一種多功能建筑室內(nèi)用吸頂式智能空氣監(jiān)控裝置

任偉

【摘 要】隨著社會的發(fā)展與進(jìn)步，人們的生活水平提高的同時，環(huán)境問題日益嚴(yán)重，尤其近年來空氣污染問題的凸顯。一種多功能建筑室內(nèi)用吸頂式智能空氣監(jiān)控裝置，可以實現(xiàn)建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量的智能監(jiān)控，同時采用吸頂式結(jié)構(gòu)，節(jié)省建筑室內(nèi)空間，并且創(chuàng)新的在裝置上集成照明燈，實現(xiàn)室內(nèi)照明的多功能應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】多功能;吸頂式;空氣質(zhì)量

中圖分類號： TU50 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）05-0037-003

0 引言

食物、空氣和水是人類生存的三個基本條件，而其中空氣是最為重要的條件，人們每時每刻都在呼吸，從空氣中獲得能量，維持人體對于氧氣的需求。近幾年，空氣面臨了嚴(yán)重的危機，這個危機來源于空氣污染，其中包括PM2.5等人們重點關(guān)注的污染物。曾幾何時，路上人們都帶起了口罩，而且是具有過濾功能的口罩，有的具有呼吸閥，有的具有過濾層。人們帶著口罩在霧霾中穿行的同時，也深深意識到了環(huán)境的重要性。從思想上和行動上，人們開始重視環(huán)境保護(hù)和空氣質(zhì)量的檢測，于是天氣預(yù)報里面多了霧霾的預(yù)警，多了PM2.5指數(shù)等等。

雖然亡羊補牢，為時未晚，但是環(huán)境的改善并不是一朝一夕可以實現(xiàn)的，需要一個過程，在這個過程中如何防護(hù)自己和家人，減小空氣污染的危害是每個人在考慮的問題。于是，各種空氣質(zhì)量解決方案有如雨后春筍一般涌現(xiàn)出來，空氣凈化器更是充斥家電市場?？諝鈨艋饕呀?jīng)成為家庭的必備家電產(chǎn)品，隨著智能建筑行業(yè)的飛速發(fā)展和智能家居逐步走入家庭，人們對于空氣質(zhì)量監(jiān)控的要求越來越高，個性化、智能化、多功能趨勢明顯。

1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

首先，行業(yè)發(fā)展迅速。近幾年來，空氣凈化器已成為家電產(chǎn)品市場的熱門，“十二五”期間空氣凈化器行業(yè)復(fù)合增速約為50%，隨著人們對于健康和環(huán)境的關(guān)注度提高，十三五期間行業(yè)動力充足，發(fā)展?jié)摿薮?。?jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2018-2023年中國凈化器市場規(guī)模及前景投資機會研究報告》數(shù)據(jù)統(tǒng)計及預(yù)測顯示：“十三五”期間行業(yè)復(fù)合增速可達(dá)35%，預(yù)計2019年空氣凈化器市場規(guī)?？蛇_(dá)285億元。

其次，市場是動力源泉。空氣污染，尤其是霧霾和室內(nèi)裝修污染是每個人不可避免的問題，國家大力推行環(huán)境保護(hù)，下大力氣治理霧霾，保護(hù)環(huán)境，雖然成效很好，但是需要一個逐漸的過程，這是客觀規(guī)律，所以大部分人還是需要長期伴隨污染治理過程而生存的，這個空氣污染治理過程中，市場存在對于空氣凈化裝置的剛性需求，而且需求極大。目前，空氣凈化器在中國的應(yīng)用才剛起步，人們對于家庭居室、企業(yè)辦公場所等室內(nèi)環(huán)境控制空氣質(zhì)量的裝置具有旺盛的需求，可以說空氣凈化行業(yè)具有廣闊的市場前景和上升空間。

再次，國家的大力推動。空氣凈化器屬于智能家居產(chǎn)品，近幾年，國家大力發(fā)展智慧城市建設(shè)，包含智慧園區(qū)、智慧大廈等，倡導(dǎo)產(chǎn)業(yè)升級改造，鼓勵新技術(shù)創(chuàng)新型應(yīng)用，在政策大力支持，先后出臺了很多標(biāo)準(zhǔn)和文件，包括住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2015年3月8日發(fā)布《GB 50314-2015智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》和2017年4月11日發(fā)布的《JGJ/T417-2017建筑智能化系統(tǒng)運行維護(hù)技術(shù)規(guī)范》。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的出臺規(guī)范了建筑智能化系統(tǒng)的運行維護(hù)工作，提高建筑智能化系統(tǒng)運行效率和管理質(zhì)量。

最后，仍然存在一些問題。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等等新技術(shù)的快速涌現(xiàn)、發(fā)展和應(yīng)用落地，現(xiàn)代智能建筑中智能家居產(chǎn)品，尤其是空氣凈化裝置已經(jīng)不能滿足人們的智能化高要求，很多產(chǎn)品功能單一，智能化水平低，這就為設(shè)計新型的多功能建筑室內(nèi)用智能空氣監(jiān)控裝置帶來了空間。

2 存在的問題及原因

傳統(tǒng)的建筑室內(nèi)空氣監(jiān)控裝置采用空氣凈化裝置或者檢測通風(fēng)裝置來實現(xiàn)空氣的檢測和控制，設(shè)備獨立購買和放置，占用室內(nèi)空間較大。采用獨立空氣凈化器一般是人工或者帶遙控功能的室內(nèi)空氣凈化器，功能單一;采用檢測通風(fēng)裝置一般是先要進(jìn)行空氣質(zhì)量檢測，再利用風(fēng)機等設(shè)備排出室內(nèi)空氣到室外，同時裝有過濾網(wǎng)的進(jìn)風(fēng)口向室內(nèi)注入經(jīng)過過濾的空氣，一般采用中央空調(diào)實現(xiàn)進(jìn)風(fēng)。對于傳統(tǒng)的建筑室內(nèi)空氣監(jiān)控裝置，占用空間大，建筑室內(nèi)空間不能夠合理利用，功能單一，不具備照明功能，智能化水平低，給用戶的使用帶來了困擾。目前，缺失一種多功能建筑室內(nèi)用吸頂式智能空氣監(jiān)控裝置，能夠節(jié)省建筑室內(nèi)空間，優(yōu)化建筑室內(nèi)空間布局，對于建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量實施智能化監(jiān)控，并且還具有建筑室內(nèi)照明的功能。

3 系統(tǒng)設(shè)計方案

本裝置可以用于智能建筑室內(nèi)，采用吸頂式結(jié)構(gòu)，集成了照明功能，可以節(jié)省建筑室內(nèi)空間，優(yōu)化建筑室內(nèi)空間布局，并在空氣質(zhì)量上實現(xiàn)智能監(jiān)控，營造智能舒適的室內(nèi)環(huán)境。

一種多功能建筑室內(nèi)用吸頂式智能空氣監(jiān)控裝置，包括空氣監(jiān)控部分和照明部分?？諝獗O(jiān)控部分包括空氣質(zhì)量控制裝置、入風(fēng)道、左入風(fēng)離心風(fēng)機、空氣質(zhì)量檢測裝置、多層過濾網(wǎng)、出風(fēng)離心風(fēng)機、初濾網(wǎng)、右入風(fēng)離心風(fēng)機、出風(fēng)口和出風(fēng)道，能夠?qū)崟r監(jiān)測和控制建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量;照明部分包括照明控制裝置和照明燈，起到提供建筑室內(nèi)照明的作用。裝置結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

空氣監(jiān)控部分和照明部分都采用吸頂式安裝方式，采用固定螺絲把控制箱固定在建筑室內(nèi)屋頂，節(jié)省建筑室內(nèi)空間，用于智能完成建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)控和照明控制;控制箱里面安裝有空氣質(zhì)量控制裝置和照明控制裝置，是整個裝置的控制核心;固定螺絲處于控制箱左右兩側(cè)，是用于安裝固定整個裝置到建筑室內(nèi)屋頂;

空氣監(jiān)控部分包括空氣質(zhì)量控制裝置、入風(fēng)道、左入風(fēng)離心風(fēng)機、空氣質(zhì)量檢測裝置、多層過濾網(wǎng)、出風(fēng)離心風(fēng)機、初濾網(wǎng)、右入風(fēng)離心風(fēng)機、出風(fēng)口和出風(fēng)道，起智能監(jiān)控建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量的作用。

空氣質(zhì)量控制裝置安裝控制箱內(nèi)，裝有智能控制芯片，智能控制芯片通過分析和處理空氣質(zhì)量檢測裝置采集的建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)，實時的控制左入風(fēng)離心風(fēng)機、出風(fēng)離心風(fēng)機和右入風(fēng)離心風(fēng)機的啟停;空氣質(zhì)量控制裝置裝有的智能控制芯片采用STM32L152，具有低功耗的特點，芯片程序設(shè)置有符合國家現(xiàn)行空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)閾值;空氣質(zhì)量檢測裝置安裝在多層過濾網(wǎng)的外殼外壁上，裝有空氣質(zhì)量檢測傳感器，包括紅外氣體傳感器、電化學(xué)傳感器、煙霧傳感器、溫濕度傳感器、激光傳感器，用于檢測煙霧、甲醛、苯、TVOC、PM2.5和燃?xì)獾扔泻怏w。

左入風(fēng)離心風(fēng)機和右入風(fēng)離心風(fēng)機安裝在入風(fēng)道和初濾網(wǎng)之間，能夠有效提高氣體壓力并指定方向排送氣體，在左入風(fēng)離心風(fēng)機和右入風(fēng)離心風(fēng)機的作用下，待凈化的空氣通過初濾網(wǎng)進(jìn)入入風(fēng)道，并在出風(fēng)離心風(fēng)機的共同作用下，向下擠壓待凈化空氣通過多層過濾網(wǎng)，完成空氣的過濾凈化，如圖1中箭頭所示方向?qū)崿F(xiàn)空氣的排送;出風(fēng)離心風(fēng)機安裝在多層過濾網(wǎng)和出風(fēng)道之間，起到輔助左入風(fēng)離心風(fēng)機和右入風(fēng)離心風(fēng)機排送空氣的作用，如圖1中箭頭所示方向?qū)崿F(xiàn)空氣的排送;初濾網(wǎng)就是入風(fēng)口，安裝在左入風(fēng)離心風(fēng)機和右入風(fēng)離心風(fēng)機的外側(cè)，具有過濾空氣中大顆粒有害物質(zhì)的作用;多層過濾網(wǎng)安裝在入風(fēng)道和出風(fēng)離心風(fēng)機之間，對空氣進(jìn)行去除有害物質(zhì)的過濾，包括小顆粒過濾層、吸附層和分解層;小顆粒過濾層用于過濾PM2.5等小顆粒;吸附層采用優(yōu)質(zhì)的改良活性炭進(jìn)行物理吸附甲醛、甲苯和TVOC等有毒有害氣體;分解層把吸附的有害氣體分解為對人體無害的氣體;入風(fēng)道處于左入風(fēng)離心風(fēng)機和右入風(fēng)離心風(fēng)機之間，向下與多層過濾網(wǎng)相連，是待凈化空氣的流通路徑，如附圖中箭頭所示方向?qū)崿F(xiàn)待凈化空氣的輸送;出風(fēng)道處于出風(fēng)離心風(fēng)機和出風(fēng)口之間，出風(fēng)離心風(fēng)機排出的已凈化的空氣由出風(fēng)道和出風(fēng)口輸送到建筑室內(nèi)，是已凈化空氣的流通路徑，如附圖中箭頭所示方向?qū)崿F(xiàn)已凈化空氣的輸送;出風(fēng)口與出風(fēng)道相連，已凈化空氣由出風(fēng)口排出，出風(fēng)口采用多網(wǎng)孔的結(jié)構(gòu)，排風(fēng)柔和、高效。

照明部分包括照明控制裝置和照明燈，起到提供建筑室內(nèi)照明的作用;照明控制裝置安裝控制箱內(nèi)，具有多路控制的功能，可以實現(xiàn)手動控制和無線遙控兩種控制方式;照明控制裝置裝有無線控制模塊，可以通過手機、遙控器等方式實現(xiàn)照明燈燈光的無線遙控;照明燈采用LED燈帶，具有建筑室內(nèi)照明的功能。

4 實施應(yīng)用

在實際應(yīng)用中，裝置一般可安裝于建筑室內(nèi)中心房頂。安裝方式一般采用有線方式，利用室內(nèi)照明電源線即可?？刂品绞讲捎脽o線控制方式，可以通過wifi連入，也可以利用手機或者遙控器實現(xiàn)無線遙控。在設(shè)計施工過程中要符合《GB50311-2016綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》和《GB50312-2016綜合布線系統(tǒng)驗收標(biāo)準(zhǔn)》。

安裝好設(shè)備以后要進(jìn)行設(shè)備調(diào)試：

（1）設(shè)備通電、初始化和自檢。打開開關(guān)通電，裝置自動連接wifi，裝置開始初始化，包括設(shè)備自檢和檢測空氣質(zhì)量參數(shù)，通過手機可以查看自檢情況。自檢如果出現(xiàn)故障會，可以從手機查看，如果沒有故障，裝置自動運行1分鐘以后進(jìn)入待機狀態(tài)?？諝赓|(zhì)量檢測裝置實時通過各種傳感器采集建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)，供空氣質(zhì)量控制裝置分析和處理。

（2）運行。空氣質(zhì)量控制裝置中的智能控制芯片實時把當(dāng)前空氣質(zhì)量參數(shù)與符合國家現(xiàn)行空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)閾值進(jìn)行對比，當(dāng)實時空氣質(zhì)量參數(shù)超過對應(yīng)參數(shù)閾值的時候，啟動左入風(fēng)離心風(fēng)機、出風(fēng)離心風(fēng)機和右入風(fēng)離心風(fēng)機，進(jìn)行空氣凈化;當(dāng)實時空氣質(zhì)量參數(shù)沒有超過對應(yīng)參數(shù)閾值的時候，整個空氣監(jiān)控部分進(jìn)入待機狀態(tài)，節(jié)省能耗。

（3）如果需要照明，可以通過遙控器或者手機遙控開關(guān)照明燈。

5 結(jié)論

一種多功能建筑室內(nèi)用吸頂式智能空氣監(jiān)控裝置性能實用完善，成本低、可靠性高。本裝置可以實現(xiàn)建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量智能化監(jiān)控和建筑室內(nèi)照明，能夠有效的改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，吸頂式的結(jié)構(gòu)，節(jié)省建筑室內(nèi)空間，優(yōu)化建筑室內(nèi)空間布局，并且實現(xiàn)照明功能。實踐證明，本裝置可以用于智能建筑室內(nèi)安裝，可以在空氣質(zhì)量上實現(xiàn)智能監(jiān)控，營造智能舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境，采用吸頂式的安裝結(jié)構(gòu)，加入了照明控制功能，無論在技術(shù)上、經(jīng)濟上和環(huán)保上都是完全可行的。

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