多功能空气净化机及节能净化方法研究

摘要

针对目前空气净化机存在净化效果差，空气质量检测不准确，不能全面探测室内各处空气质量状况，需要频繁更换滤纸，难以根据室内实时空气质量状况自动调整净化强度从而浪费能源等问题，本文在现有的空气净化方法基础上，通过应用无线传感网络技术和空气物理化学综合净化技术，设计了多功能空气净化机，研究其节能净化方法，研究主要内容和结果如下:
　　首先根据一般室内空气质量问题、净化要求和空气净化机存在问题，分析确定了空气净化机三种目标净化物，包括灰尘颗粒、VOCs有毒有害气体和二氧化碳气体，以及灰尘过滤、VOCs气体吸收和二氧化碳吸收净化顺序，基于灰尘过滤系统、有毒有害气体吸收分解系统和二氧化碳吸收系统设计了多功能空气净化机总体结构方案，及三部分对应净化风道及污染物净化吸收装置;基于空气质量无线检测系统、灰尘滤纸自动更换系统和控制系统，根据室内污染物浓度及其空间分布自动控制净化功能和净化强度，达到对室内空气节能净化目的。
　　然后，针对节能净化要求，设计了空气净化机的测控系统。测控系统有主控节点和空气质量无线检测节点两部分组成。测控系统主控节点基于SPCE061A单片机和CC2430无线收发模块，采用液晶屏和矩阵键盘人机接口，设计了风机转速控制电路、更新滤纸控制电路、多种污染物净化吸收装置控制电路、压差等净化机内部和周围环境信息传感器、光电开关及其信号调理电路等。空气质量无线检测节点均匀分布于室内，每个空气质量无线检测节点基于CC2430无线收发模块，应用MG811二氧化碳传感器、MS1100有毒有害气体传感器、PD4NS灰尘传感器，设计了各传感器信号调理电路，及电源供电电路等。采用各功能程序模块化方法，分别设计了测控系统主控节点和空气质量无线检测节点程序。主要包括主程序设计、自动工作模式子程序设计、手动工作模式子程序设计、空气质量检测系统程序包括组网和数据传输程序以及数据采集A/D转换程序、参数设置子程序和液晶显示子程序等功能程序。
　　最后，搭建空气净化试验平台，通过模拟室内污染环境，分别进行了空气净化机自动工作模式、手动工作模式、传感器参数输入功能、空气质量检测和显示室内空气质量状况功能试验。还进行了灰尘、二氧化碳、VOCs有毒有害气体净化的节能效果试验。试验结果表明:空气净化机能够探测并显示室内不同位置空气质量状况，可根据空气中灰尘、二氧化碳和VOCs气体不同位置浓度状况进行实时有针对性的净化处理;自动净化模式下，灰尘净化时间增加14％，节能24％;二氧化碳净化时间增加1.7％，节能12％; VOCs有毒有害气体净化时间增加7.9％，节能19％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 空气净化机发展概述

1．2．2 空气净化技术和方法国外研究现状

1．2．3 空气净化技术和方法国内研究现状

1．3 研究主要内容

1．3．1 多功能空气净化机总体设计及节能净化方法研究

1．3．2 空气质量无线检测节点设计

1．3．3 多功能空气净化机测控系统主控节点设计

1．4 本文章节安排

第二章 空气净化机总体设计及节能净化方法研究

2．1 空气净化功能及性能要求分析

2．1．1 目标净化物确定

2．1．2 净化性能分析

2．1．3 净化功能分析

2．2 净化方法及机理分析

2．2．1 灰尘净化方法及机理分析

2．2．2 有害气体净化方法及机理分析

2．2．3 二氧化碳吸收方法及机理分析

2．3 空气净化机总体方案设计

2．3．1 净化顺序及方案分析确定

2．3．2 总体结构设计

2．3．3 净化风道及污染物净化吸收装置设计

2．4 空气净化机节能净化方法研究

2．5 本章小结

第三章 测控系统硬件设计

3．1 测控系统总体方案设计

3．2 数据处理控制器选择

3．3 主控节点硬件设计

3．3．1 主控节点总体设计

3．3．2 灰尘过滤测控系统设计

3．3．3 风机调速测控系统设计

3．3．4 主控节点人机接口设计

3．4 空气质量无线检测节点硬件设计

3．4．1 无线检测节点总体设计

3．4．2 灰尘传感器及其检测电路

3．4．3 有毒有害气体传感器及其检测电路

3．4．4 二氧化碳检测传感器及其检测电路

3．5 本章小结

第四章 测控系统软件设计

4．1 软件总体设计要求

4．2 主控节点凌阳单片机主程序设计

4．2．1 自动与手动工作模式程序设计

4．2．2 参数设定子程序设计

4．2．3 键盘扫描子程序设计

4．2．4 液晶显示子程序设计

4．2．5 主控节点无线传输模块主程序设计

4．3 空气质量无线检测节点程序设计

4．3．1 空气质量检测节点主程序设计

4．3．2 数据采集A／D转换子程序

4．4 本章小结

第五章 净化机功能试验与性能测试研究

5．1 试验内容

5．2 实验条件

5．2．1 软件编译调试环境

5．2．2 空气净化试验平台及室内污染环境模拟

5．3 空气净化机多功能试验过程及结果讨论

5．4 空气净化机净化性能测试试验

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间研究成果