一种多功能可移动式智能空气化学处理系统技术方案

本发明专利技术公开一种多功能可移动式智能空气化学处理系统，包括可移动式的自动扫描空气净化装置、ZigBee框架的污染气体分散点式报警装置、数据传输装置、中央控制装置、太阳能充电桩及太阳能电池板；所述空气净化装置包括传感器层、净化层、清扫层、缓冲外壁组件及连接套筒；所述传感器层包括激光传感器、温湿度传感器及数据收集设备；所述净化层包括多个分层化结构模块，各模块使用不同的吸附性物质；所述清扫层可拆卸的设置于净化层的下部；装置采用碎片化的缓冲外壁，重量轻，材料省，安全性和耐久性好；分离式工作，同时实现气体处理与清扫功能，能够综合考虑碰撞损失、路径长度、监测效率选择最优路径自主移动，自动化程度高。自动化程度高。自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能可移动式智能空气化学处理系统


[0001]本专利技术属于智能家居、先进制造交叉领域，具体涉及一种可净化家庭环境空气中甲醛、苯、氨等污染成分，且具有对室内环境进行清洁处理等多种功能的太阳能驱动的可移动式智能空气化学处理系统。

技术介绍

[0002]随着人们消费需求的不断增加和住宅智能化的不断发展，智能家居逐渐走进人们的视线。智能家居系统利用先进的计算机技术、网络通讯技术、智能云端控制、综合布线技术、医疗电子技术，依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，可以更高效率地解决我们日常生活中所遇到的一系列问题。
[0003]装修在使居室变得舒适与美观的同时，也给室内环境造成污染，产生大量的甲醛、苯、氨等有害物质，这会诱发一系列人体损害症状。室内装修所造成的房屋内气体污染问题给人们日常生活带来不便的同时，极大程度地损害了身体健康。随着人们对于健康重视程度的提高，如何高效快速处理污染气体成为装修之后首先需要考虑的问题。以往所使用的处理方法一般包括绿植释放法、通风法、活性碳吸附法等，但存在着诸多问题：1，见效时间长，装修完成后不能立即入住，增加时间成本；2，只能对大部分空间内的污染气体进行净化去除，无法实现全方位的污染去除效果；3，无法确定污染气体含量是否已达到对人体健康无危害的程度，不能定量对污染气体含量进行监测；4.传统智能清扫设备路径优化方法没有考虑碰撞的修正值及通视度修正，导致路径优化存在不完善的地方。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的问题或缺陷，本专利技术提供一种多功能可移动式智能空气化学处理系统。不仅可以在装修后利用智能家居系统ZigBee框架的分散点式家用甲醛、苯系物、氨报警系统自动移动至污染气体含量超标的区域对其进行处理，而且可以在平时对室内环境温度湿度进行调节，实时监测和净化污染气体并对地面进行清扫除尘，达成高效清洁的室内空气净化目标。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术涉及：一种多功能可移动式智能空气化学处理系统，包括可移动式的自动扫描空气净化装置、ZigBee框架的污染气体分散点式报警装置、用于对采集的数据进行传输的数据传输装置、用于接收和分析数据并下发控制指令的中央控制装置、用于对空气净化装置充电的太阳能充电桩及太阳能电池板；
[0006]所述空气净化装置包括、净化层、清扫层、缓冲外壁组件及连接套筒；
[0007]所述传感器层包括激光传感器、温湿度传感器及与激光传感器、温湿度传感器相连接的数据收集设备；
[0008]所述净化层包括多个分层化结构模块，各模块使用不同的吸附性物质；
[0009]所述清扫层可拆卸的设置于净化层的下部，用于对地面的清扫工作；
[0010]所述缓冲外壁包括保护外壳及多个均匀布设在保护外壳外侧上的弹性缓冲组件，所述保护外壳为可通风的镂空结构；固定设置在净化层外侧，所述弹性缓冲组件包括弹性缓冲块及缓冲弹簧，缓冲弹簧固定设置在保护外壳上，弹性缓冲块固定设置在缓冲弹簧上；相邻弹性缓冲组件之间缝隙形成出风口；
[0011]所述连接套筒包括上连接套筒及下连接套筒，上连接套筒设置于传感器层、净化层之间；下连接套筒设置于净化层、清扫层之间。
[0012]进一步的，所述清扫层包括吸尘口，摄像头，照明光源，抽出式尘盒及设置于抽出式尘盒底部的移动组件，吸尘口设置于清扫层外壳的底部，摄像头，照明光源设置于清扫层外壳的侧面；移动组件包括主动轮与从动轮，其中主动轮只能向前移动，从动轮为方向轮，可以转动。
[0013]进一步的，所述净化层下部边缘装有折叠式支撑臂，折叠式支撑臂能够在分离后支撑上部净化层与传感器层保持在原有位置并调节高度以实现全方位的污染气体监测与处理；当移动至某指定位置后，通过折叠式支撑臂将清扫层与净化层分离。
[0014]进一步的，可移动式的自动扫描家用空气处理装置自动移动到污染气体浓度超标的位置进行净化处理，移动路径为中央控制装置基于改进粒子群算法所优化计算的最短路径。
[0015]进一步的，所述基于改进粒子群算法所优化计算的最短路径的确定方法为：考虑碎片化缓冲外壁产生的碰撞动量补偿量Δ
i
以及激光传感器通视度F3，首先对空气净化装置活动空间及空间中的障碍物构建格栅化地图并将其划分为障碍物区域和自由区域，根据装置的第一路径以及优化目标构建路径最佳优化函数，再采用改进的粒子群算法群体迭代得到最优位置值，并获得最优绕行路径；所改进的粒子群算法具体包括：将所述路径优化函数作为粒子适应度函数，采用随机惯性权值，可以避免在迭代前期局部搜索能力的不足，也可以避免在迭代后期全局搜索能力的不足；
[0016]其中，所述根据装置的第一路径与障碍物发生碰撞的次数为N
collision
,计算所述第一路径的补偿后碰撞惩罚项F1，计算方法如下所示：
[0017][0018]式中，m
i
为第一路径在障碍物区域的总距离，M
i
为常数；Δ
i
为通过外壁缓冲减少碰撞时动量消耗的补偿值；
[0019]对于补偿值Δ
i
的计算公式如下：
[0020][0021]式中v为碰撞时装置的移动速度，k为连接缓冲外壁的弹簧的弹性系数，，μ
s
为修正系数，与碰撞的缓冲外壁作用面积等有关，m为装置的总质量，θ为碰撞时速度方向与动量改变方向的角度；
[0022]计算期望路径的总长度F2，计算方法如下所示：
[0023][0024]式中，(x
t
‑1，y
t
‑1)为期望路径的分段起点，(x
t
，y
t
)为拐角交点；
[0025]计算期望路径上激光传感器转动通视度F3,计算方法如下式所示：
[0026][0027]式中，β
t
为所述期望路径中激光传感器的有效转动角度，η
d
为激光传感器与检测位置距离导致的通视度修正系数；
[0028]通过F1，F2，F3的线性组合构建所述路径优化函数F：
[0029][0030]式中，λ1为潜在碰撞系数，λ2为路径长度系数，λ3为通视度系数，λ1，λ2，λ3均满足大于0小于1的要求；
[0031]工作路径也可以根据用户需要自行设定，同时装有防跌落装置传感器保证正常使用工作。
[0032]进一步的，所述上连接套筒、下连接套筒及净化层内部贯穿设置有用于加强结构强度的固定圆柱。
[0033]进一步的，所述传感器层的一侧还设置有蓄水区及与蓄水区相连的喷雾装置；蓄水区上设置带铰链的蓄水盖，蓄水盖上设置有注水口。
[0034]进一步的，所述清扫层的外侧面还设置有防撞缓冲垫。
[0035]进一步的，所述太阳能充电桩包括显示屏、设置于显示屏下方的插头及磁极，设备的充电桩与外部的太阳能电池板直接相连，既可以以太阳能的形式储备，也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能可移动式智能空气化学处理系统，其特征在于，包括可移动式的自动扫描空气净化装置(1)、ZigBee框架的污染气体分散点式报警装置(2)、用于对采集的数据进行传输的数据传输装置(3)、用于接收和分析数据并下发控制指令的中央控制装置(4)、用于对空气净化装置(1)充电的太阳能充电桩(5)及太阳能电池板(6)；所述空气净化装置(1)包括(11)、净化层(12)、清扫层(13)、缓冲外壁组件(14)及连接套筒(15)；所述传感器层(11)包括激光传感器(111)、温湿度传感器(112)及与激光传感器、温湿度传感器相连接的数据收集设备(113)；所述净化层(12)包括多个分层化结构模块(121)，各模块使用不同的吸附性物质；所述清扫层(13)可拆卸的设置于净化层(12)的下部，用于对地面的清扫工作；所述缓冲外壁(14)包括保护外壳(141)及多个均匀布设在保护外壳外侧上的弹性缓冲组件(142)，所述保护外壳(141)为可通风的镂空结构；固定设置在净化层(12)外侧，所述弹性缓冲组件(142)包括弹性缓冲块(1421)及缓冲弹簧(1422)，缓冲弹簧(1422)固定设置在保护外壳(141)上，弹性缓冲块(1421)固定设置在缓冲弹簧(1422)上；相邻弹性缓冲组件(142)之间缝隙形成出风口(124)；所述连接套筒(15)包括上连接套筒(151)及下连接套筒(152)，上连接套筒(151)设置于传感器层(11)、净化层(12)之间；下连接套筒(152)设置于净化层(12)、清扫层(13)之间。2.根据权利要求1所述的多功能可移动式智能空气化学处理系统，其特征在于，所述清扫层(13)包括吸尘口(131)，摄像头(132)，照明光源(133)，抽出式尘盒(134)及设置于抽出式尘盒(134)底部的移动组件(135)，吸尘口(131)设置于清扫层(13)外壳的底部，摄像头(132)，照明光源(133)设置于清扫层(13)外壳的侧面；移动组件(135)包括主动轮(1351)与从动轮(1352)，其中主动轮(1351)只能向前移动，从动轮(1352)为方向轮，可以转动。3.根据权利要求1所述的多功能可移动式智能空气化学处理系统，其特征在于，所述净化层(12)下部边缘装有折叠式支撑臂(122)，折叠式支撑臂(122)能够在分离后支撑上部净化层与传感器层保持在原有位置并调节高度以实现全方位的污染气体监测与处理；当移动至某指定位置后，通过折叠式支撑臂(122)将清扫层与净化层分离。4.根据权利要求1所述的多功能可移动式智能空气化学处理系统，其特征在于，空气处理装置(1)自动移动到污染气体浓度超标的位置进行净化处理，移动路径为中央控制装置(4)基于改进粒子群算法所优化计算的最短路径。5.根据权利要求4所述的多功能可移动式智能空气化学处理系统，其特征在于，所述基于改进粒子群算法所优化计算的最短路径的确定方法为：考虑碎片化缓冲外壁产生的碰撞动量补偿量Δ
i
以及激光传感器通视度F3，首先对空气净化装置活动空间及空间中的障碍物构建格栅化地图并将其划分为障碍物区域和自由区域，根据装置的第一路径以及优化目标构建路径最佳优化函数，再采用改进的粒子群算法群体迭代得到最优位置值，并获得最优绕行路径；所改进的粒子群算法具体包括：将所述路径优化函数作为粒子适应度函数，采用随机惯性权值，可以避免在迭代前期局...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐龙军，陈思行，孙维远，尹万军，朱兴吉，徐祺涵，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：