一种基于大数据的空气净化机及空气质量分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于大数据的空气净化机及空气质量分析方法，包括空气源回收净化装置和大数据计算中心，空气源回收净化装置包括保温绝热外壳，保温绝热外壳的外侧端连接有进风口和排风口，对应的保温绝热外壳内部分隔成进风通道和排风通道，进风通道的进风口内置安装有离子群净化机构，离子群净化机构的出气口处连接有进风热泵换热器，进风通道的出气口处连接有室内送风机构；排风通道的进风口处安装有抽气泵，排风管道内安装有排风热泵换热器；本发明专利技术采用具有热泵换热器的换气机构，并且采用了净离子群进行空气净化，效果好且速度快，同时采用Hadoop云计算平台，结合MR‑BP算法进行空气质量数据分析预测，提高预测精度且降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据的空气净化机及空气质量分析方法
本专利技术涉及空气净化领域，具体为一种基于大数据的空气净化机及空气质量分析方法。
技术介绍
近年来，随着城市化和工业化的不断推进，空气环境质量严重下降、污染程度急剧加深，空气污染已经严重影响了人们的生存环境、危害了人们的身体健康，科学界和学术界都开始研究空气污染治理问题。空气污染就危害而言主要有三种:一是因使用化石燃料排放的二氧化碳等温室效应气体而导致全球变暖；二是由化学制品氟利昂等气体而引起平流层中的臭氧层破坏；三是二氧化硫等酸性气体广为扩散，形成酸雨等。面对日益严重的空气污染问题，世界各国都迫切需要提高环境监测和环境信息化能力，来为政府相关部门制定环境保护决策提供所需的信息支持。随着科学研究、信息技术、数据存储技术的迅速发展，大数据的应用作为一种新兴的数据管理模式有效地推动了数据智能化管理，增强了数据间的关联性，解决了以往数据存在的冗杂性问题，有效推动了政府的改革。目前家用空气净化器种类繁多，主要放在卧室使用，大多只采集一、二种气体的浓度值来解算空气污染指数。若放在客厅、厨房和卫生间等其他地方使用，由于缺少该地方主要污染气体检测功能，最终解算出的污染指数会有所下降，自动净化效率也会随之而降。同时，这些净化器对于室内空气质量等级的评判采用的是室外空气质量等级的评判方法，具有片面性。且现有的空气净化机仅具有单一的净化效果，会导致室内空气干燥或者温度过低，不能够智能调节，也不具备智能预测空气变化的能力，对于未来的智能家居应用也存在一定的局限性。>
技术实现思路
为了克服现有技术方案的不足，本专利技术提供一种基于大数据的空气净化机及空气质量分析方法，能有效的解决
技术介绍
提出的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于大数据的空气净化机及空气质量分析方法，包括空气源回收净化装置和大数据计算中心，空气源回收净化装置包括保温绝热外壳，保温绝热外壳的外侧端连接有进风口和排风口，对应的保温绝热外壳内部分隔成进风通道和排风通道，进风通道的进风口内置安装有离子群净化机构，离子群净化机构的出气口处连接有进风热泵换热器，进风通道的出气口处连接有室内送风机构；排风通道的进风口处安装有用于排出室内空气的抽气泵，排风管道内安装有排风热泵换热器；离子群净化机构包括用于除去可吸入颗粒物的前置滤网，前置滤网的后端安装有用于除去异味的脱臭滤网，脱臭滤网的后端安装有用于除去甲醛等有机物的有机物吸附层，有机物吸附层的后端连接有净化密封箱，净化密封箱的顶端与底端分别安装有正离子高压产生器和负离子高压产生器；室内送风机构的进风口处安装有智能控制机构，智能控制机构包括单片机控制器，单片机控制器的数模转换接口处连接有用于检测空气质量的传感器模组，单片机控制器的通信端连接有无线通信收发器，单片机控制器的I/O端口与空气源回收净化装置之间还连接有反馈调节模块；大数据计算中心包括用于进行区域数据汇总的小区服务器和用于整体数据分析的Hadoop云计算平台，小区服务器与智能控制机构进行无线通信，Hadoop云计算平台与多个小区服务器组成星型拓扑结构；Hadoop云计算平台内置有HDFS分布式文件管理器和MapReduce并行编程器。进一步地，室内送风机构包括与进风管道出气口直连的电子送风阀门，电子送风阀门的另一侧连接有微型鼓风机，微型鼓风机的出气口处安装有射流送风管。进一步地，进风热泵换热器与排风热泵换热器均采用板翅式热交换器，包括用于进行散热的板翅式散热片，板翅式散热片之间安装有用于热能交换的热交换机芯。进一步地，传感器模组包括无线气体传感器和数字温湿度复合传感器，无线气体传感器采用C600型集成芯片，数字温湿度复合传感器采用AM2302型湿敏电容式芯片。进一步地，反馈调节模块包括用于检测当前电路工作状态的无线电压电流采集器和用于控制输出电压电流大小的功率调节器，无线电压电流采集器用于安装在正离子高压产生器和负离子高压产生器的工作电路上，功率调节器用于连接在正离子高压产生器和负离子高压产生器的控制调节端。另外，本专利技术还提供了一种基于Hadoop云计算平台进行大数据空气质量分析预测方法，包括如下步骤：S101、小区数据汇总，传感器模组采集到的信号经过无线通信收发器传输汇总至小区服务器，小区服务器将各个节点的数据按照可吸入颗粒物百分比、硫氧化物氮氧化物百分比、有机物百分比以及湿度温度变化趋势进行分类汇总；S102、目标数据预处理，Hadoop云计算平台通过网络爬虫抓取不同小区服务器的数据，将无效数据进行清洗，整合不同小区同类数据，并进行统一格式转换和数据集归约，得到初步数据集；S103、分布式文件存储，配置Hadoop集群环境，并将S102中得到的初始数据集写入HDFS分布式文件管理器，得到训练数据集；S104、大数据分析与挖掘，采用MapReduce并行编程器对训练数据集进行统计分类，然后采用基于MR-BPP算法进行计算并预测空气质量发展；S105、数据解释与反馈，Hadoop云计算平台将得到的数据分析和挖掘结果制成可视化图表进行展示，并生成空气质量预报推送至移动智能设备端。进一步地，步骤S104中的MR-BP算法主要包括如下步骤：S201、预测模型初始化，初始化神经网络结构的层数以及各层节点数、初始权值矩阵、网络学习率；S202、启动Hadoop任务，初始化Hadoop程序入口，获取系统参数，并配置输入文件以及输出文件路径，设置job任务的迭代次数；S203、数据读取，将原始数据库中map中单个<key，value>形式的数据采用InputFormat()方法进行转换成<key，value>对；S204、预测模型训练，读取完数据后，基于BP神经网络进行迭代，计算并更新数据直至满足条件；S205、预测结果输出，当所有学习模式训练完毕并且达到学习次数之后，若此时误差小于初始设定阈值，即达到结束条件，完成训练输出预测结果。进一步地，步骤204中的迭代计算具体包括如下步骤：S301、读取BP网络的权值矩阵，接着进行网络正向传播；S302、判断是否满足本地迭代次数或输出误差，若未满足条件就进行反向传播更新权值矩阵进行下一次循环；S303、若满足条件就计算权值改变量并输出。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过在净空气源回收净化装置中设置热泵换热器，在实现室内外空气交换流通的同时，还通过增加热泵换热器，实现对室内空气温度的调控；同时在净化机构中采用正离子高压产生器和负离子高压产生器产生金粒子群进行杀菌消毒操作，净化效果好速度快，更加方便。(2)本专利技术通过设置智能控制机构，利用单片机控制器控制传感器模组进行空气质量数据实时采集，结合反馈调节模块对离子群净化机构的工作状态进行调整，从而改善净化效果；同时利用无线通信收发器将采集到的数据上传至大数据计算中心，实现小区数据汇总；...

【技术保护点】
1.一种基于大数据的空气净化机，包括空气源回收净化装置(1)和大数据计算中心(5)，其特征在于：所述空气源回收净化装置(1)包括保温绝热外壳(101)，所述保温绝热外壳(101)的外侧端连接有进风口(102)和排风口(103)，对应的保温绝热外壳(101)内部分隔成进风通道(104)和排风通道(105)，所述进风通道(104)的进风口内置安装有离子群净化机构(2)，离子群净化机构(2)的出气口处连接有进风热泵换热器(106)，进风通道(104)的出气口处连接有室内送风机构(3)；所述排风通道(105)的进风口处安装有用于排出室内空气的抽气泵(108)，排风管道(105)内安装有排风热泵换热器(107)；/n所述离子群净化机构(2)包括用于除去可吸入颗粒物的前置滤网(201)，所述前置滤网(201)的后端安装有用于除去异味的脱臭滤网(202)，所述脱臭滤网(202)的后端安装有用于除去甲醛等有机物的有机物吸附层(203)，所述有机物吸附层(203)的后端连接有净化密封箱(204)，所述净化密封箱(204)的顶端与底端分别安装有正离子高压产生器(205)和负离子高压产生器(206)；/n所述室内送风机构(3)的进风口处安装有智能控制机构(4)，所述智能控制机构(4)包括单片机控制器(401)，所述单片机控制器(401)的数模转换接口处连接有用于检测空气质量的传感器模组(402)，单片机控制器(401)的通信端连接有无线通信收发器(403)，单片机控制器(401)的I/O端口与空气源回收净化装置(1)之间还连接有反馈调节模块(404)；/n所述大数据计算中心(5)包括用于进行区域数据汇总的小区服务器(501)和用于整体数据分析的Hadoop云计算平台(502)，小区服务器(501)与智能控制机构(4)进行无线通信，Hadoop云计算平台(502)与多个小区服务器(501)组成星型拓扑结构；所述Hadoop云计算平台(502)内置有HDFS分布式文件管理器(503)和MapReduce并行编程器(504)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的空气净化机，包括空气源回收净化装置(1)和大数据计算中心(5)，其特征在于：所述空气源回收净化装置(1)包括保温绝热外壳(101)，所述保温绝热外壳(101)的外侧端连接有进风口(102)和排风口(103)，对应的保温绝热外壳(101)内部分隔成进风通道(104)和排风通道(105)，所述进风通道(104)的进风口内置安装有离子群净化机构(2)，离子群净化机构(2)的出气口处连接有进风热泵换热器(106)，进风通道(104)的出气口处连接有室内送风机构(3)；所述排风通道(105)的进风口处安装有用于排出室内空气的抽气泵(108)，排风管道(105)内安装有排风热泵换热器(107)；
所述离子群净化机构(2)包括用于除去可吸入颗粒物的前置滤网(201)，所述前置滤网(201)的后端安装有用于除去异味的脱臭滤网(202)，所述脱臭滤网(202)的后端安装有用于除去甲醛等有机物的有机物吸附层(203)，所述有机物吸附层(203)的后端连接有净化密封箱(204)，所述净化密封箱(204)的顶端与底端分别安装有正离子高压产生器(205)和负离子高压产生器(206)；
所述室内送风机构(3)的进风口处安装有智能控制机构(4)，所述智能控制机构(4)包括单片机控制器(401)，所述单片机控制器(401)的数模转换接口处连接有用于检测空气质量的传感器模组(402)，单片机控制器(401)的通信端连接有无线通信收发器(403)，单片机控制器(401)的I/O端口与空气源回收净化装置(1)之间还连接有反馈调节模块(404)；
所述大数据计算中心(5)包括用于进行区域数据汇总的小区服务器(501)和用于整体数据分析的Hadoop云计算平台(502)，小区服务器(501)与智能控制机构(4)进行无线通信，Hadoop云计算平台(502)与多个小区服务器(501)组成星型拓扑结构；所述Hadoop云计算平台(502)内置有HDFS分布式文件管理器(503)和MapReduce并行编程器(504)。


2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的空气净化机，其特征在于：所述室内送风机构(3)包括与进风管道(104)出气口直连的电子送风阀门(301)，所述电子送风阀门(301)的另一侧连接有微型鼓风机(302)，所述微型鼓风机(302)的出气口处安装有射流送风管(303)。


3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的空气净化机，其特征在于：所述进风热泵换热器(106)与排风热泵换热器(107)均采用板翅式热交换器，包括用于进行散热的板翅式散热片(109)，板翅式散热片(109)之间安装有用于热能交换的热交换机芯(110)。


4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的空气净化机，其特征在于：所述传感器模组(402)包括无线气体传感器(405)和数字温湿度复合传感器(406)，所述无线气体传感器(405)采用C600型集成芯片，数字温湿度复合传感器(406)采用AM2302型湿敏电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟剑文，
申请(专利权)人：韶关市诚湃新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44