CN209214027U - 分布式自适应空气净化*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分布式自适应空气净化***，***包括远程组态监控计算机、以太网络、中央控制器、模拟量模块、分布式净化节点，所述分布式净化节点有多个，所述分布式净化节点包括PM2.5采集单元和净化机，所述远程组态监控计算机通过以太网络与中央控制器通信连接，所述模拟量模块与中央控制器连接，多个PM2.5采集单元与模拟量模块连接，将采集的信号传送至模拟量模块，所述中央控制器与多个净化机分别连接，控制净化机的工作。本实用新型能根据空间结构、空气流通状况，方便扩展节点，并且根据污染地点和污染程度优化控制的分布式自适应空气净化***。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空气净化***，尤其涉及一种分布式自适应空气净化***，属于智能家居技术领域。
背景技术
近年来，随着我国环境空气污染问题的爆发，人们对自己所处环境的空气质量越来越关注。早在2011年世界卫生组织就指出：室内空气已经高出室外空气污染5-10倍。如空气中悬浮的细菌、病毒、异味、化学气体等都会威胁到人体健康。尤其是刚装修完的新房，对于抵抗力差的老人、幼儿、孕妇等易感人群来说更是危害甚大。作为改善空气质量最有效的产品，空气净化器成为不少家庭的标配。
空气净化器的功能和肺十分相似，第一步是吸进去气体，第二步是进行吸附和过滤处理，第三步就是把处理后的气体释放出去。
目前的空气净化器控制***，往往是集中控制的，也就是说要工作一起工作，否则都不工作，不能根据污染源产生的地点和污染程度选择合适的净化方案，造成净化时消耗的功率高，能源浪费，不环保。同时缺乏远程监控能力。由于建筑物的内部结构不一，空气流动情况复杂。采用集中净化，就必需采用大功率净化器，造成净化时消耗的功率高，能源浪费。因此，研制一种分布式净化***解决上述问题具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种分布式自适应空气净化***的硬件电路，针对建筑物内部结构复杂，空气流通不好的情况下，设计一种由若干分布式净化节点组成，能根据空间结构、空气流通状况，方便扩展节点的分布式自适应空气净化***的硬件电路。本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：
一种分布式自适应空气净化***，包括远程组态监控计算机1、以太网络2、中央控制器3、模拟量模块4、分布式净化节点5，所述分布式净化节点5有多个，所述分布式净化节点5包括PM2.5采集单元6和净化机7，所述远程组态监控计算机1通过以太网络2与中央控制器3通信连接，所述模拟量模块4与中央控制器3连接，多个PM2.5采集单元6与模拟量模块4连接，将采集的信号传送至模拟量模块4，所述中央控制器3与多个净化机7分别连接，控制净化机7的工作。
本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述分布式自适应空气净化***，其中中央控制器3是型号为DVP-12SE的台达PLC，模拟量模块4的型号为DVP04AD-S。
前述分布式自适应空气净化***，其中PM2.5采集单元6包括型号为ATmega328的单片机U1，型号为夏普GP2Y1010AU0F的粉尘传感器U2，型号为LCD1602的液晶显示屏U3，所述粉尘传感器U2、液晶显示屏U3与单片机U1相连，所述粉尘传感器U2采集PM2.5值传输至单片机U1，所述液晶显示屏U3显示PM2.5值。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.采用分布式空气净化***可以监控不同区域位置污染状态，依据有污染则工作，污染重则功率提高，无污染则不工作的原则，有针对性的控制，有利于净化效率的提高，达到环保节能的目的。
2.本***没有采用通信传输的方式传输PM2.5检测值。因为采用通信方式电路结构需要增加通信管理模块，数值传递相对复杂，实时性不好。而选用DVP04AD-S模拟量模块，把数值转化成电压，通过电信号传输，传输速度快，实时响应好。
3.PC管理中心通过以太网与PLC模块通信，能够实时监控各个分布式节点的运行状态。
4.***扩展方便，由于本***采用分布式净化节点结构，通过增加节点，能够比较方便的根据控制建筑物扩展***。
附图说明
图1是本实用新型的分布式自适应空气净化***结构图；
图2是本实用新型的模糊规则自适应配置算法流程图；
图3是本实用新型的PLC控制程序流程图；
图4是本实用新型的PM2.5空气检测电路图；
图5是本实用新型的PM2.5检测程序流程图；
图6是本实用新型的***整体电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型的分布式自适应空气净化***由三层网络结构组成：设备层、控制层、监控管理层。设备层即为分布式净化节点，控制层为中央控制器PLC，监控管理层为远程组态监控***。设备层通过电压模拟值传递和中央控制器PLC通信，监控管理层和中央控制器通过以太网通信。
一、组态监控***(PC)
组态监控***由上位PC机和组态监控软件构成，负责整个***的运行状态监测。
二、分布净化节点控制原理
如图2所示，分布式自适应空气净化***的控制方法，包括：
建立一个初始的模糊规则库，把输入污染程度分成无污染、轻、中等、重度四级，输出的净化机功率分为不工作、弱、强、最强四级；模糊规则库为4×n模糊控制矩阵，n为节点个数，模糊控制矩阵如下：
其中，m(i，j)的i行下标表示污染程度，i＝1对应“无污染”；i＝2对应“轻”；i＝3对应“中”；i＝4对应“重度”；m(i，j)的j列下标表示节点位置，m(i，j)表示对应节点输出控制量；
工作时，先配置一个初始的模糊规则库，然后每隔一段时间⊿t检测某节点PM2.5值，计算当前时刻(t时刻)PM2.5值与前一时刻(t-1时刻)PM2.5值之差⊿PM2.5，如果⊿PM2.5为负，说明m(i，j)对应节点输出控制量适当，净化有效果，PM2.5在减少；如果⊿PM2.5为负值但绝对值很小，说明净化效果不理想；如果⊿PM2.5为正，PM2.5在增加，说明m(i，j)对应节点输出控制量偏小，净化效果差，需要增加m(i，j)；如果单位时间⊿PM2.5下降比较少，如⊿PM2.5/⊿t>-0.2(0.2数值根据***实际工作需要设定)，则
m(i，j)t＝m(i，j)t-1+⊿m。
本实施例的控制器选择台达PLC：DVP12SE，主要考虑到分布式净化***，分布范围广，需要远程控制。台达DVP12SE带有以太网口，便于利用已有家庭、办公区的Internet。同时DVP12SE输出为晶体管输出，可以输出高速脉冲，而净化机使用的是直流电机，能比较方便的控制直流电机。
PLC控制程序设计如图3所示：
PLC控制器开始运行时，先通过组态监控***配置初始模糊规则库，对硬件模拟量模块初始化，延时⊿t，然后读取模拟量模块(DVP04AD-S)各个通道输入电压值(CH1-CHn)的电压值，转换成当前PM2.5(t)值，根据输入通道与各个分布式节点一一对应关系，判断污染分布区域既污染节点J，再根据当前PM2.5(t)值判断污染程度i。接着根据污染位置J和污染程度i查询模糊控制规则库输出控制信号m(i，j)，控制相应节点净化机工作，然后计算当前值PM2.5(t)-前一刻值PM2.5(t-1)，判断⊿PM2.5/⊿t>-0.2吗？如果是说明净化效果不好，则m(i，j)t＝m(i，j)t-1+⊿m，实时修改模糊控制规则库对应的m(i，j)值，否则不修改。最后再读取模拟量模块(DVP04AD-S)通道电压值(CH1-CHn)进行下一次测量。
三、PM2.5空气检测
PM2.5采集单元使用单片机采集***，采集PM2.5空气质量传感器检测的数据并显示，如果采用PLC控制器，PM2.5数据显示不太容易实现，所以本***直接用单片机ATmega328。
PM2.5采集单元如图4所示，该PM2.5采集单元采用Arduino-UNO控制板，U1选用ATmega328，U2为夏普GP2Y1010AU0F粉尘传感器，显示U3选用LCD1602液晶显示屏。
PM2.5测量***先配置硬件，既硬件初始化，自动校准PM2.5传感器，因为PM2.5空气检测***也是电子仪器，也会受到测量环境如温度、湿度因素影响。测量前，需要进行校准。再读取传感器测量值，转换成PM2.5值，显示并转换成电压值输出到PLC模拟量模块，延时一段时间⊿t，再进行下一次测量。PM2.5空气检测程序设计如图5所示。
四、PM2.5检测传输
本***没有采用通信传输的方式传输PM2.5检测值。因为采用通信方式电路结构相对需要增加通信管理模块，数值传递相对复杂，实时性不好。故选用DVP04AD-S模拟量模块，改成模拟值传递方法。单片机把采集到的pm2.5数值转化成电压模拟量，再输入到模拟量模块，控制DVP12SE根据模拟值控制净化机净化功率，即控制电机转速。
本实用新型实施例的***整体电路图如图6所示。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种分布式自适应空气净化***，其特征在于，包括远程组态监控计算机、以太网络、中央控制器、模拟量模块、分布式净化节点，所述分布式净化节点有多个，所述分布式净化节点包括PM2.5采集单元和净化机，所述远程组态监控计算机通过以太网络与中央控制器通信连接，所述模拟量模块与中央控制器连接，多个PM2.5采集单元与模拟量模块连接，将采集的信号传送至模拟量模块，所述中央控制器与多个净化机分别连接，控制净化机的工作。
2.如权利要求1所述的分布式自适应空气净化***，其特征在于，所述中央控制器是型号为DVP-12SE的台达PLC，模拟量模块的型号为DVP04AD-S。
3.如权利要求1所述的分布式自适应空气净化***，其特征在于，所示PM2.5采集单元包括型号为ATmega328的单片机U1，型号为夏普GP2Y1010AU0F的粉尘传感器U2，型号为LCD1602的液晶显示屏U3，所述粉尘传感器U2、液晶显示屏U3与单片机U1相连，所述粉尘传感器U2采集PM2.5值传输至单片机U1，所述液晶显示屏U3显示PM2.5值。
Priority Applications (1)
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| CN201821938375.2U CN209214027U (zh) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 分布式自适应空气净化*** |
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109611966A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-12 | 镇江市高等专科学校 | 分布式自适应空气净化***及控制方法 |
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2018
- 2018-11-23 CN CN201821938375.2U patent/CN209214027U/zh active Active
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| CN109611966A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-12 | 镇江市高等专科学校 | 分布式自适应空气净化***及控制方法 |
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