本发明涉及公交微环境内空气净化领域，尤其涉及一种应用于公交微环境的智能空气净化系统及其控制方法。
背景技术
随着社会发展和人口数量增加，越来越多的民众将公共交通作为出行方式的首选。据统计，公共交通占所有出行方式的52.3％，通勤者每天人均乘车时间长达90分钟，公交车日载客量可达3000人次/辆，车内人口最大密度可达8人/m3。污染物与致病微生物常年积聚在车厢的空气内，降低了车内的环境舒适度，长此以往还影响了驾驶员和乘客的身体健康。公交车厢内悬浮颗粒物(tsp)、挥发性有机化合物(vocs)、二氧化碳(co2)的浓度极易超标，分别与外部的雾霾天气和尾气扬尘、内部的人工合成制品，以及大流量、高密度的人群有关。vocs和tsp作为车厢内的主要空气污染物，会对人体健康产生危害。在人口密集车厢内，二氧化碳浓度高于1500ppm时，会引发人体不适感。同时二氧化碳浓度也是反映车厢空气流通的强弱程度，以及其他可能存在的有害污染物的聚集浓度水平的一项重要指标。
而目前市面上绝大多数的空气净化产品只针对于室内环境或者私家车内环境。对于半封闭且环境条件频繁变化的公交微环境，市面已有产品不能很好地满足车厢内部净化需求。但由于公共交通所占市场份额巨大，改善其空气质量具有良好的社会效益。
目前已有的空气净化装置通常采取用户根据自己的体验，人工开启或关闭。由于主观感受的不确定性，无法精准地根据需净化空气情况来控制净化装置的开启。市面上已有的智能控制空气净化器也只是添加了实时检测模块，无法高效地适用于半封闭的公共交通微环境。而随着信息化时代的到来，从大数据网络中获取外部气象信息及路况信息变得简单快捷。结合实时交通及气象信息，利用物联网，提高公交微环境空气净化的控制质量对提高乘客的用户体验及减少净化装置能耗意义重大。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于公交微环境的智能空气净化系统及其控制方法，用于控制改善公共交通微环境中的空气质量。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种应用于公交微环境的智能空气净化系统，其特征在于，该系统包括空气净化器、智能控制装置、基站、继电器、a/d转换器，所述的空气净化器、a/d转换器、继电器均与所述的智能控制装置相连，所述的继电器、a/d转换器均与所述的车辆新风系统、车辆空调系统相连；
所述的空气净化器安装在车辆空调系统的出风口，其包括可折叠滤网结构和风机；
所述的基站用于向车辆发送实时路况信息、气象信息以及空气质量信息；
所述的a/d转换器用于检测车辆新风系统和车辆空调系统的开闭状态，并将其传送给所述的智能控制装置；
所述的继电器用于接收所述的智能控制装置的控制信号控制车辆新风系统的开闭；
所述的智能控制装置包括微控制器、蓝牙和空气质量检测模块，所述的蓝牙用于实时接收基站传送的车厢外实时路况信息和外部环境的气象及空气质量信息，并将其传送给微控制器；所述的空气质量检测模块用于实时检测车厢内的空气状况，并将其传送给微控制器；所述的微控制器用于处理接收到的信息，选择合适的控制模式，发出控制信号给继电器和空气净化器，实现车内空气的调节。
进一步地，所述的空气净化器还包括外壳、紫外灯，所述的外壳上设置进风格栅和出风格栅，所述的风机固定在外壳内，紫外灯设置在所述的可折叠滤网结构上部；所述的可折叠滤网结构设置在所述的空气净化器的出风口，所述的可折叠滤网结构包括舵机、主动扇叶、被动扇叶、若干个主动牵连扇叶和被动牵连扇叶、主动轮、被动轮、固定框架、主动扇叶连杆、被动扇叶连杆、滤网，所述的舵机固定在所述的外壳上，所述的固定框架固定在所述的空气净化器的出风口处，所述的主动扇叶、被动扇叶和若干个主动牵连扇叶和被动牵连扇叶的下端均可转动连接在所述的固定框架上，且主动牵连扇叶和被动牵连扇叶交叉布置，主动扇叶和若干个主动牵连扇叶的上端通过主动扇叶连杆连接成一体，被动扇叶和若干个被动牵连扇叶的上端通过被动扇叶连杆连成一体，所述的主动扇叶的一侧与所述的舵机上的舵机臂固定连接，另一侧固定连接所述的主动轮，所述的被动扇叶的一侧固定连接所述的被动轮，所述的主动轮和被动轮相啮合，所述的滤网固定在每个所述的扇叶上。
进一步地，所述的滤网为三层，从内到外分别为静电初效滤棉、活性炭过滤棉与hepa滤网，其中活性炭过滤棉上涂覆二氧化钛颗粒。
进一步地，所述的空气净化器中的风机为两个，分别设置在空气净化器的两个出风口。
进一步地，所述的空气质量检测模块包括二氧化碳检测传感器、pm2.5检测传感器、vocs检测传感器。
进一步地，所述的智能控制装置还包括显示屏。
一种上述任一项所述智能的空气净化系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括如下步骤：
s1：所述的智能控制装置接收来自于所述的空气质量检测模块的车厢内污染物浓度实时检测数据，结合蓝牙从基站接收到的车厢外实时路况信息、外部环境的气象及空气质量信息，通过车厢内外信息分析处理选择适应实时车厢内外环境的工作控制模式；
s2：所述的微控制器通过所述的a/d转换器实时获取车辆空调系统及新风系统开启情况；
s3：所述的微控制器根据s1所选择的控制模式和s2获取的当前车辆空调系统及新风系统开启情况，通过蓝牙将控制信号传输给空气净化器和继电器，分别用于控制车辆新风系统和空气净化器的风机、紫外灯和可折叠滤网结构的开闭。
进一步地，微控制器的控制模式有以下四种：节能外循环、洁净外循环、洁净内循环、节能内循环与近零耗待机；
所述的洁净外循环模式指的是开启车厢的新风系统、关闭空气净化器的风机、开启空气净化器的紫外灯和可折叠滤网结构；
所述的节能外循环模式指的是开启车厢的新风系统、关闭空气净化器的风机、关闭空气净化器的紫外灯和可折叠滤网结构；
所述的洁净内循环模式指的是关闭车厢的新风系统、打开空气净化器的风机、打开空气净化器的紫外灯和可折叠滤网结构；
所述的节能内循环模式指的是关闭车厢的新风系统、关闭空气净化器的风机、开启空气净化器的紫外灯和可折叠滤网结构；
所述的近零耗待机模式指的是关闭车厢的新风系统、关闭空气净化器的风机、关闭空气净化器的紫外灯和可折叠滤网结构。
本发明的有益效果如下：
本发明的智能空气净化系统及其控制方法，能够实现多重净化，有效去除公共交通微环境内各类空气污染物质；综合多种信息，实时监控，实现净化器的智能控制；可折叠滤网结构，降低风阻，降低净化装置的能耗；网络互连，为空气净化装置的控制模式的发展提供了启示。
附图说明
图1为本发明的智能空气净化系统的结构示意图；
图2为本发明的空气净化器的结构示意图；
图3为可折叠滤网结构的结构示意图；
图4为本发明的智能控制装置的结构示意图；
图5为本发明的智能控制装置的控制逻辑示意图；
图中，紫外灯1、可折叠滤网结构2、外壳3、风机4、微控制器5、蓝牙6、显示屏7、vocs检测传感器8、pm2.5检测传感器9、二氧化碳检测传感器10、舵机2-1、舵机臂2-2、主动扇叶2-3、被动扇叶2-4、若干个主动牵连扇叶和被动牵连扇叶2-5、主动轮2-6、被动轮2-7、固定框架2-8、卡盘2-9、主动扇叶连杆2-10、被动扇叶连杆2-11、滤网2-12。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种应用于公交微环境的智能空气净化系统，该系统包括空气净化器、智能控制装置、基站、继电器、a/d转换器，空气净化器、a/d转换器、继电器均与智能控制装置相连，继电器、a/d转换器均与车辆新风系统、车辆空调系统相连；
如图2-3所示，空气净化器安装在车辆空调系统的出风口，其包括可折叠滤网结构2、风机4、外壳3、紫外灯1，外壳3上设置进风格栅和出风格栅，风机3固定在外壳4内，共有两个，分别设置在空气净化器的两侧的通风口，紫外灯1设置在可折叠滤网结构2上部，可折叠滤网结构2设置在净化器的出风口，其包括舵机2-1、主动扇叶2-3、被动扇叶2-4、若干个主动牵连扇叶和被动牵连扇叶2-5、主动轮2-6、被动轮2-7、固定框架2-8、卡盘2-9、主动扇叶连杆2-10、被动扇叶连杆2-11和滤网2-12，舵机2-1固定在净化器的外壳4上，固定框架2-8固定在空气净化器的出风口处，主动扇叶2-3、被动扇叶2-4和若干个主动牵连扇叶和被动牵连扇叶2-5的下端均通过卡盘2-9可转动连接在固定框架2-8上，且主动牵连扇叶和被动牵连扇叶2-5交叉布置，主动扇叶2-3和若干个主动牵连扇叶的上端通过主动扇叶连杆2-10连接成一体，被动扇叶2-4和若干个被动牵连扇叶2-5的上端通过被动扇叶连杆2-11连成一体，主动扇叶2-3的一侧与舵机2-1的舵机臂2-2固定连接，主动扇叶2-3的转轴与舵机臂2-2的转动轴同轴，另一侧固定连接主动轮2-6，被动扇叶2-4的一侧固定连接被动轮2-7，主动轮2-6和被动轮2-7相啮合，构成耦合齿轮系，且两个齿轮的齿数相同，滤网2-12固定在每个扇叶2-3、2-4、2-5上。
滤网2-12为三层，从内到外分别为静电初效滤棉、活性炭过滤棉与hepa滤网，以此实现对醛类、醇类等有机气体、恶臭气体及可吸入颗粒物等进行净化处理。同时，纳米级二氧化钛颗粒喷涂在活性炭过滤棉上，配合紫外光，催化空气中绝大部分有机污染气体降解。
可折叠滤网结构2的运动过程如下：
舵机2-1接收到智能控制装置传递过来的角度控制信号转动指定的角度，带动主动扇叶2-3，使其进行同步转动，主动扇叶2-3通过主动扇叶连杆2-10传递运动给另外两个主动牵连扇叶2-5使其做同步的同向转动，主动扇叶2-3通过耦合齿轮系传递运动给被动扇叶2-4，使其做与主动扇叶2-3同步的反向转动，被动扇叶2-4以同样的方式传递运动给另外两个被动牵连扇叶2-5，使其做与主动扇叶2-3同步的反向转动，通过这样的运动传递方式对每个扇叶进行同步角度控制。
所述的基站用于向车辆发送实时路况信息、气象信息以及空气质量信息；
所述的a/d转换器用于检测车辆新风系统和车辆空调系统的开闭状态，并将其传送给所述的智能控制装置；
所述的继电器用于接收所述的智能控制装置的控制信号控制车辆新风系统的开闭；
如图4所示，智能控制装置包括微控制器5、蓝牙6和空气质量检测模块，蓝牙6用于实时接收基站传送的车厢外实时路况信息和外部环境的气象及空气质量信息，并将其传送给微控制器5；空气质量检测模块用于实时检测车厢内的空气状况，并将其传送给微控制器5；微控制器5用于处理接收到的信息，选择合适的控制模式，发出控制信号给继电器和空气净化器，实现车内空气的调节。
本实施例的空气质量检测模块包括二氧化碳检测传感器10、pm2.5检测传感器9、vocs检测传感器8，智能控制装置还包括显示屏7。
如图1所示，一种应用于公交微环境的智能空气净化系统的控制方法，具体包括如下步骤：
s1：所述的智能控制装置接收来自于所述的空气质量检测模块的车厢内污染物浓度实时检测数据，结合蓝牙从基站接收到的车厢外实时路况信息、外部环境的气象及空气质量信息，通过车厢内外信息分析处理选择适应实时车厢内外环境的工作控制模式；
s2：所述的微控制器通过所述的a/d转换器实时获取车辆空调系统及新风系统开启情况；
s3：所述的微控制器根据s1所选择的控制模式和s2获取的当前车辆空调系统及新风系统开启情况，通过蓝牙6将控制信号传输给空气净化器和继电器，分别用于控制车辆新风系统和空气净化器的风机4、紫外灯1和可折叠滤网结构2的开闭。
微控制器的控制模式有以下五种：节能外循环、洁净外循环、洁净内循环、节能内循环与近零耗待机；
所述的节能外循环模式指的是开启车厢的新风系统、关闭空气净化器的风机4、关闭空气净化器的紫外灯1和可折叠滤网结构2；
所述的洁净外循环模式指的是开启车厢的新风系统、关闭空气净化器的风机4、开启空气净化器的紫外灯1和可折叠滤网结构2；
所述的洁净内循环模式指的是关闭车厢的新风系统、打开空气净化器的风机4、打开空气净化器的紫外灯1和可折叠滤网结构2；
所述的节能内循环模式指的是关闭车厢的新风系统、关闭空气净化器的风机4、开启空气净化器的紫外灯1和可折叠滤网结构2；
所述的近零耗待机模式指的是关闭车厢的新风系统、关闭空气净化器的风机4、关闭的紫外灯1和可折叠滤网结构2。
基站发送给蓝牙的车厢外实时路况信息和外部环境的气象及空气质量信息，共分为以下几种情况：
车厢外实时路况分为畅通、拥堵；
车厢外环境的空气质量信息分为良好、差，当检测到车厢外环境的aqi指数小于100时，发送良好，当检测到aqi指数不小于100时，发送差；
车厢外的温度气象信息分为适宜和不适宜，当检测到车厢外环境的温度处于10-28℃内，发送适宜，其余发送不适宜；
车厢内的空气质量信息分为以下几种情况：
二氧化碳浓度超标和达标，当浓度高于1500ppm，视为超标；否则，达标；
vocs浓度超标和达标，当浓度高于0.6mg/m3视为超标，否则，达标；
pm2.5浓度超标和达标，当浓度高于0.075mg/m3视为超标，否则，达标。
微控制器5进行逻辑判断的时间间隔为2分钟，以免出现判断过于频繁，增加能耗。
因此，微控制器5的每种控制模式的控制逻辑具体为(如图5所示)：
若车厢内二氧化碳浓度超标，且车厢外部空气质量差或实时路况拥堵时，微控制器5选择洁净外循环控制模式；
若车厢内二氧化碳浓度超标，但车厢外部空气质量良好，且实时路况畅通时，微控制器5选择节能外循环控制模式；
若车厢内二氧化碳浓度达标，vocs浓度或pm2.5浓度超标，且车厢外部空气质量良好，实时路况畅通，气温处于适宜范围时，微控制器5选择节能外循环模式；
若车厢内二氧化碳浓度不达标，vocs浓度或pm2.5浓度超标或车厢外空气质量差或实时路况堵塞或气温处于适宜范围之外，空调系统开启时，微控制器5选择节能内循环模式；
若车厢内二氧化碳浓度不达标，vocs浓度或pm2.5浓度超标或车厢外空气质量差或实时路况堵塞或气温处于适宜范围之外，空调系统关闭时，微控制器5选择洁净内循环模式；
若车厢内二氧化碳浓度、vocs浓度、pm.5浓度均达标时，微控制器5选择近零耗待机模式。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。