CN203336773U - 一种基于物联网的室内空气净化过滤系统 - Google Patents

一种基于物联网的室内空气净化过滤系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的室内空气净化过滤系统,其包括接入无线通讯网络的服务器和移动终端,其特征在于:还包括空气质量传感器、处理器、空气净化器、无线通讯模块和显示模块;其中,所述空气质量传感器位于能够感知室内空气质量的室内位置,并通过A/D采样电路连接所述处理器;所述显示模块连接所述处理器;所述处理器通过继电器模块控制连接所述空气净化器;所述无线通讯模块连接到所述处理器,并通过所述无线通讯网络连接所述服务器。其优点是:通过设置多种空气质量传感器来检测室内空气质量,通过ARM9处理器基于检测结果控制空气净化器启动或停止运行,解决了现有技术中室内空气净化装置的不足。

Description

一种基于物联网的室内空气净化过滤系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及物联网应用和室内空气净化技术领域,尤其涉及一种基于物联网的室内空气净化过滤系统。
背景技术
[0002] 在世界卫生组织公布的《2002年世界卫生报告》中,室内烟尘与高血压、胆固醇过高症及肥胖症等被共同列为人类健康的10大威胁。报告指出,尽管空气污染物主要存在于室外,但是人们长期生活在室内,因此人们受到的空气污染主要来源于室内空气污染。
[0003] 据统计,全球近一半的人处于室内空气污染中,室内环境污染已经引起35.7 %的呼吸道疾病,22 %的慢性肺病和15 %的气管炎、支气管炎和肺癌。目前中国每年由室内空气污染引起的超额死亡数已经达到11.1万人,超额急诊数达430万人次,直接和间接经济损失高达107亿美元。
[0004] 调查表明,现代人平均有90 %的时间生活和工作在室内,65 %的时间在家里。而现代城市中室内空气污染的程度则比室外高出数倍!更令人担忧的是,儿童比成年人更容易受到室内空气污染的危害。一份来自北京儿童医院的调查:在该院接诊的白血病患儿中有九成患儿家庭在半年内曾经装修。专家据此推测,室内装修材料中的有害物质可能是小儿白血病的一个重要诱因。世界卫生组织宣布:全世界每年有10万人因为室内空气污染而死于哮喘病,而其中35%为儿童。据统计,我国儿童哮喘患病率为2-5%,其中I至5岁儿童患病率高达85%。综合调查显示,建筑及装饰材料、通风空调系统、办公设备和家用电器等是室内空气质量最重要的“隐性杀手”。
[0005] 国家卫生、建设和环保部门曾经进行过一次室内装饰材料抽查,结果发现具有毒气污染的材料占68%,这些装饰材料会挥发出300多种挥发性的有机化合物,如甲醛、三氯乙烯、苯、二甲苯等,一旦进入家庭,将会引发各种疾病,其中包括呼吸道、消化道、神经内科、视觉、高血压等30几种疾病,其中甲醛、苯、三氯乙烯等是已知的致癌物质。
[0006] 建筑物自身也可能成为室内空气的污染源。一种是建筑施工中加入了化学物质,(例如北方冬季施工时加入的防冻剂,渗出有毒气体氨)。另一种是由地下土壤和建筑物中石材、地砖、瓷砖中的放射性物质形成的氡,这是一种无色无味的天然放射性气体,对人体危害极大。
[0007] 随着越来越多的现代化办公设备和家用电器进入室内,由此产生的空气污染、噪声污染、电磁波及静电干扰、紫外线辐射等给人们的身体健康带来不可忽视的影响。空调在现代生活中日益普及,造成人体、房间和空调机最后在室内形成一个封闭的循环系统,极容易使细菌、病毒、霉菌等微生物大量繁衍。
[0008] 另外,做饭和吸烟等室内燃烧和人体自身的新陈代谢及各种生活废弃物的挥发也是室内空气污染的来源。厨房中的油烟和香烟中的烟雾成分极其复杂,目前已经分析出的3800多种物质。它们在空气中以气态、气溶胶态存在,其中气态物质占90%,其中许多物质具有致癌性。[0009] 人在室内活动,除人体本身通过呼吸道、皮肤、汗腺可排出大量污染物外,其它日常生活,如化妆、灭虫等也会造成空气污染,因此房间内人数过多时,会使人疲倦、头昏,甚至休克。
[0010] 当前解决室内空气污染的主要办法是通风和空气净化设备。通风有季节局限性,冬夏开空调之际,开窗通风,能耗极大,并且大气污染对室内有相当影响(如沙尘暴、车辆和工业废气污染)。空气净化设备主要是通过风扇吸入空气,再通过过滤器除去有害气体、微细灰尘或细菌等污染物,除去体臭或香烟等异味,从而对室内空气产生一定的净化效果。但在实际使用中发现,由于已有的通风或者空气净化设备的使用方式主要是人工通过开关来控制启闭,因此在这些设备的使用上存在一些问题,例如人们对于空气是否存在异味会比较敏感,当空气中存在无臭无味的有害气体(如氡),或者空气中有害气体含量不足以为人的嗅觉所查知时,人们往往不会开启净化设备;而且室内装潢材料的不同、室内人们的生活习惯的差异以及所处的外界环境不同都会导致室内空气质量的差异,因此无法给出一个指导性的空气净化器启动策略,而假如全天开启的方式,无疑产生了极大的浪费,增加了用户的使用代价。
[0011] 所以,发明一种科学、合理、有效、经济的建筑及住宅室内空气净化消毒装置,以去除室内空气污染,提高室内空气品质是当务之急的事情。
实用新型内容
[0012] 本实用新型实施例的目的是针对现有技术结构上的缺点,提出一种基于物联网的室内空气净化过滤系统,通过设置多种空气质量传感器来检测室内空气质量,通过ARM9处理器基于检测结果控制空气净化器启动或停止运行,并将检测结果显示于显示器上,以及通过无线通讯模块上传至服务器,因此能够实时监测室内空气的实际状态并进行智能净化,解决了现有技术中室内空气净化装置的不足。
[0013] 为了达到上述实用新型目的,本实用新型实施例提出的一种基于物联网的室内空气净化过滤系统是通过以下技术方案实现的:
[0014] 一种基于物联网的室内空气净化过滤系统,其包括接入无线通讯网络的服务器和移动终端,其特征在于:还包括空气质量传感器、处理器、空气净化器、无线通讯模块和显示模块;其中,所述空气质量传感器位于能够感知室内空气质量的室内位置,并通过A/D采样电路连接所述处理器;所述显示模块连接所述处理器;所述处理器通过继电器模块控制连接所述空气净化器;所述无线通讯模块连接到所述处理器,并通过所述无线通讯网络连接所述服务器。
[0015] 所述空气质量传感器至少包括用于获取空气中的细颗粒物的浓度的PM2.5传感器。
[0016] 所述空气质量传感器还包括甲醛传感器。
[0017] 所述空气质量传感器还包括负氧离子传感器,所述空气净化器中还设有负氧离子发生装置。
[0018] 所述空气质量传感器还包括氧传感器、二氧化碳传感器中的一种或多种,所述空气净化器中还设有氧气发生装置。
[0019] 所述处理器通过RS485通讯模块连接所述A/D采样电路。[0020] 所述处理器为ARM9处理器。
[0021] 与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:通过多种空气质量传感器来检测室内空气质量,ARM9处理器基于传感器检测的结果来控制空气净化器启动或停止运行;同时,ARM9处理器将检测结果显示于显示器上,以及通过无线通讯模块上传至服务器,使室外的相关人员可通过接入无线通讯网络的移动终端来控制室内空气净化器的运行状态,因此能够实时监测室内空气的实际状态并进行智能净化,解决了现有技术中室内空气净化装置的不足。基于这种技术方案,能在室内空气质量较差时通过控制空气净化器过滤空气来提高室内的空气质量,去除空气中的细颗粒物和有害气体,本产品不会对人体产生危害,结构简单,实用性强。适用于多种情况,彻底地解决了室内空气污染的问题。
附图说明
[0022] 通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述,本实用新型上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。
[0023]图1为本实用新型实施例控制系统的系统架构示意图;
[0024] 图2为本实用新型实施例控制系统的工作流程示意图。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明,以便于同行业技术人员的理解:
[0026] 参见图1-2所示,本实施例中提供一种基于物联网的室内空气净化过滤系统。该控制系统主要由感知部分、处理部分、执行部分以及网络部分四部分构成,包括接入无线通讯网络的服务器和移动终端,另外还包括若干空气质量传感器、处理器、空气净化器、无线通讯模块和显示模块。其中:
[0027] 感知部分主要为多个空气质量传感器,设于便于感知室内空气质量的位置以检测室内空气质量,本文中的空气质量可以包括:氧气含量、二氧化碳含量、负氧离子含量、有害气体成分含量(如醛类物质含量、苯类物质含量、氨类物质含量等)、空气中总悬浮颗粒物含量,还可以包括异味以及菌类物质含量等。空气中总悬浮颗粒物特指悬浮在空气中的固体颗粒或液滴,是空气污染的主要来源之一。其中,空气动力学直径(以下简称直径)小于或等于10微米的颗粒物称为可吸入颗粒物(PMltl),而直径小于或等于2.5微米的颗粒物称为细颗粒物(PM2.5)。
[0028] 在本实施例中,空气质量传感器主要包括二氧化碳(CO2)传感器、氧(O2)传感器、甲醛(CH2O)传感器、负氧离子传感器以及PM2.5传感器。PM2.5传感器用于获取空气中的细颗粒物的浓度。在室内,吸烟时产生的烟气的平均空气动力学直径约为0.2微米,同时也是颗粒物最主要的来源,据统计源于二手烟的PM2.5约占室内PM2.5总量的90%。因此,监控室内PM2.5总量对于监控室内颗粒物的浓度具有重要的意义。这些空气质量传感器通过A/D采样电路把检测到的气体/颗粒物浓度值转换为数字量信号,并通过RS485通讯模块发送给数据处理部分进行处理。这些光传感器均通过A/D采样电路把检测到气体/颗粒物浓度值转换为数字量信号,并通过RS485通讯模块发送给数据处理部分进行处理。
[0029] 处理部分采用ARM9处理器,ARM9处理器通过继电器模块控制连接所述空气净化器。另外,其通过RS485通讯模块接受各空气质量传感器采集到的气体/颗粒物浓度数据,并和设定的阈值范围进行比较分析,阈值范围可通过手机短信远程设定或者现场手动设定。如果超出相应阈值范围则通过继电器模块控制空气净化器进行相应的动作。同时,ARM9处理器控制连接所述显示模块,以及通过无线通讯模块进行通讯。显示模块采用IXD显示模块,用于显示空气净化过滤系统的运行状态以及感知部分的监测结果。
[0030] 执行部分为空气净化器,需要注意的是,在本专利中空气净化器并非狭义上的净化器,其不仅起到吸附、分解或转化各种空气污染物的作用,而且还设置有负氧离子发生装置和氧气发生装置,用于在空气中负氧离子或氧气含量不足时人工的补充这些有益物质(负氧离子同时可作为净化因子处理空气和利用臭氧作为净化因子处理空气两种)。由于空气净化、氧气及负氧离子发生技术为本领域技术人员习见技术手段,故在此对其具体的技术方案不再赘述,本领域技术人员可结合现有技术根据具体工况进行相应选择。
[0031] 无线通讯模块可采用GPRS通讯模块、蓝牙模块等成熟的通讯技术,该无线通讯模块连接到ARM9处理器,用于通过公有通讯网络连接到服务器,进而使用户可以通过诸如手机等移动终端来远程控制空气净化过滤系统的运行状态。
[0032] 参见图2所示,其为本实施例中所提供的空气净化过滤系统的工作流程图,控制系统可分为两种工作模式,并通过连接到ARM9处理器的模式切换模块进行模式间的切换:
[0033] 半自动控制模式:
[0034] 空气净化过滤系统通过无线通讯模块接受服务器的指令,来控制空气净化器启闭,来改善居室空气质量。
[0035] 全自动控制模式:
[0036] 系统不接受任何来自服务器的控制指令,仅通过空气质量传感器定时采集室内空气污染指数,并与用户设定的阈值范围相比较,超标则通过继电器模块控制空气净化器开启,并通过手机短信通知用户。开启后,同时监测室内污染指数变化,当污染指数低于设定值时,关闭空气净化器,并返回自动模式。
[0037] 与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:通过多种空气质量传感器来检测室内空气质量,ARM9处理器基于传感器检测的结果来控制空气净化器启动或停止运行;同时,ARM9处理器将检测结果显示于显示器上,以及通过无线通讯模块上传至服务器,使室外的相关人员可通过接入无线通讯网络的移动终端来控制室内空气净化器的运行状态,因此能够实时监测室内空气的实际状态并进行智能净化,解决了现有技术中室内空气净化装置的不足。基于这种技术方案,能在室内空气质量较差时通过控制空气净化器过滤空气来提高室内的空气质量,去除空气中的细颗粒物和有害气体,本产品不会对人体产生危害,结构简单,实用性强。适用于多种情况,彻底地解决了室内空气污染的问题。
[0038] 以上通过实施例对于本实用新型的发明意图和实施方式进行详细说明,但是本实用新型所属领域的一般技术人员可以理解,本实用新型以上实施例仅为本实用新型的优选实施例之一,为篇幅限制,这里不能逐一列举所有实施方式,任何可以体现本实用新型权利要求技术方案的实施,都在本实用新型的保护范围内。
[0039] 需要注意的是,以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此,在上述实施例的指导下,本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形,而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于物联网的室内空气净化过滤系统,其包括接入无线通讯网络的服务器和移动终端,其特征在于:还包括空气质量传感器、处理器、空气净化器、无线通讯模块和显示模块;其中,所述空气质量传感器位于能够感知室内空气质量的室内位置,并通过A/D采样电路连接所述处理器;所述显示模块连接所述处理器;所述处理器通过继电器模块控制连接所述空气净化器;所述无线通讯模块连接到所述处理器,并通过所述无线通讯网络连接所述服务器。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的室内空气净化过滤系统,其特征在于:所述空气质量传感器至少包括用于获取空气中的细颗粒物的浓度的PM2.5传感器。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的室内空气净化过滤系统,其特征在于:所述空气质量传感器还包括甲醛传感器。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的室内空气净化过滤系统,其特征在于:所述空气质量传感器还包括负氧离子传感器,所述空气净化器中还设有负氧离子发生装置。
5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的室内空气净化过滤系统,其特征在于:所述空气质量传感器还包括氧传感器、二氧化碳传感器中的一种或多种,所述空气净化器中还设有氧气发生装置。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于物联网的室内空气净化过滤系统,其特征在于:所述处理器通过RS485通讯模块连接所述A/D采样电路。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的室内空气净化过滤系统,其特征在于:所述处理器为ARM9处理器。
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