CN212108781U - 分布式室内环境净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式室内环境净化装置。它包括布置在各个房间内的净化装置以及中央控制器，中央控制器通过各个房间配置的净化节点与各个净化装置的现场控制器进行通讯连接，现场控制器能够将各个净化装置的检测单元所采集的数据进行处理并将处理后的数据通过变送器发送到中央控制器，中央控制器能够对数据进行进一步处理，并把处理好的信号反馈给各个净化节点，从而使得净化装置根据反馈的信息进行净化作业。采用上述结构后，只需要一个中央控制器便可对多个净化装置进行同步控制，而无需配置多个控制器，不但大大减少了硬件成本，而且还可以根据各个房间的环境质量不同，自动开启净化功能，自动化程度非常高。

Description

分布式室内环境净化装置

技术领域

本实用新型涉及一种室内环境净化装置，具体地说是一种分布式室内环境净化装置。

背景技术

随着社会的不断发展，工业化不断进程，空气质量是人们关注的焦点；空气质量的好坏直接影响着人们的健康，尤其是居住环境，空气中充满了甲醛、PM2.5等一些有害物质，这些对人们的健康产生不利影响。

目前，市面上的空气净化系统或者净化器基本都是独立运行，且智能化程度非常低，没有充分利用无线网络与智能终端连接；如果需要净化的房间较多，则需要在多个房间内同时配置净化器和相应的控制器，由此使得硬件成本过高且控制不便，为了节省配置成本，单独配置一个套净化设备，只能单独一个房间进行净化，则不能满足多个房间同时净化的需求，对多个房间进行净化时，则需要人工对该套设备进行来回搬运，费时费力，效率低。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种硬件成本低、集程度高、且具有自适应功能，并能够根据环境参数识别方向，自动净化的分布式室内环境净化装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的分布式室内环境净化装置，包括布置在各个房间内的多个具有现场控制器、检测单元和显示单元的净化装置以及用于对各个净化装置进行集中控制的中央控制器，中央控制器通过各个房间配置的净化节点与各个净化装置的现场控制器进行通讯连接，现场控制器能够将各个净化装置的检测单元所采集的数据进行处理并将处理后的数据通过变送器发送到中央控制器，所述中央控制器能够对数据进行进一步处理，并把处理好的信号经过净化节点反馈给现场控制器，从而使得净化装置根据反馈的信息进行净化作业。

各个所述净化装置均的检测单元包括PM2.5检测传感器、甲醛检测传感器以及温度和湿度传感器。

所述中央控制器通过无线通信网络与中央服务器通讯连接并能够将数据传给中央服务器，所述中央服务器能够再根据获得的数据发出指令控制分布在各个房间内的净化装置。

所述净化装置的底盘的底部具有通过驱动装置驱动的驱动轮以及行走轮，所述净化装置的底盘上设置有四个测距传感器，所述测距传感器以及驱动装置均与现场控制器连接，所述现场控制器能够根据检测单元检测的信息使驱动装置驱动行走轮行走并通过测距传感器对移动位置进行确定，从而根据环境参数自适应的移动。

所述中央控制器内设置有无线模块DTU，所述中央控制器通过无线模块DTU利用无线网络与智能终端连接。

所述智能终端为手机或平板电脑，所述智能终端能够访问中央控制器中的实时采集数据，并且在甲醛、PM2.5以及温湿度不足时或过高时进行提醒。

所述净化装置包括净化单元、除湿单元、风扇单元以及加热单元。

采用上述的结构后，由于设置的中央控制器以及与中央控制器集中进行通讯传输的各个净化装置的现场控制器，由此能够通过中央控制器与各个净化装置的现场控制器的配合对数据信息集中管理，分布式的自动感应室内环境指标，自动感知室内环境参数，并开启净化装置工作，由此只需要一个中央控制器便可对多个净化装置进行同步控制，而无需配置多个控制器，不但大大减少了硬件成本，而且还可以根据各个房间的环境质量不同，自动开启净化功能，自动化程度非常高。另外，净化装置的底盘的底部设置的行走轮以及测距传感器，能够根据环境参数识别方向，进一步提高了智能净化的效果。

附图说明

图1为本实用新型分布式室内环境净化装置的结构示意图；

图2为本实用新型分布式室内环境净化装置的原理框图；

图3为本实用新型中净化装置的结构示意简图；

图4为本实用新型中温湿度传感器电路图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型的分布式室内环境净化装置作进一步详细说明。

如图所示，本实用新型的分布式室内环境净化装置，包括布置在各个房间内的多个具有现场控制器5、检测单元6和显示单元的净化装置以及用于对各个净化装置进行集中控制的中央控制器2，各个净化装置均的检测单元6包括PM2.5检测传感器、甲醛检测传感器以及温湿度传感器，PM2.5传感器型号为TELESKY的GP2Y1014AU，甲醛传感器选用炜盛电子的ME2-CH2O，DHT11作为温湿度传感器，现场控制器5与检测单元6和显示单元连接，检测单元能够将获得的检测数据传输给现场控制器，显示单元能够通过现场控制器获得的信息对信息进行显示，也就是说现场控制器检测单元6和显示单元构成一个现场监控单元用来采集数据并显示，其主要是采用单片机Arduino UNO为核心，配以上述的甲醛、PM2.5、温度、湿度等4种传感器组成采集系统，净化装置的驱动由中央控制器操控，中央控制器2通过各个房间配置的净化装置的净化节点4与各个净化装置的现场控制器5进行通讯连接，现场控制器5能够将各个净化装置的检测单元所采集的数据进行处理，处理后的数据存放在与现场控制器通讯连接的现场存储器中，同时通过变送器发送到中央控制器2，在中央控制器中，有决策判断数据库，根据神经网络算法，建立数学模型，可以根据各个房间的参数，对数据进行进一步处理，并把处理好的信号(控制数据)经过净化节点反馈给现场控制器，从而使得净化装置根据反馈的信息进行净化作业，其中，通常情况下，净化装置净功率通常分为3-4档，根据环境污染程度不同，由中央控制器发出指令信号，考虑到可能在已装修好的建筑物安装净化系统，不便于布线的问题，分布式空气净化器通过常规的无线通信方式组网，中央控制器 2还通过通信网络与中央服务器1通讯连接并能够将各监测点数据传给中央服务器1(工控机或计算机)，中央服务器1能够再根据获得的监测数据，通过常规设置的评估决策系统，发出指令控制分布在各个房间内的净化装置，改变通风方向、风扇转速等参数，自动调节以达到最佳效果，另外，中央控制器选择台达DVP-12SE，主要考虑到分布式净化系统，分布范围广，需要远程控制，台达DVP-12SE带有以太网口，便于利用已有家庭、办公区的Internet，同时DVP-12SE输出为晶体管输出，可以输出高速脉冲。

进一步地，所说的净化装置为具有净化单元、除湿单元、风扇单元以及加热单元构成的一种常规的净化器，集净化、加除湿、风扇、加热功能于一体，而净化装置使用的是直流电机，能比较方便的控制直流电机，选用DVP04AD-S模拟量模块作为信号变送单元，传输采集数据，净化装置内还设置有充电模块，通过充电电池供电，净化装置的底盘的底部具有通过驱动装置驱动的驱动轮以及行走轮9，可以自由行走以及自动旋转，由此可以通过净化装置的移动辐射四周，同时送出新风，吸进室内空气，进气格栅内有过滤网，通过安装有空气温湿度、甲醛和PM2.5 检测传感器，可以实时检测环境参数，净化器内部也装有加热管(加热单元)，可以加热出风，增加房间温度，净化装置的底盘上四个方向均设置有测距传感器10，测距传感器采用HC-SR04 US-100US-015超声波模块，测距传感器10以及驱动装置均与现场控制器5连接，遇到障碍物能自动调节方向，现场控制器5能够根据检测单元检测的信息使驱动装置驱动行走轮行走并通过测距传感器对移动位置进行确定，

本实施例中，现场控制器5中的检测传感器能感知甲醛的浓度，经过对检测数据处理后，根据环境参数情况，能智能感知甲醛的浓度，检测数据经过人工智能算法处理后，能自动规划行走轨迹，即能自适应的往甲醛浓度大的位置移动，有效除去甲醛，实现各个房间分布式自适应控制，达到智能净化功能，并且工作时，可根据各个房间的实际环境参数，分布式的工作，有效节约能源，在开始使用时，还可以通过评估决策系统，不断调整空气净化装置的位置，寻找出最优分布点。

净化装置行走原理如下：该装置中有现场控制器5，具有数据比对、处理、存储功能，实施时，安装在净化器内的检测传感器6，在随净化器转动过程中，每隔1秒检测一次周围的甲醛值，净化器转动一周大约为4秒/圈，这样四个方向上，转动一圈都可以检测到甲醛值，然后，把检测值与上一次同方向的检测值进行比对处理，在现场控制器5中采用常规的手段建立模型数据库和智能行走轨迹算法(程序和数据存在存储器中)，把判断结果作为智能轨迹算法输入，运算后，得出下一步的行走方向，把信号送给驱动装置，驱动净化器朝着甲醛检测值大的方向移动，每次移动5厘米，若比值不变，则原地净化。

再进一步地，因为需要与智能终端进行无线通信，所说的中央控制器2内还设置有无线模块DTU，中央控制器2通过无线模块DTU利用无线网络与智能终端3连接，所说的智能终端3为手机或平板电脑，智能终端3 能够访问中央控制器2中的实时采集数据，并且在甲醛、PM2.5以及温湿度不足时或过高时等状况通过APP软件推送，提醒住户，通过手持终端的APP软件(设置环境参数)及时控制相应的净化装置来实现对室内环境状态的改变。

其工作原理如下：

当净化装置的各个检测单元检测到附近有污染，会把污染程度、温度、湿度和甲醛等检测数据并送入现场控制器中的单片机进行处理再显示出来，然后把它通过模拟量传送给中央控制器(PLC)，中央控制器 (PLC)根据PM2.5、温度、湿度和甲醛污染程度及污染位置，将通过预先设定值与PM2.5、温度、湿度和甲醛传感器检测到环境中的湿度、温度、颗粒以及甲醛进行对比，当检测数据发生变化时，将指示净化器开关启动净化装置，当湿度恢复时，将关闭室内净化装置，实现自动化，减少人为操作，并根据污染情况控制它的净化功率，也可以根据温湿度，启动加除湿功能或者加热功能，使之达到高效节能环保目的。

使用时，首先根据国家标准分别设定PM2.5、甲醛、温度和湿度的档位，空气净化器设计为4档，分别对应大中小以及关。

其中国家PM2.5标准如下：根据国家有关空气质量标准，设计为四档：

当屋内空气质量PM2.5<＝200ug/m^3时，屋内没有产生污染，净化系统保持原始状态。

当200<PM2.5<＝300ug/m^3为轻度污染，有污染产生，PLC接收到信号，便开始启动净化器的第一档位工作。

当300<PM2.5<＝450ug/m^3为中度污染，有污染产生，PLC接收到信号，便开始启动净化器的第二档位工作。

当PM2.5>450ug/m^3为重度污染，PLC接收到该信号，开始启动净化器的第三档位工作，此时的净化器达到最大驱动净化功能。

甲醛设计为四档：

当甲醛<＝0.005mg/m^3为无污染，净化器不工作。

当0.005mg/m^3<甲醛<＝0.08mg/m^3为轻度污染，开启净化净化器第二档位工作。

当0.08mg/m^3<甲醛<＝0.1mg/m^3为中度污染，开启净化净化器第三档位工作。

当0.1mg/m^3<甲醛为重度污染，开启净化净化器第四档位工作。

温度和湿度也可以参考国家标准。

档位的不同，代表净化器功率的不同，是通过中央控制器发出的信息来区分的，当检测的环境指标数据经过比对处理，中央控制器就会产生相应的信号给对应的房间，使其净化器工作。

现场控制器具有数据比对、处理功能，实施时，安装在净化器内的甲醛传感器在随净化器转动过程中，每隔1秒检测一次周围的甲醛值，净化器转动一周大约为4秒/圈，这样四个方向上，转动一圈都可以检测到甲醛值，然后，把检测值与上一次同方向的检测值进行比对，判断大小，根据判断结果，净化器朝着甲醛检测值大的方向移动，若比值不变，则原地净化。

人们也可以通过手机实时查看室内环境质量数据，以便采取针对性措施，手机上需要安装客户端软件，点击系统可以选择具体房间号以及该房间的环境指标数据信息，手机屏幕分为房间选择、温度、湿度、甲醛和PM2.5数据显示区，还有手机操作区、环境参数设置与提醒等功能。

Claims (7)

1.一种分布式室内环境净化装置，其特征在于：包括布置在各个房间内的多个具有现场控制器（5）、检测单元（6）和显示单元的净化装置以及用于对各个所述净化装置进行集中控制的中央控制器（2），所述中央控制器（2）通过各个房间配置的净化节点（4）与各个所述净化装置的现场控制器（5）进行通讯连接，现场控制器（5）能够将各个净化装置的检测单元所采集的数据进行处理并将处理后的数据通过变送器发送到中央控制器（2），所述中央控制器（2）能够对数据进行进一步处理，并把处理好的信号经过净化节点反馈给现场控制器，从而使得净化装置根据反馈的信息进行净化作业。

2.按照权利要求1所述的分布式室内环境净化装置，其特征在于：各个所述净化装置均的检测单元（6）包括PM2.5检测传感器、甲醛检测传感器以及温度和湿度传感器。

3.按照权利要求1或2所述的分布式室内环境净化装置，其特征在于：所述中央控制器（2）通过通信网络与中央服务器（1）通讯连接并能够将数据传给中央服务器（1），所述中央服务器（1）能够再根据获得的数据发出指令控制分布在各个房间内的净化装置。

4.按照权利要求3所述的分布式室内环境净化装置，其特征在于：所述净化装置的底盘的底部具有通过驱动装置驱动的驱动轮以及行走轮（9），所述净化装置的底盘上设置有四个测距传感器（10），所述测距传感器（10）以及驱动装置均与现场控制器（5）连接，所述现场控制器（5）能够根据检测单元检测的信息使驱动装置驱动行走轮行走并通过测距传感器对移动位置进行确定，从而根据环境参数自适应的移动。

5.按照权利要求1、2或4所述的分布式室内环境净化装置，其特征在于：所述中央控制器（2）内设置有无线模块DTU，所述中央控制器（2）通过无线模块DTU利用无线网络与智能终端（3）连接。

6.按照权利要求5所述的分布式室内环境净化装置，其特征在于：所述智能终端（3）为手机或平板电脑，所述智能终端（3）能够访问中央控制器（2）中的实时采集数据，并且在甲醛、PM2.5以及温湿度不足时或过高时进行提示。

7.按照权利要求6所述的分布式室内环境净化装置，其特征在于：所述净化装置包括净化单元、除湿单元、风扇单元以及加热单元。

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