CN219531094U - 一种智慧新风系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智慧新风系统，其可以根据家居空气环境的变化实现室内空气的自主更换。所述智慧新风系统需多套用于进风、出风的新风装置分装于多个不同方向墙体内。所述新风装置包括：通风组件，所述通风组件包括空气流通管道；置于所述空气流通管道两端的过滤组件；空气检测系统，所述空气检测系统包括安装在室内与室外的空气质量传感器；控制系统，所述控制系统包括置于空气流通管道内的风阀，置于所述风阀与所述过滤组件间的电动风扇，置于所述空气流通管道内的加热器，处理空气信息并控制所述风阀和电动风扇的数据信息处理模块；通信模块，所述通信模块用于所述数据信息处理模块与外部智慧家居上位机间的信息传输。

Description

一种智慧新风系统

技术领域

本实用新型涉及空气净化技术领域，具体地涉及一种拥有自主决策能力的全自动智能新风系统。

背景技术

随着国家经济高质量发展，人们对于健康生活逐渐提升的主观需求使得居家环境下的空气质量情况不断引起重视，而新风系统这一新型设施也得以广泛应用。尽管目前出现了许多的空气净化装置以及新风系统，但它们大都不具备相对智能、人性化的全自动自主决策功能。特别是在一些乡村环境中，优良的室外空气情况占据一天中的大部分时间，而缺乏自主决策功能的新风设备却无法充分利用这一先天优势，使得更多的空气资源、电力资源被浪费。

发明内容

本实用新型的目的是至少解决上述提出的问题之一。该目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型提出一种智慧新风系统，所述智慧新风系统需多套进风、出风新风装置分装于多个不同方向墙体内。所述新风装置包括：

通风组件，所述通风组件包括空气流通管道，所述空气流通管道包括置于墙体中的空气流通管道和在墙体外侧用于安装所述风阀的空气流通管道；

置于空气流通管道两侧的过滤组件；

空气检测系统，所述空气检测系统包括安装在室内与室外的空气质量传感器；

控制系统，所述控制系统包括置于空气流通通道内的风阀，置于所述风阀与所述过滤组件间的电动风扇，置于所述空气流通管道内的加热器，处理空气信息并控制所述风阀、电动风扇和加热器的数据信息处理模块；

通信模块，所述通信模块用于所述数据信息处理模块与所述外部智慧家居上位机间的信息传输。

从墙壁外侧（室外）至墙壁内侧（室内），所述过滤组件、所述电动风扇、所述风阀、所述墙体内部风道、所述中央控制电路板、带有温湿度传感器的所述过滤组件，从室外至室内五部分组成一个所述新风装置。

根据本实用新型的一种有利的实施方式，所述控制系统中的所述数据信息处理模块存有不同时间段人体感觉相对适宜的温湿度区间，所述数据信息处理模块在获取所述空气检测系统所监测的实时数据后，对比室内、室外空气数据和标准空气数据。若室外空气数据处于适宜区间内，则打开所述风阀与所述电动风扇进行室内换气，并根据室内空气数据控制加热器工作；反则关闭所述风阀与所述电动风扇。

其中，所述室内气体传感器、数据信息处理模块、通讯模块均置于一块中央控制电路板上。

优选的，所述通讯模块采用RS485串口实现控制模块与外部所述智慧家居上位机的通信信号传输。用以接受上位机联网获取到的天气预报数据与实时时间。

优选的，所述控制模块采用AVR128DB系列微处理器作为主控制芯片。

优选的，所述空气检测系统与所述数据信息处理模块连接，且至少应该包含以下一种传感器：温湿度传感器、CO2传感器、SO2传感器、NO2传感器、O3传感器、PM2.5传感器、PM10传感器和氧气浓度传感器。

优选的，所述电动风扇具有扇叶直径小，转速较慢的特点，目的是使通过所述新风装置的空气能够维持相互平行的层状流动模式。

优选的，所述数据信息处理模块具有自学习功能，可以通过分析室内与室外任一段可选历史时间周期内的空气质量采样数据，建立机器学习模型；所述室内空气质量的采样对象还包括周期内室内人员活动变化。

优选的，所述空气检测系统包含室内监测模块与室外监测模块两部分，且一个房子内每间独立房间都装有所述新风装置，所述控制系统可综合比较每个独立房间内的室内空气情况与室外空气情况，完成单独换气，避免电力资源的过度浪费。

优选的，当所述数据信息处理模块通过所述通信模块接收到当前实时时间后，如果当前时间属于一般使用背景下居民睡眠时间，即实时时间为夜间时段，所述数据信息处理模块会进行降档操作，所述降档操作指将所述数据信息处理模块中对新风系统的运行进行决策的阈值数据进行合理上调，同时将所述电动风扇的扇叶转速调至正常运行模式下的50%。

进一步优选的，所述通信模块可通过外部所述智慧家居上位机实现联网功能，所述数据信息处理模块可以根据从互联网上获取的实时时间与此地区未来一段时间内天气情况的预测，实现合理地调整换气条件。

根据本实用新型的进一步的改进，所述新风装置被安装在房间内优选的方位，提高换气效率。

本实用新型的优点在于：首先，使用所述数据信息处理模块实现新风系统智能化，避免了电力资源的浪费。同时，使用所述温湿度传感器作为控制器决策依据，提供给住户比一般新风系统更科学的健康空气条件；其次，利用联网获取的时间数据和天气预报数据辅助决策，使所述新风系统相比于一般新风系统更具智能性，居家便利性特点；再次，以AVR128DA28芯片为核心的所述数据信息处理模块，以及由聚氨酯活性炭过滤棉网构成的所述过滤组件使所述新风装置具有成本低，能耗低，极其适用于农村生活环境的优势；同时，由多组分别用于送风与排风的所述新风装置使得所述新风系统具有双向流特点，极大提高了室内空气更新效率；除此之外，夜晚所述新风装置的降档运行不仅大大减少了所述新风系统对使用者正常作息的影响，更降低了夜间通风对使用者身体健康的影响。另外，由空气检测系统收集到的不同时段各位置的空气信息被保存至数据库，为后期该领域进一步研究提供实验数据支持。

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。

图1示出了根据本实用新型实施方式的新风系统的原理框图。

图2示出了根据本实用新型实施方式的新风系统的结构示意图。

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方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，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方式所限制。相反，提供这些实施方式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。

如图1所示，本实用新型包括所述数据信息处理模块、所述空气检测系统、所述通信模块、所述风阀、所述电动风扇、所述加热风道，所述数据信息处理模块分别与所述空气检测系统、所述通信模块、所述风阀、所述电动风扇、所述加热风道电连接。

所述数据信号处理模块，采用AVR128DB系列微处理器作为主控制芯片，AVR128DB作为高性能、低功耗的8位微处理器，其PA2、PA3引脚能够采用IIC通信的方式接收所述空气检测系统中温湿度传感器的数据并进行处理，以获取室内外的空气环境信息，通过与所述数据信息处理模块中的标准数据库进行比对，以做出决策。同时实时收集的空气环境信息经通信模块传输至所述外部智慧家居上位机，形成数据库。

所述通信模块采用RS485串口实现信号处理模块与所述外部智慧家居上位机的通信信号传输，采用MAX3485芯片实现信号的收发，MAX3485是用于半双工通信的低功耗收发器，具有一个驱动器和一个接收器，通过所述数据信息处理模块控制MAX3485将采集的信号传递给所述外部智慧家居上位机，并接收来自所述外部智慧家居上位机联网得到信息。

所述空气检测系统，以温湿度监测部分为例，采用TI公司的HDC2080DMBR低功耗数字传感器实现空气温湿度数据的收集，该模块由所述数据信息处理模块控制使能，通过SDA和SCL引脚向所述数据信息处理模块直接传递数字信号。

所述控制系统中的执行器包含所述电动风扇、所述风阀和所述加热器，三者都与所述微处理器芯片引脚连接，并被其控制。

具体连接方式如图2所示，从墙壁4外侧（室外）至墙壁4内侧（室内），一个新风装置由过滤组件、电动风扇、风阀、墙体内部风道、中央控制板、通信模块组成，其中：带有空气监测传感器的过滤组件10与电动风扇9连接，所述电动风扇9再通过连接组件8与风阀7连接，所述风阀7再通过固定连接组件6与墙体4连接。加热器5被缠绕于墙体中的内部风道中，中央控制板3被置于控制模块壳2内部，以便固定于所述墙体4表面。第二个过滤组件1则与控制模块壳2连接，以实现二次过滤。

基于此系统，可根据所述智慧新风系统安装环境调整送风持续时间，下表1为目前农村常见户型的房间空间体积与送风持续时间关系的实例（此处假设新风装置所装配电力风扇单位时间送风量为18.3CFM）：

房间空间体积（m3）	送风持续时间（min）
		15	19.5
30	29
		45	43.7
60	58.2
		75	72.4
90	82

所述通信模块可通过所述外部智慧家居上位机实现联网功能，所述数据信息处理模块可以根据从互联网上获取的实时时间与此地区未来一段时间内天气情况的预测，实现合理地调整换气条件。例如：夜晚人体处于睡眠状态时所需空气含氧量较少，且为避免换气时产生的噪音影响人体健康睡眠，因此当实时时间为夜间时段时，所述数据信息处理模块会进行降档操作，所述降档操作指将所述数据信息处理模块中对新风系统的运行进行决策的阈值数据进行合理上调，同时将所述电动风扇的扇叶转速调至正常运行模式下的50%；当所述数据信息处理模块获取到互联网上关于未来会出现长时间降雨或天气不好的预测信息时，所述数据信息处理模块会再次比对室内外空气情况，判断是否需要及时通风，以防止未来长时间无法换气；当所述数据信息处理模块获取到互联网上关于未来室外的空气情况远好于目前的空气情况时，所述数据信息处理模块会在保证室内空气情况满足生活所需的条件下尽量避免在此时间段进行换气。

本实用新型中，夜间时段可以为当日21:00至次日9:00，白天时段可以为9:00至21:00，显然，也可根据用户习惯后室内空间情况，进行适配性的调整。

所述新风系统具体运作实例如下所述：当所述新风系统开始运作时，所述空气监测系统会周期性的将室内、室外实时空气情况送至所述数据信息处理模块中。外部所述智慧家居上位机也会通过所述通信模块周期性地向所述数据信息处理模块发送实时时间以及联网获取的未来一段时间雨雪等特殊天气情况预测和空气质量预测。所述数据信息处理模块会优先根据联网获取的时间及空气预测信息，产生未来一段时间内是否启动新风系统的初步判断。如判断结果为“是”，则所述数据信息处理模块开始将实时空气信息与存于所述数据信息处理模块中的不同空气要素浓度阈值进行比对，产生最终决策结果，控制所述电动风阀，所述风扇和所述加热器的开关状态。同时，当实时时间为夜间时段时，所述数据信息处理模块会将所述数据信息处理模块中对新风系统的运行进行决策的阈值数据进行合理上调，并将所述电动风扇的扇叶转速调至正常运行模式下的50%。除此之外，所述数据信息处理模块会将空气监测系统获取的空气质量数据周期性地通过所述通信模块传递至所述智慧家居上位机，再发送至联网数据库中。

在本专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种智慧新风系统，其特征在于，所述智慧新风系统需多套用于进风和出风的新风装置分装于多个不同方向墙体内，所述新风装置包括：通风组件，所述通风组件包括空气流通管道，所述空气流通管道包括置于墙体中的空气流通管道和在墙体外侧用于安装风阀的空气流通管道；置于空气流通管道两端的过滤组件；空气检测系统，所述空气检测系统包括安装在室内与室外的空气质量传感器；控制系统，所述控制系统包括置于墙体外侧所述空气流通管道内的风阀，置于所述风阀与所述过滤组件间的电动风扇，置于墙体中所述空气流通管道内的加热器，处理空气信息并控制所述风阀、电动风扇和加热器的数据信息处理模块；通信模块，所述通信模块用于所述数据信息处理模块与外部智慧家居上位机间的信息传输。

2.根据权利要求1所述的智慧新风系统，其特征在于，所述数据信息处理模块采用AVR128DB系列微处理器作为主控制芯片。

3.根据权利要求1所述的智慧新风系统，其特征在于，所述空气检测系统与所述数据信息处理模块连接，且至少应该包含以下一种传感器：温湿度传感器、CO2传感器、SO2传感器、NO2传感器、O3传感器、PM2.5传感器、PM10传感器和氧气浓度传感器。

4.根据权利要求1所述的智慧新风系统，其特征在于，所述通信模块采用RS485串口实现所述数据信息处理模块与所述外部智慧家居上位机的通信信号传输。

5.根据权利要求1所述的智慧新风系统，其特征在于，所述控制系统中所述电动风扇为与所述数据信息处理模块连接的电动叶轮风扇，所述控制系统中所述风阀为与所述数据信息处理模块连接的电动风阀，且所述电动风扇与所述风阀被所述数据信息处理模块控制，且所述电动风扇具有扇叶直径小，转速较慢的特点，目的是使通过所述新风装置的空气能够维持相互平行的层状流动模式。

6.根据权利要求1所述的智慧新风系统，其特征在于，所述控制系统中所述加热器为与所述数据信息处理模块连接，缠绕排布在墙体内部所述空气流通管道中的电力加热金属线，且被所述数据信息处理模块控制。