本发明涉及一种智能控制预警提示自动清灰防雾霾通风窗及其工作方法，属于环保净化、建筑构件、智能控制技术领域。
背景技术：
雾霾中危害人体的主要成分是细颗粒物pm2.5，其空气动力学当量直径da＜2.5μm，可经呼吸道进入肺部甚至血液循环系统中，导致人体罹患呼吸系统疾病和血液疾病的风险增加。雾霾天气下人们大多停留在室内而且关闭门窗阻止空气流通，但是，长时间关闭门窗导致室内通风换气量不足，造成以下危害：（1）易造成室内co2浓度超过限值1000ppm，使人出现头昏、疲劳、恶心等现象；（2）难以稀释室内散发的异味及甲醛、苯、氨气等污染物，增加人体患病几率。
为了避免长时间关窗的危害，保证人体必要的新风量，雾霾天气下有人活动的房间必需通风换气。如何解决通风与防止室内雾霾污染的矛盾成为人们普遍关心且日益迫切的问题。我国城乡住宅、学校等民用建筑普遍采用开窗自然通风方式，并利用纱窗防灰防虫，但普通纱窗对pm2.5无阻挡作用，防雾霾通风窗是解决该问题的一种有效途径。
目前，防雾霾通风窗主要采取过滤、吸附等物理方法阻止细颗粒物扩散传递，技术途径主要包括改进纱网材料及窗户结构。用于防雾霾纱网的有微孔滤膜、纳米材料等，防雾霾通风窗的结构一般采取多层纱网组合，替代普通纱窗或者与普通纱窗组合使用。例如，专利号201420183367.7公开了一种防雾霾纱窗，窗纱采用空气过滤膜，空气过滤膜上设置有孔径为0.5~1μm的小孔，空气过滤膜和室内侧保护层可以从纱窗上拆卸下来清洗。专利号201710517767.5公开了一种防雾霾纱窗，其窗框与窗纱之间通过安装于窗纱的四边上的磁条固定在一起，窗纱包括室外侧纱网、纳米纤维空气过滤膜和室内侧纱网，在空气过滤膜与室内侧纱网之间的安装间隙内设置有两排小型风扇。专利号201710616001.2公开了一种高分子微米孔阻隔式防雾霾纱网及其制作方法，将多孔性高分子纳米过滤膜复合在网格支撑骨架上，形成高分子微米孔阻隔式防雾霾纱网。专利号201410272399.9公开了一种防雾霾纳米窗纱制作方法，其特点为：采用纳米材料制成的静电纺丝液，喷涂在pet聚酯纤维网窗纱基材上形成纳米纤维膜，再于纳米纤维膜上喷涂纳米二氧化钛，该类窗纱具有自洁性，不需要人工清理。上述防雾霾通风窗存在的缺陷在于：由于防雾霾纱网的透气性、透光性不如普通纱网，因此，不同空气质量条件下防雾霾纱网与普通纱网需要切换，现有防雾霾纱网与普通纱网的切换不方便；另外，防雾霾纱网长时间使用后，表面积累大量微尘，容易造成二次扬尘污染，现有防雾霾纱网的拆卸清洗操作不便，擦拭清灰对高层建筑有安全隐患，而自清洁滤膜材料成本偏高；现有防雾霾通风窗的自动控制程度不高。
综上所述，尽管现有防雾霾通风窗能在一定程度上解决雾霾条件下通风换气问题，然而，仍有以下问题亟待解决：（1）室外空气质量超标与不超标条件下防霾纱网与普通纱网的切换以及窗体结构有待优化；（2）防雾霾纱网表面积累大量微尘，容易造成二次扬尘污染，高效自动清灰措施有待开发；（3）防雾霾通风窗的智能控制程度亟待提升，实时监测、报警提示、自动控制等功能有待加强。
技术实现要素：
为了克服现有技术中防雾霾通风窗防霾纱网与普通纱网切换不便、防雾霾纱网积累微尘易造成二次扬尘污染、自动控制程度低、缺乏提示预警功能等问题，本发明基于智能控制、微孔滤膜过滤、静电除尘、太阳能光伏等原理，提供一种智能控制预警提示自动清灰防雾霾通风窗及其工作方法，该防雾霾通风窗具有监测报警提示、智能控制、防雾霾纱网与普通纱网自动切换、自动清除纱网灰尘、太阳能电源驱动等功能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能控制预警提示自动清灰防雾霾通风窗，它包括防雾霾通风窗窗体，它还包括窗用静电吸尘器、监测报警提示系统、自动控制系统、智能移动终端和设置在窗用静电吸尘器上部的太阳能电池板，所述防雾霾通风窗窗体包含窗框、普通纱网、防雾霾纱网、上部卷轴和下部卷轴，所述防雾霾纱网采用孔隙为1~2μm的微孔滤膜作为纱网材料；防雾霾纱网与普通纱网连接，上部卷轴和下部卷轴联动使纱网升降，普通纱网收入上部卷筒中时，防雾霾纱网上升；防雾霾纱网收到下部卷筒中时，普通纱网下降，实现室外空气质量超标与不超标条件下防雾霾纱网与普通纱网的自动切换；所述窗用静电吸尘器采用进风遮挡网依次连接正电钨丝、负电格栅板、风机和出风遮挡板，自动清除防雾霾纱网上积累的灰尘，把作为集尘装置的负电格栅板取出后水洗清灰，晾干后重复使用，所述太阳能电池板与正电钨丝、负电格栅板和风机进行电连接；所述监测报警提示系统包含设置在窗用静电吸尘器外侧的pm2.5传感器、lcd显示屏和语音播报器，所述太阳能电池板还与pm2.5传感器、lcd显示屏和语音播报器电连接电连接，利用pm2.5传感器实时监测室外pm2.5浓度值，利用lcd显示屏及语音播报器进行报警和提示；所述自动控制系统根据室外pm2.5监测数据、通过分析芯片进行决策，然后自动执行防雾霾纱网及吸尘器的启闭操作；所述智能移动终端接入无线wifi网络，访问存放所述防雾霾通风窗信息的服务器，查询pm2.5传感器监测的pm2.5浓度数据。
所述的一种智能控制预警提示自动清灰防雾霾通风窗的工作方法采用下列步骤：
（a）当pm2.5传感器监测到的室外pm2.5高于报警阀值75mg/m3时，太阳能电池板供电，启动通风窗窗体上部卷轴内的传动装置，下部卷轴联动，使普通纱网上升卷起，防雾霾纱网随之上升，将普通纱网切换成防雾霾纱网；同时，lcd屏幕上的红灯立刻闪烁，pm2.5浓度越高，红灯闪烁频率越快；语音播报器进行语音报警，语音提醒老人不宜出门、出门请戴口罩、不宜做间操，对健全人、尤其对老年人和青少年、盲聋残障人员均及时提醒，以采取防护措施减少危害；
（b）当pm2.5传感器监测到的室外pm2.5浓度低于报警阀值75mg/m3时，太阳能电池板供电，启动下部卷轴内的传动装置，使防雾霾纱网向下卷起，静电吸尘器联动开启，清除防雾霾纱网上的灰尘，同时，上部卷轴联动，普通纱网随之下降，将防雾霾纱网切换成普通纱网，lcd屏幕上的红灯停止闪烁，语音播报器提醒正常出门；
（c）当pm2.5传感器监测到的室外pm2.5浓度保持正常范围时，防雾霾通风窗窗体使用普通纱网；静电吸尘器关闭，将作为集尘装置的负电格栅板取出，水洗去除所收集的微尘，晾干后重复使用；太阳能电池板充电，防逆流模块在蓄电池充满电时自动切断线路；
（d）采用智能控制
将智能移动终端连入无线wifi网络，访问存放所述防雾霾通风窗信息的服务器，查询pm2.5传感器监测的pm2.5浓度数据、太阳能电池板的电量和静电吸尘器、普通纱网、防雾霾纱网、lcd屏幕、语音播报器的工作状态。
本发明的效果和益处是：本发明能够实现室外空气质量超标与不超标条件下防雾霾纱网与普通纱网的切换简单方便；利用静电除尘器清除防雾霾纱网积累的微尘，集尘装置可水洗清灰重复使用；可以对pm2.5进行实时监测，并进行显示器及语音提示预警，对健全人和盲聋等残障人员均能及时提醒采取防护措施减少危害；可以进行本地和远程智能控制功能，并作为智能家居物联网的组成部分；由太阳能电池板提供所需电力，无需外加电源。
总之，本发明的突出特点是简单实用、切换灵活、清灰方便、实时监测、智能控制、节能高效、造价和维护费用低廉，符合人们对健康环保节能的需求，符合产品消费智能化的趋势。雾霾现象短时间内无法消失，生活防护刻不容缓，本发明智能预警提示自动清灰防雾霾通风窗具有很强的实用性，不仅在住宅，而且在学校、幼儿园、医院、办公室等场所具有广阔的应用空间和前景。
附图说明
图1是一种智能控制预警提示自动清灰防雾霾通风窗的整体结构示意图。
图2是防雾霾通风窗的窗体组件示意图。
图3是窗用静电吸尘器的构件示意图。
图4是一种智能控制预警提示自动清灰防雾霾通风窗的工作模式。
图中：1、防雾霾通风窗窗体，1.1、窗框，1.2、普通纱网，1.3、防雾霾纱网，1.4、上部卷轴，1.5、下部卷轴，2、窗用静电吸尘器，2.1、进风遮挡网，2.2、正电钨丝，2.3、负电格栅板，2.4、风机，2.5、出风遮挡板，3、pm2.5传感器，4、lcd显示屏，5、语音播报器，6、智能移动终端，7、太阳能电池板；（a）、室外pm2.5浓度超标状态，（b）、室外pm2.5浓度恢复正常状态，（c）、室外pm2.5浓度正常状态；a、纱网上升；b、纱网下降；c、太阳能电池供电；d、太阳能电池充电；e、静电吸尘器关闭；f、静电吸尘器开启；g、lcd显示屏及语音播报器预警；h、lcd显示屏及语音播报器关闭。
具体实施方式
图1、2、3示出了一种智能控制预警提示自动清灰防雾霾通风窗的结构图。图中，这种智能控制预警提示自动清灰防雾霾通风窗包括防雾霾通风窗窗体1、窗用静电吸尘器2、监测报警提示系统、智能移动终端6和设置在窗用静电吸尘器2上部的太阳能电池板7。防雾霾通风窗窗体1包含窗框1.1、普通纱网1.2、防雾霾纱网1.3、上部卷轴1.4和下部卷轴1.5。防雾霾纱网1.3采用孔隙为1~2μm的微孔滤膜作为纱网材料。防雾霾纱网1.3与普通纱网1.2连接，上部卷轴1.4和下部卷轴1.5联动使纱网升降，普通纱网1.2收入上部卷筒中时，防雾霾纱网1.3上升。防雾霾纱网1.3收到下部卷筒中时，普通纱网1.2下降，实现室外空气质量超标与不超标条件下防雾霾纱网1.3与普通纱网1.2的自动切换。窗用静电吸尘器2采用进风遮挡网2.1依次连接正电钨丝2.2、负电格栅板2.3、风机2.4和出风遮挡板2.5，自动清除防雾霾纱网1.3上积累的灰尘，把作为集尘装置的负电格栅板2.3取出后水洗清灰，晾干后重复使用，所述太阳能电池板7与正电钨丝2.2、负电格栅板2.3和风机2.4进行电连接。监测报警提示系统包含设置在窗用静电吸尘器2外侧的pm2.5传感器3、lcd显示屏4和语音播报器5。太阳能电池板7还与pm2.5传感器3、lcd显示屏4和语音播报器5电连接电连接，利用pm2.5传感器3实时监测室外pm2.5浓度值，利用lcd显示屏4及语音播报器5进行报警和提示。智能移动终端6接入无线wifi网络，访问存放所述防雾霾通风窗信息的服务器，查询pm2.5传感器3监测的pm2.5浓度数据。
一种智能控制预警提示自动清灰防雾霾通风窗的工作方法采用下列步骤：
（a）当pm2.5传感器3监测到的室外pm2.5高于报警阀值75mg/m3时，太阳能电池板7供电，启动通风窗窗体上部卷轴1.4内的传动装置，下部卷轴1.5联动，使普通纱网1.2上升卷起，防雾霾纱网1.3随之上升，将普通纱网1.2切换成防雾霾纱网1.3。同时，lcd屏幕4上的红灯立刻闪烁，pm2.5浓度越高，红灯闪烁频率越快。语音播报器5进行语音报警，语音提醒老人不宜出门、出门请戴口罩、不宜做间操，对健全人、尤其对老年人和青少年、盲聋残障人员均及时提醒，以采取防护措施减少危害。
（b）当pm2.5传感器3监测到的室外pm2.5浓度低于报警阀值75mg/m3时，太阳能电池板7供电，启动下部卷轴1.5内的传动装置，使防雾霾纱网1.3向下卷起，静电吸尘器2联动开启，清除防雾霾纱网1.3上的灰尘。同时，上部卷轴1.4联动，普通纱网1.2随之下降，将防雾霾纱网1.3切换成普通纱网1.2，lcd屏幕4上的红灯停止闪烁，语音播报器5提醒正常出门。
（c）当pm2.5传感器3监测到的室外pm2.5浓度保持正常范围时，防雾霾通风窗窗体1使用普通纱网1.2。静电吸尘器2关闭，将作为集尘装置的负电格栅板2.3取出，水洗去除所收集的微尘，晾干后重复使用。太阳能电池板7充电，防逆流模块在蓄电池充满电时自动切断线路。
（d）采用智能控制
将智能移动终端6连入无线wifi网络，访问存放所述防雾霾通风窗信息的服务器，查询pm2.5传感器3监测的pm2.5浓度数据、太阳能电池板7的电量和静电吸尘器2、普通纱网1.2、防雾霾纱网1.3、lcd屏幕4、语音播报器5的工作状态。
实施例1
当采用本地自动控制时，根据室外pm2.5监测数据，自动执行普通纱网1.2和防雾霾纱网1.3、静电吸尘器2及警报提示装置4和5等的启闭操作。
在防雾霾通风窗窗体1的底部设置静电除尘器2，静电除尘器2入口处设置pm2.5传感器3，静电吸尘器2的顶侧设置太阳能电池板7。lcd显示屏4与语音播报器5置于室内，防雾霾通风窗窗体1与lcd显示屏4相连，lcd显示屏4上显示时间、pm2.5值、防雾霾纱网1.3及静电吸尘器2的启闭状态。语音播报器5内嵌入的语音合成芯片，可将空气质量状况及应采取的措施播报出来。
当pm2.5传感器3监测到的室外pm2.5浓度超标（pm2.5浓度高于报警阀值75mg/m3）时，太阳能电池板7供电，启动通风窗窗体上部卷轴1.4内的传动装置，下部卷轴1.5联动，使普通纱网1.2上升卷起，防霾纱网1.3随之上升，将普通纱网1.2切换成防雾霾纱网1.3；同时，lcd屏幕4上的红灯立刻闪烁，pm2.5浓度越高，红灯闪烁频率越快；语音播报器5进行语音报警，语音提醒“老人不宜出门”、“出门请戴口罩”、“不宜做间操”等，对健全人、尤其对老年人和青少年、盲聋等残障人员均能及时提醒，以采取防护措施减少危害。
当pm2.5传感器3监测到的室外pm2.5浓度由超标恢复到正常（pm2.5浓度低于报警阀值75mg/m3）时，太阳能电池板7供电，启动下部卷轴1.5内的传动装置，使防霾纱网1.3向下卷起，静电吸尘器2联动开启，清除防霾纱网1.3上的灰尘，同时，上部卷轴1.4联动，普通纱网1.2随之下降，将防雾霾纱网1.3切换成普通纱网1.2，lcd屏幕4上的红灯停止闪烁，语音播报器5提醒“可以正常出门”。
当pm2.5传感器3监测到的室外pm2.5浓度保持正常范围时，通风窗窗体1使用普通纱网1.2；静电吸尘器2关闭，可将作为集尘装置的格栅板2.3取出，水洗去除所收集的微尘，晾干后反复使用；太阳能电池板7充电，防逆流模块在蓄电池充满电时自动切断线路。
实施例2
本发明的上述工作方式可采用远程智能控制。
在移动设备终端6内安装控制软件app，将移动设备终端6连入无线wifi网络，访问存放所述防雾霾通风窗1信息的服务器，查询pm2.5传感器3监测的pm2.5浓度数据、太阳能电池板7的电量以及静电吸尘器2、普通纱网1.2、防雾霾纱网1.3、lcd屏幕4及语音播报器5等设备和构件的状态。
移动设备终端6通过app操作，发送命令到上述防雾霾通风窗1。在上述远程控制app界面上，可以控制普通纱网1.2和防雾霾纱网1.3的上升和下降；控制静电吸尘器2的启闭，控制lcd屏幕4及语音播报器5的开关。该系统也可并入智能家居系统。
采用上述的技术方案，窗用静电吸尘器设置于窗框底部，在防雾霾纱网收入下部卷筒过程中清除纱网上的灰尘。所述窗用静电吸尘器根据静电除尘原理设计，钨丝释放高压静电，使空气中的颗粒物带上正电荷并被负电格栅板吸附，同时杀灭细菌、病毒等。作为集尘装置的格栅板可以取出水洗，晾干后反复使用。
上述监测报警提示系统包括pm2.5传感器、lcd显示屏，语音播报器。利用pm2.5传感器实时监测室外pm2.5浓度值，利用蓝牙模块传输到空气质量分析芯片自动分析出环境质量，利用lcd屏幕及语音播报器进行报警和提示，对健全人和盲聋等残障人员均能及时提醒采取防护措施减少危害。
上述智能控制系统提供了本地和远程两种方式进行自动控制。本地自动控制根据室外pm2.5监测数据、通过分析芯片进行决策，然后自动执行防雾霾纱网及吸尘器的启闭操作；远程智能控制利用无线wifi网络通信技术实现远程app控制，该系统主要组成部分为：移动设备端控制软件app、无线收发器、防雾霾通风窗智能芯片。该系统也可并入智能家居系统。
上述太阳能电源，利用太阳能光伏电源为防雾霾通风窗的滚动装置、吸尘器及自控系统提供电力。太阳能光伏直流电源系统包括太阳能电池板、蓄电池和防逆流模块组成。防逆流模块在蓄电池充满电时自动切断线路，实现自动蓄电。上述太阳能电源不需要外加常规电力即可对通风窗进行驱动，节能环保。
本发明的技术特征之一为：所述防雾霾通风窗的纱网采用微孔滤膜技术有效阻隔pm2.5等细颗粒物，防霾纱网与普通纱网自动切换；本发明的技术特征之二为：基于静电除尘原理设计窗用吸尘器自动清除防雾霾纱网积累的灰尘，作为集尘装置的负电格栅板可以取出水洗清灰，晾干后反复使用；本发明的技术特征之三为：所述防雾霾通风窗利用传感、无线通信、语音合成、lcd屏幕显示等技术对pm2.5浓度监测、报警和提示，并本地/远程智能控制；本发明的技术特征之四为：所述窗用静电除尘器、传动装置及自控系统所需的电力由太阳能电池板供应，无需采用市电；本发明的技术特征之五：所述防雾霾通风窗可以取代普通纱窗安装在窗户上，不用改变窗户的构造，不增加安装难度。