基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统及方法

摘要

本发明提供一种基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统及通风控制方法，该系统包括多个送风机、排风机和诱导风机，根据地下车库的面积和建筑形状，将上述风机按照预定规律排布在地下车库的顶上，在地下车库中还设置有多个一氧化碳浓度传感器，并将检测到的一氧化碳浓度变化实时传递到各级控制器中，根据一氧化碳的浓度变化实时调整诱导风机的工作方式，以便于及时有效地扰动一氧化碳富集区域的空气，并将之排出至外界。本发明能够根据监测到的一氧化碳浓度自行调整诱导风机中喷出气流方向，还能够智能调控各个风机的状态参数，在确保通风良好的情况下节约运行成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于地下车库的通风控制系统，具体涉及一种基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统。

背景技术

我国现在汽车数量正逐年增加，随之而来的是城市停车与土地资源占用之间的问题。地下车库以其面积大、节约建筑用地、管理集中等优势解决了存车用地紧张矛盾，然而，地下车库由于自然通风不畅，其内部的汽车在起步、刹车等操作的过程中会产生额外的有害气体，地下车库中空气中汽油蒸汽及一氧化碳等危险物质的浓度相对较高，需要采取及时通风的方式予以排除，以免发生危险，为此，大部分地下车库在设计施工时会建立较为复杂的管道通风、排风系统，通过持续大量地相地下车库中注入外界空气，以使得上述有害的危险气体含量低于警戒值；

上述方案虽然被广泛使用，但是其缺点和不足较为明显，首先，该通风系统所需要的管道数量众多，需要占用的空间很大，导致地下车库的实际使用空间减小，另外，该通风系统需要常年驱动工作，每时每刻都有消耗很多的能源，在造成较大的资源浪费的同时也加重了地下车库的维护成本；

为此，有识之士提出了更为节约空间的基于诱导射流技术的通风系统，该系统中设置有送风机、排风机和诱导风机，通过送风机相地下车库中注入新鲜空气，通过诱导射流原理扰动地下车库中的空气，使得污浊空气通过排风机排出，该系统由于无需设置通气管道，所以占用空间较小，能够节约地下车库的有效空间，现已成为新建地下车库的首要备选方案，但是，现有的该基于诱导射流技术的通风系统也有一定的缺陷和不足，还有一些问题没有得到合理的解决方案，比如，该系统需要设置多个进风通道和出风通道，还要在地下车库的顶部布置多个诱导风机，但是具体如何设置这些设备才能使其具有最佳的工作效果，如何控制诱导风机的上喷射气流的方向才能最大限度地带走污浊空气，如何避免气流短路，等等；

另外，无论是针对有管道的通风系统还是无管道的诱导射流通风系统，在满足基本的通风情况下，都要考虑如何降低能耗，避免资源浪费，由粗狂型向节约型转变；对于无管道的诱导射流通风系统，虽然在安装前会经过计算设计，以使得诱导风机可以兼顾到几乎所有的空间，使得地下车库的每一处空气都能得到及时的更新处理，但是实际运行中的具体状况和理论计算之间必然具有一些偏差，受到人为干扰的情况下，该偏差将会进一步扩大，所以该系统还需要具备自我调节能力；针对地下车库中不同高度层面中有害气体聚集程度不同的状况，目前的通风系统也没有一个良好的解决方案。

由于上述原因，本发明人对现有的地下车库通风系统做了深入研究，以便于设计出一种能够解决上述问题的基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统，该系统包括多个送风机、排风机和诱导风机，根据地下车库的面积和建筑形状，将上述风机按照预定规律排布在地下车库的顶上，在地下车库中还设置有多个一氧化碳浓度传感器，并将检测到的一氧化碳浓度变化实时传递到各级控制器中，根据一氧化碳的浓度变化实时调整诱导风机的工作方式，以便于及时有效地扰动一氧化碳富集区域的空气，并将之排出至外界，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统，该系统包括送风机1、排风机2和诱导风机3，

其中，通过送风机1将外界空气引入到地下车库，

通过排风机2将地下车库中的空气排出至地下车库之外，

诱导风机3用于循环搅动地下车库中的空气。

其中，该系统还包括一氧化碳浓度传感器4和中央处理模块5，所述一氧化碳浓度传感器4用于检测地下车库中的一氧化碳浓度，并实时将监测到的一氧化碳浓度信息传递给中央处理模块5，

所述中央处理模块5根据监测到的一氧化碳浓度信息控制诱导风机3的工作功率。

其中，所述控制系统还包括显示屏6和报警系统7，

其中，所述显示屏6用于实时显示地下车库中各个位置的一氧化碳浓度信息，

所述，报警系统7用于在地下车库内的一氧化碳浓度超过警戒值时启动工作，通过声光的形式发出报警警示。

其中，该系统中还包括温度传感器8，温度传感器8用于监测地下车库的中的温度信息。

其中，所述一氧化碳浓度传感器4包括至少两个探头41。

其中，各个一氧化碳浓度传感器4上的多个探头41之间纵向排布。

其中，各个探头41之间留有30-60cm的距离。

其中，所述中央处理模块5包括TMS320F2812芯片。

其中，所述通风控制系统中还包括鼓风机9和与之相配合的导流板91，鼓风机9和导流板91都位于与地下车库内部地面距离1.3-1.8m的同一个水平面上。

其中，所述鼓风机9的出风口朝向导流板91所在的方向，二者之间留有预定距离，所述导流板91中部向内凹陷，呈类半球状。

本发明还提供一种基于诱导射流技术的地下车库通风控制方法，该方法采用上文所述的系统，基于诱导射流技术对地下车库进行通风控制。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统能够根据监测到的一氧化碳浓度自行调整诱导风机中喷出气流方向，以便于及时对一氧化碳浓度较高的区域做换气处理；

(2)根据本发明提供的基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统能够智能调控各个风机的工作功率等状态参数，在确保通风良好的情况下节约该通风系统的运行成本。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统模块化结构示意图，

图2示出根据本发明一种优选实施方式的基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统空间结构的示意图。

附图标号说明：

1-送风机

2-排风机

3-诱导风机

4-一氧化碳浓度传感器

5-中央处理模块

6-显示屏

7-报警系统

8-温度传感器

9-鼓风机

91-导流板

31-微处理模块

32-微存储芯片

33-通讯模块

41-探头

51-浓度信息存储库

52-工作状态信息存储库

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统，如图1和图2中所示，该系统包括送风机1、排风机2和诱导风机3，所述送风机有多个，在每个送风机附近都对应开设有进风口，以便通过送风机将外界空气引入到地下车库，所述排风机有多个，在每个排风机附近都对应开设有出风口，以便于通过排风机地下车库中的空气排出至地下车库之外，所述诱导风机有多个，所述诱导风机也称为射流风机、接力风机，其用于搅匀、清除局部空气死角，使局部空气得到改善，每个诱导风机中都设置有多个喷嘴，且各个喷嘴的喷射角度可调。

该系统还包括一氧化碳浓度传感器4和中央处理模块5，所述一氧化碳浓度传感器4设置有多个，按照预定规律分布在地下车库的各个区域，实时将监测到的一氧化碳浓度信息传递给中央处理模块5，所述中央处理模块5根据监测到的一氧化碳浓度信息控制诱导风机3的工作功率，当监测到一氧化碳浓度低于预定值时，可控制诱导风机降低工作功率或者暂停工作，以便于降低能源消耗，节省地下车库的运营成本；

优选地，所述控制系统还包括显示屏6和报警系统7，其中，显示屏6与一氧化碳浓度传感器4和中央处理模块5相连，用于实时显示监测到的地下车库中各个位置的一氧化碳浓度信息，并且显示出各个诱导风机的工作状态，以便于人工监控该通风系统的运行状况；当车库内的一氧化碳浓度和/或温度超过报警戒值时，中央处理模块5控制报警系统7启动工作，通过声光的形式发出报警警示；所述报警系统7包括LED灯和蜂鸣器；所述显示屏6包括液晶显示器，优选地，该警戒值为一氧化碳浓度达到100PPm。

该系统中还包括与中央处理模块5相连的温度传感器8，用于监测地下车库的中的温度信息，当温度过低或者过高时，通过中央处理模块5调节送风机1和排风机2，以便于保持地下车库内的温度处于合理的范围内。

本发明中所述的诱导风机为本领域中常用的诱导风机，其上设置有8个可选喷嘴出口，可以按照现场情况任选3个位置设置为有效喷嘴。该诱导风机可以通过该3个喷嘴向外喷射高速空气流/诱导气流，从而在地下停车场内形成定向气流，各个喷嘴的喷射方向都可以控制调整，可360任意调整旋转。

在一个优选的实施方式中，地下车库中需要布置很多个诱导风机，每个诱导风机所处的工作环境都是不同的，每个诱导风机适宜的喷风角度也各不相同，还需要根据实际使用状况予以调节，如果将各个诱导风机所处区域的各种信息集中起来，由中央处理模块5统一协调各个诱导风机的喷风方向，该中央处理模块5中的数据模型将会极其复杂，开发该模型的成本会极其高昂，开发时间也会极为漫长，最重要的是每个地下车库的建筑面积、形状都不相同，该系统缺乏通用性，所以该系统不可能设计的较为精准，这就导致其控制效果必然不够理想，往往是以加大功率、加大能耗的方式来弥补设计上的疏漏，造成较大的资源浪费。为此，发明中采用蚁群算法，由各个诱导风机自行根据其自身所处区域的一氧化碳浓度特定自行调整其自身的喷射方式，由中央处理模块5统一协调各个诱导风机的功率，则能够较为完美地解决上述问题，具体来说：

在一个优选的实施方式中，在每个诱导风机3上都设置有一个微处理模块31，在每个诱导风机3可影响到的区域中都分布有多个一氧化碳浓度传感器4，且该区域中的每个一氧化碳浓度传感器4在与中央处理模块5相连的同时也与该区域中的诱导风机3相连，即该区域中的一氧化碳浓度传感器4实时将监测到的一氧化碳浓度信息分别发送给中央处理模块5和微处理模块31，所述微处理模块31用于控制诱导风机3上喷嘴的喷射方向；

在一个优选的实施方式中，所述一氧化碳浓度传感器4包括至少两个探头41，该传感器监测到的一氧化碳浓度为所述探头所处位置的一氧化碳浓度；优选地，各个一氧化碳浓度传感器4上的多个探头之间纵向排布，即具有相同的横纵坐标值，不同的高度值，各个探头之间留有30-60cm的距离，优选地，设置在不同位置的一氧化碳浓度传感器4中包含的探头数量不等，贴着墙壁设置的一氧化碳浓度传感器4可以包括5个探头，各个探头之间间距50cm，最下方的探头距离地面50cm；由于一氧化碳浓度在不同的空间高度层面是不同的，如果在一个区域只设置一个探测点，探测到的数值往往是不够全面的，基于不全面的数据设计的处理过程自然也是不完善的，其处理结果自然也就存在诸多安全隐患。

所述微处理模块31中存储有其附近的每一个一氧化碳浓度传感器4的位置信息，也存储有其自身所在的诱导风机3的位置信息，并实时接收其周围的一氧化碳浓度传感器4传递来的一氧化碳浓度信息，当发现其中一氧化碳浓度超过50ppm，并持续时间达到1分钟时，立即调取该探头41所在处的空间位置信息，并判断该诱导风机的喷嘴是否有可以扰动该空间位置，并记录当前时间，当判断结果为喷嘴可以扰动该空间位置时，保持现状不做处理；当判断结果为喷嘴不能扰动该空间位置时，进一步判断该诱导风机的3个喷嘴可扰动的空间区域中，是否存在一个喷嘴对应的空间区域中不包含一氧化碳浓度超过50ppm的空间点，如果存在这样的喷嘴，调整该喷嘴的喷射方向，使该喷嘴扰动该探头41所在的空间位置，如果不存在这样的喷嘴，保持现状不作处理。

当所述一氧化碳浓度传感器4传递出的一氧化碳浓度超过70ppm时，中央处理模块5调整增大该探头41所在一氧化碳浓度传感器4对应的诱导风机3的工作功率；

当一个诱导风机3可影响到的区域中分布的多个一氧化碳浓度传感器4获得的一氧化碳浓度信息都低于50ppm时，所述中央处理模块5调整降低该诱导风机3的工作功率；

当所述一氧化碳浓度传感器4传递出的一氧化碳浓度超过90ppm时，中央处理模块5将该探头41所在一氧化碳浓度传感器4对应的诱导风机3的工作功率调整至最大，同时增大该导风机3周围的其他导风机3的工作功率，此时不考虑所述其他诱导风机对应区域的一氧化碳浓度信息，直至所有探测点的一氧化碳浓度都低于90ppm；

通过上述中央处理模块5和各个诱导风机中的微处理模块31协同作业，分工计算，既能够减少各自的计算过程，提高处理效率，还能够简化各自的计算模型，极大地降低研发设计成本，提高该通风系统的实用价值。

优选地，所述一氧化碳浓度传感器4可以为MQ系列的MQ-7传感器，可以多个该MQ-7传感器集合在一起成为一个本发明中所述的一氧化碳浓度传感器4，该传感器中还设置有数据采集及A/D转换电路，以便进一步简化后续处理模块中的计算量，所述中央处理模块5可以为TI公司生产的TMS320F2812芯片。

在一个优选的实施方式中，在所述中央处理模块5中还包括浓度信息存储库51，该浓度信息存储库51实时接收并存储每个一氧化碳浓度传感器4传递来的各个探头41处的一氧化碳浓度信息，按照时间关系记录并生成表格及线条图标，并可以随时调取，由显示屏6显示；所述浓度信息存储库51中存储的信息是连续的，当前后两个时间段内一氧化碳浓度差达到10ppm以上时，将具体数据信息传递给中央处理模块5，由中央处理模块5控制相应的诱导风机特别处理；

具体来说，当浓度信息存储库51中录入的后一时间段内的一氧化碳浓度值较前一时间段内的一氧化碳浓度值高10ppm以上时，所述中央处理模块5控制该浓度变化区域对应的诱导风机3，使得该诱导风机的功率调到最大，并且至少一个喷嘴扰动该一氧化碳浓度变化的探测点。所述时间段优选为1分钟，即每一分钟内都要计算一次平均值，并与前后两个时间段的平均值进行比较。

当浓度信息存储库51中录入信息时发现部分探测点没有新的数据输入时，通过显示屏6显示出该探测点的具体情况，包括其具体位置信息，提醒监控人员检修该探测点/探头及相应的一氧化碳浓度传感器。

在一个优选的实施方式中，在每个微处理模块31中都设置有微存储芯片32和通讯模块33，所述微存储芯片32用以实时记载其所在的诱导风机的工作状态，包括工作功率、各个喷嘴的喷射方向，以天为单位进行存储，每天定时将上一天的全部信息通过通讯模块33传递给中央处理模块5，所述通讯模块33还用于接收中央处理模块5的控制指令，所述控制指令包括控制诱导风机的功率、开关和喷嘴喷射方向，还包括调取当前诱导风机的全部工作状态；

所述中央处理模块5中还设置有工作状态信息存储库52，所述工作状态信息存储库52用于分别存储每个诱导风机的工作状态，当统计/存储超过7天以上的数据时，分别统计每个诱导风机在过去每一天的各个时刻的工作状态，并挑选出其重复度最高的工作状态集合在一起作为该诱导风机的备用工作状态，其中，对于没有最高重复度的工作状态，沿用其前一时刻的工作状态，此处的时刻优选为1分钟，即每一分钟计算统计一次工作状态；例如，该系统运行30天时间，每天的8点13分时，编号为1的诱导风机的工作状态中：最大功率有12次，中等功率有9次，小功率有3次，关闭有6次，则认为备用工作状态中，8点13分时编号为1的诱导风机的的工作状态中功率为最大功率；对于诱导风机的喷嘴的喷射方向，以诱导风机所在位置为圆点，给每个诱导风机建立空间立体坐标系，在该坐标系中标注出每个时刻的喷嘴喷射方向，从而选择具体的备用工作状态，从而获知一天24小时内各个诱导风机的内全部备用工作状态，并每天更新一次，更新后将其发送至各自对应的微存储芯片32中，当诱导风机无法接收到一氧化碳浓度传感器4传递来的浓度信息，并且未收到中央处理模块5发送来停止工作的指令时，根据当前时间，调取微存储芯片32中存储的备用工作状态信息，并按照该信息控制诱导风机工作，同时通过中央处理模块5将故障/特殊状况信息发送至显示屏6进行显示，以便于在发生意外状况时，诱导风机仍然能够较为有效地工作，为地下车库通风系统的安全稳定运行提供更充分的保障。

在地下车库的设计中，往往忽略了污染物一氧化碳的传播特点。由于一氧化碳分子量与空气相近，一氧化碳从汽车排气管排出后，虽因尾气温度较高会有一定升腾，但由于其热量在车库大空间内立即就会被平衡掉，之后一氧化碳将按其浓度梯度自由扩散。由于排风口风速衰减很快，没有能力抑制汽车尾气的上升，所以此时一氧化碳会在室内空气流动和浓度差的作用下，从上升后的位置开始向上、下排风口移动，而上升后的位置正好接近人员的呼吸区，从而使得人员呼吸地带的一氧化碳浓度反而高于整个空间的平均一氧化碳浓度。一般的通风换气系统需要循环处理整个空间中的空气，往往难以有效处理该一氧化碳比较容易集中的区域。

为此，本发明提供的的基于诱导射流技术的地下车库通风控制系统中还包括鼓风机9和与之相配合的导流板91，如图2中所示，鼓风机9和导流板91都位于同一个水面上，该水面与地下车库内部地面的距离为1.3-1.8m，鼓风机9和导流板91都安装在地下车库承重柱、承重墙和/或侧面墙壁上，所述鼓风机的出风口朝向导流板91所在的方向，二者之间留有预定距离，所述导流板91中部向内凹陷，呈类半圆状，或者弧状，从鼓风机91处鼓出的风形成气流，最终后撞在导流板91的中部，通过导流板91将该气流分成上下两部分，并分别从上下两端折回鼓风机所在的方向，从而带动位于空间中部的空气向上下两个方向移动，即从空间的中间层搅动空气，从而防止中间层积聚一氧化碳，地下车库中的一氧化碳都能够及时地排出至室外。

优选地所述鼓风机9与中央处理模块5相连，当所述中央处理模块通过一氧化碳浓度传感器4获得中间层的一氧化碳含量过高时，或者通过计算推断出中间层的一氧化碳浓度可能过高时，或者每隔预定时间，中央处理模块5控制鼓风机9启动工作5～10s。既能够有效降低地下车库中一氧化碳浓度，还能够最大程度地降低鼓风机对地下车库中的人员及设备造成的不良影响。

本发明还提供一种基于诱导射流技术的地下车库通风控制方法，该方法采用上文所述的系统，基于诱导射流技术对地下车库进行通风控制，具体而言，该方法中，通过一氧化碳浓度传感器4获得地下车库中一氧化碳浓度信息，由中央处理模块5从整体上控制各个诱导风机的工作功率，存储并计算各个诱导风机的备用工作状态，由微处理模块具体计算各个诱导风机喷嘴的喷射方向，并且通过存储各个诱导风机的备用工作状态，使得在一氧化碳浓度传感器4失灵等特殊状况下仍然可以有效地运行诱导风机，确保地下车库通风状况良好。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。