对人体有害的如臭氧以及不完全分解的二次污染物；封闭式结构使不会造成紫外光对人体的伤害；降低了系统功耗。
附图说明
图1是本发明一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统的整体装配图；
图2为本发明一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统的整体爆炸结构示意图；
图3为本发明一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统中深紫外消杀降解子系统的结构示意图；
图4为本发明一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统中深紫外光源模组的结构示意图；
图5为本发明一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统中阵列式UVC-LED灯组的结构示意图；
图6为本发明一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统中空气检测模块的结构示意图；
图7为本发明一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统中测量模块的结构示意图。
图8为本发明一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统中测量模块的剖示图。
其中，1.LCD显示屏，2.外壳体，3.深紫外消杀降解子系统，4.空气检测模块，5.PCB主控制板，6.隔离板，7.深紫外光源模组，8.阵列式UVC-LED灯组，9.微透镜阵列，10.TiO2涂层，11.竖板，12.测量块，13.HEPA过滤网，14.TiO2光催化降解涂层，15.空气循环风扇，16.激光器，17.光电探测器，18.光陷阱，19.矩形槽，20.矩形凹槽，21.方槽口，22.检测盒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统，如图1及图2所示，包括外壳体2，外壳体2顶部外表面设置有LCD显示屏1，外壳体2内部设置有深紫外消杀降解子系统3，外壳体2底部外连接有空气检测模块4；
如图3所示，深紫外消杀降解子系统3包括呈上下设置在外壳体2内部的PCB主控制板5和隔离板6，隔离板6和PCB主控制板5之间通过螺钉连接，隔离板6上还设置有深紫外光源模组7，深紫外光源模组7包括设置在隔离板6上的TiO2涂层10，如图4所示，TiO2涂层10与PCB主控制板5之间从下至上依次设置有微透镜阵列9和阵列式UVC-LED灯组8；
如图5所示，阵列式UVC-LED灯组8包括金属网格底板8-1，金属网格底板8-1的每个网格内设置有LED灯珠8-2；
LED灯珠8-2为峰值波长270～280nm的贴片式LED灯珠，LED灯珠的具体要求如下：光源功率为1W，电流为150mA，正向电压为5～9V、半宽度为9nm，辐射角度为45°、辐射通量约为15mW，LED灯珠的颗数为80颗。LED灯珠之间的距离为10～20mm，微透镜阵列9与TiO2涂层10之间的距离为40～50mm。
每个LED灯珠与PCB主控制板5电性连接；PCB主控制板5的型号为Raspberry Pi3Model A+；
如图6所示，空气检测模块4包括设置在外壳体2底部的检测盒22，检测盒22内设置有竖板11，竖板11将检测盒22内部分割成两个箱体，竖板11上设置有第一出风口，第一出风口处设置有HEPA过滤网13，其中一个箱体内设置有TiO2光催化降解涂层14，该箱体底部内还设置有空气循环风扇15；另一个箱体底部内设置有测量模块，该箱体侧壁还设置有出风口，出风口处设置有HEPA过滤网，两个出风口相对应设置；测量模块包括设置在箱体底部内的测量块12，如图7及图8所示，测量块12一侧设置有激光器16，激光器16一端部伸入测量块12内，测量块12上表面还设置有光陷阱18，激光器16一端部伸入光陷阱18中；
测量块12上表面还设置有矩形凹槽20，矩形凹槽20底部中心处设置有圆形孔，圆形孔内设置有光电探测器17，测量块12下部还设置有方槽口21，方槽口21位于矩形凹槽20下方，光电探测器17伸入方槽口21中，矩形凹槽20和方槽口21的两端均设置成开口状；测量块12上表面还并排设置有两个矩形槽19，矩形槽19内均设置有光阑，测量块12内部还水平设置有通孔，通孔水平穿过矩形槽19、方槽口21、光陷阱18的侧壁，通孔将矩形槽19、方槽口21、光陷阱18连接起来，方槽口21与第一出风口相对应；矩形凹槽20位于光陷阱18和矩形槽19之间；
LCD显示屏1、空气循环风扇15、光电探测器、激光器均与PCB主控制板5电性连接；
隔离板6与检测盒22顶部接触，使用b7000胶水进行密封接合；外壳体2顶端左右两侧开有5mm*5mm的矩形槽，外壳体2上端与LCD显示屏1接合，使用b7000胶水进行密封接合；
本发明一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统，其具体工作原理是：
当被测空气由空气循环风扇15吸入到空气检测模块4中时，空气首先进入测量模块中，空气通过方槽口21，方槽口21为空气质量检测模块的散射区，由波长为650nm的激光器16所发出的激光与方槽口21中的空气颗粒进行光散射作用。激光通过方槽口21之后会进入光陷阱18，光陷阱18通过其特殊的结构以及粗糙的内壁，使进入其中的激光进行多次的漫反射来对激光能量进行不断的衰减吸收，使其不会对光电探测器17的测量结果进行干扰。
根据光散射理论，散射光的光通量与物质的复折射率以及粒子直径相关，其中粒子的粒径大小在光通量的变化中起到决定性的作用，因此根据光电探测器17探测的散射光的大小，可以推算出空气中粒子的粒径范围。光电探测器17放置的位置与光源照射空气粒子方向(通孔)的立体角为90度，与气流的方向(方槽口21)的夹角也是90度，这种结构的设计加工成本较低，并且可以使光电探测器捕获到较强的散射光信号。
光电探测器17所探测到的粒子浓度信息会传输到PCB主控制板5之中，由此信号作为模糊控制器的输入信号对阵列式UVC-LED灯组8的发光光功率进行实时调节，以避免造成能源的浪费、进而提高设备使用寿命。
当被测空气通过矩形凹槽20下部之后，首先会经过HEPA过滤网13的过滤以实现物理层面的初步空气净化作用，那些无法被HEPA过滤网13过滤的细微颗粒、细菌以及空气中的微量有害气体等，会于消杀降解区域被深紫外消杀降解子系统3进行充分的消杀以及降解。
深紫外消杀降解子系统3主要由深紫外光源模组7、TiO2涂层10以及隔离板6组成。深紫外光源模组7之中，阵列式UVC-LED灯组8作为光源，由于LED光源的发散角接近180°，直接照射TiO2涂层10会造成大部分光无法进行高效的杀菌与光催化降解，因此在阵列式UVC-LED灯组8前面增设微透镜阵列9对光源进行准直汇聚。
当空气中携带的细菌以及其他有机化合物进入消杀降解区时，深紫外光源模组7对其进行UVC的照射；UVC能破坏细菌或病毒中作为遗传物质的脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)或核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)，从而实现对细菌和病毒的杀菌消毒。
对于UVC无法进行杀菌处理的有机物质，会被吸附到TiO2光催化降解涂层14上，UVC-LED灯组8经过微透镜阵列9的汇聚照射到光触媒网膜(TiO2光催化降解涂层14)上，与光触媒网膜上的纳米TIO2作用加大光催化效率，加剧产生电子(e－)和空穴(h+)，进而与空气中的氧气或水分子反应生成强氧基团，与空气中有机物质反应后生成无毒的无机物，能够有效分解甲醛、苯、氨气等，将其转化成CO2和H2O，氧化去除大气中的氮氧化物、硫化物以及各类臭气等，起到空气净化作用。
PCB主控制板5将空气检测模块4检测到的空气质量信息同步显示到设备顶部的LCD显示屏1之中，而且会同时通过主控板Raspberry Pi 3Model A+上其他的温湿度传感器采集空气中的其他信息进行显示。
净化之后的空气再通过空气循环风扇15回到环境中，持续工作的空气循环风扇15将不断净化室内空气，从而保障人们拥有一个洁净安全的空气质量。
Claims (5)
1.一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统，其特征在于，包括外壳体(2)，所述外壳体(2)顶部外表面设置有LCD显示屏(1)，所述外壳体(2)内部设置有深紫外消杀降解子系统(3)，所述外壳体(2)底部外连接有空气检测模块(4)。
2.根据权利要求1所述的一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统，其特征在于，所述深紫外消杀降解子系统(3)包括呈上下设置在外壳体(2)内部的PCB主控制板(5)和隔离板(6)，所述隔离板(6)上还设置有深紫外光源模组(7)，所述深紫外光源模组(7)包括设置在隔离板(6)上的TiO2涂层(10)，所述TiO2涂层(10)与PCB主控制板(5)之间从下至上依次设置有微透镜阵列(9)和阵列式UVC-LED灯组(8)，所述LCD显示屏(1)与PCB主控制板(5)电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统，其特征在于，所述阵列式UVC-LED灯组(8)包括金属网格底板(8-1)，所述金属网格底板(8-1)的每个网格内设置有LED灯珠(8-2)，每个LED灯珠(8-2)与PCB主控制板(5)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统，其特征在于，所述空气检测模块(4)包括设置在外壳体(2)底部的检测盒(22)，所述检测盒(22)内设置有竖板(11)，所述竖板(11)将检测盒(22)内部分割成两个箱体，其中一个所述箱体内设置有TiO2光催化降解涂层(14)，该箱体底部内还设置有空气循环风扇(15)；另一个所述箱体底部内设置有测量模块，所述测量模块包括设置在箱体底部内的测量块(12)，所述测量块(12)一侧设置有激光器(16)，所述激光器(16)一端部伸入测量块(12)内，所述测量块(12)上表面还设置有光陷阱(18)，所述激光器(16)一端部伸入光陷阱(18)中；所述测量块(12)上表面还设置有矩形凹槽(20)，所述矩形凹槽(20)底部中心处设置有圆形孔，所述圆形孔内设置有光电探测器(17)，所述测量块(12)下部还设置有方槽口(21)，所述方槽口(21)位于矩形凹槽(20)下方，所述测量块(12)上表面还并排设置有两个矩形槽(19)，所述矩形槽(19)内均设置有光阑，所述测量块(12)内部还水平设置有通孔，所述通孔水平穿过矩形槽(19)、方槽口(21)、光陷阱(18)的侧壁，所述空气循环风扇(15)、光电探测器(17)、激光器(16)均与PCB主控制板(5)电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种集成式深紫外消杀催化降解检测系统，其特征在于，所述竖板(11)上设置有第一出风口，所述第一出风口处设置有HEPA过滤网(13)。
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