CN212538183U - 可移动式居室空气智能净化*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于居室空气净化技术领域,更具体地,涉及一种可移动式居室空气智能净化***。可移动式居室空气智能净化***,该***包括可移动空气净化器、空气质量数据采集单元、换风***以及云服务平台。空气质量采集模块采用一氧化碳传感器、甲醛传感器、粉尘传感器实现家庭空气质量信息的数据采集并显示。将采集到的信息通过ZigBee网络传送到可移动净化器,可移动净化器的主控制器对数据实施汇总处理并于上位机软件进行通信,确定需要净化的房间、净化模式和行动路径,上位机软件实时显示各房间空气质量状况并控制换风***配合空气净化器达到最优效果。如此实现整个***对家庭空气质量的实时监控、显示与优化。
Description
技术领域
本实用新型属于居室空气净化技术领域,更具体地,涉及一种可移动式居室空气智能净化***。
背景技术
居室空气环境的质量能够直接影响着人们的身体与心理的状态。在社会高速发展的今天,虽然人们的健康生活意识已经逐步提高,但由于长期以来人们缺乏对空气质量的关注,人们对室内空气质量的重视程度还远远不够。长期生活在一个充斥着灰尘、烟雾以及各种有害气体物质的环境里,尤其是对身体抵抗力较弱的老人和儿童来讲,会威胁到其生命健康与身心成长,所以改善空气质量刻不容缓。
目前市场上的空气净化器,在灵活性、人性化、智能化方面还存在局限性,无法满足人们的要求。在物联网技术迅速发展的今天,智能化的空气净化器会更加贴合人们的生活需求。ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。
实用新型内容
本实用新型基于传统传感器、ZigBee无线通讯协议以及云服务平台,构建了一套智能化的可移动式居室空气智能净化***。本实用新型将有助于改善家庭室内空气质量,有效改善人们的生活质量,保护人体免受有害气体物质的危害,让人们有更健康舒适的生活环境。
为实现上述目的,本实用新型提供了如下技术方案:
可移动式居室空气智能净化***,该***包括可移动空气净化器、空气质量数据采集单元、换风***以及云服务平台,
所述可移动空气净化器包括移动底盘和设置在底盘上的空气净化器、空气质量数据检测模块、超声避障模块、无线定位模块、主控制模块和第一ZigBee通信模块组成,所述空气净化器、空气质量数据检测模块、超声避障模块、无线定位模块和第一ZigBee通信模块分别与主控制模块电性连接,所述主控制模块通过第一ZigBee通信模块与空气质量数据采集单元、换风***和云服务平台通信;可移动空气净化器通过第一ZigBee通信模块与空气质量数据采集单元通信,汇总并上传到用户云服务平台。
所述空气质量数据采集单元包括甲醛传感器、一氧化碳传感器、粉尘传感器、LCD显示屏、控制模块和第二ZigBee通信模块,所述甲醛传感器、一氧化碳传感器、粉尘传感器、LCD显示屏、第二ZigBee通信模块均与控制模块电性连接,控制模块通过第二ZigBee通信模块与可移动空气净化器的第一ZigBee通信模块通信;
所述换风***用于将室内空气与室外空气进行交换,换风***配合空气净化器实现空气净化工作,在节省能量消耗的同时,提升室内空气净化的效率。所述云服务平台包括空气质量监控模块和与之连接的第三ZigBee模块,空气质量监控模块通过第三ZigBee模块与第一ZigBee模块通信。用户云服务平台可显示居室内各节点附近1-2米空气质量、净化器实时位置、滤网使用寿命,并可根据历史数据智能分析各房间变化趋势,做到预警。
本技术方案进一步的优化,所述无线定位模块定位方法:参考节点空气质量数据采集单元、移动节点可移动空气净化器、网关节点云服务平台,参考节点通过接受移动节点广播信息,得到数据包中的RSSI值,根据信号质量传输衰减模型计算出自身与移动节点之间的距离,和自身位置信息一起传输至可移动空气净化器,可移动空气净化器利用三角定位得到自身当前坐标,由此确定出移动节点到目的参考节点的距离。经过无线定位得到实时位置后,可移动空气净化器的主控制模块可根据距目标点距离在运动中控制移动速度、偏转角度,实现智能规划路径。
本技术方案更进一步的优化,所述无线定位模块通过获取空气质量数据采集单元及云服务平台的RISS值计算可移动空气净化器的位置,具体如下:
收信号强度RSSI与传输距离d的关系如下所示
d=10(rssi-A)/10*n (1)
式中,n表示信号传播常数,也叫传播系数;d表示与发送者的距离;A表示距发送者1m时的信号强度;
可移动空气净化器在定位网络中为移动节点M,三个空气质量数据采集单元为参考节点A、B、C,参考节点的坐标已知,分别为A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),可根据RSSI测距模型得出距移动节点M(x,y),的距离节点A、B、C的距离分别为r1、r2、r3,则可以建立如下方程组:
并结合公式(3)求得M的坐标(x,y),其中p1x,p1y,p2x,p2y,p3x,p3y为交点P1,P2,P3的x坐标和y坐标,
本技术方案进一步的优化,所述避障模块为HC-SR04超声波避障模块。该模块采用IO触发测距,高电平持续时间即超声波发射到返回的时间,根据所得到的时间与测距算法,可以得到距离障碍物的距离,从而完成实时避障的功能。
本技术方案进一步的优化,所述控制模块为CC2530单片机控制模块,其能够利用Z-stack协议栈完成ZigBee协议,进行节点之间的数据传输。
本技术方案进一步的优化,所述第一ZigBee通信模块、第二ZigBee通信模块和第三ZigBee通信模块的微控制器均采用CC2530模块,通过ZigBee无线通信技术组网。
本技术方案进一步的优化,所述一氧化碳传感器型号为MQ-9、甲醛传感器型号为YB201、粉尘传感器型号为GP2Y1014AU。
本技术方案进一步的优化,所述控制模块通过直接控制方式与LCD1602显示屏进行数据通信。
本技术方案进一步的优化,所述可移动空气净化器上的空气净化器采用HEPA高效过滤模块和负离子发生模块进行空气净化。
本技术方案进一步的优化,所述移动底盘采用锂电池进行供电。
区别于现有技术,上述技术方案具有如下有益效果:
本实用新型包括可移动空气净化器、空气质量数据采集单元、换风***以及用户云服务平台,空气质量数据采集单元安放在居室各处,采集有害气体实时浓度,传输给可移动空气净化器,可移动空气净化器的主控制模块通过数据分析,确定目标点,即最需净化点,并调用无线定位模块算出与目标点实时距离,上位机软件调用路径规划算法指导可移动空气净化器到达目标点并选择净化模式。在无需启动空气净化器的情况下,启动换风***即可为室内带来室外的清新空气。同时可移动空气净化器的通信模块将各节点空气数据上传到云服务平台,显示软件进行数据分析显示与存储操作,实现用户通过远程PC端查看居室内空气质量状况。
附图说明
图1为可移动式居室空气智能净化***的结构示意图;
图2为用户的居室环境仿真模拟图;
图3为换风***仿真试验效果图;
图4为可移动空气净化器的无线定位技术的模拟图;
图5为路径规划算法的matlab仿真图;
图6为云服务平台主界面图;
图7为新型可移动空气净化器3D效果图。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1所示,为可移动式居室空气智能净化***的结构示意图。该实施例的可移动式居室空气智能净化***包括可移动空气净化器、4个空气质量数据采集单元、换风***以及云服务平台。
可移动空气净化器包括移动底盘和设置在底盘上的空气净化器、空气质量数据检测模块、超声避障模块、无线定位模块、主控制模块和第一ZigBee通信模块组成,空气净化器、空气质量数据检测模块、超声避障模块、无线定位模块和第一ZigBee通信模块分别与主控制模块电性连接,主控制模块通过第一ZigBee通信模块与空气质量数据采集单元、换风***和云服务平台通信;可移动空气净化器通过第一ZigBee通信模块与空气质量数据采集单元通信,汇总并上传到用户云服务平台。
空气质量数据采集单元包括甲醛传感器、一氧化碳传感器、粉尘传感器、LCD显示屏、控制模块和第二ZigBee通信模块,甲醛传感器、一氧化碳传感器、粉尘传感器、LCD显示屏、第二ZigBee通信模块均与控制模块电性连接,控制模块通过第二ZigBee通信模块与可移动空气净化器的第一ZigBee通信模块通信。
换风***用于将室内空气与室外空气进行交换,换风***配合空气净化器实现空气净化工作,在节省能量消耗的同时,提升室内空气净化的效率。云服务平台包括空气质量监控模块和与之连接的第三ZigBee模块,空气质量监控模块通过第三ZigBee模块与第一ZigBee模块通信。用户云服务平台可显示居室内各节点附近1-2米空气质量、净化器实时位置、滤网使用寿命,并可根据历史数据智能分析各房间变化趋势,做到预警。
本***包括可移动空气净化器、4个采集节点(即空气质量数据采集单元)和用户云服务平台,可移动空气净化器是整个***的中心,启动时,可移动空气净化器的主控模块作为ZigBee网络中的协调器,通过广播通信方式来建立网络,各采集节点作为ZigBee网络的终端,集成了甲醛传感器、一氧化碳传感器、粉尘传感器和LCD显示屏。LCD显示屏可实时的显示出当前空气质量数据采集单元中各传感器检测到的数值。在接收到移动净化器的广播信息后,解析数据包并得到RSSI值,利用信号传输损耗模型来计算出距离,与各传感器采集的气体数据一起打包将数据回传给可移动空气净化器。可移动空气净化器在接收到四个采集节点回传的信息后,首先分析各节点气体数据,确定有害气体超标节点位置,再分析与各节点距离数据,选取距离较近的三点,利用三角定位算法算出自身位置,并启动移动底盘,按路径向指定节点移动。
ZigBee通信技术具体实现方式为在CC2530中完成Z-stack协议栈编程,协调器(可移动空气净化器)组网时首先选择2.4G频段空闲的信道,确定PanID,收到各终端(采集节点)的组网请求并允许,组网完成后选择广播通信方式来进行数据传输。
同时可移动空气净化器将各节点周围有害气体数据通过ZigBee网络上传给移动端所属的节点终端用户云服务平台(此终端只负责收发信息,不集成传感器),空气质量数据采集单元在通过UART串口通信方式与显示软件进行数据通信,使其实现实时数据显示的功能。显示软件使用SQL Server数据库进行空气质量数据的存储,可调用历史数据,并使用GDI+绘图技术绘制出折线图,用以分析近期室内空气质量变化趋势。
在日常的居室生活中,通常除了在室内吸烟或者有害气体泄漏之外,通常会是室内空气不流通造成的大范围空气不清新。因此建立三维居室模型来仿真模拟日常生活中空气的流通情况以及绘制居室二维平面模型仿真计算,发现空气流动性较差区域,并加强对该区域的监测。参阅图2和图3所示,分别为用户的居室环境仿真模拟图和换风***仿真试验效果图。若此区域因为空气不流通而空气质量不好但是未达到污染条件时,这时可移动空气净化器的净化效果相对于换风***来说是比较低效的,并且会消耗更多电量;但是利用换风***的强大送风能力,带动室内空气的加速流通,将外界的新风送进室内,即换风***能够在一定条件下发挥出良好的性能,并且将成本损耗降至最低。
整个***的工作流程是周期轮换的,以此实时变换可移动空气净化器实时坐标,采集节点LCD显示实时浓度,以及显示软件更新居室空气质量。
1、RSSI测距
基于RSSI的测距技术是利用无线电信号随距离增大而有规律地衰减的原理来测量节点间的距离的。接收信号强度RSSI与传输距离d的关系如下所示
d=10(rssi-A)/10*n (1)
式中,n表示信号传播常数,也叫传播系数;d表示与发送者的距离;A表示距发送者1m时的信号强度。
2、可移动空气净化器的无线定位技术
可移动净化器在定位网络中为移动节点M,四个采集节点为参考节点A、B、C、D。四个采集节点的坐标已知,计算时从中选取较近的三个节点(较近节点信号较强,误差较小)。参阅图4所示,为可移动空气净化器的无线定位技术的模拟图。若已知采集节点A、采集节点B、采集节点C的坐标,分别为A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),可根据RSSI测距模型得出距移动节点M(x,y)的距离节点A、B、C的距离分别为r1、r2、r3,则可以建立如下方程组:
由此求得M的坐标(x,y)。但是由于测距误差等原因,将上面两方程两两联立时,往往出现三种情况之一:两个解、一个解、无解,对应于两圆相交、相切、相离。在两圆相交时确定两相交点中距离第三采集节点较近点为两圆交点,在无交点是以两圆半径为比例分割两圆心距离,以分割点为交点,在相切时确定相切点为交点,由此得到三个交点p1,p2,p3,然后根据质心公式:
p1x,p1y,p2x,p2y,p3x,p3y为交点P1,P2,P3的x坐标和y坐标,由上式可得移动节点坐标M(x,y)。
3、路径规划算法
已知上一周期位置、上一周期与目标点距离、本周期位置和本周期与目标点距离,可根据三角形余弦公式计算出待转角度,微控制器根据待转角度,在下一个广播周期内,通过输出两轮PWM波占空比大小和时间来控制车速与本次移动距离或转动角度。上位机使用遗传算法进行路径规划,为移动净化器提供理想角度和最优路径,参阅图5所示,为路径规划算法的matlab仿真图。
4、超声测距避障
可移动空气净化器在前往目的参考节点的过程中应用了超声波传感器进行实时测距避障,使得可移动空气净化器能够适应各种复杂的家庭环境。可移动空气净化器采用HC-SR04超声波测距传感器,该模块采用IO触发测距,检测到高电平信号时,模块自动发送8个40kHz的方波,当有信号返回,通过IO输出一高电平,高电平持续时间即超声波发射到返回的时间,根据所得等到的时间与程序中的算法,可以得到距离障碍物的距离,从而完成避障的功能。而且相较于昂贵的激光测距,超声测距避障可以在满足精度需求的前提下,大大降低了成本且安装使用方便,使用寿命长,易于维护,效率更高。
5、对室内空气环境的大数据仿真
本设计以居室环境为研究对象,为提高本设计的科学性和实用性,以及更好的体现用户需求,建立三维立体空间模型。参阅图2所示,为用户的居室环境仿真模拟,模拟用户在居家过程中可能会遇到的种种空气污染问题,以及室内建筑方式和家具摆设对信号传输和净化器移动路线可能造成的影响,从而为本设计提供数据基础,并统一汇总至数据库中,达到算法的更精确控制,本***能够提供更为准确地指令来控制空气净化***的工作模式选择与指令的传送。为更好的选择净化地点和***净化模式,用comsol流体仿真软件来模拟室内二维平面空气的流通模型,参阅图3所示,左边部分为室内平面图,右边统计柱为流速,为换风***仿真试验效果图,根据伯努利定律:
式中,P为流体中某点的压强,v为流体该点的流速,ρ为流体密度,g为重力加速度,h为该点所在高度,C是一个常量。因为空气净化器和换风***高度确定,通过改变位姿来实施不同的净化效果,所以可得出,空气流速快的区域压强较小,从而导致相邻区域空气流速极为缓慢(参考右边流速统计柱),这样极容易造成有害气体的堆积聚集,使长时间在该房间内的用户出现二氧化碳中毒症状,后果严重。因此,在设计该***时,充分利用仿真模型,为控制器净化部分算法、硬件连接以及进化区域提供数据与数学支持,为换风***配合可移动净化器的具体控制方案提供科学支撑,提高了净化效率,设计出更为完善、智能、科学性和实用性强的空气净化***。
6、换风***
利用ZigBee组网,上位机对整个***信息的汇总、分析、处理,即可控制在无需空气净化器启动工作时,利用换风***即可实现对室内不清新空气的排出以及换入外界的清新空气,利用最少的成本来实现更高的净化效能。
可移动式居室空气智能净化***的功能如下:
该***采用一氧化碳传感器、甲醛传感器、粉尘传感器实现家庭空气质量信息的数据采集。将采集到的信息传送到第二ZigBee通信模块,实现整个***对家庭空气质量的实时监控、显示与优化。
a.有害气体浓度数值检测
具体使用MQ-9传感器检测以一氧化碳为主可燃气体浓度是否超标。具体使用YB201半导体型甲醛传感器检测以甲醛为主的醛类物质浓度数值。具体使用GP2Y1014AU粉尘传感器检测以PM2.5为主的粉尘物质浓度数值。经AD转换后输入微控制器,微控制器进行滤波并在LCD屏幕上显示,并经第二ZigBee模块传输至移动净化器,最后上传至云服务平台进行存储、分析与显示。
b.换风***配合可移动净化器对室内空气进行优化
经可移动空气净化器的主控制模块和上位机软件对各节点采集的数据分析处理后,确定换风***和可移动空气净化器的联合控制方案,达到最优控制效果。若空气质量轻微污染,则无需开启可移动空气净化器,利用换风***则可达到净化效果,并避免了资源浪费。此控制方案提升了设计的智能化程度,并提高了净化效率。
c.用户可通过移动端查看居室内空气质量
参阅图6所示,为云服务平台主界面图,用户可选择进入空气质量显示界面查看室内空气质量状况,或者进入历史数据分析界面获取一段时间以来室内空气变化趋势,以采取最优策略对室内空气质量进行优化。
d.可移动空气净化器外观与硬件设计实用性强
可移动式家庭居室空气智能净化***所采用的新型可移动空气净化器将智能移动设备与空气净化器结合,实现其可自主移动的功能。可移动空气净化器进行了外观与内部净化结构的整体设计,且采用复合型结构,即同时采用了多种新型空气净化技术与滤网。用到的空气净化技术有:HEPA高效过滤技术、负离子技术;用到的材料主要是活性炭滤网。在驱动部分结构方面,为了使其能载重净化器和加长续航时间,采用了车辆级别的锂离子电池供电。为解决在移动过程中可移动空气净化器因为重心过高而造成歪斜、歪倒等问题,底盘材料采用密度较大的复合材料制成。可移动空气净化器外壳与驱动底盘的前端加入了多个高精度超声测距传感器来实现净化器运行时的实时避障。参阅图7所示,为新型可移动空气净化器3D效果图。
e.多种算法和仿真提升项目科学性
本实施例将无线定位算法和遗传算法相结合,可实现移动净化器自主规划最优路径。根据室内三维立体仿真,可为主控制模块提供室内建筑方式和家具摆设对信号传输和净化器移动路线可能造成的影响。根据室内空气流通模型和伯努利方程,可得出室内流速缓慢区域,为净化器控制方案提供参考。
本***基于无线传感器网络、ZigBee无线通讯协议以及Windows窗体界面,搭建了一个能够实时采集室内空气质量数据,对其进行实时显示、存储、分析处理以及能够实时显示可移动空气净化器位置的家庭空气环境监测***。主要意义在于能够帮助人们深刻了解自己所处室内空气环境的优劣,能够给予人们判断空气质量超标或者即将超标的依据。且历史数据分析能够分析出过去的几天内室内空气污染状况,人们可判断出空气污染严重的时段,那么可在这个时段之前进行提前净化,防患于未然。总的来说,本设计的空气环境监测***将有助于改善人们的生活质量,保护身体免受有害气体物质的危害。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”或“包含……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外,在本文中,“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数;“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
尽管已经对上述各实施例进行了描述,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改,所以以上所述仅为本实用新型的实施例,并非因此限制本实用新型的专利保护范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。
Claims (10)
1.可移动式居室空气智能净化***,其特征在于:该***包括可移动空气净化器、空气质量数据采集单元、换风***以及云服务平台,所述可移动空气净化器包括移动底盘和设置在底盘上的空气净化器、空气质量数据检测模块、超声避障模块、无线定位模块、主控制模块和第一ZigBee通信模块组成,所述空气净化器、空气质量数据检测模块、超声避障模块、无线定位模块和第一ZigBee通信模块分别与主控制模块电性连接,所述主控制模块通过第一ZigBee通信模块与空气质量数据采集单元、换风***和云服务平台通信;
所述空气质量数据采集单元包括甲醛传感器、一氧化碳传感器、粉尘传感器、LCD显示屏、控制模块和第二ZigBee通信模块,所述甲醛传感器、一氧化碳传感器、粉尘传感器、LCD显示屏、第二ZigBee通信模块均与控制模块电性连接,控制模块通过第二ZigBee通信模块与可移动空气净化器的第一ZigBee通信模块通信;
所述换风***用于将室内空气与室外空气进行交换,所述云服务平台包括空气质量监控模块和与之连接的第三ZigBee模块,空气质量监控模块通过第三ZigBee模块与第一ZigBee模块通信。
2.如权利要求1所述的可移动式居室空气智能净化***,其特征在于:所述无线定位模块定位方法:参考节点空气质量数据采集单元、移动节点可移动空气净化器、网关节点云服务平台,参考节点通过接受移动节点广播信息,得到数据包中的RSSI值,根据信号质量传输衰减模型计算出自身与移动节点之间的距离,和自身位置信息一起传输至可移动空气净化器,可移动空气净化器利用三角定位得到自身当前坐标,由此确定出移动节点到目的参考节点的距离。
3.如权利要求2所述的可移动式居室空气智能净化***,其特征在于:所述无线定位模块通过获取空气质量数据采集单元及云服务平台的RSSI值计算可移动空气净化器的位置,具体如下:
接收信号强度RSSI与传输距离d的关系如下所示:
d=10(rssi-A)/10*n (1)
式中,n表示信号传播常数,也叫传播系数;d表示与发送者的距离;A表示距发送者1m时的信号强度;
可移动空气净化器在定位网络中为移动节点M,三个空气质量数据采集单元为参考节点A、B、C,参考节点的坐标已知,分别为A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),可根据RSSI测距模型得出距移动节点M(x,y),的距离节点A、B、C的距离分别为r1、r2、r3,则可以建立如下方程组:
并结合公式(3)求得M的坐标(x,y),其中p1x,p1y,p2x,p2y,p3x,p3y为交点P1,P2,P3的x坐标和y坐标:
4.如权利要求1所述的可移动式居室空气智能净化***,其特征在于:所述避障模块为HC-SR04超声波避障模块。
5.如权利要求1所述的可移动式居室空气智能净化***,其特征在于:所述控制模块为CC2530单片机控制模块。
6.如权利要求1所述的可移动式居室空气智能净化***,其特征在于:所述第一ZigBee通信模块、第二ZigBee通信模块和第三ZigBee通信模块的微控制器均采用CC2530模块,通过ZigBee无线通信技术组网。
7.如权利要求1所述的可移动式居室空气智能净化***,其特征在于:所述一氧化碳传感器型号为MQ-9、甲醛传感器型号为YB201、粉尘传感器型号为GP2Y1014AU。
8.如权利要求1所述的可移动式居室空气智能净化***,其特征在于:所述控制模块采用直接控制方式与LCD1602显示屏进行数据通信。
9.如权利要求1所述的可移动式居室空气智能净化***,其特征在于:所述可移动空气净化器上的空气净化器采用HEPA高效过滤模块和负离子发生模块进行空气净化。
10.如权利要求1所述的可移动式居室空气智能净化***,其特征在于:所述移动底盘采用锂电池进行供电。
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Cited By (4)
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CN114322279A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 深圳市丰用实业集团有限公司 | 一种家居空气智能净化***及方法 |
CN114646137A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-21 | 珠海格力电器股份有限公司 | 净化规划方法、非易失性存储介质以及空气净化器 |
CN114838467A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-02 | 福州美美环保科技有限公司 | 一种基于机器人的智能消控方法及*** |
CN117666378A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-03-08 | 天津市品茗科技有限公司 | 一种智能家居*** |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114322279A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 深圳市丰用实业集团有限公司 | 一种家居空气智能净化***及方法 |
CN114646137A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-21 | 珠海格力电器股份有限公司 | 净化规划方法、非易失性存储介质以及空气净化器 |
CN114838467A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-02 | 福州美美环保科技有限公司 | 一种基于机器人的智能消控方法及*** |
CN117666378A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-03-08 | 天津市品茗科技有限公司 | 一种智能家居*** |
CN117666378B (zh) * | 2024-02-01 | 2024-04-09 | 天津市品茗科技有限公司 | 一种智能家居*** |
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