CN207365293U - 一种智能通风系统 - Google Patents
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Abstract
一种智能通风系统,所述智能通风系统包括:多个风扇,分别安装在连通的多个空间区域内,每个风扇的吹风方向可调整;控制单元,用于根据各个空间区域的位置和结构信息计算通风路径,根据通风路径确定各个风扇的吹风方向,并控制各个风扇沿着各自的吹风方向吹风。可以提高通风效率,实现快速降温和/或净化。
Description
技术领域
本公开涉及空气调节技术领域,具体涉及一种智能通风系统。
背景技术
传统的空气调节技术中,例如在仓库、大型车辆或者具有多个房间的室内,一般在一个或多个空间区域放置通风和/或净化设备,各个通风设备和/或净化设备由人手动控制风速、风向等等。这种方式智能化程度低,无法实现通风和/或净化效率最大化。例如,室内小型空气净化器在小面积净化效率很高,但是仅能适用于30-60平方米左右空间范围,在有阻挡物(如承重墙、推拉门)的情况下较难完全净化,并且通风效率低,功能单一,没有空调等通风降温的效果,仅能提升空气质量。仓库粮库所使用的机械降温法所存在的缺陷是智能性较差,无法根据各个测温点的细微差别进行微调,仅能做出整体宏观调控,控制不够精细。商务车所使用的串、并联散热器模块方案降温效果好,噪音小,但是仅适用于汽车内部结构降温,使用范围小,通用性差,且因其采用的是贴合降温方式,可控制自由度少(仅能控制风扇转速,无法控制风扇角度),很难做到动态控制。
实用新型内容
有鉴于此,本公开提供了一种智能通风系统,可以根据各个空间区域的位置和结构信息来计算最优通风路径,从而提高通风效率,实现快速降温和/或净化。通过根据各种传感器感测到的环境信息来调整各个风扇的参数信息,可以更有效地适应环境变化,进一步提高通风效率,改善降温和/或净化效果。
根据本公开的一方面,提供了一种智能通风系统,包括:多个风扇,分别安装在连通的多个空间区域内,每个风扇的吹风方向可调整;控制单元,用于根据各个空间区域的位置和结构信息计算通风路径,根据通风路径确定各个风扇的吹风方向,并控制各个风扇沿着各自的吹风方向吹风。
优选地,所述智能通风系统还包括:空气质量传感器,安装在至少一个空间区域中或承载于行走机器人上;
优选地,每个风扇的进风侧还设有滤网,所述滤网与风扇的重叠面积可调整;所述控制单元还用于根据来自空气质量传感器的感测数据调整相应的风扇与滤网的重叠面积。
优选地,每个风扇的外壳上设有导轨和电机,滤网经由丝杆与电机相连并且相对于导轨可滑动,所述控制单元通过控制电机经由丝杆带动滤网相对于滑轨滑动来调整滤网与风扇的重叠面积。
优选地,所述滤网由光触媒材料或使用光触媒剂处理过的多孔材料制成,每个风扇上还设有针对所述光触媒材料或光触媒剂的光照单元,所述控制单元还用于根据来自空气质量传感器的感测数据控制相应风扇上的光照单元的开启和关闭。
优选地,所述空气质量传感器包括甲醛传感器、烟雾传感器和细颗粒物传感器中的至少一个。
优选地,所述智能通风系统还包括风速传感器和风向风速传感器,所述风速传感器安装在通风路径的直线部分,所述风向风速传感器安装在通风路径的拐弯部分;所述控制单元还用于根据来自风向风速传感器的感测数据来调整相应风扇的吹风方向,根据来自风速传感器的感测数据来确定相应风扇的风力。
优选地,所述智能通风系统还包括安装在至少一个空间区域内的红外传感器,所述控制单元还用于根据来自红外传感器的感测数据来调整相应风扇的吹风方向和/或风力。
根据本公开的另一方面,提供了一种智能通风系统的控制方法,所述智能通风系统包括分别安装在连通的多个空间区域的风扇,所述控制方法包括:根据连通的多个空间区域的位置和结构信息计算通风路径,根据通风路径确定安装在各个空间区域内的风扇的吹风方向;控制各个风扇沿着各自的吹风方向吹风。
优选地,所述智能通风系统还包括安装在至少一个空间区域中的空气质量传感器,所述控制方法还包括:根据所述空气质量传感器的感测数据来调整相应的风扇与该风扇上设置的滤网的接触面积。
优选地,所述智能通风系统还包括安装在至少一个空间区域内的红外传感器,所述控制方法还包括:根据所述红外传感器的感测数据来调整相应风扇的吹风方向和/或风力。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单介绍,显而易见地,下面的描述中的附图仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
图1示出了根据本公开的实施例的智能通风系统的结构示意图;
图2a至2c分别示出了在不同情况下各个风扇的吹风方向的示意图;
图3a示出了根据本公开的实施例的风扇的立体图;
图3b示出了根据本公开的实施例的风扇的主视图;
图3c示出了根据本公开的实施例的风扇的左视图;
图3d示出了根据本公开的实施例的风扇的俯视图;
图3e示出了根据本公开的实施例的风扇的后视图;
图4a至4b示出了滤网与风扇的不同重叠面积下的状态的示意图;
图5示出了风扇、风速传感器、风向风速传感器的示例安装位置的示意图;
图6示出了根据本公开的实施例的智能通风系统的控制方法的流程图;
图7示出了根据本公开的实施例的智能通风系统的控制方法的手动模式下的操作的流程图;
图8示出了根据本公开的实施例的智能通风系统与用户终端设备的连接流程图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
本公开提供了一种智能通风系统和及其控制方法,通过在连通的多个空间区域内分别安装方向可调整的风扇并根据各个空间区域的位置和结构信息计算最适合当前需要的通风路径,相比于传统的手动调节方式可以大大提高通风效率,实现快速的降温和/或净化。
图1示出了根据本公开的实施例的智能通风系统的结构示意图。如图1所示,智能通风系统包括风扇11、12、13、14(以下统称风扇10)和控制单元20。风扇11、12、13、14分别安装在连通的多个空间区域内,例如仓库的多个库房中、房子的多个房间中、大型车辆的多个区域中,安装位置和安装方式可以根据需要任意选择。每个风扇11、12、13、14的吹风方向可调整,例如可以通过可调整角度的连接结构(图中未示出)安装于空间区域的墙壁上。控制单元20可以由微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)实现,其可以根据各个空间区域的位置和结构信息计算通风路径,根据通风路径确定各个风扇11、12、13、14的吹风方向,并控制各个风扇11、12、13、14沿着各自的吹风方向吹风。在一些实施例中,智能通风系统还可以包括多个感测单元,例如图1所示的感测单元31、32、33和34,它们可以分别与风扇11、12、13、14安装在相同的空间区域中,当然也可以安装在任何其他所需的空间区域中。感测单元感测单元31、32、33和34中的每一个可以包括各种各样的传感器,例如,诸如甲醛传感器、烟雾传感器、细颗粒物传感器等能够感测空气质量的传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向风速传感器、红外传感器等等。控制单元20可以结合这些传感器的感测数据来进行控制,例如根据空气质量传感器的感测数据来判断是否需要开启风扇的净化功能以及调整风扇的空气净化参数;根据温度传感器、湿度传感器的感测数据来计算当前环境适宜度,据此来优化通风路径和/或各个风扇的风速;根据风速传感器、风向风速传感器的感测数据来判断是否达到理想通风效果,进而适应性调整风扇的方向和风速;根据红外传感器来判断空间区域内是否有人存在以及人的位置、数量等等,据此来优化风扇的方向和/或风速,甚至可以据此来判断整个智能通风系统的开启和关闭。以上实施例以四个风扇和四个感测单元为例进行了描述,本领域技术人员将清楚,本公开的实施例不限于此,风扇和感测单元的数量、安装位置和安装方式可以根据需要任意选择,感测单元的数量和位置也不必须与风扇的数量和位置相对应,例如,可以在四个房间中分别安装一个风扇,而感测单元可以只设置两个,并且分别安装在两个房间中,或者安装在走廊上,在此不再赘述。
图2a至2c分别示出了在不同情况下各个风扇的吹风方向。在图2a至2c所示的实施例中,风扇11、12、13、14分别安装在四个空间区域中,例如仓库的四个库房中、房子的四个房间中、大型车辆的四个区域中,图中的开口部分表示各个空间区域的开口,例如门、窗等等。如图2a所示,在独立通风模式下,各个风扇11、12、13、14分别在自己所在的空间区域中沿预设的方向吹风。如图2b所示,如果所需的通风路径是最适合空气快速流动的路径,例如使气流沿同一方向流动,则可以使各个风扇以最接近该路径的角度吹风,例如图2b所示的,仓库左右两侧相对的门窗而形成一条主通风路径,从右至左流动方向最快,那么可以使风扇11和13分别以最贴合这条路径的角度向各自所在库房的门窗吹风,而风扇12和14由于刚好处于通风路径的中心,因此分别向左侧吹风,从而实现总体上从右至左的通风循环路径,这有利于空气的快速循环流动,达到快速降温和/或净化的目的。如图2c所示,如果所需的通风路径是最均匀气流循环的路径,例如使气流分别向两侧流动,则同样可以使各个风扇以最接近该路径的角度吹风,例如图2c所示的,风扇12向左侧吹风,风扇11向其所在空间区域的开口(例如库房的门窗)以向左能够达到的最大角度吹风,类似地,风扇14向右侧吹风,风扇13向其所在空间区域的开口以向右能够达到的最大角度吹风,从而实现两侧空气流动,达到均匀降温和/或净化的目的。在上述实施例中,通常是根据空间区域的位置和结构信息(例如仓库的各个库房的位置、大小以及各个库房门窗的位置、高度、尺寸等等)来计算通风路径,当然也可以参考上述各种传感器的感测数据来对其进行优化,甚至于也可以综合考虑实际场景需要(例如仓库的各个库房中物品的种类、数量、季节等等),从而计算出最适合当前需要的路径。图2a至2c仅仅示出了通风路径的若干示例,本公开的实施例不限于此,本领域技术人员可以根据需要计算出任何合适的通风路径并据此来确定风扇的吹风方向。
图3a至图3e分别示出了根据本公开的实施例的风扇的立体图、主视图、左视图、俯视图和后视图,所述风扇可以是以上描述的任意风扇,例如风扇11、12、13和14。在图3a至3e所示的实施例中,风扇包括扇叶1和外壳2,外壳2上设有电机3,例如步进电机。优选地,在风扇进风侧设有滤网4,从而使风扇具有净化功能。滤网4经由丝杠5与电机3连接,并且在电机3的带动下沿外壳2上的导轨6可滑动,从而使得滤网4与扇叶1的重叠面积可调整。具体地,丝杠5上的齿状物与电机3上的齿轮啮合,从而当电机3运行时齿轮带动丝杠5上下移动,从而使滤网4相对于外壳2(或者说扇叶1)的重叠面积可改变。图中为了简便未示出带动扇叶转动的电机。在一些实施例中,滤网4可以由光触媒材料或使用光触媒剂处理过的多孔材料制成,在这种情况下每个风扇上还设有光照单元7,光照单元7开启时照射滤网4,从而使滤网4发生光催化反应以中和空气中的甲醛分子。在本实施例中,光照单元7可以包括设置在外壳2两侧的发光二极管(Light Emitting Diode,LED)灯带,两侧灯带分别经由连接部81和82安装在外壳2上,连接部81和82可以设置为弧形结构,二者弧度可以相同也可以不同。
图4a至4b示出了滤网与风扇的不同重叠面积下的状态,图中为了简便将风扇除滤网以外的部分简化示为外壳2,事实上滤网4与整个风扇的有效重叠面积是指滤网4与扇叶1的重叠面积。如图4a和4b所示,随着滤网4与风扇重叠面积的增大,受到光照单元7照射的滤网4面积增大,由于除甲醛速率与受光照的光触媒的量成正比关系,故通过控制滤网的光照面积可以间接控制除甲醛速率。
光照单元7的开启和关闭以及重叠面积的调整可以由上述控制单元20来执行。例如,智能通风系统可以包括诸如甲醛传感器、烟雾传感器或细颗粒物传感器之类的空气质量传感器,这里所述细颗粒物传感器典型地可以检测空气中直径小于2.5微米的颗粒物的含量。空气质量传感器可以固定安装在一个或多个空间区域中以感测其所在区域的空气质量,也可以由可行走机器人携带,例如可以安装在家庭常用的扫地机器人上,随着机器人移动而感测各个空间区域的空气质量。当然空气质量传感器也可以安装在专用机器人上,机器人可以根据空气质量传感器的感测数据来调整行走路线,例如可以通过这种方式来寻找空气质量最差的地点,控制单元20可以据此来确定各个风扇的方向。作为示例,控制单元20可以在某个房间的空气质量低于或等于预设阈值时开启该房间内风扇的光照单元7从而开启空气净化功能,并且根据空气质量的不同来调整滤网4与风扇的扇叶1的重叠面积,从而适应性地调整净化速率,并且当空气质量高于预设阈值时关闭光照单元7以关闭空气净化功能。
在一些实施例中,智能通风系统可以包括风速传感器和风向风速传感器。图5示出了风扇、风速传感器、风向风速传感器的示例安装位置,图中箭头表示通风路径,即,空气流动方向。如图5所示,风扇11和12可以设置在通风路径的拐弯处以便于更有效地通风,当然风扇11和12也可以设置在通风路径的任何其他位置。风速传感器32和34可以安装在通风路径的直线部分,例如走廊,风向风速传感器31和33可以安装在通风路径的拐弯部分,例如房间拐角或走廊的拐弯处。返回参考图1,控制单元20可以根据来自风向风速传感器31的感测数据来调整相应风扇11的吹风方向,根据来自风速传感器32的感测数据来确定相应风扇11的风力,类似地,控制单元20可以根据来自风向风速传感器33的感测数据来调整相应风扇12的吹风方向,根据来自风速传感器34的感测数据来确定相应风扇12的风力。这使得控制单元20可以不断优化风扇11和12的方向和风力,使其趋近于所需的数值。
在一些实施例中,智能通风系统还可以包括红外传感器,红外传感器可以安装在至少一个空间区域内,用以检测人的存在和/或人的数目。控制单元20可以根据来自红外传感器的感测数据来调整相应风扇的吹风方向和/或风力,例如当通风路径上存在人的遮挡时重新计算通风路径以调整风扇的方向,当房间内人数超过预设的第一阈值时开启各个风扇以进行通风,当人数继续增多从而超过预设的第二阈值时增大风扇的风力以加强通风效果,当人数低于所述第一阈值时关闭各个风扇,等等,在此不再赘述。
图6示出了根据本公开的实施例的智能通风系统的控制方法的流程图。该方法可以在上述智能通风系统中执行。
在步骤S601,接收通风参数。所述通风参数可以包括温度阈值、空气质量阈值、调节灵敏度等等。例如可以在温度传感器感测到的温度超出温度阈值时启动风扇或者增大风扇的风力,低于温度阈值时关闭风扇或减小风扇的风力。可以在空气质量低于空气质量阈值时启用风扇的空气净化功能,并根据空气质量来调整风扇与滤网的重叠面积。上述调整可以按照本步骤中设定的调节灵敏度来进行。
在步骤S602,启动感测单元。在本实施例中,感测单元可以包括空气质量传感器和红外传感器。如以上描述的,空气质量传感器可以对应于各个风扇安装在相应的空间区域,也可以由行走机器人携带。类似地,红外传感器可以按照在一个或多个空间区域中,以便感测人的存在和/或数目。
在步骤S603,启动风扇。风扇启动后以默认风力向默认方向吹风。
在步骤S604,计算通风路径。例如,可以根据空间区域的位置和结构信息(例如仓库的各个库房的位置、大小以及各个库房门窗的位置、高度、尺寸等等)来计算通风路径,也可以参考上述各种传感器的感测数据来对其进行优化,甚至于也可以综合考虑实际场景需要(例如仓库的各个库房中物品的种类、数量、季节等等),从而计算出最适合当前需要的路径。
在步骤S605,根据红外传感器的感测数据来判断计算出的通风路径中是否有人遮挡,如果是,则返回步骤S604重新计算通风路径,并执行步骤S610以进一步确定人数,否则执行步骤S606。
在步骤S606,根据空气质量传感器的感测数据来判断空气质量是否低于在步骤S601中设定的空气质量阈值,如果是,则执行步骤S607开启风扇的净化功能,例如将以光触媒材料作为滤网的风扇上的LED灯带开启,否则认为不需要空气净化,执行步骤S609。这里所述空气质量可以包括甲醛浓度、烟雾浓度、细颗粒物浓度以及根据其中的一项或多项而计算出的数据。
在步骤S607,开启风扇的净化功能。在本实施例中,可以开启风扇上的LED灯带7,以使由光触媒材料制成的滤网至少一部分受到光照,从而在光的催化作用下吸收甲醛等有害气体。
在步骤S608,根据空气质量来调整风扇与滤网的重叠面积。具体地,可以如以上参考图4a和图4b描述的方式来调整所述重叠面积,随着控制质量的变差而增大重叠面积,随着空气质量变优而减小重叠面积,从而使净化速率能够随着房间内空气质量的高低而适应性调整,提高净化效率。
在步骤S609,关闭风扇的空气净化功能并继续执行步骤S606来计算空气质量。
在步骤S610,根据红外传感器的感测数据来判断人数。例如可以在多个空间区域内或者在同一个空间区域内的多个位置设置红外传感器,从而可以根据多个红外传感器的感测数据来判断整个房子(或仓库、车辆)内有多少人。
在步骤S611,可以根据在步骤S610中确定的人数来调整风扇的风力。例如,当人数超过第一阈值时开启智能通风系统,当人数介于第一阈值与第二阈值之间时根据人数来调整各个风扇的风力,例如人数较多时增大风力,人数较少时减少风力。
在步骤S612,判断是否接收到停止工作的指令,如果是,则完成该流程,否则范浩步骤S605继续判断是否有人遮挡。
以上实施例中智能通风系统包括空气质量传感器和红外传感器,然而本领域技术人员将清楚,本公开的实施例不限于此,可以根据需要在任何位置安装任何类型的传感器以提供相应的感测数据供控制单元参考。
图7示出了根据本公开的实施例的智能通风系统的控制方法的手动模式下的操作的流程图。
在步骤S701,用户设定手动模式。
在步骤S702,智能通风系统的控制单元接收到来自用户的连接指令。
在步骤S703,智能通风系统的控制单元判断与用户是否连接成功,如果是,则执行步骤S704,否则返回步骤S702继续等待连接指令。
在步骤S704,接收来自用户的初始化指令。这里所述初始化指令用于将智能通风系统初始化。
在步骤S705,接收由用户提供的通风参数,例如包括针对各个传感器而设定的阈值、在传感器的感测数据超出阈值时执行的操作、所需的风扇、风扇的角度、转速、巡回模式等等。
在步骤S706,智能通风系统的控制单元判断是否接收到来自用户的启动指令,如果是则执行步骤S707以启动智能通风系统,否则返回步骤S705继续接收通风参数。
在步骤S707,智能通风系统正常工作。例如,风扇在控制单元的控制下工作,各个传感器启动以感测相应的数据,控制单元根据来自各个传感器的感测数据以及相应的阈值来调整风扇的工作参数(例如方向、转速等等)。
在步骤S708,智能通风系统的控制单元判断是否接收到来自用户的关闭指令,如果是则关闭整个智能通风系统,否则返回步骤S707继续进行通风。
图8示出了根据本公开的实施例的智能通风系统与用户终端设备的连接流程图。
在步骤S801,终端设备接收由用户提供的通风参数,包括例如温度阈值、有害气体浓度阈值等等。
在步骤S802,终端设备搜索附近可用设备。
在步骤S803,智能通风系统的控制单元与终端设备进行配对。
在步骤S804,判断是否配对成功,如果是则执行步骤S805,否则返回步骤S803重新配对。
在步骤S805,将终端设备的各个控件与智能通风系统的控制单元的各设备参数进行匹配。
在步骤S806,在终端设备与控制单元之间传输设备参数。
在步骤S807,智能通风系统的控制单元判断是否接收到新的控制命令,如果是,这执行步骤S806继续传输参数,否则执行步骤S808。
在步骤S808,运行智能通风系统以按照上述通风参数来进行通风。
本公开的实施例通过根据各个空间区域的位置和结构信息来计算最优通风路径,可以提高通风效率,实现快速降温和/或净化。本公开的实施例通过根据各种传感器感测到的环境信息来调整各个风扇的参数信息,可以更有效地适应环境变化,进一步提高通风效率,改善降温和/或净化效果。例如,当环境参数显示受污染严重时,可以通过调整通风路径和/或增强风扇的风力来提高空气流速,提高流经智能通风系统的风量,从而提高净化效果。本公开的实施例通过调整滤网与风扇的重叠面积,可以通过调整光触煤接触面积来精细控制净化效果。本公开的实施例通过利用行走机器人来携带空气质量传感器,可以实现更灵活、便捷的空气质量检测,甚至利用行走机器人根据空气质量传感器的感测数据来调整行走路线,自动的寻找最优通风路径,可以实现更精准的空气净化,进一步提高空气净化效率。
以上所述仅为本公开的优选实施例,并不用于限制本公开,对于本领域技术人员而言,本公开可以有各种改动和变化。凡在本公开的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能通风系统,包括:
多个风扇,分别安装在连通的多个空间区域内,每个风扇的吹风方向可调整;
控制单元,用于根据各个空间区域的位置和结构信息计算通风路径,根据通风路径确定各个风扇的吹风方向,并控制各个风扇沿着各自的吹风方向吹风。
2.根据权利要求1所述的智能通风系统,还包括:空气质量传感器,安装在至少一个空间区域中或承载于行走机器人上;
每个风扇的进风侧还设有滤网,所述滤网与风扇的重叠面积可调整;
所述控制单元还用于根据来自空气质量传感器的感测数据调整相应的风扇与滤网的重叠面积。
3.根据权利要求2所述的智能通风系统,其中,每个风扇的外壳上设有导轨和电机,滤网经由丝杆与电机相连并且相对于导轨可滑动,所述控制单元通过控制电机经由丝杆带动滤网相对于滑轨滑动来调整滤网与风扇的重叠面积。
4.根据权利要求3所述的智能通风系统,其中,所述滤网由光触媒材料或使用光触媒剂处理过的多孔材料制成,每个风扇上还设有针对所述光触媒材料或光触媒剂的光照单元,所述控制单元还用于根据来自空气质量传感器的感测数据控制相应风扇上的光照单元的开启和关闭。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的智能通风系统,其中,所述空气质量传感器包括甲醛传感器、烟雾传感器和细颗粒物传感器中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的智能通风系统,其中,还包括风速传感器和风向风速传感器,所述风速传感器安装在通风路径的直线部分,所述风向风速传感器安装在通风路径的拐弯部分;
所述控制单元还用于根据来自风向风速传感器的感测数据来调整相应风扇的吹风方向,根据来自风速传感器的感测数据来确定相应风扇的风力。
7.根据权利要求1所述的智能通风系统,其中,还包括安装在至少一个空间区域内的红外传感器,所述控制单元还用于根据来自红外传感器的感测数据来调整相应风扇的吹风方向和/或风力。
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