離子云消霾降塵單元、基站及集群系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及空氣凈化【技術領域】，公開了一種離子云消霾降塵單元、基站及集群系統(tǒng)。該單元包括：正離子發(fā)射陣列、負離子發(fā)射陣列、正電壓發(fā)生器、負電壓發(fā)生器、控制器及檢測電路；其中，檢測電路耦接至控制器，將檢測的運行數(shù)據(jù)提供給控制器；控制器耦接正電壓發(fā)生器和負電壓發(fā)生器，根據(jù)運行數(shù)據(jù)和運行目標調控電壓發(fā)生器中的運行參數(shù)；正電壓發(fā)生器耦接正離子發(fā)射陣列、負電壓發(fā)生器耦接負離子發(fā)射陣列，依靠運行參數(shù)中設置的脈沖驅動信號的頻率和占空比調節(jié)正離子發(fā)射陣列和負離子發(fā)射陣列所產(chǎn)生的正負離子的濃度。本發(fā)明的方案有效促進了空氣離子團的可控性擴散，可對大氣污染物直接進行凈化和降解。
【專利說明】離子云消霾降塵單元、基站及集群系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空氣凈化【技術領域】，特別涉及一種離子云消霾降塵單元、基站及集群系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化的逐步實現(xiàn)，前期通過破壞環(huán)境和消耗資源來發(fā)展工業(yè)的弊端也日益凸顯，最典型的就是大氣污染和大范圍霧霾天氣的出現(xiàn)。我國目前治理大氣污染的方法通常是采用限制污染源的排放或強制使用新型能源，如單雙號限制汽車出行、限制購買小汽車、采用天然氣取暖、限制工業(yè)用煤等。這些措施雖然能達到一定效果，但這種行政措施是在限制了人民生活方式或工業(yè)發(fā)展后實現(xiàn)的，無疑會造成人們日常生活不便或受限，以及生活成本增加等困難。此外還有一種使用空氣凈化裝置，即采用化學方法或物理吸附過濾等方法，如家庭或飯店廚房排煙過濾器、汽車尾氣三元濾化裝置等，是確保向室外大氣排放經(jīng)過處理的盡量清潔的無害氣體或顆粒，它們皆無法做到對大氣本身進行凈化和處理。
[0003]也有人提出采用水霧化系統(tǒng)并取得專利，利用水霧吸附大氣中的懸浮物而降塵。但這種方案實際存在無法避免的問題，即水霧噴灑過程中的水霧本身就會影響大氣透明度，空氣的濕度會增加，由于濕度增加會加速某些對人體有害細菌的滋生和有害病毒的傳播；加上“水”對我國來說是重要的生態(tài)稀少資源，特別是對于我國北方地區(qū)，因此該方案的負面效果遠大于實際效用?，F(xiàn)有技術中，室內空氣凈化多采用負氧離子發(fā)生器，家用的負氧離子發(fā)生器可以在室內有限空間內對空氣中的懸浮顆粒物進行降落，但這種方式負氧離子的擴散性有限，只能在封閉空間中起到降塵作用，無法使用在室外空間上。另外也有人構思采用離子風對大空間進行降塵，但這類設備必須采用大功率風機將空氣離子吹向空間，在加快離子的噴射擴散的同時，也將空中的大顆粒懸浮物帶升到空間中，降塵作用不明顯且作用區(qū)域有限。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是如何實現(xiàn)大范圍的消霾降
/1、土。
[0005]為解決上述問題，一方面，本發(fā)明提供了一種離子云消霾降塵單元，所述單元包括:正離子發(fā)射陣列、負離子發(fā)射陣列、正電壓發(fā)生器、負電壓發(fā)生器、控制器及檢測電路；其中，
[0006]所述檢測電路耦接至所述控制器，將檢測的運行數(shù)據(jù)提供給所述控制器；
[0007]所述控制器耦接所述正電壓發(fā)生器和所述負電壓發(fā)生器，根據(jù)所述運行數(shù)據(jù)和運行目標調控電壓發(fā)生器中的運行參數(shù)；
[0008]所述正電壓發(fā)生器耦接所述正離子發(fā)射陣列、所述負電壓發(fā)生器耦接所述負離子發(fā)射陣列，依靠運行參數(shù)中設置的脈沖驅動信號的頻率和占空比調節(jié)所述正離子發(fā)射陣列和所述負離子發(fā)射陣列所產(chǎn)生的正負離子的濃度。
[0009]優(yōu)選地，所述單元中:所述正電壓發(fā)生器和所述負電壓發(fā)生器的被控端還連接電源線來獲取相應的正負電壓。
[0010]優(yōu)選地，所述單元中:
[0011]所述負高壓發(fā)生器的電壓為O?-500kv內連續(xù)可調的直流電壓，其正極連接電路參考地或機箱外殼，負極接所述負離子發(fā)射陣列；
[0012]所述正高壓發(fā)生器的電壓為O?500kV內連續(xù)可調的直流電壓，其負極連接電路參考地或機箱外殼，正極接所述正離子發(fā)射陣列。
[0013]優(yōu)選地，所述正離子發(fā)射陣列和/或所述負離子發(fā)射陣列由若干組金屬纖維束連接而成。
[0014]優(yōu)選地，所述檢測電路包括電壓取樣電路、電流取樣電路和溫度傳感器。
[0015]另一方面，本發(fā)明還同時提供了一種離子云消霾降塵基站，所述基站包括:基站控制器和多個如上所述的單元；其中，每個單元的控制器與所述基站控制器通過基站總線相耦接。
[0016]優(yōu)選地，所述基站還包括:
[0017]至少一臺環(huán)境數(shù)據(jù)采集器，所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集器通過有線或無線方式與所述基站控制器耦接，將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)反饋給所述基站；以及，
[0018]定位裝置，所述定位裝置通過有線或無線方式與所述基站控制器耦接，將采集的基站的定位信息反饋給所述基站。
[0019]優(yōu)選地，所述基站是固定安裝的或移動布置的。
[0020]再一方面，本發(fā)明還同時提供一種離子云消霾降塵集群系統(tǒng)，所述集群系統(tǒng)包括:系統(tǒng)云計算處理中心和多個如上所述的基站；其中，每個基站通過有線或無線網(wǎng)絡與所述系統(tǒng)云計算處理中心相耦接。
[0021]優(yōu)選地，所述集群系統(tǒng)中，基站之間的距離為0.1公里至100公里。
[0022]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供了一種離子云消霾降塵單元、基站和集群系統(tǒng)，本發(fā)明的方案有效促進了空氣離子團的可控性擴散，可對大氣污染物直接進行凈化和降解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的一個實施例中離子云消霾降塵單元的結構示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中離子云消霾降塵基站的結構示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的一個更優(yōu)選實施例中離子云消霾降塵集群系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領域技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個部件。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分部件的方式，而是以部件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。此外，“耦接” 一詞在此包含任何直接及間接的電性耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性耦接于所述第二裝置，或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本發(fā)明的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例為實施本發(fā)明的較佳實施方式，所述描述是以說明本發(fā)明的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所界定者為準，基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0027]離子降塵最大的問題是負氧離子的擴散能力有限，有鑒于此，本發(fā)明的技術方案中通過集群式方式布置“離子云”基站，在室外人工持續(xù)不間斷制造高濃度的空氣離子團；此外通過控制空氣離子的極性和濃度來促使空氣離子團向指定區(qū)域擴散。具體地，空氣離子團形成具有帶電特性的離子云團，該云團中的負離子遇到空中的懸浮顆粒物就會聚合，進而顆粒質量增大，由于重力作用而降落到地面，或有正離子極板吸引附著于正離子極板上。
[0028]如圖1所示，在本發(fā)明的一個實施例中，一個最基本的離子云消霾降塵單元包括:正離子發(fā)射陣列、負離子發(fā)射陣列、正電壓發(fā)生器、負電壓發(fā)生器、控制器及檢測電路；其中，檢測電路耦接至控制器，將檢測的運行數(shù)據(jù)提供給控制器；控制器耦接正電壓發(fā)生器和負電壓發(fā)生器，根據(jù)運行數(shù)據(jù)和運行目標調控電壓發(fā)生器中的運行參數(shù)；正電壓發(fā)生器耦接正離子發(fā)射陣列、負電壓發(fā)生器耦接負離子發(fā)射陣列，依靠運行參數(shù)中設置的脈沖驅動信號的頻率和占空比調節(jié)正離子發(fā)射陣列和負離子發(fā)射陣列所產(chǎn)生的正負離子的濃度。
[0029]在圖1中，正電壓發(fā)生器和負電壓發(fā)生器的被控端還連接電源線來獲取相應的正負電壓。檢測電路包括電壓取樣電路、電流取樣電路和溫度傳感器，用于隨時檢測系統(tǒng)的運行情況。優(yōu)選地，每個單元的控制器為單片機或微處理器；單片機或微處理器通過總線接口電路，接收總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或指令，向負電壓發(fā)生器或正電壓發(fā)生器發(fā)送脈沖驅動信號，其脈沖驅動信號的頻率和占空比受單片機或微處理器的控制，負離子發(fā)射陣列或正離子發(fā)射陣列所產(chǎn)生的負離子或正離子的濃度得以改變。單片機或微處理器還隨時采集溫度測量電路、電壓測量電路、電流測量電路的檢測值并進行處理并隨時調節(jié)脈沖驅動信號的頻率或占空比，以便自動控制負電壓發(fā)生器和正電壓發(fā)生器電壓。
[0030]在其他優(yōu)選實施例中，負高壓發(fā)生器的電壓為O?_500kV內連續(xù)可調的直流電壓，其正極為電路參考地或機箱外殼，負極接負離子發(fā)射陣列；正高壓發(fā)生器的電壓為O?500kV內連續(xù)可調的直流電壓，其負極為電路參考地或機箱外殼，正極接正離子發(fā)射陣列。正離子發(fā)射陣列和/或負離子發(fā)射陣列由若干組金屬纖維束連接而成。
[0031]再結合圖2，多個如圖1所示的單元通過基站總線組接成一個基站，每個單元的控制器與基站控制器通過基站總線相耦接，實現(xiàn)基站與各個單元的數(shù)據(jù)傳輸、指令送達和相關控制，由基站控制器對各個單元進行統(tǒng)一調度。每個基站負責區(qū)域內還包括至少一臺環(huán)境數(shù)據(jù)采集器，環(huán)境數(shù)據(jù)采集器與基站控制器通過有線或無線方式耦接，將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)反饋給基站。此外，基站還包括定位裝置，圖2中優(yōu)選為BDS (北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng))用戶端，定位裝置采集基站的定位信息，并由基站控制器將定位信息、環(huán)境數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)和運行參數(shù)上報給上級系統(tǒng)。
[0032]優(yōu)選地，基站對所實施消霾降塵區(qū)域的位置、溫度、濕度、大氣壓強、大顆粒塵埃濃度、PM2.5濃度、空氣負離子濃度、空氣正離子濃度、光照度等相關環(huán)境參數(shù)進行實時測量?；究梢允枪潭ǖ?，也可以是移動的，基站可安裝于地面、各類建筑物頂部、電力線塔架、各類線纜線桿、公共照明燈桿，或安裝在各類交通汽車或電車車頂?；究筛鶕?jù)各個區(qū)域的霧霾情況、懸浮物濃度以及溫度、濕度、大氣壓強和光照強度等指標進行間隔布局，基站之間距離最小可以為0.1公里，最大可以為數(shù)十公里(優(yōu)選不超過100公里)。
[0033]由多個基站構成的離子云消霾降塵集群系統(tǒng)的拓撲結構如圖3所示。系統(tǒng)云計算處理中心是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理運算和總指揮，該中心由具有云計算和云處理能力的高配置計算機或服務器及數(shù)據(jù)交換設備來擔當。系統(tǒng)云計算處理中心根據(jù)各基站反饋的數(shù)據(jù)進行實時的環(huán)境監(jiān)視和系統(tǒng)運行狀態(tài)的調整。具體地，系統(tǒng)云計算處理中心提供的功能包括實時顯示、數(shù)據(jù)存儲與查詢、區(qū)域地圖、控制模型庫、運算中心、人工智能操作界面等，為整個系統(tǒng)提供全方位實時服務。
[0034]離子云是集群系統(tǒng)的眾多單元所激發(fā)出的不可見空氣離子聚集體，在空氣中的覆蓋水平面積通常大于100m2，其離子云厚度在2m以上，可形象的稱之為離子云。消霾降塵的“霾”和“塵”，是指粒徑在0.1 μ m至10 μ m的空氣中的懸浮物，其中包含對人體危害最大的PM2.5可吸入顆粒物，這類物體被人吸入后對人體具有一定的損害。
[0035]在本發(fā)明的技術方案中，單元是系統(tǒng)的基礎核心部件，是離子云形成所需的離子觸發(fā)源，單元中離子發(fā)生器的啟停和工作頻率、輸出電壓、輸入波形完全由單片機驅動或控制，每一系統(tǒng)單元皆含有對溫度、電壓、電流等相關參數(shù)的測量，可以分別或同時產(chǎn)生空氣負離子和空氣正離子，所產(chǎn)生的空氣離子的濃度是可控的。由這樣的若干單元構成系統(tǒng)基站，基站對所實施消霾降塵區(qū)域的位置、溫度、濕度、大氣壓強、大顆粒塵埃濃度、PM2.5濃度、空氣負離子濃度、空氣正離子濃度、光照度等相關環(huán)境參數(shù)進行實時測量。隨后再由若干基站構成系統(tǒng)，系統(tǒng)對所有基站測量數(shù)據(jù)進行采集分析，同時對各個基站實行人工智能或自動智能控制:系統(tǒng)對所有受控基站的采集數(shù)據(jù)進行云計算處理分析，根據(jù)計算機內部建立的數(shù)學模型對所有的單元進行控制，以達到制造離子云和消霾降塵的最佳效果。
[0036]在本發(fā)明的系統(tǒng)中，單元與基站之間、基站與環(huán)境數(shù)據(jù)采集器之間可以采用無線或有線技術進行數(shù)據(jù)傳輸，基站與系統(tǒng)云處理中心采用有線或無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)或指令傳輸，如電話無線網(wǎng)業(yè)務、BDS或GPS衛(wèi)星定位與數(shù)據(jù)傳送業(yè)務、海事衛(wèi)星通信業(yè)務等。
[0037]最基本地，本發(fā)明所述的系統(tǒng)單元是可控型和可調節(jié)的正負離子發(fā)生器組成并連接發(fā)射陣列，所形成的離子云自下而上緩慢移動和擴散，并最終聚合空氣中的霧霾和懸浮顆粒物而下沉到地面或附著于建筑物上。根據(jù)地球空間原理，高空中大氣離子層具有正電特性，單元所產(chǎn)生的空氣負離子云由單元負離子發(fā)射陣列向空中自下而上運動，所以是消霾降塵的主力軍，單元所產(chǎn)生的正離子向地面發(fā)射并形成低密度離子云，使得由負離子吸附懸浮顆粒物后而質量變大顆粒物加速其降沉。因此，本發(fā)明可以對廣闊的大氣空間進行持續(xù)的空氣凈化，通常在2小時內可使能見度為Ikm的大氣霧霾降到50km以上。同時，空氣負氧離子對人類具有保健治療和抗衰老的作用，本發(fā)明若在所有空氣污染嚴重的地區(qū)推廣使用，必將減小地球溫室效應，抑制或阻止地球變暖，以及由地球變暖所帶來的南北極冰雪融化、海平面上升等問題。
[0038]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供了一種離子云消霾降塵單元、基站和集群系統(tǒng)，本發(fā)明的方案有效促進了空氣離子團的可控性擴散，可對大氣污染物直接進行凈化和降解。該方案使用的電力非常小，通常一個離子發(fā)射單元所消耗的電功率不足10W，通過本發(fā)明形成的系統(tǒng)，可產(chǎn)生大量的空氣離子并形成離子云，可以對廣闊的大氣空間進行持續(xù)的空氣凈化，通常在2小時內可使能見度為Ikm的大氣霧霾降到50km以上。此外，大范圍形成的空氣負氧離子，還對人體具有保健治療和抗衰老等作用。
[0039]雖然以上結合優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但本領域的技術人員應該理解，本發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，在不背離由所附權利要求書限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明作出各種修改、增加、以及替換。
【權利要求】
1.一種離子云消霾降塵單元，其特征在于，所述單元包括:正離子發(fā)射陣列、負離子發(fā)射陣列、正電壓發(fā)生器、負電壓發(fā)生器、控制器及檢測電路；其中， 所述檢測電路耦接至所述控制器，將檢測的運行數(shù)據(jù)提供給所述控制器； 所述控制器耦接所述正電壓發(fā)生器和所述負電壓發(fā)生器，根據(jù)所述運行數(shù)據(jù)和運行目標調控電壓發(fā)生器中的運行參數(shù)； 所述正電壓發(fā)生器耦接所述正離子發(fā)射陣列、所述負電壓發(fā)生器耦接所述負離子發(fā)射陣列，依靠運行參數(shù)中設置的脈沖驅動信號的頻率和占空比調節(jié)所述正離子發(fā)射陣列和所述負離子發(fā)射陣列所產(chǎn)生的正負離子的濃度。
2.根據(jù)權利要求1所述的離子云消霾降塵單元，其特征在于，所述單元中: 所述正電壓發(fā)生器和所述負電壓發(fā)生器的被控端還連接電源線來獲取相應的正負電壓。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的離子云消霾降塵單元，其特征在于，所述單元中: 所述負高壓發(fā)生器的電壓為O?-500kV內連續(xù)可調的直流電壓，其正極連接電路參考地或機箱外殼，負極接所述負離子發(fā)射陣列； 所述正高壓發(fā)生器的電壓為O?500kV內連續(xù)可調的直流電壓，其負極連接電路參考地或機箱外殼，正極接所述正離子發(fā)射陣列。
4.根據(jù)權利要求1所述的離子云消霾降塵單元，其特征在于，所述正離子發(fā)射陣列和/或所述負離子發(fā)射陣列由若干組金屬纖維束連接而成。
5.根據(jù)權利要求1所述的離子云消霾降塵單元，其特征在于，所述檢測電路包括電壓取樣電路、電流取樣電路和溫度傳感器。
6.一種離子云消霾降塵基站，其特征在于，所述基站包括:基站控制器和多個如權利要求1-5中任一項所述的單元；其中，每個單元的控制器與所述基站控制器通過基站總線相率禹接。
7.根據(jù)權利要求6所述的基站，其特征在于，所述基站還包括: 至少一臺環(huán)境數(shù)據(jù)采集器，所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集器通過有線或無線方式與所述基站控制器耦接，將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)反饋給所述基站；以及， 定位裝置，所述定位裝置通過有線或無線方式與所述基站控制器耦接，將采集的基站的定位信息反饋給所述基站。
8.根據(jù)權利要求6所述的基站，其特征在于，所述基站是固定安裝的或移動布置的。
9.一種離子云消霾降塵集群系統(tǒng)，其特征在于，所述集群系統(tǒng)包括:系統(tǒng)云計算處理中心和多個如權利要求6-8中任一項所述的基站；其中，每個基站通過有線或無線網(wǎng)絡與所述系統(tǒng)云計算處理中心相耦接。
10.根據(jù)權利要求9所述的集群系統(tǒng)，其特征在于，所述集群系統(tǒng)中，基站之間的距離為0.1公里至100公里。
【文檔編號】H01T23/00GK103730836SQ201410005117
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】王立新, 王梅, 宋鴻茹, 郭金平, 王龍慶 申請人:王立新, 王梅, 宋鴻茹, 郭金平, 王龍慶