本發(fā)明涉及空氣凈化，具體是涉及一種室內(nèi)除甲醛的空氣凈化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代居住和工作環(huán)境中，室內(nèi)空氣質(zhì)量已成為人們健康和生活質(zhì)量的重要因素。特別是甲醛等揮發(fā)性有機(jī)化合物（vocs），常見于裝修材料、家具及其他室內(nèi)用品中，其釋放會對人體健康造成潛在的負(fù)面影響，如呼吸系統(tǒng)問題、皮膚病變甚至致癌風(fēng)險(xiǎn)。

2、雖然目前市場上存在多種空氣凈化技術(shù)和設(shè)備，如活性炭吸附、光催化氧化等，這些技術(shù)主要通過物理或化學(xué)方法去除空氣中的污染物。然而，這些方法往往存在效率低下、無法針對實(shí)時(shí)濃度變化動(dòng)態(tài)調(diào)整凈化效率、以及長期運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)。此外，大多數(shù)現(xiàn)有空氣凈化器不能精確控制室內(nèi)甲醛的濃度，缺乏針對個(gè)別環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)整的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）要解決的技術(shù)問題

2、本發(fā)明主要針對以上問題，提出了一種室內(nèi)除甲醛的空氣凈化方法及系統(tǒng)，其目的是解決現(xiàn)有空氣凈化技術(shù)無法針對實(shí)時(shí)室內(nèi)甲醛濃度變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化凈化效率的問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種室內(nèi)除甲醛的空氣凈化方法，該方法包括如下步驟：

5、采集室內(nèi)空氣樣本，并測定其中的甲醛實(shí)際含量；

6、將測得的甲醛含量數(shù)據(jù)進(jìn)行波形分解，以分離出不同頻率的波形成分；

7、對分離得到的基頻波形和多次高頻波形分別進(jìn)行特征分析，提取其幅度特征和時(shí)間特征；

8、當(dāng)任一波形成分的幅度超過先前設(shè)定的安全閾值時(shí)，計(jì)算所需的調(diào)節(jié)幅度和調(diào)節(jié)時(shí)長；

9、根據(jù)房間當(dāng)前的操作條件，判斷是否滿足啟動(dòng)凈化的標(biāo)準(zhǔn)；

10、結(jié)合房間的凈化歷史配置和新計(jì)算的調(diào)節(jié)幅度及調(diào)節(jié)時(shí)長，形成新的凈化指令；

11、發(fā)出凈化指令，激活或調(diào)整空氣凈化器的運(yùn)行模式，進(jìn)行甲醛濃度的動(dòng)態(tài)調(diào)控。

12、進(jìn)一步地，波形分解包括如下步驟：

13、將采集的室內(nèi)空氣樣本中測得的甲醛含量數(shù)據(jù)輸入至信號處理模塊；

14、使用快速傅里葉變換算法對甲醛含量數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，將時(shí)間域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號；

15、根據(jù)頻域信號的幅度譜識別出主要頻率成分，包括基頻和各次諧波分量；

16、對頻域信號應(yīng)用逆傅里葉變換，分別提取基頻波形以及各次高頻波形，形成多個(gè)時(shí)域波形組件；

17、通過小波變換對每個(gè)時(shí)域波形組件進(jìn)行多尺度分解，捕捉不同尺度下的細(xì)節(jié)特征；

18、根據(jù)小波變換結(jié)果，對每個(gè)波形組件的各個(gè)尺度系數(shù)進(jìn)行閾值處理，去除噪聲，并保留有意義的特征信號；

19、重構(gòu)去噪后的波形組件，獲得已分離出的無噪聲波形成分，包括基頻波形和多次高頻波形。

20、進(jìn)一步地，提取其幅度特征和時(shí)間特征的具體步驟包括：

21、對基頻波形和各次高頻波形進(jìn)行歸一化處理；

22、計(jì)算每個(gè)波形的幅度特征，包括最大值、最小值、均值、均方根值和峰值因子：

23、使用希爾伯特變換對每個(gè)波形進(jìn)行包絡(luò)檢測，提取瞬時(shí)幅度和瞬時(shí)相位，并計(jì)算其變化率作為時(shí)間特征；

24、通過短時(shí)傅里葉變換或連續(xù)小波變換對每個(gè)波形的時(shí)頻特性進(jìn)行分析，提取局部頻率和時(shí)間間隔的變動(dòng)特征；

25、對每個(gè)波形的特征分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成一組綜合特征向量，包括上述計(jì)算所得的幅度特征和時(shí)間特征；

26、將綜合特征向量輸入到預(yù)先訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，評估其對于預(yù)測甲醛濃度變化趨勢的有效性，并優(yōu)化特征選擇。

27、進(jìn)一步地，采用下列公式計(jì)算每個(gè)波形的幅度特征：

28、最大值：，計(jì)算波形在其整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)的最大絕對值；

29、最小值：，計(jì)算波形在其整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)的最小絕對值；

30、均值：，表示波形的總時(shí)間長度，公式計(jì)算該波形的平均值；

31、均根方值：，均方根值是波形平方的均值的平方根，用于描述波形的總體能量或強(qiáng)度；

32、峰值因子：，峰值因子是波形最大值與均方根值的比，比率用來描述波形的峰值與其平均能量水平的比較。

33、進(jìn)一步地，計(jì)算所需的調(diào)節(jié)幅度和調(diào)節(jié)時(shí)長的具體步驟包括：

34、對任一波形成分的幅度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其幅度超過預(yù)設(shè)的安全閾值時(shí)，記錄此時(shí)的幅度值和對應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)；

35、使用以下公式計(jì)算所需的調(diào)節(jié)幅度：

36、；

37、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前操作條件，選擇響應(yīng)模型，計(jì)算調(diào)節(jié)所需的時(shí)間長度；

38、其中，、、分別是pid控制算法中的比例、積分和微分系數(shù);

39、根據(jù)房間的體積、當(dāng)前空氣流通情況以及空氣凈化器的工作效率，調(diào)整上述計(jì)算結(jié)果；

40、將計(jì)算所得的調(diào)節(jié)幅度和調(diào)整時(shí)長作為輸入，生成具體的凈化指令。

41、進(jìn)一步地，判斷是否滿足啟動(dòng)凈化的標(biāo)準(zhǔn)包括以下步驟：

42、檢查房間當(dāng)前的溫度、濕度和通風(fēng)情況；

43、評估空氣凈化器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)及其歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)；

44、對比當(dāng)前測得的甲醛濃度與歷史平均濃度，計(jì)算變化率；

45、根據(jù)預(yù)設(shè)的凈化啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合上述環(huán)境參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)，確定是否需要啟動(dòng)空氣凈化器。

46、進(jìn)一步地，形成新的凈化指令的具體步驟包括：

47、獲取當(dāng)前房間的凈化歷史配置，包括過去的調(diào)節(jié)幅度、時(shí)長和頻次；

48、根據(jù)測得的甲醛濃度和新計(jì)算的調(diào)節(jié)幅度及調(diào)節(jié)時(shí)長，調(diào)整凈化參數(shù)；

49、優(yōu)化凈化指令以匹配當(dāng)前操作條件；

50、生成詳細(xì)的凈化指令列表，包括空氣凈化器的啟動(dòng)時(shí)間、風(fēng)速設(shè)置和運(yùn)行模式。

51、進(jìn)一步地，激活或調(diào)整空氣凈化器的運(yùn)行模式包括以下步驟：

52、接收并解析形成的凈化指令；

53、根據(jù)凈化指令中的參數(shù)調(diào)整空氣凈化器的運(yùn)行模式；

54、動(dòng)態(tài)調(diào)整空氣凈化器的風(fēng)速、過濾器的使用壽命和工作效率；

55、持續(xù)監(jiān)測空氣質(zhì)量，實(shí)時(shí)反饋調(diào)整結(jié)果。

56、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第二方面提供了一種室內(nèi)除甲醛的空氣凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

57、空氣采集單元，用于采集室內(nèi)空氣樣本；

58、甲醛檢測模塊，用于測定空氣樣本中的甲醛實(shí)際含量；

59、信號處理模塊，用于對甲醛含量數(shù)據(jù)進(jìn)行波形分解和特征分析；

60、控制單元，用于計(jì)算所需的調(diào)節(jié)幅度和調(diào)節(jié)時(shí)長，并根據(jù)房間當(dāng)前的操作條件生成凈化指令；

61、空氣凈化器，用于執(zhí)行控制單元發(fā)出的凈化指令，進(jìn)行甲醛濃度的動(dòng)態(tài)調(diào)控；

62、顯示和輸入界面，用于向用戶展示空氣質(zhì)量信息，并允許用戶輸入凈化參數(shù)和查看歷史數(shù)據(jù)。

63、（三）有益效果

64、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種室內(nèi)除甲醛的空氣凈化方法及系統(tǒng)，通過采用波形分解技術(shù)和特征分析，能夠精確地從室內(nèi)空氣樣本中分離和識別甲醛含量的不同頻率波形成分，這使得系統(tǒng)可以更準(zhǔn)確地理解甲醛濃度的時(shí)間動(dòng)態(tài)和變化趨勢。此外，通過計(jì)算超過安全閾值的波形成分所需的調(diào)節(jié)幅度和調(diào)節(jié)時(shí)長，并根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和房間的操作條件動(dòng)態(tài)生成和調(diào)整凈化指令，本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)調(diào)整空氣凈化器的運(yùn)行模式，針對性地減少甲醛濃度。這一動(dòng)態(tài)調(diào)控能力使得空氣凈化更為高效和節(jié)能，同時(shí)也提高了凈化器對環(huán)境變化的響應(yīng)速度和精確度，極大地優(yōu)化了空氣凈化過程，確保了室內(nèi)環(huán)境的健康和安全。