本發(fā)明涉及一種空氣凈化系統(tǒng)，尤其涉及一種多功能空氣凈化器，屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著室外空氣污染越來越嚴(yán)重，同時室內(nèi)裝修、油煙等污染源進(jìn)一步加重室內(nèi)污染，室內(nèi)pm2.5、甲醛、tvoc嚴(yán)重超標(biāo)，對人的身心健康造成了很大的傷害，越來越多的人選用空氣凈化器來凈化室內(nèi)的空氣。

現(xiàn)在很多空氣凈化器去除空氣中的顆粒物通常采用高效過濾器，高效過濾器通常采用超細(xì)玻璃纖維紙作濾網(wǎng)，膠板紙、鋁箔板等材料折疊作分割板，新型聚氨酯密封膠密封，并以鍍鋅板、不銹鋼板、鋁合金型材為外框制成。雖然高效過濾器效率高，但是阻力大，在提高效率的同時會增加機(jī)組的內(nèi)部阻力，相當(dāng)于增加了機(jī)組的能耗，濾網(wǎng)在使用一段時間后，需要定期更換，增加了后期的維護(hù)成本。目前空氣凈化器在去除氣態(tài)污染物如甲醛、tvoc等效率不高，且存在二次污染，同時對于微生物的去除采用的是過濾攔截的方式，這種去除方式在空氣凈化器使用一段時間后，會產(chǎn)生二次污染，過濾網(wǎng)成為微生物繁殖的基礎(chǔ)，微生物大量繁殖后污染室內(nèi)空氣。

因此，亟待解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種清洗方便、可有效去除甲醛、tvoc，同時能夠殺滅微生物防止二次污染的多功能空氣凈化器。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種多功能空氣凈化器，包括殼體、位于殼體內(nèi)相互獨(dú)立且上下設(shè)置的上凈化系統(tǒng)和下凈化系統(tǒng)，以及位于上、下凈化系統(tǒng)之間的控制器；所述上凈化系統(tǒng)包括位于殼體上部左、右、前側(cè)面的上進(jìn)風(fēng)口、位于殼體頂面的上出風(fēng)口、沿殼體上部氣流方向依次設(shè)置的空氣凈化組件和風(fēng)機(jī)；所述下凈化系統(tǒng)包括位于殼體下部左右兩側(cè)的下進(jìn)風(fēng)口和下出風(fēng)口，以及沿殼體下部氣流方向依次設(shè)置的空氣凈化組件和風(fēng)機(jī)；所述空氣凈化組件包括沿氣流方向依次設(shè)置的顆粒物過濾器、臭氧過濾器和甲醛或tvoc過濾器。該多功能空氣凈化器中利用上、下兩個凈化系統(tǒng)達(dá)到上下兩個系統(tǒng)垂直、水平方向同時凈化室內(nèi)空氣，形成了空間立體全方位氣流，與單一方向相同風(fēng)量相比噪音更低，同時凈化效率更高，同時有效過濾塵埃顆粒，同時可去除甲醛、tvoc實(shí)現(xiàn)多功能凈化空氣防止二次污染。

其中，所述上進(jìn)風(fēng)口、上出風(fēng)口、下進(jìn)風(fēng)口和下出風(fēng)口均是由正六邊形開口組成的風(fēng)口。該風(fēng)口可保障在同樣面積的條件下進(jìn)風(fēng)量最大。

優(yōu)選的，所述顆粒物過濾器包括依次設(shè)置的為空氣中有害物質(zhì)充電的充電模塊和用于吸附空氣中帶電的有害物質(zhì)的集塵模塊；其中所述充電模塊包括帶圓孔結(jié)構(gòu)的薄板和帶針尖電極的合金電極，所述針尖電極位于圓孔中心位置；所述集塵模塊包括蜂窩狀的集塵板。充電模塊中針尖電極與圓孔邊緣產(chǎn)生電暈放電，使空氣中運(yùn)動的塵埃顆粒在經(jīng)過圓孔時可被充電并攜帶電子；此外也可產(chǎn)生對人體有益的負(fù)離子。集塵模塊是電介質(zhì)為載體的密集強(qiáng)電場，當(dāng)帶電的塵埃顆粒隨氣流進(jìn)入蜂窩狀的集塵區(qū)域，被充電的塵埃顆粒和細(xì)菌顆粒在該強(qiáng)電場的作用下被吸附在中空腔體的內(nèi)表面上，以達(dá)到凈化作用，避免微生物大量繁殖后污染室內(nèi)空氣；此外該顆粒物過濾器便于清洗，使用過程中不產(chǎn)生耗材，成本低廉。

進(jìn)一步，所述臭氧過濾器包括表面涂覆有用于分解臭氧的催化劑的蜂窩狀鋁基材。

優(yōu)選的，所述甲醛或tvoc過濾器包括由玻璃纖維紙制成的瓦楞蜂窩狀基材，該基材表面噴涂有用于吸附甲醛或tvoc的藥劑。

優(yōu)選的，所述控制器包括相互適配的分隔盒體和分隔蓋板，該分隔盒體內(nèi)設(shè)有主控板和兩個風(fēng)機(jī)電容。

進(jìn)一步，所述分隔蓋板由兩塊相互鉸接的板片構(gòu)成，該板片上均布有若干個散熱孔。

再者，還包括用于檢測室內(nèi)空氣質(zhì)量的傳感器、驅(qū)動板和高壓電源輸出模塊，所述主控板分別與傳感器和驅(qū)動板相連接，該驅(qū)動板依次與高壓電源輸出模塊和顆粒物過濾器相連接；所述主控板包括輸入模塊、控制運(yùn)算電路和控制輸出模塊；所述傳感器將檢測到的室內(nèi)pm2.5值、臭氧濃度輸入至主控板，主控板基于pid運(yùn)算方法輸出pwm控制電壓信號至驅(qū)動板，驅(qū)動板輸出6～12v可變直流電壓至高壓電源輸出模塊，該高壓電源輸出模塊經(jīng)過倍壓升壓處理輸出4kv～8kv直流高壓電源至顆粒物過濾器。

其中，所述pid運(yùn)算方法包括如下步驟：

1)所述輸入模塊18以室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測值與空氣質(zhì)量設(shè)定值的偏差e和偏差變化率δe作為輸入變量，其中室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測值為pm2.5濃度，空氣質(zhì)量設(shè)定值為pm2.5濃度目標(biāo)值0；輸入變量分為7個分別對應(yīng)空氣質(zhì)量分級的等級，7個等級分別為0/15/35/50/75/125/150，分別對應(yīng)純凈、歐美優(yōu)級質(zhì)量、中國優(yōu)級質(zhì)量、中國良級質(zhì)量、輕度污染質(zhì)量、中度污染質(zhì)量和重度污染質(zhì)量；

2)所述控制運(yùn)算電路19對pid算法中的比例系數(shù)kp、積分系數(shù)ki和微分系數(shù)kd進(jìn)行模糊化運(yùn)算，

kp＝kp'+qp×δkp

其中，kp'為比例系數(shù)的初值，qp為比例變化系數(shù)，δkp為模糊規(guī)則得到的kp調(diào)節(jié)值；

ki＝ki'+qi×δki

其中，ki'為積分系數(shù)的初值，qi為積分變化系數(shù)，δki為模糊規(guī)則得到的ki調(diào)節(jié)值；

kd＝kd'+qd×δkd

其中，kd'為微分系數(shù)的初值，qd為微分變化系數(shù)，δkd為模糊規(guī)則得到的kd調(diào)節(jié)值；

取50為論域0值，e、δe的域?yàn)閇-3，+3]，將其離散成7個等級即[-3，-2，-1，0，+1，+2，+3]；通過調(diào)整pid算法中的kp、ki和kd參數(shù)，對控制運(yùn)算電路19進(jìn)行控制得到比例系數(shù)kp、積分系數(shù)ki、微分系數(shù)kd的論域?yàn)椋簁p[-0.3，-0.2，-0.1，0，0.1，0.2，0.3]、ki[-0.06，-0.04，-0.02，0，0.02，0.04，0.06]、kd[-3，-2，-1，0，1，2，3]；

(3)所述控制輸出模塊20輸出穩(wěn)定的pwm控制電壓信號u，其中e，δe，kp，ki，kd的模糊域?yàn)椋贺?fù)大[nb]、負(fù)中[nm]、負(fù)小[ns]、零[zo]、正小[ps]、正中[pm]、正大[pb]；然后由e、δe隸屬函數(shù)根據(jù)最大值法得出相應(yīng)的模糊變量；

pid算法為：ifeisnbandδethenkp；ifeisnbandδethenki；ifeisnbandδethenkd；

然后采用最大隸屬度法，進(jìn)行反模糊化；依據(jù)pid參數(shù)整定原則及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)，得到輸出量u：

現(xiàn)有的驅(qū)動板輸出電壓為8/12v固定值，高壓電壓輸出模塊輸出電壓為6kv/8kv固定值，顆粒物過濾器長期處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)；本發(fā)明采用模糊pid算法，將顆粒物過濾器的工作電壓與室內(nèi)空氣質(zhì)量聯(lián)系起來，并根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量狀況，將顆粒物過濾器的工作狀態(tài)調(diào)整為從半載至全載自動調(diào)節(jié)，既可以有效控制能耗，也可以有效降低臭氧發(fā)生量。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：首先該多功能空氣凈化器中利用上、下兩個凈化系統(tǒng)達(dá)到上下兩個系統(tǒng)垂直、水平方向同時凈化室內(nèi)空氣，形成了空間立體全方位氣流，與單一方向相同風(fēng)量相比噪音更低，同時凈化效率更高，同時有效過濾塵埃顆粒，同時可去除甲醛、tvoc實(shí)現(xiàn)多功能凈化空氣防止二次污染；其次該由正六邊形開口組成的風(fēng)口可保障在同樣面積的條件下進(jìn)風(fēng)量最大；再者集塵模塊是電介質(zhì)為載體的密集強(qiáng)電場，當(dāng)帶電的塵埃顆粒隨氣流進(jìn)入蜂窩狀的集塵區(qū)域，被充電的塵埃顆粒和細(xì)菌顆粒在該強(qiáng)電場的作用下被吸附在中空腔體的內(nèi)表面上，以達(dá)到凈化作用，避免微生物大量繁殖后污染室內(nèi)空氣；此外該顆粒物過濾器便于清洗，使用過程中不產(chǎn)生耗材，成本低廉；還有本發(fā)明采用模糊pid算法，將顆粒物過濾器的工作電壓與室內(nèi)空氣質(zhì)量聯(lián)系起來，并根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量狀況，將顆粒物過濾器的工作狀態(tài)調(diào)整為從半載至全載自動調(diào)節(jié)，既可以有效控制能耗，也可以有效降低臭氧發(fā)生量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中控制原理圖；

圖4為本發(fā)明的立體圖；

圖5為本發(fā)明的主視圖；

圖6為本發(fā)明中pid運(yùn)算方法原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

如圖1、圖4和圖5所示，本發(fā)明公開了一種多功能空氣凈化器，包括殼體1、位于殼體1內(nèi)相互獨(dú)立且上下設(shè)置的上凈化系統(tǒng)和下凈化系統(tǒng)，以及位于上、下凈化系統(tǒng)之間的控制器2。上凈化系統(tǒng)包括位于殼體上部左、右、前側(cè)面的上進(jìn)風(fēng)口3、位于殼體頂面的上出風(fēng)口4、沿殼體上部氣流方向依次設(shè)置的空氣凈化組件和風(fēng)機(jī)5；所述下凈化系統(tǒng)包括位于殼體下部左右兩側(cè)的下進(jìn)風(fēng)口6和下出風(fēng)口7，以及沿殼體下部氣流方向依次設(shè)置的空氣凈化組件和風(fēng)機(jī)5。其中，上進(jìn)風(fēng)口3、上出風(fēng)口4、下進(jìn)風(fēng)口6和下出風(fēng)口7均是由正六邊形開口組成的風(fēng)口。該風(fēng)口可保障在同樣面積的條件下進(jìn)風(fēng)量最大。

上述空氣凈化組件包括沿氣流方向依次設(shè)置的顆粒物過濾器8、臭氧過濾器9和甲醛或tvoc過濾器10。該多功能空氣凈化器中利用上、下兩個凈化系統(tǒng)達(dá)到上下兩個系統(tǒng)垂直、水平方向同時凈化室內(nèi)空氣，形成了空間立體全方位氣流，與單一方向相同風(fēng)量相比噪音更低，同時凈化效率更高，同時有效過濾塵埃顆粒，同時可去除甲醛、tvoc實(shí)現(xiàn)多功能凈化空氣防止二次污染。顆粒物過濾器8包括依次設(shè)置的為空氣中有害物質(zhì)充電的充電模塊和用于吸附空氣中帶電的有害物質(zhì)的集塵模塊；其中所述充電模塊包括帶圓孔結(jié)構(gòu)的薄板和帶針尖電極的合金電極，所述針尖電極位于圓孔中心位置；所述集塵模塊包括蜂窩狀的集塵板。臭氧過濾器9包括表面涂覆有用于分解臭氧的催化劑的蜂窩狀鋁基材。甲醛或tvoc過濾器10包括由玻璃纖維紙制成的瓦楞蜂窩狀基材，該基材表面噴涂有用于吸附甲醛或tvoc的藥劑。集塵模塊是電介質(zhì)為載體的密集強(qiáng)電場，當(dāng)帶電的塵埃顆粒隨氣流進(jìn)入蜂窩狀的集塵區(qū)域，被充電的塵埃顆粒和細(xì)菌顆粒在該強(qiáng)電場的作用下被吸附在中空腔體的內(nèi)表面上，以達(dá)到凈化作用，避免微生物大量繁殖后污染室內(nèi)空氣；此外該顆粒物過濾器便于清洗，使用過程中不產(chǎn)生耗材，成本低廉。

如圖2所示，控制器2包括相互適配的分隔盒體11和分隔蓋板12，該分隔盒體12內(nèi)設(shè)有主控板13和兩個風(fēng)機(jī)電容14。分隔蓋板12由兩塊相互鉸接的板片構(gòu)成，該板片上均布有若干個散熱孔。分隔蓋板12可以打開方便電路檢修，且散熱效果好。

如圖3和圖6所示，本發(fā)明還包括用于檢測室內(nèi)空氣質(zhì)量的傳感器15、驅(qū)動板16和高壓電源輸出模塊17，所述主控板13分別與傳感器15和驅(qū)動板16相連接，該驅(qū)動板16依次與高壓電源輸出模塊17和顆粒物過濾器8相連接；所述主控板13包括輸入模塊18、控制運(yùn)算電路19和控制輸出模塊20；所述傳感器15將檢測到的室內(nèi)pm2.5值、臭氧濃度輸入至主控板13，主控板13基于pid運(yùn)算方法輸出pwm控制電壓信號至驅(qū)動板16，驅(qū)動板16輸出6～12v可變直流電壓至高壓電源輸出模塊17，該高壓電源輸出模塊17經(jīng)過倍壓升壓處理輸出4kv～8kv直流高壓電源至顆粒物過濾器8。

其中，所述pid運(yùn)算方法包括如下步驟：

1)所述輸入模塊18以室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測值與空氣質(zhì)量設(shè)定值的偏差e和偏差變化率δe作為輸入變量，其中室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測值為pm2.5濃度，空氣質(zhì)量設(shè)定值為pm2.5濃度目標(biāo)值0；輸入變量分為7個分別對應(yīng)空氣質(zhì)量分級的等級，7個等級分別為0/15/35/50/75/125/150，分別對應(yīng)純凈、歐美優(yōu)級質(zhì)量、中國優(yōu)級質(zhì)量、中國良級質(zhì)量、輕度污染質(zhì)量、中度污染質(zhì)量和重度污染質(zhì)量；

2)所述控制運(yùn)算電路19對pid算法中的比例系數(shù)kp、積分系數(shù)ki和微分系數(shù)kd進(jìn)行模糊化運(yùn)算，

kp＝kp'+qp×δkp

其中，kp'為比例系數(shù)的初值，qp為比例變化系數(shù)，δkp為模糊規(guī)則得到的kp調(diào)節(jié)值；

ki＝ki'+qi×δki

其中，ki'為積分系數(shù)的初值，qi為積分變化系數(shù)，δki為模糊規(guī)則得到的ki調(diào)節(jié)值；

kd＝kd'+qd×δkd

其中，kd'為微分系數(shù)的初值，qd為微分變化系數(shù)，δkd為模糊規(guī)則得到的kd調(diào)節(jié)值；

取50為論域0值，e、δe的域?yàn)閇-3，+3]，將其離散成7個等級即[-3，-2，-1，0，+1，+2，+3]；通過調(diào)整pid算法中的kp、ki和kd參數(shù)，對控制運(yùn)算電路19進(jìn)行控制得到比例系數(shù)kp、積分系數(shù)ki、微分系數(shù)kd的論域?yàn)椋簁p[-0.3，-0.2，-0.1，0，0.1，0.2，0.3]、ki[-0.06，-0.04，-0.02，0，0.02，0.04，0.06]、kd[-3，-2，-1，0，1，2，3]；

(3)所述控制輸出模塊20輸出穩(wěn)定的pwm控制電壓信號u，其中e，δe，kp，ki，kd的模糊域?yàn)椋贺?fù)大[nb]、負(fù)中[nm]、負(fù)小[ns]、零[zo]、正小[ps]、正中[pm]、正大[pb]；然后由e、δe隸屬函數(shù)根據(jù)最大值法得出相應(yīng)的模糊變量；

pid算法為：ifeisnbandδethenkp；ifeisnbandδethenki；ifeisnbandδethenkd；

然后采用最大隸屬度法，進(jìn)行反模糊化；依據(jù)pid參數(shù)整定原則及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)，得到輸出量u：

本發(fā)明采用模糊pid算法，將顆粒物過濾器的工作電壓與室內(nèi)空氣質(zhì)量聯(lián)系起來，并根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量狀況，將顆粒物過濾器的工作狀態(tài)調(diào)整為從半載至全載自動調(diào)節(jié)，既可以有效控制能耗，也可以有效降低臭氧發(fā)生量。