CN218240715U - 一种智能通风橱的控制系统及智能通风橱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能通风橱的控制系统，包括智能通风橱控制柜、气体监测模块、气流控制阀和可移动终端，其中，智能通风橱控制柜与可移动终端网络连接，智能通风橱控制柜与气体监测模块通过端口连接，智能通风橱控制柜用于接收气体检测模块传输的气体数据，并接收可移动终端的控制指令；气体监测模块用于检测气流控制阀进气道和出气道的风速、气体温度和气体湿度，并将检测数据反馈给智能通风橱控制柜；气流控制阀可以根据风管内的气流力确定阀门的位置，使气体温度、湿度、风速保持在预设范围。该系统能够实现智能通风橱的智能互联和远程监控。

Description

一种智能通风橱的控制系统及智能通风橱

技术领域

本实用新型涉及通风橱技术领域，具体涉及一种智能通风橱的控制系统及智能通风橱。

背景技术

随着5G网络商用布局的推进以及物联网技术的普及，市场中出现越来越多的以NBLOT、BasicWLANLOT、BLE、Zigbee技术为基础的民用低功耗智能互联设备，但在化工、材料制备、生物、药品开发等特种领域，缺乏融合5G与NBLOT等物联网技术的新型科研设备，因此需要研发针对化学、材料、生物实验室设计的智能化大型科研设备。

通风柜是用于实验室中，将有害气体排出，并对实验过程中需要清洁和排污的一种实验室常用设备。一般采用无尘防火高密度板材料为框架，实验区采用不锈钢贴面，前挡板可以是移动玻璃门，顶部为低速抽风机，可将实验过程中的有害气体顺利排出，工作面底部装有不锈钢水槽，可将消毒液、实验残留物通过水洗从排水槽排出，保证实验环境安全可靠。目前市面上普遍所见的通风橱都是半智能化，且不能联网，属于单机操作，无法实现真正的仪器互联。

因此，需要提供一种智能通风橱的控制系统，能够保持全天候在线实时回传通风橱各项功能模块的运行数据和监测气体数据的能力，可以实现远程控制、预警、紧急状态下自动抽排气体的功能，以解决以上现有技术中存在的问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种智能通风橱的控制系统及智能通风橱。

根据本实用新型的一个方面，提供一种智能通风橱的控制系统，包括智能通风橱控制柜、气体监测模块、气流控制阀和可移动终端，其中，智能通风橱控制柜与可移动终端网络连接，智能通风橱控制柜与气体监测模块通过端口连接，智能通风橱控制柜适于接收气体监测模块传输的气体数据，并接收可移动终端的控制指令；气体监测模块适于检测气流控制阀进气道和出气道的面风速、气体温度和气体湿度，并将检测数据传输给智能通风橱控制柜；气流控制阀适于根据风管内气流力来确定阀门的位置，使气体温度、湿度、风速保持在预设范围。

该智能通风橱的控制系统能够与可移动设备网络连接，通过多种现有的管理平台对通风橱的运行参数和内部气体数据进行远程监控和管理，能够提高智能通风橱的安全性和可靠性，且本系统兼容性高，能够对现有的通风柜进行智能化改造。

可选地，可移动终端配置有监管平台，适于通过监管平台对网络连接的多个智能通风橱控制柜进行监控和管理，监管平台的人机交互界面上设置有查找实验试剂接口、查找文献接口、数据管理接口、能耗管理接口、权限管理接口、安防管理接口、远程沟通接口、温度实时监测接口。

可选地，智能通风橱控制柜包括智能通风橱控制板，智能通风橱控制板上设置有通信接口、外接天线端、风机输出端、气体监测模块输入端、OLED输出端、照明输出端、零火线输入端、限位电机输出端、外部面板输入端。

可选地，外接天线端分别连接基于BasicWLANLOT技术的短棒天线和高增益长线天线和基于NBLOT技术的短棒天线和高增益长线天线。

可选地，风机输出端、照明输出端、零火线输出端分别对应于对风机挡板角度的调控、通风橱内部照明和电网电力输入，OLED输出端适于连接OLED显示屏幕。

可选地，外接面板输入端适于对非智能通风橱进行智能化改造，用于与其他智能通风橱进行通讯。

可选地，气体监测模块包括设置在气流控制阀进气道的第一气体传感器、进气道滤棉、进气道MOS风扇，设置在气流控制阀出气道的第二气体传感器、出气道MOS风扇以及OLED报警灯输出端，气流控制阀进气道和出气道对于不同的环境分别部署不同的第一气体传感器和第二气体传感器，气体监测模块中的气体通过进气道MOS风扇和出气道MOS风扇形成连续的气流。

可选地，气流控制阀为变风量蝶阀或变风量文丘里阀，包括PID控制器、面风速传感器、门高传感器、区域存在传感器，适于实时采集面风速、门高、区域存在信号，通过PID控制器调节阀门开度及风量。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种智能通风橱，包括通风橱本体、如上的智能通风橱的控制系统、自动视窗系统、LED警示灯和电源。

可选地，自动视窗系统包括红外感应器、视窗驱动电机、位移传感器，自动视窗系统适于在红外感应器监测到实验人员走到通风橱前进行试验时，通过智能通风橱控制板控制视窗驱动电机驱动视窗升起；在红外感应器监测到实验人员离开通风橱后，通过智能通风橱控制板控制视窗驱动电机驱动视窗降落，使通风橱视窗处于关闭状态。

根据本实用新型的方案，通过智能通风橱的控制系统可以实现通风橱的智能互联和远程监控、预警、危险状态下的紧急抽排气等避险功能，能够提高通风橱的安全性和可靠性，并且该系统兼容性高，能够对现有的通风柜进行智能化改造。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一个实施例的智能通风橱的控制系统100的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型一个实施例的可移动终端监管平台的界面示意图；

图3示出了根据本实用新型一个实施例的单变风量阀的智能通风橱外部结构示意图；

图4示出了根据本实用新型一个实施例的双变风量阀的智能通风橱外部结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

通风橱是实验室中常见的一种局部通风设备，可以避免空气潮湿导致橱柜内存放的物品发生腐蚀，或者实验过程中有毒气体或挥发性物品无法有效排出。通风橱主要由橱柜本体、玻璃视窗、配套的通风设备等组成，现有的实验室通风橱无通讯能力，智能化程度较低，无法实现设备之间的互联，无法在检测到有毒气体后进行实时分析和记录。为了充分融合5G网络和物联网技术，本方案提供一种用于实验室的智能通风橱控制系统，能够实现通风设备之间的通讯，并且能够实时监控通风橱各项功能和气体数据，可接入可移动终端中的监管平台实现远程控制。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的智能通风橱的控制系统100的结构示意图，如图1所示，该系统100包括智能通风橱控制柜110、气体监测模块120、气流控制阀130和可移动终端140，其中，智能通风橱控制柜110与可移动终端140网络连接，例如，可以通过4G/5G、WiFi、蓝牙等网络远程连接，以便接收可移动终端的控制指令实现远程控制。气体监测模块120可以检测气流控制阀130进气道和出气道的风速、气体温度和气体湿度等数据，并将检测数据通过连接端子传输给智能通风橱控制柜110。智能通风橱控制柜110可以接收气体监测模块传输的气体数据并控制气流控制阀开启。气流控制阀130可以根据风管内的气流力定位阀门的位置，从而使气流量保持在预设的范围内。

可移动终端140可以是手机或平板电脑，配置有监管平台，可以通过监管平台对网络连接的多个智能通风橱控制柜进行监控和管理。图2示出了根据本实用新型一个实施例的可移动终端监管平台的界面示意图。如图2所示，可以在人机交互界面上实时显示检测到的气体温度、湿度、风速、门高、风量调节阀的漏风量、VOC（挥发性有机化合物）等数据信息，此外，监管平台的人机交互界面上还可以提供一键启停、视窗禁止、紧急排风、视窗上移、视窗下移、灯光、查找实验试剂、查找文献、数据管理、能耗管理（节能模式选择）、权限管理、安防管理、远程沟通、温度实时监测等功能接口。用户可通过扩展应用来丰富通风橱控制器的应用场景。

智能通风橱控制柜包括智能通风橱控制板，智能通风橱控制板上设置有通信接口、外接天线端、风机输出端、气体监测模块输入端、OLED输出端、照明输出端、零火线输入端、限位电机输出端、外部面板输入端、面风速传感器接入端、位移传感器接入端等接线端口，不同的接线端子引脚数量不同。其中，外接天线端分别连接基于BasicWLANLOT技术的短棒天线和高增益长线天线和基于NBLOT技术的短棒天线和高增益长线天线。风机输出端、照明输出端、零火线输出端分别对应于对风机挡板角度的调控、通风橱内部照明和电网电力输入，OLED输出端连接OLED显示屏幕，加装LVDS（低电压差分信号）触摸显示可以作为辅助面板使用。外接面板输入端可以对非智能通风橱进行智能化改造，用于与其他智能通风橱进行通讯。

智能通风橱控制柜110中的智能通风橱控制板配置200MHz-1.3GHz的RISC-V架构、ARM构架等CPU、采用128MB-4GB内存以及512MB-8GBEEPROM、EMMC闪存。内建时钟模块、SPI、UART、I2C、RS485等数字电路以及ADS系列模拟电路。整体系统搭配有蓝牙、WIFI、NB-LOT模块与信号增强模块等，可以应用在实验室通风橱面风速蝶阀或文丘里阀控制系统中，具备可扩展自动视窗套件、灭火套件等，可根据实际需求扩展功能接口。

气体监测模块120包括设置在气流控制阀进气道的第一气体传感器、进气道滤棉、进气道MOS风扇，设置在气流控制阀出气道的第二气体传感器、出气道MOS风扇以及OLED报警灯输出端，气体监测模块中的气体通过进气道MOS风扇和出气道MOS风扇形成连续的气流。其中，MOS风扇可以给进气道和出气道散热。气流控制阀进气道和出气道对于不同的环境分别部署不同的第一气体传感器和第二气体传感器。例如可以根据实验场景部署可燃气体传感器或者有机挥发物气体传感器。在本发明的一个实施例中，气体监测模块可以采用上下两层电路板与排针桥接，上层电路板与气体进气道相通，进气道可从外部通风橱面板引入外部环境气体，当环境气体中的爆炸气体达到一定浓度时，信号通过上层电路板的传感器直通下层电路板的模电转换模块到CPU中进行运算汇总，通过内核算法强制启动通风橱排出爆炸气体。该模块不仅集成了易燃易爆气体传感器可监测如烷烃，烯烃，炔烃类、氢气等爆炸性气体，同时也集成了检测高毒性有机挥发气体传感器可监测如：醛类、醚类、氯甲烷类、呋喃和吡啶等气体。

气流控制阀130可以是变风量蝶阀或变风量文丘里阀，包括PID控制器、面风速传感器、门高传感器、区域存在传感器等，可以实时采集面风速、门高、区域存在信号，通过PID控制器调节阀门开度及风量。当排风量发生变化时，变风量阀自动调节进风量，确保通风橱内气体温度、湿度、风速保持在预设的范围，从而在低负荷时送风量下降，变风量蝶阀空气处理机组的送风机转速也随之降低，达到节能的目的。文丘里变风量阀的阀体采用PP防火阻燃材料，耐腐蚀，气流沿文丘里阀底方向进入风门，根据风阀内的压差调整风阀的风量，能够保证系统恒定的风速。

图3示出了根据本实用新型一个实施例的单变风量阀的智能通风橱外部结构示意图。如图3所示，该智能通风橱包括通风橱本体、控制柜（4）、位于通风橱本体顶端的FD-VAV-DN250变风量阀（1）、自动视窗系统、电源（3）、FD-50LED警示灯。其中，自动视窗系统包括位移传感器、红外感应器（5）、自动电机（2），自动视窗系统可以在红外感应器监测到实验人员走到通风橱前进行试验时，通过智能通风橱控制板控制视窗驱动电机驱动视窗升起，在红外感应器监测到实验人员离开通风橱后，通过智能通风橱控制板控制视窗驱动电机驱动视窗降落，使通风橱视窗处于关闭状态，在无人使用时可自动落下节省排风能耗。在一些实施例中，气体监测模块可通过RS485接口连接图像传感器取代位移传感器和红外感应器，而且可以支持手势控制和人脸识别功能等，视窗速度可以设置，可支持Modbus RS485通信，可远程监控视窗高度，进一步提高智能通风橱的智能化水平。

FD-VAV-DN250变风量阀，采用PP材质、耐腐蚀性高，带气密环确保高气密性无啸叫，内部采用文丘里环型流量检测段精确测量风量，配置风阀快速执行器，可以根据实际需要调整变风量阀的类型和型号。安卓平板基于安卓7.1以上原生态开发，用户可通过扩展应用来丰富通风柜控制器应用场景，例如实现查找试剂，查找文献，通过其他硬件可实现反应温度实时监测，解决数据管理，能耗管理，远程沟通，权限管理，安防管理等不同维度需求。该智能通风橱内部设置有控制柜和气体监测模块，控制柜可以与安卓平板网络连接，实现远程控制，还可定制扩展功能接口。气体监测模块可以包括气体监测上层电路板、数据采集下层电路板。在气体监测模块上部可以设置输出端子。在气体监测模块前端设有检测气体进气道并配有进气道滤棉和进气道MOS风扇，在气体监测模块下端设有监测气体出气道并配有出气道MOS风扇。气体监测模块前端配有OLED报警灯输出端子，能够实现数据回传、超限报警、设备联动、数据分析等功能。

图4示出了根据本实用新型一个实施例的双变风量阀的智能通风橱外部结构示意图。如图4所示，该智能通风橱包括通风橱本体、控制柜（4）、位于通风橱本体上部的两个FD-VAV-DN250变风量阀（11）和（12）、电源（3）、FD-01MS面风速传感器（7）、FD-X86显示面板（6）、FD-50LED警示灯。通风橱通过外部排风系统的抽吸，维持通风柜前窗一定的吸入面风速，使得通风柜内的气溶胶污染不会经由前窗逸出，保护操作人员不受归体内操作的污染。由于在通风柜内会存放或操作有毒有害物质，因此对于通风柜需有具体的面风速要求，以避免可能产生的危害气体或物质泄漏。最广泛采用的平均面风速要求为0.5m/s。面风速传感器安装在通风柜的侧壁或直面安装，通过内部微控制器将检测数据进行全量程精确标定。

通过上述方案，将5G等移动网络与BasicWLANLOT与NBLOT等物联网技术融合，能够实现智能通风橱的远程监控和管理；结合各个传感器的状态量判断外部环境状态，在无网络连接的情况下独立完成控制指令下发；本控制系统能够对现有非智能化的通风橱进行智能化改造，具有较好的兼容性；本系统可靠性和安全性高，可在统一的平台进行预警和管理，具备远程预约、操控、预警、本地或远程报警、紧急抽排气、自动下拉门等避险功能，可连接如MIJIA、IOS-HOME、Google Assistant等主流智能平台进行远程操控。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该实用新型的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本实用新型，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本实用新型的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本实用新型的主题而选择的。

因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本实用新型的范围，对本实用新型所做的公开是说明性的而非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种智能通风橱的控制系统，包括智能通风橱控制柜、气体监测模块、气流控制阀和可移动终端，其特征在于，所述智能通风橱控制柜与可移动终端网络连接，所述智能通风橱控制柜与所述气体监测模块通过端口连接，所述智能通风橱控制柜适于接收所述气体监测模块传输的气体数据，并接收可移动终端的控制指令；所述气体监测模块适于检测所述气流控制阀进气道和出气道的风速、气体温度和气体湿度，并将检测数据传输给智能通风橱控制柜；所述气流控制阀适于根据风管内的气流力确定阀门的位置，使气体温度、湿度、风速保持在预设范围。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可移动终端配置有监管平台，适于通过监管平台对网络连接的多个智能通风橱控制柜进行监控和管理，所述监管平台的人机交互界面上设置有查找实验试剂接口、查找文献接口、数据管理接口、能耗管理接口、权限管理接口、安防管理接口、远程沟通接口、温度实时监测接口。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能通风橱控制柜包括智能通风橱控制板，所述智能通风橱控制板上设置有通信接口、外接天线端、风机输出端、气体监测模块输入端、OLED输出端、照明输出端、零火线输入端、限位电机输出端、外部面板输入端。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述外接天线端分别连接基于BasicWLANLOT技术的短棒天线和高增益长线天线和基于NBLOT技术的短棒天线和高增益长线天线。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述风机输出端、照明输出端、零火线输出端分别对应于对风机挡板角度的调控、通风橱内部照明和电网电力输入，所述OLED输出端适于连接OLED显示屏幕。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述外部面板输入端适于对非智能通风橱进行智能化改造，用于与其他智能通风橱进行通讯。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体监测模块包括设置在所述气流控制阀进气道的第一气体传感器、进气道滤棉、进气道MOS风扇，设置在所述气流控制阀出气道的第二气体传感器、出气道MOS风扇以及OLED报警灯输出端，所述气流控制阀进气道和出气道对于不同的环境分别部署不同的第一气体传感器和第二气体传感器，所述气体监测模块中的气体通过所述进气道MOS风扇和所述出气道MOS风扇形成连续的气流。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气流控制阀为变风量蝶阀或变风量文丘里阀，包括PID控制器、面风速传感器、门高传感器、区域存在传感器，适于实时采集面风速、门高、区域存在信号，通过PID控制器调节阀门开度及风量。

9.一种智能通风橱，其特征在于，包括通风橱本体、如权利要求1-8任意一项中所述的智能通风橱的控制系统、自动视窗系统、LED警示灯和电源。

10.根据权利要求9所述的智能通风橱，其特征在于，所述自动视窗系统包括红外感应器、视窗驱动电机、位移传感器，所述自动视窗系统适于在红外感应器监测到实验人员走到通风橱前进行试验时，通过智能通风橱控制板控制所述视窗驱动电机驱动视窗升起；在红外感应器监测到实验人员离开通风橱后，通过智能通风橱控制板控制视窗驱动电机驱动视窗降落，使通风橱视窗处于关闭状态。

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