空气过滤器的情况感测的制作方法

空气过滤器可包括在加热炉和独立式空气净化器中。通过过滤器抽吸空气，并且该过滤器捕集颗粒，防止颗粒通过风道前进到正在加热、冷却或以其它方式调节的环境空间中。

家庭加热炉空气过滤器随着时间的推移而失效或堵塞，并且需要进行更换以最小化在加热炉风扇马达上的磨损，以及保持空气净化效果并保持足够的气流。传统的过滤器阻塞是由过滤器之前和过滤器之后相对于气流的压力差来定义的。压力差的增加指示过滤器变得更堵塞并且需要更换。

技术实现要素：

概括地说，本文公开了用于获取表示空气过滤器的空气过滤器介质的情况的数据以及使用此类数据向用户呈现空气过滤器介质情况的指示的装置、系统和方法。在以下具体实施方式中，这些方面和其它方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应当将此广泛的发明内容理解为是对可受权利要求书保护的主题的限制，不论此类主题是在最初提交申请的权利要求书中呈现还是在修订申请的权利要求书中呈现，或者另外是在申请过程中呈现。

附图说明

图1为根据示例性实施方案的包括一次性空气过滤器的照片。

图2为根据示例性实施方案的耦接到过滤器介质的差压传感器的照片。

图3为根据示例性实施方案的具有差压传感器的过滤器的框图。

图4为根据示例性实施方案的在移动装置上运行的应用程序的模拟用户界面的图示。

图5a为根据示例性实施方案的表格，该表格指示鼓风机速度(英尺/分钟)、差压传感器读数(毫巴)、风道压力、计算出的压力以及将结果与图5b所示的图示相关联的字母a、b或c。

图5b为示出根据示例性实施方案的计算的压力的图示。

图6为根据示例性实施方案的将从测试获得的压力与以不同速度运行的鼓风机比较的图示。

图7为根据示例性实施方案的类似于图5a的表格。

图8为根据示例性实施方案的将从测试获得的压力与以不同速度运行的鼓风机比较的图示。

图9为根据示例性实施方案的示出在不同时间间隔处的压力的图示。

图10为根据示例性实施方案的用于感测空气过滤器的阻塞的系统的框图。

图11为根据示例性实施方案的示出配置并使用移动装置与过滤器传感器相互作用的方框流程图。

图12为根据示例性实施方案的利用两种压力传感器的示例系统的方框流程图。

图13为根据示例性实施方案的示出校准压力传感器的框图。

图14提供根据示例性实施方案的有关示例性温度和湿度传感器的信息。

图15为根据示例性实施方案的用于测试小型过滤器的实验性系统的照片。

图16提供根据示例性实施方案的来自智能过滤器电路系统的数据流的表示。

图17为根据示例性实施方案的安装在常见的家用加热炉风道系统中的过滤器的照片。

图18为根据示例性实施方案的示出在风扇首先关闭、然后打开、然后再次关闭的情况下跨过滤器的压力差的图示。

图19为根据示例性实施方案的指示在操作包括智能过滤器的系统期间传输和收集的信息的表格。

图20为根据示例性实施方案的指示在加热炉或风扇关闭并且然后打开的情况下来自单个下游侧压力传感器的读数的图示，其中已知过滤器为脏的并需要更换。

图21为根据示例性实施方案的具有用于提供过滤器的id、感测过滤器介质情况以及任选地感测空气质量的各种选项的智能过滤器的框图表示。

图22为根据示例性实施方案的在智能过滤器系统中的多个元件和替代元件的框图表示。

图23为根据示例性实施方案的示出配置并使用来自多个源的信息来确定过滤器寿命的方框流程图。

图24示出根据示例性实施方案的指示跨过滤器的在变化的情况下随时间推移的差压的多个压力测量。

图25示出根据示例性实施方案从加速计传感器收集的数据，该加速计传感器测量在过滤器所插入的风道中的在y方向上的振动。

图26类似地示出根据示例性实施方案测量在x方向上的振动。

图27类似地示出根据示例性实施方案测量在z方向上的振动。

图28示出根据示例性实施方案的在y方向上的相对于时间的加速计结果。

图29示出根据示例性实施方案的在x方向上的相对于时间的加速计结果。

图30示出根据示例性实施方案的在z方向上的相对于时间的加速计结果。

图31为实现根据示例性实施方案的电路系统和方法的计算机系统的方框示意图。

具体实施方式

在下面的说明书中，将引用形成说明书的一部分的附图，并且在附图中以例示方式示出可实践的具体实施方案。这些实施方案被充分详细地描述以使本领域技术人员能够实践本发明，并且应当理解，可利用其它实施方案，并且可在不脱离本发明的范围的情况下进行改变。因此，示例性实施方案的下面的描述并不应被理解为限制含义，并且本发明的范围由所附的权利要求书限定。

在一个实施方案中，本文所描述的功能或算法可以在软件中执行。该软件可由存储在计算机可读介质或计算机可读存储装置诸如一个或多个非暂态存储器或其它类型的基于硬件的存储装置(本地的或联网的)上的计算机课执行指令组成。另外，此类功能对应于模块，该模块可为软件、硬件、固件或它们的任何组合。根据需要可在一个或多个模块中执行多个功能，并且所述实施方案仅仅为示例。软件可在计算机系统(诸如个人计算机，服务器或其它计算机系统)上操作的数字信号处理器，asic，微处理器或其它类型的处理器上执行，将此类计算机系统转变为具体编程的机器。如本文稍后的讨论显而易见的是，虽然在一些实施方案中，一些此类功能可由与本文所公开的传感器共同定位的电路系统来执行，但是，在一些方便的实施方案中，可在来自传感器的远程位置处(例如，在无线耦接到与传感器共同定位的电路系统的移动装置或云平台中)执行许多此类功能。

描述实施方案以识别何时应更换空气过滤器。该实施方案利用传感器和分析物来确定是否需要更换空气过滤器和何时更换空气过滤器。网络连接可用于传达应更换的过滤器的指示。可例如经由在经由网络接收指示的移动装置上运行的应用程序向用户提供该指示。信息可基于网络连接(诸如在传感器和与过滤器相关联的分析装置之间的蓝牙低能量(ble)连接方向、wi-fi连接、zigbee或zwave，例如)传递。在另外的实施方案中，可使用基于rfid的连接或其它连接来传递信息。该应用程序可自动地或者响应于由应用程序在移动装置上提供的用户可选选项而启用命令更换过滤器。该应用程序还可用于读取来自过滤器的条码、qr码或其它信息并使用此类信息控制仅在指定过滤器上使用传感器。该信息还可用于针对对应的过滤器的允许的压力下降或气流测量参数配置传感器和/或应用程序。

在各种实施方案中，可使用单个压力传感器或多个不同的传感器来识别过滤器的压力阻塞。当过滤器变得越来越堵塞时，可以使用由马达加大作用力而产生的真空现象将单个传感器定位在过滤器和风扇侧之间的清洁空气侧的过滤器后面。换句话讲，当风扇运行时，压力下降，随着过滤器变得越阻塞，该下降就越大。在一个实施方案中，阈值(诸如风扇打开时与风扇关闭时相比较的2或更多帕斯卡的下降)可用于触发更换过滤器的客户通知。

在一个实施方案中，单个压力传感器向在处理器上执行的分析软件提供压力读数。在一些实施方案中，处理器和压力传感器可形成为集成单元。例如，此类项目均可位于传感器外壳内(例如，它们可被支撑在被定位在外壳内的公共电路板上)。集成单元还可包括联网能力。在使用单个压力传感器的情况下，可通过观察在风扇打开和风扇关闭的情况下的压力来校准传感器。然后可假定在风扇打开的情况下的压力表示过滤器的两侧之间的压力差。下面提供了利用传感器数据生成过滤器阻塞通知的算法的若干示例。

可向客户提供反馈，以传达空气过滤过滤器的有效性以及更换和需要更换数据的定时性。先前的概念容易被过滤器上游侧的脏空气妨碍。必须保持两个传感器还增加了消费者的传感器成本。可向消费者提供可负担得起的传感器以通过适当维修他们的家庭加热炉过滤器来帮助他们保持在他们家中的高空气质量标准。

在另外的实施方案中，差压传感器可在两个开口位于过滤器介质的相对侧的情况下耦接(例如物理附接)到过滤器介质，以将在每侧上的压力传达到差压感测元件，诸如响应于压差而折曲的电容器板或压电元件。该感测元件可位于具有第一开口的一侧上，其中具有第二开口的管通过介质延伸到介质的另一侧。该开口设置在差压感测元件的任一侧上。

在其它实施方案中，可测量或感测除了压力之外的至少一个参数并与指示更换过滤器的时间的过滤器情况关联。此类参数包括例如，风扇马达上的负载、风速、湍流、颗粒物、光学清晰度、振动、一个或多个电线的温度、指示弯曲的应变计等等。在另外的实施方案中，来自一个或多个传感器的数据可通过分析软件融合或以其它方式组合以生成用于过滤器更换的指示。

在一些实施方案中，传感器和/或集成传感器单元可附接或可与过滤器介质集成，或附接到过滤器介质的框架。该框架可为永久性可填充塑料过滤器框架。在一些实施方案中，该单元可附接到过滤器介质或过滤器的框架，并且通过移除该单元并将该单元附接至更换过滤器、过滤器框架或过滤器介质来重复使用。该单元还可附接到具有可更换的过滤器介质的过滤器的框架。

在其它实施方案中，传感器和/或集成传感器单元可不物理地安装在(例如，附接到)空气过滤器上，而是将驻留在动力空气处理系统内。在此类实施方案中，此类传感器或传感器单元可位于空气处理系统内的任何合适的位置，例如位于系统的空气返回风道或充气室或空气递送管道或充气室之上或之内，或位于系统的鼓风机柜之上或之内等等。任何一个或多个此类传感器可定位在空气过滤器的下游(即，系统的“清洁”侧)，或根据需要定位在空气过滤器的上游。在一些实施方案中，可使用单个传感器或集成传感器单元(例如，在系统的下游/清洁侧)，例如提供如本文别处所讨论的绝对压力指示。在其它实施方案中，可使用两个或更多个传感器或集成传感器单元，例如一个定位在空气过滤器的上游并且一个定位在空气过滤器的下游，使得可获得差压指示。在具体的实施方案中，可将任何一个或多个此类传感器安装在空气处理系统中，使得当将空气过滤器插入到空气处理系统的指定容器中时，(一个或多个)传感器将相对于空气过滤器的过滤器介质处于期望位置(例如，例如在10cm、5cm、2cm或1cm内紧密接近)。任何此类传感器都可以任何合适的方式安装在空气处理系统中。例如，一个传感器可以是螺栓、螺纹、或粘附地附接到风道的表面、通风系统、面板或系统的机柜，或者可以例如插入到为用于保持传感器的具体目的而设置的夹具或保持器。

图1为包括一次性空气过滤器100的照片。该过滤器100可具有大致矩形的形状(其包括正方形形状)。该一次性过滤器100可包括上游面101(背向并且不可见)和下游面102，并且可包括被任选的周边框架103围绕的过滤器介质107。该过滤器介质107可为可通过从框架中移除过滤器介质并用新的或经调整的过滤器介质更换过滤器介质来更换。在另外的实施方案中，如果形成具有足够的结构完整性的框架，则过滤器介质可自支撑而不具有框架，以保持在经受气流时过滤空气的有效形状。在各种实施方案中，可使过滤器介质107打褶以便表现出容易识别的褶状物，或者可不使该过滤器介质107打褶。在所描绘的实施方案中，传感器110(诸如压力传感器)由过滤器支撑。该传感器110可包括电子器件以处理和传达指示过滤器介质情况的传感器读数。该传感器可通过在图1中的110处所示的悬挂结构支撑，或者直接固定到过滤器介质或框架。

周边框架103通常可包括限定框架过滤器的末端边缘的侧壁(例如，顶部、底部、左侧壁和右侧壁)104。该框架103可由(一种或多种)任何合适的材料(例如可折叠以提供各种侧壁的纸板或硬纸板)制备。在一些实施方案中，该框架103可由注塑塑性材料制备。在一些实施方案中，过滤器100的至少下游面102可包括至少部分地跨越过滤器介质107(在任何方向上)延伸的支撑构件。这些构件可提供额外的支撑，特别是在该过滤器介质的下游侧；并且(尤其是对于打褶的过滤器介质)，这些构件可以有助于最小化或确保过滤器介质在操作房间空气净化器期间响应于空气压力而变形的一致性。在一些实施方案中，此类构件可为可在其终端处的连接到框架103的纸板的条。在其它实施方案中，此类构件可为粘合剂股线的长度。如果过滤器介质被打褶，则可在使过滤器介质打褶之前或之后沉积任何此类粘合剂股线。

可使用多种不同类型的具有各种打褶选项的过滤器样式。例如，微型褶皱设计可使用在过滤器的一侧或两侧上固定到褶皱顶端的线。微褶设计可在过滤器介质的一侧上使用线，其中该线被成形为该介质的褶皱以保持打褶形状。平板过滤器介质可使用线和/或聚烯烃网材。一些过滤器设计可使用聚烯烃股线对粘合剂股线以保持褶皱间距。

一次性空气过滤器100的过滤器介质107(打褶或未打褶)可以由几乎任何能够过滤移动空气的材料以任何配置组成。此类介质可包括但不限于纤维材料(例如，非织造网、玻璃纤维网等)，加载有过滤器介质和/或吸附剂材料的蜂窝结构等。在特定实施方案中，过滤器介质可包括至少一层，该至少一层包含至少一些可带电或静电充电的材料以形成驻极体材料。在具体实施方案中，过滤器介质可为多层介质，该多层介质包括包含驻极体材料的至少一个层和包含吸附剂材料的至少一个层。在一些实施方案中，过滤器介质107可包括至少一个能够hepa过滤的层。静电充电介质可增强颗粒物捕获。带电介质可用于具有电流和接地线并且通常为可洗涤的静电除尘器。

如果过滤器介质107的至少一个层发挥吸附剂的功能，(一种或多种)任何合适的吸附剂(以任何方便的物理形式)可包含在此层中。在特定实施方案中，此类吸附剂可能够捕获甲醛(甲醛为非常轻的气体，其不可被典型碳过滤器捕获)。许多碳过滤器捕获更重的气体，诸如尿素，蒸煮气味等。这些过滤器使用活性炭。为了捕获甲醛和甲苯气体，可使用处理过的(通常为酸处理过的)碳。在一些实施方案中，吸附剂包括至少一些活性炭。如果需要的话，可处理活性炭以增强其捕获甲醛的能力。合适的处理可例如提供具有至少一些胺官能团和/或至少一些甘露酸盐官能团和/或至少一些碘化物官能团的活性炭。可为合适的经处理的活性炭的具体示例包括已用例如高锰酸钾、脲、脲/磷酸和/或碘化钾处理过的活性炭。例如针对去除甲醛可为可能适合的其它吸附剂包括例如经处理的沸石和经处理的氧化铝。如果需要的话，此类材料可包括例如与经处理的活性炭一起。

该一种或多种吸附剂可以任何可用形式提供；例如作为颗粒，该颗粒可为例如粉末、小珠、薄片、晶须、颗粒或附聚物。吸附剂粒子的尺寸可根据需要而变化。吸附剂粒子可以任何期望的方式结合到过滤器介质107的层之中或之上。例如，在各种实施方案中，吸附剂粒子可与过滤器介质107的层的纤维物理缠结，可粘合地粘结到此类纤维，或者可使用这两种机制的一些组合。

在一个实施方案中，一次性空气过滤器100可包括至少一个rfid(射频识别)标签120。在一些实施方案中，该rfid标签120可安放到空气过滤器100的周边框架103的任何部分。例如，该rfid标签120可安放到框架的侧壁的内部主表面，或者安放到框架的上游或下游凸缘的外部或内部(即，可见或不可见)主表面。在一些实施方案中，该rfid标签120安放到(例如，附接到，例如，粘附地附接到)一次性空气过滤器100的周边框架103的侧壁104的主外表面。通常，该rfid标签120可为任何合适的rfid标签。在许多实施方案中，该rfid标签120可为无源标签，这意味着它不包括任何类型的电源，并且仅由被rfid阅读器冲击的电磁能量供电。在一些实施方案中，该rfid标签120可为常规rfid标签(例如以高、中或低频操作)，其范围不受特别限制。在特定实施方案中，该rfid标签120可为所谓的近场通信(nfc)标签，这将会被技术人员识别为特定类型的rfid标签，该特定类型的rfid标签仅在几(例如，十或更少)厘米的范围上操作(例如，在13.56兆赫)。在一些实施方案中，该rfid标签120是可读(只读)标签；在其它实施方案中，该rfid标签可为可读/可写标签。在一些实施方案中，该rfid标签120可方便地供应有粘合剂背衬，使得该rfid标签120可快速且容易地安装到过滤器100的框架的侧壁104的表面上。

在一些实施方案中，将安装rfid标签120的支承rfid标签120的空气过滤器100的动力空气处理系统可包括rfid读取器，该rfid读取器被配置为从空气过滤器的rfid标签读取信息。在其它实施方案中，该空气过滤器的rfid标签可通过rfid读取器读取，该rfid读取器驻留于例如移动装置上并且可将由此读取的信息例如传达到例如驻留于移动装置上的应用程序，使得该信息可被转寄到云平台。可驻留在此rfid标签上的信息可包括例如预加载(例如，由过滤器的制造商预加载)到rfid标签上的以下信息中的任何或全部：型号；制造日期；期满日期；过滤器类型、大小等；过滤器的品级；过滤器的批号和/或序列号；和认证信息。使用动力空气处理系统(在这种情况下为空气净化器)的rfid读取器与空气过滤器的rfid标签的组合的进一步细节在2016年3月24日提交的名称为“具有rfid读取器的室内空气净化器(roomairpurifierwithrfidreader)”的国际(pct)专利申请cn2016/077210和相同标题的所得的us371国家专利申请xx/xxx，xxx中发现，上述专利文献中的两者均以引用方式全文并入本文。在一些实施方案中，rfid阅读器(无论其是否驻留于例如移动装置或空气处理系统上)可被配置为通过任何合适方式向例如云平台传输至少某些从rfid标签获得的信息。

在一些实施方案中，至少一些驻留在空气过滤器的rfid标签上的信息可与从本文所公开的至少一个传感器获得的数据组合使用，以提供增强的信息，该信息表示过滤器介质的情况。例如，此类rfid标签驻留信息可包括关于过滤器介质的过滤特性的信息，特别是已发现(例如，通过过滤器制造商测试)该具体类型的过滤器介质在加载颗粒时表现出增加的压力下降的程度。此类信息可用于增强本文所公开的布置关于所讨论的具体的空气过滤器的有用寿命的预测能力。

因此，应当理解，在一些实施方案中，本文所公开的布置和方法的可涉及使用不仅如通过一个或多个传感器获取的数据(例如压力数据)；相反，它们可涉及使用此类数据与通过查询空气过滤器的rfid标签关于所讨论的空气过滤器介质的具体过滤特性而获取的信息的组合。在一些实施方案中，可例如经由移动装置应用程序输入信息如空气过滤器的类型和型号，该信息启用关于使用中的空气过滤器的过滤特性的信息的类似使用。或者，空气过滤器可包括条码，该条码可通过例如与移动装置相关联的条码读取器进行扫描以获得此类信息。

应当理解，使用例如rfid标签(例如nfc标签)、条码或qr码等是一般方法的所有特定实施方案，其中从局部驻留于空气过滤器上的信息源获得的信息可通过查询位于空气过滤器上的标签或其他信息保存器来获得，并且可与通过监测空气过滤器的安装性能的传感器获取的数据一起使用，以实现对过滤器寿命的增强预测。在一个此类实施方案中，需要单次查询/获取空气过滤器上的局部驻留信息(因为该信息将不变)，而传感器在持续进行的基础上获取数据。这种方法中，使用在空气过滤器上的rfid标签与驻留在空气处理系统上的rfid读取器组合可有力地允许在除了将空气过滤器插入空气处理系统之外需要很少用户动作或者不需要用户动作的情况下此类信息。然而，可根据需要在该一般方法中使用任何合适的布置。

在一个实施方案中，可在如图2所示的小塑料外壳200中使用和包封单个差压传感器。该外壳200可包括一个或多个测量差压的传感器、处理电子器件和蓝牙低能量通信电子器件。(一个或多个)压力传感器测量过滤器的压力下降，以便确定过滤器的性能以及何时更换过滤器(即，过滤器的寿命结束)。

在一个实施方案中，外壳200包括管210，该管210适于通过过滤器材料从过滤器的风扇侧按压以在过滤器接收待过滤的空气的一侧提供第一开口212。在一个实施方案中，该管210可被形成为用于刺穿过滤器介质的小锋利端口。盖或锁定螺母215可在管上配合，并且卡扣配合、摩擦配合、拧紧或以其它方式使外壳保持针对过滤器的适当位置，同时允许在外壳200内经由第一开口向差压传感器的一侧传达压力。

在一些实施方案中，具有一个或多个传感器的外壳200可通过移除锁定螺母215、从过滤器移除其余的外壳200并且在过滤器框架允许更换过滤器介质的情况下在新的过滤器或过滤器介质上重新安装来重复使用。具有一个或多个传感器的外壳可安装在过滤器框架上并任选地重复使用。

第二开口(未示出)被定位在外壳200的另一侧上，以提供从过滤器材料的风扇侧向差压传感器的压力传达，使得差压传感器测量第一开口和第二开口之间的压差。

应当理解，此类布置不同于传感器被设置为外壳或组件的一部分的配置，该外壳或组件包括旁路通路，其中传感器被配置为响应于通过旁路的气流而生成信号。因此，在至少一些实施方案中，本文所公开的布置不包括或不依赖于监测通过旁路的气流。

处理电子器件(在这种情况下，内置在传感器ic中)将压力测量转换成用于蓝牙通信电子器件的电输入信号(在这种情况下为数字信号)。因此在一些实施方案中，耦合到传感器(例如，在外壳之上或之中与传感器共同定位的传感器)的电路系统仅可用于将由传感器输出的模拟数据转换成用于无线传输的数字数据。在其它实施方案中，此类电路系统可执行数据的附加处理，例如其可执行平滑化或平均功能。在其它实施方案中，此类电路系统可执行更重要的数据操纵；例如，其可使用算法来操纵数据以生成剩余的过滤器寿命的指示。此指示可在外壳自身上生成(例如，通过视觉或听觉信号的方式)。然而，在许多实施方案中，方便的是，与传感器共同定位的任何此类电路系统仅可用于将信号从模拟形式向数字形式转换(并任选的存储该数据，如下面所讨论的)，然而将该数字数据无限地传输到其它地方以用于数据的实际操纵，从而生成剩余的过滤器寿命的指示。在一些实施方案中，此类操纵可例如在移动装置上或在安装在空气处理系统中的专用装置上执行。然而，便捷的是，通过此装置将数字信号转寄到执行实际数据操纵的云平台并且然后将所得的剩余的过滤器寿命的指示发送到通知单元。如上所述，此通知单元可为移动装置(例如将数字化数据传达到云平台的同一移动装置)；或者，其可为例如空气处理系统的恒温器的显示屏。

在一些实施方案中，电路系统可被配置为将数字化数据存储一定的时间段，而不是立即无线传输这些数据。这可降低功率消耗，并且在将数据传输到接收器(例如智能电话)的情况下可为有利的，该接收器可间歇地而不是连续地在电路系统范围内。此外，在各种实施方案中，传感器可被配置为连续地或间歇地获取数据。如果数据获取为间歇性的，则可以任何期望频率读取数据(例如压力数据)，例如不大于每三十秒一次或每分钟一次的频率；不大于每五分钟一次、每十分钟一次、每二十分钟一次或每三十分钟一次的频率；不大于每一小时一次、每两小时一次、每四小时一次或每八小时一次的频率；或不大于每日一次的频率。在另外的实施方案中，可以大于每周一次、每天一次、每十小时一次、每六小时一次或每三小时一次、或每四十分钟一次、每二十五分钟一次或每十五分钟一次的频率采集此类数据。此类测量可有利地降低对例如连续操作的传感器和/或相关联的电路系统的功率消耗。

在其它实施方案中，该处理电子器件可被扩展为处理来自其它包括的传感器的信号，该其它包括的传感器提供在设施中或室内的空气质量测量(在过滤器之前/之后)、过滤器运行时间、湿度等等。

蓝牙通信电子器件可例如向用户的蓝牙装置(即，移动装置、智能电话、平板电脑等)传输传感器信息，使得用户可监测过滤器的性能并知道何时经由在该装置上运行的一个或多个应用程序来换过滤器。除了监控之外，该应用可经配置以通知用户时就更换过滤器。(在一些实施方案中，可将此类信息传输至通知单元诸如例如动力空气处理系统自身的显示装置，例如传输至如上所述的用于操作空气处理系统的恒温器的显示屏)。传感器可由纽扣电池供电。该纽扣电池将能够由客户容易地更换。在另外的实施方案中，可使用其它类型的电池，包括燃料电池和可再充电电池。可显示电池电压电平，并且可向用户提供电池低电量警报以通知用户换电池。在传感器被设置在空气处理系统的一些位置处(而不是被例如安装在空气过滤器自身上)的实施方案中，传感器可被硬接线到空气处理系统中。或者，此空气处理系统安装的传感器可用电池供电。

在图3中示出有源空气加热炉过滤器传感器300的框图。为了防止传感器塞住，可将小机械防尘盖305模制到传感器螺母215上。该防尘盖305将防止灰尘塞住传感器端口。传感器300可包括下游开口310，(该下游开口310与上游开口212组合提供跨差动传感器315的压力差，在一个实施方案中该下游开口310可包括背对背绝对压力传感器)，或响应于跨该传感器300的压力差而折曲的电容板，从而改变包括该板的电路的电容。处理器320可以被编程以接收来自传感器315的感测到的压力数据并执行分析以确定5过滤器的情况并生成表示此类情况的警报。处理器320可使用无线电路325(诸如蓝牙通信电路)经由无线网络连接进行通信。电池330可用于给处理器、传感器和电路系统供电。天线335也耦接到通信电路系统325以用于传输和接收无线信号。

图4为运行在移动装置400上的应用程序的模拟的图形用户界面的图示。在各种实施方案中，该用户界面提供所监视的过滤器的情况的指示。该应用程序接收从传感器300表示过滤器的情况的通信并经由在410处所指示的用户界面向用户提供信息。该用户界面可包括图示415或示出过滤器性能的其他图示，诸如示出过滤器的百分比堵塞、过滤器的百分比利用率以及更换过滤器的预期时间的线。可向用户提供选项，诸如设置420和接受425。该选项可包括在对应于选择的剩余有用寿命的时间或在确定过滤器性能已恶化经过选择或确定的阈值时自动命令更换过滤器的选项。该应用程序可经由rfid或nfc读取器或者甚至扫描在过滤器上的条码或qr码来从与如上所述的过滤器相关联的id获得更换过滤器部件信息。另选地，与过滤器相关联的id可经由蓝牙或其它无线通信协议从过滤器传感器直接或间接传达到运行该应用程序的装置。

一旦安装在加热炉系统中，就可以使用多种方法来校准过滤器传感器。可以执行测试以确定每个校准方法的优点和缺点。

过滤器传感器校准方法#1：

1.在过滤器中安装过滤器传感器

2.将过滤器安装到加热炉系统中

3.启动装置应用程序

4.按“校准”按钮设置差压＝0

5.启动加热炉

6.按“取得数据”以读取差压读数

在一些实施方案中，移动装置应用程序可用于扫描可见代码或使用rfid、nfc或其它无线方法从过滤器获得信息以识别过滤器。在一些实施方案中，识别过滤器所必需的信息可存储在传感器上并(直接或间接地)传输到移动装置。识别过滤器可用于检查表格以用于正确设置，以确定是否通知用户应更换过滤器。如果过滤器识别不正确，则该应用程序可被设计为不与过滤器一起工作。例如，该应用程序可被配置为防止在已指示过滤器寿命结束的传感器上重新设置。该应用程序可存储或访问在存储器中的传感器地址和过滤器情况，并且可防止用户与已从第一过滤器移除并耦接到第二过滤器的传感器配对。

过滤器传感器校准方法#2：

1.在过滤器中安装过滤器传感器

2.将过滤器安装到加热炉系统中

3.启动加热炉

4.启动移动装置应用程序

5.按“校准”按钮设置差压＝0

6.按“取得数据”读取差压读数

为检查压力感测单元的性能和操作，使用该感测单元在1)实验室规模hvac系统和2)实际阈值加热炉上完成两项实验。首先将该感测单元放置在实验室规模hvac系统中，该实验室规模hvac系统具有改变鼓风机速度、测量气流速率以及使用压力换能器测量跨过滤器的压力下降的能力。在能够控制鼓风机速度的情况下，使用宽范围的气流速率运行该测试以提供一定范围的传感器响应。

将传感器安装在过滤器的中心附近，并且然后安装到过滤器夹持器中并安装到实验室规模hvac系统中。图5a为表格，该表格指示鼓风机速度(英尺/分钟)、差压传感器读数(毫巴)、风道压力、计算出的压力以及将结果与图5b所示的图示相关联的字母a、b或c，图5b示出计算处的压力。通过过滤器将鼓风机速度设定为实现等于300fpm的流率。允许测试运行几分钟，以在稳态情况下生成压力下降数据。然后将鼓风机速度增加到400fpm和500fpm，以在这些较高气流速度下再次测量传感器响应。在测试速度中的每个处，从压力换能器记录压力下降。然后将记录的压力下降与传感器压力下降相比较以建立对这些响应的相关性。

结果显示在实验室规模hvac系统dp和传感器dp之间的非常良好的相关性(r^2＝0.996，参见示出比较压力的曲线的图6)。图7、图8和图9示出在hvac模式改变(包括在ac打开和ac关闭两种情况下风扇打开和关闭)的情况下的另外的测试。再次使用字母来将在图7中的表格中的测试结果与在图9中的图示相关联。图8为以类似于图6的方式比较压力的曲线。注意到在风扇和/或ac打开的情况下的显著的压力差。在一个实施方案中，在使用具有可以减少或消除气流的湍流的贯通通道或设计通道的过滤器的情况下，可出现改善的传感器取样。在一个实施方案中，传感器可被放置为垂直的气流、与直接空气流屏蔽、凹进到气流中，被设置为除垂直之外的某个角度以改善采样，向后设置，或者可以具有自清洁能力。

图10为根据示例性实施方案的用于感测空气过滤器的阻塞的示例性装置或系统1000的框图。该系统1000包括在过滤器1015的清洁侧上的单个压力传感器1010。传感器1010将被附接到过滤器1015，或者可被定位在空气处理系统的任何合适的位置处，只要它能够在过滤器1015的清洁侧1020上提供压力传感器或气流能力，其中当空气处理系统的风扇1025运行时过滤器与风扇1025之间的抽吸产生压力差。过滤器1015与风扇1025之间的压力和气流随着过滤器因使用老化而被污染物阻塞而降低。

装置或系统可由纽扣电池供电。较大的电池组也可用于较长的寿命。优选地，功率采集器将用于使用气流、振动、热差或其它手段来产生功率并将电池再充电。可以每分钟多次的更新频率提供数据。在另外的实施方案中，可提供更频繁的更新或传感器样本，或者可基于电池的预期寿命而降低以节省电池寿命的速率，直到过滤器显著受阻使得推荐进行更换为止。

在一些实施方案中，传感器1010可包括加速计。加速计传感器读数可为移动的单元的形式。压力传感器以帕斯卡单位或英寸水柱为单位(851pm气流下的dp)。气流传感器(叶片(vane)、热电、弯曲、振动)也可用作加速度计和/或压力传感器组合的替代，以确定在过滤器的清洁侧和脏侧中的至少一者上的气流和压力特性。

该通信可为移动装置1030或者到无线网络路由器1035或其它无线电装置以上行到云平台。在一些实施方案中，通信可到驻留在使用空气过滤器的空气处理系统中的专用装置。例如，此装置(其可硬接线到空气处理系统中，或者可为电池供电的)可与蜂窝电话类似的方式起作用，但不为移动或便携式。无线电能力可包括但不限于：zigbee、zwave、lora、halo(新wi-fi)、蓝牙和蓝牙ble。

可将数据直接传达到例如在移动装置上的应用程序，并且/或者经营蜂窝连接、wifi路由器或集线器直接传达到云平台系统1045。在建立通信链路之前，不需要校准传感器。可在初始启动装置期间或之后校准该传感器。

该装置将使用智能状态管理自校准。该装置可使用加速计或其它传感器来识别加热炉风扇马达何时关闭(振动或气流减少)以及风扇马达何时打开(振动或气流增加)。关闭状态将用于随着时间的推移将该装置与打开状态进行校准和比较，诸如经由机器学习算法1050。

图11为示出配置并使用通信装置(在图11的图示中为移动装置)来与过滤器传感器相互作用的示例性布置的方框流程图。(所谓“过滤器传感器”是指被配置为获得表示过滤器介质的情况的数据的传感器。这并不必要求传感器必须直接物理地安装在过滤器自身上，但如果需要的话，可以进行这种操作。)可发生与过滤器传感器的通信装置配对，从而允许经由该装置访问wi-fi凭据。这可允许过滤器传感器在客户/用户的家中直接与路由器通信。来自过滤器的数据更新导致向用户呈现用户界面，该用户界面指示性能(例如，劣化性能、充分的性能或最佳性能)和剩余的有用的过滤器寿命的至少一者。也可发送过滤器可为脏的、受阻的或以其它方式需要进行更换的通知，该通知可以例如在移动装置上或在空气处理系统的恒温器的显示面板上进行显示以用于用户查看，或者可被编程为自动命令更换过滤器或允许用户选择便捷地命令更换过滤器的选项。

在一些实施方案中，可在分析中考虑具体用户需求，该用户需求确定是否需要进行过滤器更换。用户可以输入指示具体医疗情况(诸如花粉过敏或可期望高于正常空气质量的其它呼吸情况的概况。此类信息可通过应用程序用于推荐不同的过滤器，或者用于改变阈值以用于生成过滤器需要进行更换的指示。适应用户的需求的能力可为用户提供更好的总体体验和智能过滤器系统的易用性，减轻了他们必须更密切地跟踪过滤器的情况，或者使他们免于使用不能提供更好生活质量所需的合适空气质量的过滤器。

图12为利用两个压力传感器1410和1415的示例系统1400的框图，在过滤器的每侧上各有一个压力传感器。使用两个压力传感器提供了两个独立的压力传感器来在过滤器之前(如脏空气箭头1420所指示的脏侧)和在过滤器之后(如清洁空气箭头1425所指示的清洁侧)检测空气压力。在一个实施方案中，该系统包括两个压力传感器1410、1415、电路和/或逻辑1430，这些器件确定压差以及无线电(由天线1435表示)以经由在路由器1445处指示的蓝牙ble、蓝牙或wi-fi向手机1440传达。

在一些实施方案中，至少一个传感器(例如压力传感器)可物理地安装在待安装在动力空气处理系统中的空气过滤器上。在其它实施方案中，该至少一个传感器将驻留在空气处理系统中，这意味着其安装在空气处理系统中，但未物理地安装在空气过滤器上。在此类实施方案中，一个或多个传感器可在物理上接近空气过滤器，或者根据需要至少稍微远离空气过滤器。在一些实施方案中，此类一个或多个传感器可在制造和/或安装空气处理系统时安装在空气处理系统中。在其它实施方案中，此类一个或多个传感器可作为售后服务项目进行安装。例如，此传感器可由空气过滤器的提供商提供，并且可被配置为与特定的空气过滤器一起使用。如前所述，此传感器可例如安装在空气处理系统的表面(例如该系统的风道、通风系统或鼓风机柜的内表面)。在特定实施方案中，可例如在空气过滤器的清洁侧(即下游)使用单个传感器。在其它实施方案中，可例如在空气过滤器的上游和一个下游上使用两个此类传感器。

本文的布置允许任何此类一个或多个传感器以及相关联的电路系统、(一个或多个)处理器、(一个或多个)装置、(一个或多个)系统、(一个或多个)显示器等根据需要与多个过滤器一起使用。即，与其将传感器设置在空气过滤器上并且然后与用过的过滤器一起丢弃或再循环，不如将此传感器传递到安装的新过滤器。或者，如上文所指出的，在一些实施方案中，此传感器可驻留在空气处理系统自身中，使得甚至在换空气过滤器之后该传感器将继续留在空气处理系统中的适当位置。当然，任何相关联的装置和系统也可被配置为(例如通过查询新安装的空气过滤器的rfid标签)获知新空气过滤器的插入，此时可如本文所讨论的执行任何必要的校准等等。

纽扣型电池可用于向系统1400提供电力。较大的电池组或其它类型的电源也可用于较长的寿命。可定期提供更新的形式的数据，诸如例如每分钟一次。可根据需要提供更频繁或更不频繁的更新或传感器样本。较不频繁的更新可帮助节省与过滤器预期在期望的参数内起作用的时间长度一致的电池寿命。在一个实施方案中，传感器以帕斯卡单位或英寸水柱为单位(851pm气流下的dp)。该通信可到手机或wi-fi路由器或其它无线电装置以上行到云平台。数据可经由wi-fi路由器1445直接向手机上的应用程序和/或云平台系统传达。在使用前不需要校准压力传感器。在一个实施方案中，可在初始启动系统期间校准压力传感器。

在一个实施方案中，两个压力传感器可在工厂中或在初始设置时相对于彼此进行校准，如图13中的方框流程图1500所示。当气流为零时，在装置上的校准校正将由公式s1＝s2+1510处的校准校正表示。校准可通过在1520处关闭风扇和在1530处打开风扇的情况下读取压力来执行。在1540处，确定传感器1和传感器2的读数的平均值，并向在1510处的校准校正提供。

示例性压力传感器包括：adafruitbme280i2c或spi温度湿度压力传感器、mpl3115a2-i2c气压/海拔/温度传感器(各自可得自adafruit工业有限公司(adafruitindustries，llc))以及mpxm2010dt1和mpxm2010d(可得自恩智浦美国公司(nxpusa，inc.))。示例性的、可商购获得的加速计为得自瑞士日内瓦的意法半导体公司(stmicroelectronics，geneva，switzerland)的lis2dh12tr数字加速计。传感器中的任何一个或两个均可易于商购获得的现成器件。

在另外的示例性系统中，一个或多个传感器监测过滤器的压力、气流、空气质量、温度、湿度、过滤器变形、过滤器的清洁侧和脏侧上(在过滤器之前和之后)的气流表征和振动。在图14中示出了示例湿度传感器adafruitbme280i2c或spi温度湿度压力传感器。

图15中示出了实验室规模加热炉实验系统1700，作为本文所公开的布置的示例性实施方式。具有可控风扇速度的风扇1710通过模拟的风道系统吸入空气，该模拟的风道系统具有在该风道系统的中心的过滤器1720和以电路板的形式的传感器电路系统1725。该传感器电路系统1725接收来自一个或多个传感器的数据，该一个或多个传感器测量表示过滤器情况中的一个或多个参数并传输如上所述的所得信息。传感器电路系统1725将实施物联网(iot)应用协议，以自动上载和维护在远程平台上的数据，以用于实时查看、检索和分析。

图16示出来自电路系统1725的数据流的示例，该电路系统1725可经由物联网协议无线地耦接到网络。

图17为安装在常见的家用加热炉风道系统中的过滤器的图片。可在过滤器之前和之后例如以传感器组的形式安装多个传感器。一个传感器组在过滤器和马达之间的空间中可见以用于测试。在过滤器之前的左侧上存在第二传感器组(用于测试/校准)。wi-fi信号能够穿透金属加热炉而不在具有插上的传感器组的该配置中发生问题。传感器组可例如为raspberrypi3，其具有连接到电源以提供针对高分辨率测试数据的非常快速的取样速率的“传感器帽”。正在将数据上传到iot平台。初步测试表明，该传感器能够采集在过滤器之前和在过滤器之后的压力差。该传感器可在“清洁的”过滤器上运行几天，以确定在较长时间段内传感器的变化和灵敏度。

图18为示出在风扇首先关闭、然后打开、然后再次关闭的情况下跨过滤器的压力差的图示。当风扇关闭时，压力差如果不为零则可忽略不计。顶部线表示来自过滤器上游的传感器的数据，并且下部线表示来自过滤器下游的传感器的数据。需注意，当加热炉在图示的开头和图示的结尾处关闭时，两条线重新接合。

图19指示在操作包括智能过滤器的系统期间传输和收集的信息的基于电子数据表的表格。

在单个传感器单元随着过滤器的改变而被启动时，加热炉的操作“状态”被识别出来。这些状态包括：

加热炉关闭-加热炉采取环境空气的压力水平，同时具有较低的振动水平。

加热炉打开清洁过滤器-清洁侧传感器建立压力水平。

加热炉打开变化1...n-加热炉在其运行一段时间时建立若干个可能的规则“状态”。这些状态在过滤器使用的2个月阶段期间建立。

加热炉打开弄脏-相对于在前两个月期间建立的加热炉打开变化状态确定阻塞水平。

需要换加热炉过滤器-当加热炉过滤器达到预定状态时建立，诸如例如小于先前建立的状态的压力的平均1.5帕斯卡的压力或在加热炉打开期间相对于任何状态已经达到3.25个月。

对全尺寸加热炉上的第一实验1的数据文件进行了检查，其平均结果如下。

在过滤器之前-pi序列号43-关闭校准平均值986.3636

在过滤器之后-pi序列号36-关闭校准平均值986.3614

在过滤器之前-pi序列号43-清洁运行平均值986.2444

在过滤器之后-pi序列号36-清洁运行平均值985.8823

在过滤器之前-pi序列号43-未知脏平均值986.0958

在过滤器之后-pi序列号36-未知脏平均值985.2246

在过滤器之前-pi序列号43-脏0.74平均值986.1727

在过滤器之后-pi序列号36-脏0.74平均985.2684

在过滤器之前-pi序列号43-脏1.54平均值986.3910

在过滤器之后-pi序列号36-脏1.54平均984.1002

初始结果表明，低成本传感器的能力能够在建立在过滤器之前和在加热炉的过滤器区段之后之间的压力差。该结果还表明，系统用一个或多个传感器有效地建立在一段时间内的状态的能力。“加热炉关闭”状态将允许一个或多个传感器相对于大气压力变化以及加热炉配置在一定时间内的变化进行校准。

算法方法

除了加速计之外还包括一个或多个压力传感器的系统能够建立在一定时间内的加热炉的状态：

s0-过滤器安装-加热炉关闭

s1-过滤器清洁-加热炉打开

s2..n-在1至2个月内的自表征状态

sr-需要更换-其特征在于，在处于打开状态时相对于s0的从s0或从前过滤器压力传感器的2+帕斯卡的平均变化，或者与s2..n自表征状态中的任一项相比1.5+帕斯卡的变化。

由于可在不同的实施方案中使用感测可直接表示过滤器介质情况的不同参数的不同类型的传感器，所以更加通用的算法可包括类似的步骤，该步骤不限于仅使用压力传感器。“需要更换”阈值可基于气流变化、马达负载变化、振动变化和通过适当的传感器感测的其它参数，如在下文更详细地描述的。

附加的方法细节

状态值-经由多步骤过程计算状态的值。最初确定的状态为加热炉打开或关闭的情况。第二步为稳定阶段，诸如在加热炉打开或关闭之后的两分钟的延迟以用于气流、振动和压力稳定。第三步为采集数据一段时间(例如，两分钟)。去除移动平均值2倍的离群数据，并为以后的过滤器压力传感器建立该时间段的移动平均值。振动(加速计数据)可用于进一步确定加热炉的打开/关闭状态。初始实验表明，单个传感器可用于进行该确定。

附加影响因素

室内空气污染信息(颗粒物和其它污染物)可用于改善需要换空气过滤器介质的精确性。

元数据/一般调查信息-吸烟、使用蜡烛、宠物的所有权信息可用于告知算法以更积极地确定变化。

一般建筑物配置-窗户打开/关闭、地毯以及其它信息可用于告知算法。

室外空气污染-可从空气质量监测点采集信息以确定更换的积极性。

分析物可用于过滤并在过滤器的整个寿命期间提供空气质量建议、加热炉状况和过滤器更换状况。该系统可由纽扣电池供电。较大的电池组也可用于较长的寿命。功率采集器可用于使用气流、振动、热差或其它手段来产生功率并将电池再充电。可以根据需要使用其它电源和存储方法。系统可在各种时间间隔内提供更新，诸如每分钟多次。可以提供更频繁的更新或传感器样本。更新频率可通过空气移动来控制。

空气压力可在过滤器之前和之后进行测量以能够确定压力差。多个传感器可用于校正单独传感器的故障。可包括长丝和气流传感器以在过滤器之前和之后提供空气室中的空气湍流的标测图。空气湍流信息可用于确定阻塞或子优化过滤器的性能或加热炉控制。

空气质量也可在过滤器之前和过滤器之后监测，以提供颗粒物和非大气气体值，从而监测在处理之前和之后的过滤器性能和空气质量。空气质量监测/传感器也可设置在hvac系统外部和建筑物或住宅内。也可监测空气流中的空气温度。也可监测空气流中的空气湿度。应变传感器可用于监测在过滤器寿命期间的物理过滤器形状的变形。应变仪能力可被织造到过滤器的长丝中。

定向(陀螺仪)和非定向(加速度计)测量值可由传感器提供，以得知可导致加热炉系统的器件内的相对应变的振动。可包括通信能力以向移动装置诸如手机或wi-fi路由器或其他无线电装置提供信息从而上行到云平台。无线电功能可包括但不限于：zigbee、zwave、lora、halo(新wi-fi)、蓝牙和蓝牙ble。数据(包括通知)可经由wi-fi路由器直接传达至在移动装置上的应用程序和/或云平台系统。需注意，不需要预先校准传感器。该传感器可在装置的初始激活中进行校准。

图20为指示在加热炉或风扇关闭并且然后打开的情况下来自单个下游侧压力传感器的读数的图示，其中已知过滤器为脏的并需要更换。需注意，压力变化超过2帕斯卡，从在关闭时的大约986.5帕斯卡移动到在打开时的小于984.5帕斯卡。通过记录风扇打开和关闭时的压力，可以通过减法得到差。与2帕斯卡的阈值进行比较表明，基于在图20中所示的数据，已超过阈值。

随着时间推移，未校准的帕斯卡(低成本传感器)中的压力位于左侧(y轴)(982-987)，而时间增量位于x轴上。样本实验数据显示，当加热炉开启时，关闭状态从986.5000的高压变为大约984.0000。压力差由环境空气压力差(大约986)被受阻风扇后面的加热炉风扇的风扇操作阻塞而产生，这产生了大约984空气压力降低。

单个压力传感器可用于通过快速压力变化的性质确定加热炉状态(打开或关闭)。大气压力变化发生得更慢。打开/关闭周期用于确定比较器以用于确定状态sr(需要换过滤器)。

上文已描述了若干个不同的示例性实施方案。图21为具有用于提供过滤器的id、感测过滤器介质情况以及任选地感测空气质量的各种选项的智能过滤器的框图表示。有关该选项的另外的细节在图22的讨论中提供。

现在描述了具有各种选项的总体智能过滤器系统(注意，这描述了一种示例性布置，其中至少一个传感器安装在空气过滤器上，使得空气过滤器在使用时是自感知的)。图22为在智能过滤器系统2400中的多个元件和替代元件的框图表示。该系统2400包括三个主要元件，分别为在使用时自感知的空气过滤器2410、从过滤器2410收集数据的软件算法2412以及在显示器(诸如例如移动装置显示器)上显示相关信息的用户界面2414。移动装置可为膝上型计算机、蜂窝电话、平板电脑或能够接收、处理和显示信息其它装置。

自感知过滤器2410可通过结合到过滤器中的电路、在安装期间附接到过滤器或者位于保持过滤器的框架中来进行自感知。一旦安装了过滤器，可以识别其为特定品牌的过滤器并在操作期间提供关于该过滤器的数字数据。此外，过滤器可提供有关通过系统2400移动的空气的空气质量的数据。

软件算法2412从一个或多个传感器收集数据并利用数据以用于将来的分析，并存储多个数据字符串(来自多个收集会话)以用于将来的传输和报告。

用户界面2414呈现让用户容易地看见过滤器性能的格式的数据。该用户界面2414可提供历史数据和/或当前情况。该用户界面2414可基于过滤器情况和使用时间提供过滤器更换的时间的预测。该用户界面2414可提供对消费者有用的任何格式的数据，包括警报和自动命令功能。该用户界面2414可显示在房间、建筑物的空气质量或设施级别。空气质量数据可从外部空气质量监测服务、hvac系统外部的空气质量监测装置或hvac系统中的一个或多个传感器提取。

过滤器id2416可为无源2418或有源2420。无源id实施方案可包括使用磁性开关2422，该磁性开关2422在插入过滤器时闭合，或通过具有内置在过滤器中的简单插座2424在插入时激活电路。有源装置2420可通过附接到hvac装置的无源谐振电路2426来实现，该无源谐振电路在过滤器和传感器电路安装在其中时谐振。其它装置可用于检测过滤器诸如rfid标签2428、nfc标签2430，或通过读取条码或qr码2432来检测。在另一个实施方案中，可将过滤器id编程在传感器2431上，并且经由蓝牙或其它无线通信协议从传感器传达至移动装置或云平台。

介质情况2434可由电子数据收集电路和传感器2436来确定，并且由在通信块2438下面所示的无线传输进行报告。存在多种传感器2436，可按顺序使用这些传感器以评估过滤器的情况。物理传感器2440可使用应变仪2442评估过滤器的最终弯曲。可使用的其它传感器包括光学传感器2444、压力传感器2446、气流传感器2448或振动传感器2450。每种类型的这些传感器都有许多不同的型式。压力传感器2446可为差压传感器2452或单个压力传感器2454，当风扇打开和关闭时，该差压传感器2452或单个压力传感器2454可随时间推移集成压力或比较压力测量值。

光学2444介质情况感测可通过例如经由光检测器测量光透过介质的透射率来检测沉积阻塞2456。气流2448可指示风扇操作，其可与来自单个下游过滤器的压力测量值结合使用，以确定过滤器的情况。在另外的实施方案中，气流传感器可用于测量一定时间内的气流变化，其中气流减小与过滤器介质的恶化情况相关联。对应于气流减小的阈值可用于确定应更换过滤器。气流可通过电装置2458进行测量，该电装置2458包括例如振动传感器2460、热电传感器2462或弯曲传感器2464(在一个实施方案中基于压电)。感测的机械装置2466可包括测量空气湍流的基于叶片的传感器2468，这可表示风扇操作以及过滤器介质情况，因为湍流可响应过滤器介质情况的恶化而改变。这些传感器中的每个提供有关风扇操作的信息。在一些实施方案中，可通过测量流向风扇的电流来检测风扇的操作，以提供风扇马达上的负载指示，该指示可直接表示过滤器介质的情况。

当收集来自多个传感器的数据时，可将该数据以多种不同的方式融合以确定过滤器介质情况。例如，在一个实施方案中，表示风扇操作的数据可与单个下游压力读数一起使用。在另外的实施方案中，振动信息可压力组合。在另外的实施方案中，可使用多个振动和湍流测量值。许多不同的传感器(不论是单独的还是组合的)可提供信息，在各种实施方案中，可根据该信息计算过滤器的情况(根据传感器中的任一个或的信息或者根据从多个传感器融合的信息)。

收集的数据可在通信2438下的一个或多个选项处传达。无线装置通信可使用多种无线协议而实现，该多种无线协议包括无线2.4ghz或5ghz、蓝牙或蓝牙ble2470、zigbee2472、zwave2474、halo或在2476处表示的其它标准或自定义协议。

从本文的讨论可以认识到，在一些实施方案中，通过耦接到至少一个传感器的电路系统无线传输的数据可为该电路系统从传感器接收的至少大体上相同的数据。例如，此类电路系统可接收由压力传感器以模拟形式输出的数据，并且可将该数据转换为数字形式以用于无线传输此类数据。在其它实施方案中，由电路系统传输的此类数据可衍生于从传感器接收的数据，但可由电路系统进行处理使得其不再为大体上相同的形式。例如，此类衍生数据可进行例如平滑化、平均化或以其它方式进行处理。

在一些实施方案中，此类衍生数据可通过根据一个或多个算法操纵所接收的数据而产生，而不是例如仅将该数据平均化或平滑化。例如，此算法可接收例如以压力的形式的数据，并可与信息诸如例如使用中的特定空气过滤器的过滤器介质的过滤特性一起处理该数据，以便获得衍生数据或信息该衍生数据或信息提供预测该特定空气过滤器的过滤器寿命的增强能力。即，在一些实施方案中，此类数据操纵可由耦接到传感器(例如共同定位在包含传感器的外壳内)的电路系统来实施。因此，由此类电路系统无线传输的此类数据的概念可在一些实施方案中包括衍生数据。然而，在一些方便的实施方案中，此类电路系统仅可用于将接收到的数据转换为用于无线传输的数据格式，其中实际操纵数据以获得衍生数据(并根据该数据计算剩余的过滤器寿命)可在远程位置处(例如在如之前指出的云平台中)执行。

从上面的讨论可以理解，在一些实施方案中，外壳可仅包括用于数字化和传输由传感器输出的数据的传感器和足够的电路系统，其中附加电路系统位于其它地方，以用于接收传输的数据并执行另外的的数据操纵。然而，在其它实施方案中，这种外壳可以包括足够的电路系统(包括例如一个或多个处理器、固件、软件等等)来以任何期望的物质处理或操纵数据并然后无线地传输所得的衍生数据。任何此类数据(无论是否例如为其原始、数字化或衍生形式)可被传输到装置诸如例如移动装置，诸如智能电话、家用计算机或驻留于空气处理系统自身中的装置。在一些实施方案中，此装置可执行数据处理和/或数据操纵；或者，该装置可将数据例如向云平台转寄以用于此类操纵。

数据操纵的最终工作产物(例如，如云平台所输出的)为空气过滤器的过滤器介质的情况的指示，并且可向通知单元提供。此通知单元可为例如移动装置或计算机(例如，向云平台转寄数据的同一个)，或者可为空气处理系统的器件。即，可提供剩余的过滤寿命的指示(其可包括告知过滤器接近其有用寿命的终端并应进行更换)作为通知，该通知例如在空气处理系统的恒温器的显示屏上显示，或者可出现在移动装置、家用计算机、膝上型计算机或平板计算机等等的屏幕上。此通知可采取来自任何此类通知单元的可听信号的形式；或者其可方便地呈现为如所指出的视觉信号。在各种实施方案中，此通知可采取电子邮件、文本消息、由例如移动装置的应用程序发起的消息等的形式。

应当注意，本文的布置不要求通过传感器获得的任何此类数据必须以任何具体形式(特别地，以诸如压力的形式)，并且不必要求必须明确计算任何特定参数，诸如指定单元中的压降、颗粒物负载等。相反，所有需要的是，数据被处理或操纵到足够的程度，从而可以向用户提供过滤器的情况的指示(例如，建议更换空气过滤器的通知)。

用于电路系统(包括传感器)的电源2478可来自多种来源。一个选项为电池2480。替代地，用于操作电路的能量可从环境中采集2482。示例可为当hvac系统处于操作中时从空气移动2484生成电力(诸如涡轮2486)或经由具有压电2489的摆动带或感应式发电机2490的装置。替代地，可使用热电效应2492产生电力，或者可用rf传输信号2494外部供应电力。

空气质量2496可以多种方式限定，这取决于许多因素，但可包括经由传感器2498测量在清洁空气侧上的颗粒物(测量voc)、在给定房间或建筑物中测量颗粒物等。

在某些情况下，智能过滤器系统可能缺少足够的信息来仅基于来自传感器或多种传感器的数据确定介质情况。例如，用户可离开房间一周，但仍可使其hvac系统继续运行。又如，用户可移动到在房间或设施中无线通信信号无法到达的位置。每种情况都导致传感器与用户的移动装置之间的数据通信的潜在损失，但过滤器情况将继续恶化。根据通信损失的持续时间，向用户报告的介质情况可无法准确地反映过滤器介质的状态。在这些和其它情况下，可在必要的时间段内补充传感器数据的预测过滤器更换算法的输出。

在一个示例中，通过将更换状态估计为hvac风扇运行时间的函数来补充缺失的数据。风扇运行时间可使用室外天气数据进行估计，并且可根据与特定空气过滤器和/或hvac系统操作条件诸如住宅参数、hvac使用参数、用户偏好参数和过滤器参数相关的参数进行调节。例如，可从在线数据服务获得针对特定区域的天气数据。天气数据可用于估计空气过滤器运行时间，并且空气过滤器运行时间可用于估计空气过滤器的更换状态。用于将过滤器更换状态估计为风扇运行时间的函数的示例性方法在国际公布wo2016/089688(fox等人)中有所描述，该专利以引用方式全文并入本文。

图24示出在报告过滤器情况时用于在传感器数据和估计状态之间偏移的示例性序列。在步骤3000和“时刻0”处，在自感知过滤器和移动装置或云平台之间建立通信链路。在步骤3100和“时刻1”处，通信提供来自传感器的子标准或无数据。例如，未达到或超过分配给给定输出参数的置信度值的情况下，数据可为子标准。在步骤3200和“时刻2”处，子标准或缺乏数据的时间段达到或超过偏移阈值，这可以基于例如成功的通信链路之间的时间量或预测结果。一旦超过偏移阈值，在步骤3300中就可获得针对与hvac系统相关的地理区域的室外天气数据(例如，从在线数据服务中电子检索)。室外天气数据可与来自(一个或多个)传感器的数据同时收集，或者此类收集可在达到偏移阈值时触发。在步骤3400中，使用室外天气数据来模拟空气过滤器的更换状态。例如，室外天气数据用于估计空气过滤器运行时间，并且空气过滤器运行时间用于估计空气过滤器的更换状态。该估计可以经由用户界面向用户提供，类似于主要基于传感器数据的估计这可或不可共享感官体验。在步骤3500处，自感知过滤器建立与用户的移动装置的通信链路和/或在“时刻3”处被认为可接受的相关输出参数。系统可立即(或接近立即)基于从传感器接收的数据而偏移回预测的过滤器情况，或者可基于基于天气的估计继续操作，直到在步骤3700处建立合适的链路持续超过逆转阈值的时间段为止。

使用两个传感器进行实验，一个在过滤器之前，并且一个在过滤器之后在不同状态(情况)下产生以下结果。使用压差p1传感器和p2传感器(分别在过滤器之前和在过滤器之后)之间的压力差作为用于过滤器阻塞测量的确定很好理解。确定在过滤器之前的单个过滤器或在过滤器之后的单个传感器是否可以提供足够的信息来确定过滤器阻塞先前未被理解。

在不同的操作状态期间针对实验加热炉的数据样品提供了以下图示数据。

图24示出指示在随时间推移而变化的情况下跨过滤器的差压的多个压力测量值。图例显示具有参考编号的各种系数。图例右侧中列出的不同状态(系数(实验))如下：清洁过滤器运行2510-这是具有运行有新的清洁的过滤器的风扇的加热炉脏0.74dp2520-具有0.74英寸的水的值的受阻的过滤器脏1.54dp2530-具有1.54英寸的水的值的受阻的过滤器(比0.74更堵塞)关闭校准2540-加热炉未运行，并且在两个室中压力均等同于大气压力未知脏运行2550-未知过滤水平的受阻过滤器。

图25、图26、图27、图28、图29和图30利用类似的图例，其中附图标记的前两位指示附图编号，并且后两位与图24中的那些相同。

图25示出从加速计传感器收集的数据，该加速计传感器测量在过滤器所插入的风道中的在y方向上的振动。图26类似地示出了在x方向上的振动的测量值。图27类似地示出了在z方向上的振动的测量值。图28示出了相对于y方向上的时间的加速计结果。图29示出了相对于x方向上的时间的加速计结果。图30示出了相对于z方向上的时间的加速计结果。

注意：系数(ip)区分两个不同的传感器。169.12.46.245为下游，而169.12.46.250为上游。过滤器越脏，下游的压力下降就越大。上游传感器不识别显著的压力差(图示的右侧)。这些发现表明，如果使用单个压力传感器，则压力传感器通常应放置在下游侧(在过滤器之后)。

压差是通过受阻过滤器与吸引空气的风扇之间的抽吸而产生的。

p1＝上游传感器压力

p2＝下游传感器压力

δ＝p1-p2＝上游传感器压力和下游传感器压力之间的压力差

t＝时间

单个传感器可在下游工作(在过滤器之后)，并且系统可意识到时间以及加热炉的状态以有助于传感器性能。可通过加速计信息确定状态，以识别加热炉是否正在运行，或者替代地，可通过对压力测量值的时间分析来推断状态。简单地分离高读数和低读数，并且取它们的平均值可清楚地识别哪些测量值对应于加热炉的状态。确定在加热关闭时的压力可用于确定当前大气压力的基线。在一个实施方案中，从单个传感器确定过滤器情况包括从传感器获得基于时间的压力的数据点；计算获得的相邻压力数据点之间的平均差；以及基于识别在大于阈值压力差的相邻点中的压力差来估计过滤器寿命。

图31为实现根据示例性实施方案的方法(诸如智能过滤器电路系统和通信的实施方式以及移动装置的实施方式)的计算机系统3200的方框示意图。不必在各种实施方案中均使用所有器件。

以计算机3200的形式的一个示例计算装置可包括处理单元3202、存储器3203、可移除存储3210和不可移除存储3212。尽管示例计算装置被示出和描述为计算机3200，但计算装置可在不同实施方案中为不同的形式。例如，该计算装置可改为为智能电话、平板电脑、智能手表或其它计算装置，包括与图32中所示出和所描述的相同或类似的元件。装置诸如智能电话、平板电脑和智能手表通常被统称为移动装置。此外，尽管各种数据存储元件被示出为计算机3200的一部分，但存储还可或替代地包括可经由网络诸如互联网访问的基于云的存储。

存储器3203包括易失性存储器3214和非易失性存储器3208。计算机3200可包括-或可访问包括多种计算机可读介质(诸如易失性存储器3214和非易失性存储器3208、可移除存储3210和不可移除存储3212)的计算环境。计算机存储包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)和电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪式存储器或其他存储器技术、只读光盘存储器(cdrom)、数字多功能磁盘(dvd)或其它光盘存储、磁性盒带、磁带、磁盘存储或能够存储用于执行本文描述的功能的计算机可读指令的其它磁性存储装置。

计算机3200可包括或具有到计算环境的入口，该计算环境包括输入3206、输出3204和通信连接3216。输出3204可包括显示装置，诸如触摸屏，该显示装置也可作为输入装置。输入3206包括触摸屏、触摸板、鼠标、键盘、摄相机，一个或多个装置专用按钮、集成在计算机3200或经由接线的或无线数据连接耦接到计算机3200的一个或多个传感器以及其它输入装置中的一个或多个。计算机可使用通信连接在网络环境中操作，以连接到一个或多个远程计算机，诸如数据库服务器，包括基于云的服务器和存储。远程计算机可包括个人计算机(pc)、服务器、路由器、网络pc、对等装置或其他公共网络节点等。通信连接可包括局域网(lan)、广域网(wan)、蜂窝、wi-fi、蓝牙或其他网络。

存储在计算机可读存储装置上的计算机可读指令可由计算机3200的处理单元3202执行。硬盘驱动器、cd-rom和ram为包括非暂态计算机可读介质诸如存储装置的制品的一些示例。术语计算机可读介质和存储装置不包括载波。

本文所公开的布置可与任何合适的动力空气处理系统一起使用。在一些实施方案中，此类空气处理系统可为加热通风空气调节(hvac)系统，例如用于住宅(例如单家庭住宅)、商业或零售建筑或空间等。术语hvac被广义地使用；在各种实施方案中，hvac系统可被配置为执行加热、执行冷却或根据需要执行加热或冷却。在一些实施方案中，此hvac系统可为集中式空气处理系统，其中待处理的空气经由多个空气返回入口(例如位于建筑物的多个房间中)收集。此系统通常包括单个的中央鼓风机，其被布置处理来自多个房间的相对大量的空气，该空气通过集中式空气过滤器。在其它实施方案中，此空气处理系统可为所谓的微型分体式系统(通常称为“无风道”系统)，其通常经由单个空气返回来收集空气，并且包括被设计为主要在单个房间内再循环空气的鼓风机。代表性迷你分体式hvac系统包括例如可从富士通公司(日本东京)(fujitsu(tokyo，jp))以商品名halcyon购得的产品。一些建筑物可包括大量的迷你分体式系统，每个专用于建筑物的特定的一个或多个房间。(大型建筑物可包括多个集中式hvac系统，每个服务建筑物的不同部分或侧部)在一些实施方案中，该动力空气处理系统可为所谓的房间空气净化器(例如不拥有任何显著加热或冷却能力的房间空气净化器)；在其它实施方案中，动力空气处理系统不为房间空气净化器。

示例性实施方案列表

实施方案1为一种动力空气处理系统，所述动力空气处理系统包括：空气过滤器，所述空气过滤器包括过滤器介质；至少一个传感器，所述至少一个传感器驻留在所述动力空气处理系统中；和电路系统，所述电路系统耦接到所述传感器，所述电路系统被配置为从所述传感器接收表示所述过滤器介质的所述情况的数据并无线地传输此类数据。

实施方案2为根据实施方案1所述的空气过滤器，其中所述至少一个传感器包括至少一个压力传感器。实施方案3为根据实施方案2所述的空气过滤器，其中所述至少一个压力传感器包括当空气通过所述过滤器介质移动时相对于所述过滤器介质被定位为暴露于上游压力的第一压力传感器和被定位为暴露于下游压力的第二压力传感器。实施方案4为根据实施方案2所述的空气过滤器，其中所述至少一个压力传感器为绝对压力传感器，所述绝对压力传感器被定位为当空气通过所述过滤器介质移动时在所述过滤器介质的下游，以测量下游压力。实施方案5为根据实施方案4所述的空气过滤器，其中所述电路系统适于将跨所述过滤器介质的压力差确定为来自所述绝对压力传感器的所述数据的函数。实施方案6为根据实施方案4-5中任一项所述的空气过滤器，还包括第二传感器以提供第二数据，其中所述电路系统还适于将所述第二数据与来自所述压力传感器的所述数据组合以确定所述压力差。实施方案7为根据实施方案6所述的空气过滤器，其中所述第二传感器包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为感测风扇使空气移动通过所述过滤器材料的操作。实施方案8为根据实施方案6所述的空气过滤器，其中所述第二传感器选自由应变仪传感器、振动传感器、热电气流传感器、应变仪气流传感器和叶片气流传感器组成的组。实施方案9为根据实施方案1-8中任一项所述的空气过滤器，其中所述至少一个传感器包括压力传感器，所述压力传感器被配置为以不大于每三十秒一次且不小于每天一次的频率间歇地获取模拟压力数据，并且其中耦接到所述传感器的所述电路系统被配置为将模拟压力数据转换为数字化压力数据并存储所述数字化压力数据直至无线地传输所述数字化压力的时刻为止。

实施方案10为根据实施方案1-9中任一项所述的空气过滤器，其中所述空气过滤器包括信息，所述信息局部驻留在所述空气过滤器上。实施方案11为根据实施方案10所述的空气过滤器，其中所述信息通过在安装在所述空气过滤器上的rfid标签上进行装载的方式局部驻留在所述空气过滤器上。实施方案12为根据实施方案11所述的空气过滤器，其中所述动力空气处理系统包括rfid读取器，所述rfid读取器被配置为查询所述空气过滤器的所述rfid标签。

实施方案13为根据实施方案1-12中任一项所述的空气过滤器，其中所述电路系统被配置为生成指示作为所述过滤器的所述感测的情况的函数的更换所述空气过滤器的时间的警报。实施方案14为根据实施方案1-13中任一项所述的空气过滤器，其中所述电路系统通过至少一种通信协议来无线传输数据，所述通信协议选自由蓝牙、蓝牙低能量、zigbee、zwave和wi-fi组成的组。实施方案15为根据实施方案1-14中任一项所述的空气过滤器，其中所述动力空气处理系统为建筑物的集中式hvac系统。

实施方案16为一种监测和报告安装在动力空气处理系统中的空气过滤器的所述情况的方法，所述方法包括：无线地接收表示所述动力空气处理系统的至少下游压力的压力信息，所述信息来源于至少一个压力传感器；从局部驻留在所述空气过滤器上的源接收关于所述空气过滤器的空气过滤器介质的过滤特性的信息；以及作为所述压力信息与关于所述空气过滤器介质的所述过滤特性的所述信息组合的函数，生成所述空气过滤器的情况的指示。

实施方案17为根据实施方案16所述的方法，其中关于所述空气过滤器的所述过滤特性的所述局部驻留信息的所述源为安装在所述空气过滤器上的rfid标签。实施方案18为根据实施方案16-17中任一项所述的方法，其中所述压力信息包括在空气通过所述空气过滤器移动时获得的数据和在空气未通过所述空气过滤器移动时获得的数据。实施方案19为根据实施方案16-18中任一项所述的方法，其中所述压力信息包括从位于所述空气过滤器下游的第一压力传感器获得的数据和从位于所述空气过滤器上游的第二压力传感器获得的数据。

实施方案20为根据实施方案16-19中任一项所述的方法，其中所述至少一个压力传感器驻留在所述动力空气处理系统中。实施方案21为根据实施方案16-20中任一项所述的方法，其中所述至少一个压力传感器位于外壳内，并且其中电路系统与所述压力传感器共同定位在所述外壳中，所述电路系统将来源于所述压力传感器的压力数据从模拟形式转换为数字形式并无线地传输所述数字压力信息。实施方案22为根据实施方案16-21所述的方法，其中数字压力信息由装置无线接收，所述装置将所述数字压力信息转寄到云平台，所述云平台使用所述数字压力信息与关于所述空气过滤器介质的所述过滤特性的所述信息组合，以产生所述空气过滤器的情况的指示。

实施方案23为根据实施方案16-22中任一项所述的方法，其中关于所述空气过滤器的所述空气过滤器介质的所述过滤特性的所述信息从安装在所述空气过滤器上的rfid标签读取。实施方案24为根据实施方案23所述的方法，其中在所述rfid标签上的所述信息由安装在移动装置上或安装在所述动力空气处理系统上的rfid读取器读取。实施方案25为根据实施方案23-24中任一项所述的方法，其中由所述rfid读取器读取的所述信息被无线地传输到云平台。

实施方案26为根据实施方案16-25中任一项所述的方法，其中所述空气过滤器的所述情况的所述指示包括所述空气过滤器的剩余过滤器寿命的指示，并且其中所述指示呈现在移动装置的显示器上、计算机的显示器上或所述动力空气处理系统的恒温器的显示器上。实施方案27为根据实施方案16-26中任一项所述的方法，其中无线地接收的所述压力信息包括数据，所述数据通过压力传感器以模拟形式以不大于每三十秒一次且不小于每天一次的频率间歇地采集，然后将所述数据数字化并进行存储直到所述数字化的、存储的数据可被无线地传输的此类时刻为止。

虽然上文已详细描述了一些实施方案，但其它修改是可行的。另外，附图中所描绘的方法未必需要所示的特定顺序或相继顺序来实现所需的结果。可提供其它步骤，或者可从上述流程图中删除步骤，并且可将其它器件添加到所述系统中或从所述系统移除。其它实施方案均在以下权利要求书的范围内。

对于本领域的技术人员将显而易见的是，本文所公开的具体示例性元件、结构、特征、细节、构造等在许多实施方案中可修改和/或组合。本发明人预期所有此类变型和组合均在所构思发明的范围内，而不仅仅是被选择充当示例性图示的那些代表性设计。因此，本发明的范围不应限于本文所述的特定说明性结构，而应至少扩展至由权利要求的语言所描述的结构以及这些结构的等同形式。本说明书中正面引用的作为替代方案的任何元件可以根据需要以任何组合明确地包括于权利要求书中或从权利要求书排除。以开放式语言(例如，包括和由其衍生)引用到本说明书中的任何元件或元件的组合被认为是以封闭式语言(例如，由......组成和由其衍生)并且以部分封闭式语言(例如，基本上由......组成和由其衍生)另外地引用。如果在所写的本说明书和以引用方式并入本文的任何文档中的公开内容之间存在任何冲突或矛盾，则将以所写的本说明书为准。

本申请要求美国临时专利申请62/372,156和62/374,040的优先权，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。