一种便携式个人环境监测和净化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种便携式个人环境监测和净化系统，包括上、下开设有出风口、进风口的壳体，所述壳体内自下至上依次设置有活性炭过滤网、进风口风扇、负离子发生器、静电吸附过滤网和出风口风扇，所述负离子发生器包括自下至上依次设置的若干个放电装置，放电装置包括若干个放电尖端，所述放电装置通过负离子发生电路连接单片机，单片机还分别连接进风口风扇、出风口风扇和电源；本发明专利技术能实时监测环境PM2.5浓度值，打开启动按钮，进风口风扇、负离子发生器和出风口风扇开始工作，产生对人体有益的负离子，并将其送至出风口，本发明专利技术功耗低，且便于个人携带。

A portable personal environment monitoring and cleaning system

The invention discloses a portable personal environmental monitoring and purification system, including a shell, an air inlet and outlet, the shell bottom is provided with activated carbon filters, air inlet fan, negative ion generator, electrostatic filter and air outlet of the fan, the negative ion the generator comprises a plurality of discharge device are sequentially arranged from top to bottom, the discharge device comprises a plurality of tip discharge, the discharge device is connected to the microcontroller through the negative ion generating circuit, single chip microcomputer are respectively connected with the air inlet of the fan, a wind fan and a power supply; the invention can real-time monitoring of environmental PM2.5 concentration, open the start button, the air inlet fan, negative ion generator and the air outlet fan starts to work, generates negative ions beneficial to human body, and send it to the air outlet, the invention is low power consumption, and Easy to carry.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式个人环境监测和净化系统
本专利技术属于环境监测
，特别涉及一种便携式个人环境监测和净化系统。
技术介绍
PM2.5(细颗粒物)指环境空气中空气动力学当量直径≤2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。2012年联合国环境规划署公布的《全球环境展望5》指出，每年有近200万的过早死亡病例与颗粒物污染有关。《美国国家科学院院刊》(PNAS)也发表了研究报告，报告中称，人类的平均寿命因为空气污染很可能已经缩短了5年半。2013年10月17日，世界卫生组织下属国际癌症研究机构发布报告，首次指认大气污染对人类致癌，并视其为普遍和主要的环境致癌物。对颗粒的长期暴露可引发心血管病和呼吸道疾病以及肺癌。当空气中PM2.5的浓度长期高于10μg/m3，就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10μg/m3，总死亡风险上升4％，心肺疾病带来的死亡风险上升6％，肺癌带来的死亡风险上升8％。此外，PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属，使致癌、致畸、致突变的机率明显升高。近年来，我国各大城市均面临了空气污染的问题，空气中总悬浮可吸入颗粒物浓度普遍超标，形势异常严峻。目前对于悬浮颗粒物的空气净化方案是空气净化器，其原理主要有物理式过滤法(活性炭、水过滤法、HEPA网等)、静电集尘技术、化学式净化法(光触媒催化分解技术、分子络合技术等)、负离子技术等。其中过滤吸附方式需要经常更换，不宜清洗，且易脱附，负离子技术为一种较为高效的净化技术，且产生的负离子对人体有很大的益处，能有效增强血液携氧能力20％左右，并有效促进人体新陈代谢改善睡眠，但绝大多数负离子空气净化器所需电压大(5000～7000V高压)，功耗大且会产生空气电离从而引发臭氧。这主要因为当空气被电离之后产生的负氧离子浓度过大时，空气中的负氧离子会重新结合产生臭氧。而当臭氧含量达到0.5ppm以上时会对人体产生不良影响。因此虽然空气净化器能对室内空气提供一定的净化，但其缺点也很明显，容易产生对人体有危害的臭氧，成本高，功耗大，仅适用于室内且体积庞大不易移动。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种便携式个人环境监测和净化系统，该系统能去除PM2.5，并能产生对人体有益的负离子。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种便携式个人环境监测和净化系统，包括上、下开设有出风口、进风口的壳体14，所述壳体14内自下至上依次设置有活性炭过滤网2、进风口风扇3、负离子发生器8、静电吸附过滤网5和出风口风扇4，所述负离子发生器8包括自下至上依次设置的若干个放电装置，放电装置包括若干个放电尖端12，所述放电装置通过负离子发生电路连接单片机，单片机还分别连接进风口风扇3、出风口风扇4和电源7。进一步的，所述进风口与活性炭过滤网2之间的壳体14侧壁上对称设置有两个灰尘传感器1。进一步的，环境监测和净化系统，还包括设置于壳体14顶部边缘的显示屏6、启动按钮10和除尘按钮11，所述启动按钮10和除尘按钮11分别与单片机相接，所述灰尘传感器1通过A/D转换器与单片机相接，单片机分别与静电吸附过滤网5和显示屏6相接。进一步的，所述出风口的角度为广口，所述出风口风扇4通过柔性材质固定于壳体14的内壁上，且出风口风扇4通过柔性材质改变出风角度。进一步的，所述壳体14呈半圆柱状，所述壳体14半圆柱状中长方形的一侧与颈部挂带9固定连接；所述壳体14半圆柱状中长方形的一侧设置有电源盒，所述电源盒用于放置电源、单片机和负离子发生电路。进一步的，所述单片机的脉冲信号接入负离子发生电路，先经过三极管T1、三极管T2构成的推挽电路，再经电阻R1后接NMOS管T3对电压进行放大，R2为其上拉电阻，然后由压电陶瓷变压器TC变压，最后经过由电容C3、电容C4与二极管D1、二极管D2组成的二次倍压整流电路倍压后连接放电尖端。进一步的，所述负离子发生器8呈半圆柱状，且上下开口，其顶部与静电吸附过滤网5相接；所述负离子发生器8包括自上而下依次设置的5个放电装置，每个放电装置均包括5个呈扇形排布的放电尖端12。进一步的，所述放电尖端12为等长度的四棱锥；所述放电尖端12的材质为银。进一步的，所述放电尖端12的外表面均喷涂一层石墨烯薄膜13，所述石墨烯薄膜的厚度为5-20nm。进一步的，所述单片机为MCU，其型号为STM32F407ZGT6；所述灰尘传感器的型号为GP2Y1010AU0F；所述显示屏为LCD显示屏。进一步的，两个灰尘传感器将监测的PM2.5浓度值经A/D转换器传送至单片机，单片机采用平均数与时延加权相结合的算法进行对监测的PM2.5浓度值进行计算，计算包括以下步骤：(1)两个灰尘传感器同时监测，通过A/D转换器得到两个PM2.5浓度值分别为V1、V2；(2)求出ΔV＝|V1-V2|，进行判断是否ΔV≤5％×Vmin，其中Vmin为V1与V2中较小的那个数值；若不成立，则重新监测，若成立，则取V1与V2的算术平均值V0；(3)两个灰尘传感器每隔30s监测一次PM2.5浓度值，并保存3min内的6个PM2.5浓度值，分别为V00、V01、V02、V03、V04、V05；(4)对V00～V05再次求加权平均得到V：V＝40％×V00+20％×V01+16％×V02+12％×V03+8％×V04+4％×V05，其中V00为最新测得的PM2.5浓度值，故权值最大；(5)开机首次监测时，默认V01～V05均等于V00，之后每分钟舍弃V05，新得到的PM2.5浓度值为V00，其它PM2.5浓度值向后顺移；单片机计算出的PM2.5浓度值V显示于显示屏上。进一步的，当打开启动按钮，两个灰尘传感器监测环境中的PM2.5浓度值，当单片机计算后的PM2.5浓度<50μg/m3时为优，此时进风口风扇3、出风口风扇4和负离子发生器8不工作，即不进行净化；当单片机计算后的PM2.5浓度值达到50～100μg/m3时为良，此时进风口风扇3、出风口风扇4为一档转速：450～550r/min，负离子发生器8产生负离子量为50～100×104个/cm3；当单片机计算后的PM2.5浓度值达到101～150μg/m3时为轻度污染，进风口风扇3、出风口风扇4为二档转速：550～650r/min，负离子发生器产生负离子量为100～150×104个/cm3；当单片机计算后的PM2.5浓度值达到151～200μg/m3时为中度污染，进风口风扇3、出风口风扇4为三档转速：650～800r/min，负离子发生器产生负离子量为150～250×104个/cm3；当单片机计算后的PM2.5浓度值>200μg/m3时为重度及严重污染，进风口风扇3、出风口风扇4为四档转速：800～1000r/min，负离子发生器产生负离子量为250～400×104个/cm3。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术为一种可穿戴的对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式个人环境监测和净化系统，其特征在于：包括上、下开设有出风口、进风口的壳体(14)，所述壳体(14)内自下至上依次设置有活性炭过滤网(2)、进风口风扇(3)、负离子发生器(8)、静电吸附过滤网(5)和出风口风扇(4)，所述负离子发生器(8)包括自下至上依次设置的若干个放电装置，放电装置包括若干个放电尖端(12)，所述放电装置通过负离子发生电路连接单片机，单片机还分别连接进风口风扇(3)、出风口风扇(4)和电源(7)。

【技术特征摘要】
1.一种便携式个人环境监测和净化系统，其特征在于：包括上、下开设有出风口、进风口的壳体(14)，所述壳体(14)内自下至上依次设置有活性炭过滤网(2)、进风口风扇(3)、负离子发生器(8)、静电吸附过滤网(5)和出风口风扇(4)，所述负离子发生器(8)包括自下至上依次设置的若干个放电装置，放电装置包括若干个放电尖端(12)，所述放电装置通过负离子发生电路连接单片机，单片机还分别连接进风口风扇(3)、出风口风扇(4)和电源(7)。2.根据权利要求1所述的便携式个人环境监测和净化系统，其特征在于：所述进风口与活性炭过滤网(2)之间的壳体(14)侧壁上对称设置有两个灰尘传感器(1)。3.根据权利要求2所述的便携式个人环境监测和净化系统，其特征在于：还包括设置于壳体(14)顶部边缘的显示屏(6)、启动按钮(10)和除尘按钮(11)，所述启动按钮(10)和除尘按钮(11)分别与单片机相接，所述灰尘传感器(1)通过A/D转换器与单片机相接，单片机分别与静电吸附过滤网(5)和显示屏(6)相接。4.根据权利要求1所述的便携式个人环境监测和净化系统，其特征在于：所述出风口的角度为广口，所述出风口风扇(4)通过柔性材质固定于壳体(14)的内壁上，且出风口风扇(4)通过柔性材质改变出风角度。5.根据权利要求1所述的便携式个人环境监测和净化系统，其特征在于：所述壳体(14)呈半圆柱状，所述壳体(14)半圆柱状中长方形的一侧与颈部挂带(9)固定连接；所述壳体(14)半圆柱状中长方形的一侧设置有电源盒(7)，所述电源盒(7)用于放置电源、单片机和负离子发生电路。6.根据权利要求1所述的便携式个人环境监测和净化系统，其特征在于：所述单片机的脉冲信号接入负离子发生电路，先经过三极管T1、三极管T2构成的推挽电路，再经电阻R1后接NMOS管T3对电压进行放大，R2为其上拉电阻，然后由压电陶瓷变压器TC变压，最后经过由电容C3、电容C4与二极管D1、二极管D2组成的二次倍压整流电路倍压后连接放电尖端。7.根据权利要求1所述的便携式个人环境监测和净化系统，其特征在于：所述负离子发生器(8)呈半圆柱状，且上下开口，其顶部与静电吸附过滤网(5)相接；所述负离子发生器(8)包括自上而下依次设置的5个放电装置，每个放电装置均包括5个呈扇形排布的放电尖端(12)。8.根据权利要求1所述的便携式个人环境监测和净化系统，其特征在于：所述放电尖端(12)为等长度的四棱锥；所述放电尖端(12)的材质为银；所述放电尖端(12)的外表面均喷涂一层石墨烯薄膜(13)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张加宏，单鹏，冒晓莉，李敏，王银，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32