CN208320267U - 室内多元有害气体净化系统 - Google Patents

Abstract

室内多元有害气体净化系统。目前传统的空气净化器大多操作繁琐，而且成本较高，只具有单一净化空气功能。本实用新型组成包括空气质量采样装置、净化装置，空气质量采样装置包括PM2.5浓度检测传感器（13）、PM10浓度检测传感器（14）、HCHO浓度检测传感器（15）、TVOC浓度检测传感器（16）、CO浓度检测传感器（17）、CO₂浓度检测传感器（18）、NH₃浓度检测传感器（19）、O₃浓度检测传感器（20）、温湿度检测传感器（12）；净化装置包括净化通道，在净化通道口安装有涡轮离心风扇（1），在净化通道内依次安装有过滤网组、紫外线灯（2）、负离子发生器（3）。本实用新型应用于空气净化。

Description

室内多元有害气体净化系统

技术领域：

本实用新型涉及一种室内多元有害气体净化系统。

背景技术：

随着工业发展和现代化进程的推进，全球空气污染日益严重，人民生活和工作的室内空气质量也逐渐变差。室内空气的污染不但严重影响了人们的日常生活而且危害了人类的身体健康，在室内，人们在对便利、舒适生活享受的同时，也制造了各种各样的污染物。例如空调的长期使用滋生的致病细菌，粉刷墙及家具挥发的甲醛、TVOC，煤气泄漏或燃烧不充分产生的CO、CO₂ ,卫生间人体排泄物发酵产生的NH₃、O₃等。

目前，空气净化器主要包括机械过滤吸附式、静电式、负离子式、紫外光式等，他们大多操作繁琐，而且成本较高，只具有单一净化空气功能，传统空气净化器不能满足人们的需求，人们不仅要求空气净化器具有净化空气中各种有害物质的功能，而且还需要对空气质量作出评估，并实时反馈给用户。目前家用空气净化器采用的都是单一的净化手段难以实现地下空间污染物的有效净化。目前家用空气净化器大多只采集一、两种气体的浓度值来解算空气污染指数，主要放在卧室使用，若放在客厅、厨房和卫生间等其他地方使用，由于缺少该地方主要污染气体检测功能，最终解算出的污染指数会有所下降，自动净化效率也会随之而降。目前存在的净化方法的主要技术特点如下表1所示。

表1 空气污染物常用净化技术及其特点

1.	2.可净化污染物种类	3.优点	4.缺点
				5.纤维过滤	6.颗粒污染物、微生物、氡	7.价格低廉、安装方便	8.阻力与净化效率相关，中、高效过滤器阻力相对较大
9.静电除尘	10.颗粒污染物、微生物	11.除尘效率高、除尘粒径范围广、压力损失小	12.投资高、集尘后放电效率下降、电场易击穿等
				13.紫外线杀菌	14.微生物	15.杀菌效率高、安全方便、不残留毒性、不污染环境、阻力小	16.动态杀菌效果相对较差
17.活性炭吸附	18.除生物性污染物的所有污染物	19.来源广泛、污染物净化范围较大、不易造成二次污染	20.存在饱和再生问题、阻力相对较大、无机物处理效果不好
				21.等离子	22.室内所有污染物	23.污染物净化范围较大	24.往往不能彻底降解污染物、产生其他副产物
25.负离子	26.颗粒污染物、微生物	27.能加速新陈代谢、强化细胞技能、对于一些疾病有治疗功效	28.会产生大量臭氧、导致二次污染、沉积的尘埃对墙壁造成污染
				29.光催化	30.TVOC、微生物及其他无机气态污染物	31.净化范围广、反应条件温和、不存在吸附饱和现象、寿命长	32.相对于活性炭吸附技术而言，净化速率较慢、反应不完全易造成二次污染

实用新型内容：

为了克服现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种室内多元有害气体净化系统。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种室内多元有害气体净化系统，其组成包括：空气质量采样装置、净化装置，所述的空气质量采样装置包括PM2.5浓度检测传感器、PM10浓度检测传感器、HCHO浓度检测传感器、TVOC浓度检测传感器、CO浓度检测传感器、CO₂浓度检测传感器、NH₃浓度检测传感器、O₃浓度检测传感器、温湿度检测传感器；

所述的净化装置包括净化通道，在所述的净化通道口安装有涡轮离心风扇，在所述的净化通道内依次安装有过滤网组、紫外线灯、负离子发生器；

微控制单元分别与PM2.5浓度检测传感器、PM10浓度检测传感器、HCHO浓度检测传感器、TVOC浓度检测传感器、CO浓度检测传感器、CO₂浓度检测传感器、NH₃浓度检测传感器、O₃浓度检测传感器、温湿度检测传感器、WiFi模块、电源、红外接收装置、LED触屏、紫外线灯、负离子发生器、涡轮离心风扇连接。

所述的室内多元有害气体净化系统，所述的WiFi模块与服务器通过无线信号连接，移动控制端与所述的WiFi模块通过所述的服务器连接，所述的LED触屏采用集成ILI9320驱动的3.2inch TFT液晶触摸屏，所述的微控制单元与紫外线灯通过整流驱动电路连接，所述的微控制单元与负离子发生器通过高压驱动电路连接，所述的微控制单元与涡轮离心风扇通过电机驱动电路连接。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型

1.目前家用空气净化器采用的都是单一的净化手段难以实现地下空间污染物的有效净化，本实用新型根据当前各类污染物的处理技术，按照一定的顺序设置具有不同功能的处理段，分别实现对空间中各类污染物的单独或联合处理，及其浓度控制在标准要求的限值范围内。符合净化与污染源控制和通风稀释手段联合是实现各种污染物净化的最佳选择。

本实用新型的数据采集任务由8种气体传感器以及温湿度传感器DHT11组成的传感器阵列来完成。不同气敏元件的气体传感器接触污染的空气后产生相应不同的信号，经基于单片机系统构成的数据采集系统采集和数据解算处理，得出各污染气体的浓度值。本实用新型利用物联网技术对空气净化系统的功能进行了扩展，用户不仅能使用遥控器直接操纵空气净化器，还可利用APP软件检测和操控空气净化系统，随时随地掌握室内空气质量状况。本实用新型能够对PM2.5、PM10、HCHO、TVOC、CO、CO₂、NH₃、O₃等8种气体实时监测（如表2所示），结合3.2inchTFT液晶触摸屏提供友好人机交互界面，实现了对空气净化过程的控制，在系统性能优越性、成本以及可靠性上做出了较大的改善。

表2 气体传感器选型一览表

如表2所示，数据采集任务由8种气体传感器以及温湿度传感器DHT11组成的传感器阵列来完成。不同气敏元件的气体传感器接触污染的空气后产生相应不同的信号，经基于单片机系统构成的数据采集系统采集和数据解算处理，得出各污染气体的浓度值。根据空气质量综合指数法，评判给出空气质量等级和主要污染气体，并采取有效净化策略进行净化处理。

传统净化系统中HEPA过滤网的风阻大且噪音大，为解决噪音问题本实用新型选用了DC12VNMB涡轮离心风扇来实现高风压、大风量和低噪音的目的。风扇额定电流0.75A，额定转速3200r/min，风量20.5CFM，噪音42dB,足够一般家庭使用。出于安全考虑，使用了L298N电机驱动芯片来驱动风机。

大多数室内空气净化器都采用LCD12864作为输出显示器，并采用传统的按键控制方式。本实用新型采用集成ILI9320驱动的3.2inch TFT液晶触摸屏。TFT液晶屏颜色丰富，可达262144色，分辨率为240像素*320像素，且带触摸功能，为系统提供了友好的人机交互界面。

传统空气净化系统只能直接控制或者使用遥控器操作，本实用新型的空气净化装置可以利用APP软件检测和操控空气净化系统，随时随地掌握室内空气质量状况。

本实用新型的工作原理如下所述：微控制器核心实时接收温湿度传感器、气体传感器、PM2.5传感器、PM10传感器等共9种传感器传送的监测数据，并通过WIFI模块发送给服务器，再由服务器发送给相应的智能手机端。同样的，智能手机端发送的控制命令可由服务器发送给空气净化器，控制空气净化器开关和相关的电机、紫外线消毒负离子净化的工作。用户也可以通过按键或红外遥控器对净化器进行近距离的控制。本系统采用了三种净化模式（自主模式、自动模式和睡眠模式）及紫外线和负离子的开关设置功能，通过WIFI连接网络后用APP远程操控，支持自动净化智能调整模式。

空气净化器MCU系统采用嵌入式RTX操作系统，8个工作线程分别实现任务管理、IO口操作、传感器数据采集、触摸屏扫描、断码屏控制、液晶屏动画显示、无线WIFI通信，看门狗8个功能，并创建了外部中断与串口中断，用于实现红外和远程控制。

服务器端平台采用基于Ubuntu12.0464位云服务器。云服务器与传统服务器相比具有构建快、稳定、安全、高效、低成本的优势。Ubuntu作为目前较为流行的LInux发行版本，具有部署简单、软件丰富、开发方便等优势，服务器端数据库采用MySQLserver5.5.37。

本实用新型提供3种净化模式：（1）手动模式，电机可依人为调节工作于四级转速，对应占空比分别为25%、50%、75%和100%，由速度调节按键进行转换；（2）自动模式，系统根据空气污染指数大小自动改变电机转速；（3）睡眠模式，电机工作在功率最低且噪音最低状态，即一级转速。

在风机离心力的作用下，污染空气被迫进入净化通道，由粗效过滤网过滤掉大颗粒物，再经过高效过滤网去除细小悬浮颗粒物，通过紫外线照射致使病毒和细菌解体死亡，最后在负离子高压放电作用下进行进一步的杀菌消毒。紫外灯选用飞利浦220V/8W无臭氧杀菌灯，即可满足使用。负离子发生器选用市场上220V/6头家用小粒径负离子发生器。采用单一的净化手段难以实现地下空间污染物的有效净化，本系统根据当前各类污染物的处理技术，按照一定的顺序设置具有不同功能的处理段，分别实现对空间中各类污染物的单独或联合处理，即其浓度控制在标准要求的限值范围内。复合净化与污染源控制和通风稀释手段联合是实现各种污染物净化的最佳选择。

大多数室内空气净化器都采用LCD12864作为输出显示器，并采用传统的按键控制方式。本实用新型采用集成ILI9320驱动的3.2inch TFT液晶触摸屏。TFT液晶屏颜色丰富，可达262144色，分辨率为240像素*320像素，且带触摸功能，为系统提供了友好的人机交互界面。ILI9320接口为37引脚的FPC软排线，支持i80/8-bit、i80/16-bit、BSYNC以及SPI等通讯模式。系统采用了i80/1 6-bit模式，驱动芯片采用德州仪器生产的ADS7846芯片，它是一款四线电阻触摸屏驱动专用驱动芯片，可以自动采样X轴、Y轴电压值，然后通过标准的SPI协议发送给MCU,操作简单，精度高。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种室内多元有害气体净化系统，其组成包括：空气质量采样装置、净化装置，所述的空气质量采样装置包括PM2.5浓度检测传感器13、PM10浓度检测传感器14、HCHO浓度检测传感器15、TVOC浓度检测传感器16、CO浓度检测传感器17、CO₂浓度检测传感器18、NH₃浓度检测传感器19、O₃浓度检测传感器20、温湿度检测传感器12；

所述的净化装置包括净化通道，在所述的净化通道口安装有涡轮离心风扇1，在所述的净化通道内依次安装有过滤网组、紫外线灯2、负离子发生器3；

微控制单元7分别与PM2.5浓度检测传感器、PM10浓度检测传感器、HCHO浓度检测传感器、TVOC浓度检测传感器、CO浓度检测传感器、CO₂浓度检测传感器、NH₃浓度检测传感器、O₃浓度检测传感器、温湿度检测传感器、WiFi模块10、电源11、红外接收装置8、LED触屏9、紫外线灯、负离子发生器、涡轮离心风扇连接。室内多元有害气体净化系统包括一个机箱，机箱内设置有净化通道，上述8种浓度检测传感器及温湿度检测传感器均安装在机箱上，与外界空气环境接触良好。微控制单元及相关电路板设置在机箱内，LED触屏设置在机箱的板面上。

实施例2：

根据实施例1所述的室内多元有害气体净化系统，所述的WiFi模块与服务器通过无线信号连接，移动控制端与所述的WiFi模块通过所述的服务器连接，所述的LED触屏采用集成ILI9320驱动的3.2inch TFT液晶触摸屏，所述的微控制单元与紫外线灯通过整流驱动电路5连接，所述的微控制单元与负离子发生器通过高压驱动电路6连接，所述的微控制单元与涡轮离心风扇通过电机驱动电路4连接。

实施例3：

根据实施例2所述的室内多元有害气体净化系统，本系统设计的是基于物联网的空气质量净化系统，结构主要包括空气质量采样和净化装置、数据处理中心和移动端应用。空气质量采样和净化装置由控制、采集、显示、过滤四部分组成。其中采集硬件包括8种有害气体浓度检测传感器、温湿度检测传感器；人机交互硬件包括集成ILI9320驱动的3.2inchTFT液晶触摸屏，同时使用HX1838万能红外传感器来接受信号和发送信号；净化装置硬件包括风机驱动、紫外杀菌、负氧离子净化三部分。数据处理中心采用Ubuntu作为服务器操作系统，使用Socket接口作为通信接口，通过网络层、业务逻辑层、数据访问层三层组织结构来实现；智能手机端应用以Android作为系统平台，与服务器端构成客户端/服务器（C/S）系统。

Claims (1)

1.一种室内多元有害气体净化系统，其组成包括：空气质量采样装置、净化装置，所述的空气质量采样装置包括PM2.5浓度检测传感器、PM10浓度检测传感器、HCHO浓度检测传感器、TVOC浓度检测传感器、CO浓度检测传感器、CO₂浓度检测传感器、NH₃浓度检测传感器、O₃浓度检测传感器、温湿度检测传感器；

所述的净化装置包括净化通道，在所述的净化通道口安装有涡轮离心风扇，在所述的净化通道内依次安装有过滤网组、紫外线灯、负离子发生器；

微控制单元分别与PM2.5浓度检测传感器、PM10浓度检测传感器、HCHO浓度检测传感器、TVOC浓度检测传感器、CO浓度检测传感器、CO₂浓度检测传感器、NH₃浓度检测传感器、O₃浓度检测传感器、温湿度检测传感器、WiFi模块、电源、红外接收装置、LED触屏、紫外线灯、负离子发生器、涡轮离心风扇连接，室内多元有害气体净化系统包括一个机箱，机箱内设置有净化通道，上述8种浓度检测传感器及温湿度检测传感器均安装在机箱上，微控制单元及相关电路板设置在机箱内，LED触屏设置在机箱的板面上。