分布式自适应空气净化系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式自适应空气净化系统及控制方法，系统包括远程组态监控计算机、以太网络、中央控制器、模拟量模块、分布式净化节点，所述分布式净化节点有多个，所述分布式净化节点包括PM2.5采集单元和净化机，所述远程组态监控计算机通过以太网络与中央控制器通信连接，所述模拟量模块与中央控制器连接，多个PM2.5采集单元与模拟量模块连接，将采集的信号传送至模拟量模块，所述中央控制器与多个净化机分别连接，控制净化机的工作。本发明专利技术能根据空间结构、空气流通状况，方便扩展节点，并且根据污染地点和污染程度优化控制的分布式自适应空气净化系统。

【技术实现步骤摘要】
分布式自适应空气净化系统及控制方法
本专利技术涉及一种空气净化系统，尤其涉及一种分布式自适应空气净化系统及控制方法，属于智能家居

技术介绍
空气净化器的功能和肺十分相似，第一步是吸进去气体，第二步是进行吸附和过滤处理，第三步就是把处理后的气体释放出去。目前的空气净化器控制系统，往往是集中控制的，也就是说要工作一起工作，否则都不工作，不能根据污染源产生的地点和污染程度选择合适的净化方案，造成净化时消耗的功率高，能源浪费，不环保。同时缺乏远程监控能力。由于建筑物的内部结构不一，空气流动情况复杂。采用集中净化，就必需采用大功率净化器，造成净化时消耗的功率高，能源浪费。因此，研制一种分布式净化系统解决上述问题具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分布式自适应空气净化系统及控制方法，针对建筑物内部结构复杂，空气流通不好的情况下，设计一种由若干分布式净化节点组成，能根据空间结构、空气流通状况，方便扩展节点，并且根据污染地点和污染程度优化控制的分布式自适应空气净化系统。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：一种分布式自适应空气净化系统，包括远程组态监控计算机1、以太网络2、中央控制器3、模拟量模块4、分布式净化节点5，所述分布式净化节点5有多个，所述分布式净化节点5包括PM2.5采集单元6和净化机7，所述远程组态监控计算机1通过以太网络2与中央控制器3通信连接，所述模拟量模块4与中央控制器3连接，多个PM2.5采集单元6与模拟量模块4连接，将采集的信号传送至模拟量模块4，所述中央控制器3与多个净化机7分别连接，控制净化机7的工作。本专利技术的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：前述分布式自适应空气净化系统，其中中央控制器3是型号为DVP-12SE的台达PLC，模拟量模块4的型号为DVP04AD-S。前述分布式自适应空气净化系统，其中PM2.5采集单元6包括型号为ATmega328的单片机U1，型号为夏普GP2Y1010AU0F的粉尘传感器U2，型号为LCD1602的液晶显示屏U3，所述粉尘传感器U2、液晶显示屏U3与单片机U1相连，所述粉尘传感器U2采集PM2.5值传输至单片机U1，所述液晶显示屏U3显示PM2.5值。一种分布式自适应空气净化系统的控制方法，包括：建立一个初始的模糊规则库，把输入污染程度分成无污染、轻、中等、重度四级，输出的净化机功率分为不工作、弱、强、最强四级；模糊规则库为4×n模糊控制矩阵，n为节点个数，模糊控制矩阵如下：其中，m(i，j)的i行下标表示污染程度，i＝1对应“无污染”；i＝2对应“轻”；i＝3对应“中”；i＝4对应“重度”；m(i，j)的j列下标表示节点位置，m(i，j)表示对应节点输出控制量；工作时，先配置一个初始的模糊规则库，然后每隔一段时间⊿t检测某节点PM2.5值，计算当前时刻(t时刻)PM2.5值与前一时刻(t-1时刻)PM2.5值之差⊿PM2.5，如果⊿PM2.5为负，说明m(i，j)对应节点输出控制量适当，净化有效果，PM2.5在减少；如果⊿PM2.5为负值但绝对值很小，说明净化效果不理想；如果⊿PM2.5为正，PM2.5在增加，说明m(i，j)对应节点输出控制量偏小，净化效果差，需要增加m(i，j)；如果单位时间⊿PM2.5下降比较少，⊿PM2.5/⊿t>-0.2，则m(i，j)t＝m(i，j)t-1+⊿m；⊿m为输出控制量增加值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.采用分布式空气净化系统可以随时监控不同区域位置污染状态，实时控制邻近净化节点的工作状态，依据有污染则工作，污染重则功率提高，无污染则不工作的原则，有针对性的控制，有利于净化效率的提高，达到环保节能的目的。2.本专利技术采用模糊控制的智能控制方法，并能实时修改模糊规则库。由于本系统应用的环境千变万化，并且空气流通过程复杂，采用传统的控制方法，很难准确控制。所以本专利技术采用模糊控制方法，并且模糊规则能根据实际控制效果，实时修改，使控制规律更符合实际情况，自适应实际控制环境。3.本系统没有采用通信传输的方式传输PM2.5检测值。因为采用通信方式电路结构需要增加通信管理模块，数值传递相对复杂，实时性不好。而选用DVP04AD-S模拟量模块，把数值转化成电压，通过电信号传输，传输速度快，实时响应好。4.PC管理中心通过以太网与PLC模块通信，监控由组态软件设计，能够实时监控各个分布式节点的运行状态，并实时修改中央控制器的模糊控制规则。5.系统扩展方便，由于本系统采用分布式净化节点结构，通过增加节点，能够比较方便的根据控制建筑物扩展系统。附图说明图1是本专利技术的分布式自适应空气净化系统结构图；图2是本专利技术的模糊规则自适应配置算法流程图；图3是本专利技术的PLC控制程序流程图；图4是本专利技术的PM2.5空气检测电路图；图5是本专利技术的PM2.5检测程序流程图；图6是本专利技术的系统整体电路图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术的分布式自适应空气净化系统由三层网络结构组成：设备层、控制层、监控管理层。设备层即为分布式净化节点，控制层为中央控制器PLC，监控管理层为远程组态监控系统。设备层通过电压模拟值传递和中央控制器PLC通信，监控管理层和中央控制器通过以太网通信。一、组态监控系统(PC)组态监控系统由上位PC机和组态监控软件构成，负责整个系统的运行状态监测。二、分布净化节点控制原理如图2所示，分布式自适应空气净化系统的控制方法，包括：建立一个初始的模糊规则库，把输入污染程度分成无污染、轻、中等、重度四级，输出的净化机功率分为不工作、弱、强、最强四级；模糊规则库为4×n模糊控制矩阵，n为节点个数，模糊控制矩阵如下：其中，m(i，j)的i行下标表示污染程度，i＝1对应“无污染”；i＝2对应“轻”；i＝3对应“中”；i＝4对应“重度”；m(i，j)的j列下标表示节点位置，m(i，j)表示对应节点输出控制量；工作时，先配置一个初始的模糊规则库，然后每隔一段时间⊿t检测某节点PM2.5值，计算当前时刻(t时刻)PM2.5值与前一时刻(t-1时刻)PM2.5值之差⊿PM2.5，如果⊿PM2.5为负，说明m(i，j)对应节点输出控制量适当，净化有效果，PM2.5在减少；如果⊿PM2.5为负值但绝对值很小，说明净化效果不理想；如果⊿PM2.5为正，PM2.5在增加，说明m(i，j)对应节点输出控制量偏小，净化效果差，需要增加m(i，j)；如果单位时间⊿PM2.5下降比较少，如⊿PM2.5/⊿t>-0.2(0.2数值根据系统实际工作需要设定)，则m(i，j)t＝m(i，j)t-1+⊿m。本实施例的控制器选择台达PLC：DVP12SE，主要考虑到分布式净化系统，分布范围广，需要远程控制。台达DVP12SE带有以太网口，便于利用已有家庭、办公区的Internet。同时DVP12SE输出为晶体管输出，可以输出高速脉冲，而净化机使用的是直流电机，能比较方便的控制直流电机。PLC控制程序设计如图3所示：PLC控制器开始运行时，先通过组态监控系统配置初始模糊规则库，对硬件模拟量模块初始化，延时⊿t，然后读取模拟量模块(DVP04AD-S)各个通道输入电压值(CH1-CHn)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式自适应空气净化系统，其特征在于，包括远程组态监控计算机、以太网络、中央控制器、模拟量模块、分布式净化节点，所述分布式净化节点有多个，所述分布式净化节点包括PM2.5采集单元和净化机，所述远程组态监控计算机通过以太网络与中央控制器通信连接，所述模拟量模块与中央控制器连接，多个PM2.5采集单元与模拟量模块连接，将采集的信号传送至模拟量模块，所述中央控制器与多个净化机分别连接，控制净化机的工作。

【技术特征摘要】
1.一种分布式自适应空气净化系统，其特征在于，包括远程组态监控计算机、以太网络、中央控制器、模拟量模块、分布式净化节点，所述分布式净化节点有多个，所述分布式净化节点包括PM2.5采集单元和净化机，所述远程组态监控计算机通过以太网络与中央控制器通信连接，所述模拟量模块与中央控制器连接，多个PM2.5采集单元与模拟量模块连接，将采集的信号传送至模拟量模块，所述中央控制器与多个净化机分别连接，控制净化机的工作。2.如权利要求1所述的分布式自适应空气净化系统，其特征在于，所述中央控制器是型号为DVP-12SE的台达PLC，模拟量模块的型号为DVP04AD-S。3.如权利要求1所述的分布式自适应空气净化系统，其特征在于，所示PM2.5采集单元包括型号为ATmega328的单片机U1，型号为夏普GP2Y1010AU0F的粉尘传感器U2，型号为LCD1602的液晶显示屏U3，所述粉尘传感器U2、液晶显示屏U3与单片机U1相连，所述粉尘传感器U2采集PM2.5值传输至单片机U1，所述液晶显示屏U3显示PM2.5值。4.一种分布式自适应空气净化系统的控制方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海峰，徐沛，
申请(专利权)人：镇江市高等专科学校，
类型：发明
国别省市：江苏,32