智能新風淨化一體壁掛機及其控制方法與流程
2023-12-04 19:40:46 3
本發明涉及一種智能新風淨化一體壁掛機及其控制方法，屬於新風淨化系統技術領域。
背景技術：
新風淨化系統是由能夠換氣和淨化空氣的換氣風機、管道以及一些附件組成的一套獨立空氣處理系統，換氣風機能夠將室外新鮮氣體經過過濾、淨化，並通過管道輸送到室內，同時將室內汙濁的空氣排出室外。
但目前市面上常見的新風淨化系統在實際的使用過程中，其處理效果和兼容性能並不盡如人意。具體而言，傳統的新風淨化系統僅單一考慮室內空氣的新鮮程度，或者所補充空氣的潔淨程度，其控制方式也較為單一，無法同時兼顧控制及調節兩項操作，在使用過程中也不節能環保。如果系統僅考慮新風的補充及引入，那麼無疑會造成能源的極大浪費；如果系統僅考慮空氣的潔淨程度，又容易忽略空氣的含氧量，從而影響系統的使用效果，且傳統的新風淨化系統在使用過程中不能夠與智能家居兼容，也不能對新風淨化系統進行科學的自動控制。
傳統淨化器依靠遙控器或設備按鍵進行淨化檔位的選擇設定，檔位設定之後設備不能隨著環境的變化而自動變換檔位。
因此，研究一種可隨環境變化的對新風智能控制系統進行科學的檔位自動控制的新風智能控制系統及其控制方法，就成為了本領域內技術人員所亟待解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種智能新風淨化一體壁掛機及其控制方法。
本發明的上述第一個目的，其得以實現的技術解決方案：智能新風淨化一體壁掛機，該系統包括用於執行空氣品質採集的傳感器信號採集單元、用於淨化空氣的淨化控制單元、主控系統、用於操控和顯示設備狀態的顯示單元，用於執行空氣品質採集的傳感器信號採集單元與主控系統串口連接進行通訊數據傳輸，所述主控系統與用於淨化空氣的淨化控制單元、用於操控和顯示設備狀態的顯示單元串口連接進行通訊數據傳輸。
優選地，所述傳感器信號採集單元包括co2傳感器和/或pm2.5傳感器，所述co2傳感器和/或pm2.5傳感器分別與主控系統串口連接進行通訊數據傳輸。
優選地，所述傳感器信號採集單元還包括溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器，所述溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器分別與主控系統串口連接進行通訊數據傳輸。
優選地，所述顯示單元為液晶顯示屏或led顯示屏。
本發明的上述第二個目的，其得以實現的技術解決方案：智能新風淨化一體壁掛機的控制方法，該方法包括以下步驟：
s1：主控單元初始化完畢後，通過傳感器接口（6）實時採集co2傳感器、pm2.5傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器的數據並獲得環境中co2、pm2.5、溫溼度、揮發性有毒氣體的真實指數，主控單元通過液晶顯示屏實時顯示相關指數；
s2：主控單元判斷是否為開機命令，若是開機命令，則進行下一步驟，並同步執行數據採集程序，若不是開機命令，則只執行數據採集程序，循環對co2傳感器、pm2.5傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器的數據進行實時採集和顯示；
s3：若是開機命令，則默認新風模式，主控單元開啟淨化控制單元默認1檔運行，並同步執行數據採集程序，這時主控單元對co2濃度進行判斷，若判斷co2濃度≥1200時，主控系統通過串口控制淨化控制單元切換到送新風模式，淨化控制單元默認智能模式運行；若co2傳感器檢測co2濃度<1200時，主控系統通過串口控制淨化控制單元切換到內循環模式，淨化控制單元默認智能模式運行；
s4：主控單元判斷是否為自動模式，若是自動模式，則主控單元對pm2.5數值進行判斷，若pm2.5pm2.5≥50，則淨化控制單元自動進入2檔進行淨化，主控單元判斷是否為關機命令，若是關機命令，則只執行數據採集程序，循環對co2傳感器、pm2.5傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器的數據進行實時採集和顯示，若不是關機命令，則同步執行數據採集程序，並對co2濃度進行重新判斷，選擇合適的新風模式；
s6：若pm2.5≥100，則淨化單元自動進入3檔進行淨化，主控單元判斷是否為關機命令，若是關機命令，則只執行數據採集程序，循環對co2傳感器、pm2.5傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器的數據進行實時採集和顯示，若不是關機命令，則同步執行數據採集程序，並對co2濃度進行重新判斷，選擇合適的新風模式；
s7：若主控單元判斷不是自動模式則進入手動設定檔位模式，主控單元判斷是否為關機命令，若是關機命令，則只執行數據採集程序，循環對co2傳感器、pm2.5傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器的數據進行實時採集和顯示，若不是關機命令，則同步執行數據採集程序，並對co2濃度進行重新判斷。
本發明技術方案的優點主要體現在：本發明設計精巧，結構簡單，該智能新風淨化一體壁掛機既可隨環境變化又可對新風淨化系統進行科學的檔位自動控制，且在換擋過程中不需要工作人員的參與，設備會根據pm2.5汙染程度自動選擇合適的淨化檔位。
該傳感器信號採集單元集成了眾多傳感器，在使用過程中能實時採集室內空氣環境的質量，使得通過分析室內空氣環境的質量，對新風淨化系統進行科學的自動控制成為可能，而且在使用過程中可根據反饋得到的傳感器數據智能自動控制算法，還可通過多種方式與智能家居兼容。該智能新風淨化一體壁掛機集新風淨化系統和新風控制器功能於一體，，降低了成本，使用範圍廣，可在產業上推廣使用。
附圖說明
圖1是本發明智能新風淨化一體壁掛機的結構示意圖。
圖2是本發明智能新風淨化一體壁掛機的控制方法程序流程圖。
具體實施方式
本發明的目的、優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋。這些實施例僅是應用本發明技術方案的典型範例，凡採取等同替換或者等效變換而形成的技術方案，均落在本發明要求保護的範圍之內。
本發明揭示了一種智能新風淨化一體壁掛機及其控制方法，如圖1所示，該智能新風淨化一體壁掛機包括用於執行空氣品質採集的傳感器信號採集單元1、用於淨化空氣的淨化控制單元2、主控系統3、用於操控和顯示設備狀態的顯示單元4。用於執行空氣品質採集的傳感器信號採集單元1與主控系統3串口連接進行通訊數據傳輸，所述主控系統3與用於淨化空氣的淨化控制單元2、用於操控和顯示設備狀態的顯示單元4串口連接進行通訊數據傳輸。所述顯示單元4為液晶顯示屏或led顯示屏，所述顯示單元的設置使得操作者在操作和使用過程中可以直觀地對新風智能送新風淨化系統的實時狀態進行觀察和了解，操作者可以根據自身的需求隨時隨地進行察看，本技術方案中，所述顯示單元4優選為觸控液晶顯示屏，所述顯示單元也可為其它顯示裝置，不僅限於液晶顯示屏。
所述傳感器信號採集單元1包括co2傳感器11和/或pm2.5傳感器12，所述co2傳感器11和/或pm2.5傳感器12分別與主控系統串口連接進行通訊數據傳輸。
所述co2傳感器用於檢測二氧化碳濃度，用非色散紅外（ndir）原理對空氣中存在的co2進行探測，具有很好的選擇性，無氧氣依賴性，該co2傳感器的測量範圍為0-5000ppm；精度高，可達到±30ppm±5%讀數；在使用過程中可提供串口和i2c數字通訊接口。
所述pm2.5傳感器用於獲得空氣中單位體積內pm2.5和pm10的質量數據，在工作過程中可實時給出pm2.5及pm10的具體數值，pm2.5傳感器具有測量準確，響應迅速和體積小等優點。具體地，pm2.5傳感器被設計用來感應空氣中的塵埃粒子，其內部對角安放著紅外線發光二極體和光電電晶體，它們的光軸相交，當帶灰塵的氣流通過光軸相交的交叉區域，粉塵對紅外光反射，反射的光強與灰塵濃度成正比。光電電晶體使得其能夠探測到空氣中塵埃反射光，即使非常細小的如菸草煙霧顆粒也能夠被檢測到，紅外發光二極體發射出光線遇到粉塵產生反射光，接收傳感器檢測到反射光的光強，輸出信號，根據輸出信號光強的大小判斷粉塵的濃度，通過輸出兩個不同的脈寬調製信號（pwm）區分不同灰塵顆粒物的濃度。
所述傳感器信號採集單元1還包括溫度傳感器13、溼度傳感器14和揮發性有毒氣體傳感器15，所述溫度傳感器13、溼度傳感器14和揮發性有毒氣體傳感器（tvoc）15分別與主控系統串口連接進行通訊數據傳輸。
所述溫溼度傳感器用於感受溫度並轉換成可用輸出信號的傳感器，在使用過程中將溫度量和溼度量轉換成容易被測量處理的電信號。該溫溼度傳感器可通過高性能單片機的信號處理,可以輸出各種模擬信號，具有廣泛的應用。使用方便，輸出標準模擬信號，直接應用於各種控制機構和控制系統。整機性能更優越，長期穩定性更出色。溫溼度傳感器一般溫度範圍是-40-120℃，溼度範圍為0~100%rh。溫溼度傳感器輸出信號具有多樣性，一般有4-20ma，0-5v，0-10v等常見模擬信號，還可帶有485數位訊號輸出。
揮發性有毒氣體傳感器（tvoc）是三種影響室內空氣品質汙染中影響較為嚴重的一種。揮發性有毒氣體傳感器（tvoc）是指室溫下飽和蒸氣壓超過了133．32pa的有機物，其沸點在50℃至250℃，在常溫下可以蒸發的形式存在於空氣中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味性，會影響皮膚和黏膜，對人體產生急性損害。世界衛生組織（who）、美國國家科學院/國家研究理事會（nas/nrc）等機構一直強調tvoc是一類重要的空氣汙染物。美國環境署（epa）對tvoc的定義是：除了一氧化碳，二氧化碳，碳酸，金屬碳化物，碳酸鹽以及碳酸銨外，任何參與大氣中光化學反應的含碳化合物。
智能新風淨化一體機的控制方法，該方法包括以下步驟：
s1：主控單元初始化完畢後，通過傳感器接口6實時採集co2傳感器、pm2.5傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器的數據並獲得環境中co2、pm2.5、溫溼度、揮發性有毒氣體的真實指數，主控單元通過觸控液晶顯示屏把上述參數通過數值形式直觀地顯示出來實時顯示指數；
s2：使用者通過觸控顯示屏向主控單元下發開機命令，主控單元判斷是否為開機命令，若是開機命令，則進行下一步驟，並同步執行數據採集程序，若不是開機命令，則只執行數據採集程序，循環對co2傳感器、pm2.5傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器的數據進行實時採集和顯示；
s3：若是開機命令，則默認新風模式，主控單元開啟淨化控制單元默認1檔運行，並同步執行數據採集程序，這時主控單元對co2濃度進行判斷，若判斷co2濃度≥1200時，主控系統通過串口控制淨化控制單元切換到送新風模式，淨化控制單元默認智能模式運行；若co2傳感器檢測co2濃度<1200時，主控系統通過串口控制淨化控制單元切換到內循環模式，淨化控制單元默認智能模式運行；
s4：主控單元判斷是否為自動模式，若是自動模式，則主控單元對pm2.5數值進行判斷，若pm2.5pm2.5≥50，則淨化控制單元自動進入2檔進行淨化，主控單元判斷是否為關機命令，若是關機命令，則只執行數據採集程序，循環對co2傳感器、pm2.5傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器的數據進行實時採集和顯示，若不是關機命令，則同步執行數據採集程序，並對co2濃度進行重新判斷，選擇合適的新風模式；
s6：若pm2.5≥100，則淨化單元自動進入3檔進行淨化，主控單元判斷是否為關機命令，若是關機命令，則只執行數據採集程序，循環對co2傳感器、pm2.5傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器的數據進行實時採集和顯示，若不是關機命令，則同步執行數據採集程序，並對co2濃度進行重新判斷，選擇合適的新風模式；
s7：若主控單元判斷不是自動模式則進入手動設定檔位模式，使用者通過觸控顯示屏手動設定淨化檔位，主控單元判斷是否為關機命令，若是關機命令，則只執行數據採集程序，循環對co2傳感器、pm2.5傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器和揮發性有毒氣體傳感器的數據進行實時採集和顯示，若不是關機命令，則同步執行數據採集程序，並對co2濃度進行重新判斷。
上述換擋過程不需要操作人員或使用人員的參與，該智能新風淨化一體機會根據pm2.5汙染程度自動選擇合適的淨化檔位，根據co2濃度選擇合適的新風模式。
本發明技術方案的優點主要體現在：本發明設計精巧，結構簡單，該智能新風淨化一體機集新風淨化系統和新風控制器功能於一體，可隨環境變化對新風淨化系統進行科學的檔位自動控制和新風模式選擇。
該傳感器信號採集單元集成了眾多傳感器，在使用過程中能實時採集室內空氣環境的質量，使得通過分析室內空氣環境的質量，對新風淨化系統進行科學的自動控制成為可能，而且在使用過程中可根據反饋得到的傳感器數據智能自動控制算法，還可通過多種方式與智能家居兼容。該智能新風淨化一體機集新風淨化系統和新風控制器功能於一體，降低了成本，安裝方便，使用範圍廣，可在產業上推廣使用。