本发明涉及空气净化设备领域，具体为光催化除臭设备及控制方法。
背景技术
光催化除臭设备，是通过紫外灯光照射流入的臭气，在tio2催化下，臭气发生化学反应后，味道减轻。臭气经过光化学反应后，生成水、二氧化碳和小分子气体，净化后的臭气符合排放标准后才可以排放。
中国专利库中公开了一种紫外光除臭装置（cn201720726258.9）。该装置包括圆筒状的主体，所述主体的两端连接有入口部和出口部，所述入口部和所述出口部的末端分别具有入口和出口，所述主体的内部设置有多根紫外光灯和多层蜂窝催化网，所述蜂窝催化网上设有多个蜂窝孔，所述出口部的内壁上以及与所述出口相连通处设有纤维滤层。本发明中的紫外光除臭装置能够将焚化炉二次燃烧未清除的臭味去除，达到无味排放的效果，技术门槛较低，操作费用也较低，操作简单方便快捷，对废弃物质的处理浓度范围较广并且不存在二次污染问题，具有较高的安全性和极佳的法规符合度。
中国专利库中公开了一种等离子uv光除臭一体机（cn201720794482.1）。包括箱体以及贯穿箱体前后两端的空腔，所述空腔内自箱体前端向后依次设置有前置过滤网、前置uv消毒装置、等离子除臭装置、后置uv消毒装置以及后置过滤网，所述箱体的一侧设置有用于放置电器元件的电器腔，所述电器元件与等离子除臭装置电性连接，所述等离子除臭装置包括呈长方体状的阴极，所述阴极上设置有前后贯穿阴极的进气通道，所述进气通道内套装有放电管，所述放电管贯穿阴极设置，所述放电管通过设置在放电管前后两端的固定架套装在进气通道内，所述进气通道呈矩阵状设置在阴极上。本发明布局合理、结构简单、适合大规模推广使用。
由于选择光催化除臭设备时候，一般按照过往废气常规浓度及处理量进行选型紫外灯管功率和摆放位置。不过，在废气浓度变小，或者风量变小的情况，紫外灯管功率过剩，不仅浪费能源，而且还会造成排放口臭氧浓度过高，造成二次污染。但是，废气浓度过高，或者风量暴增的时候，紫外灯管功率不足，将不能有效处理废气；一般而言，按照正常使用寿命期间，紫外灯管处于过量使用情况比紫外灯管处于使用不足的情况要少得多，因此可以考虑紫外灯管长时间处于小功率状态，短时间处于高功率状态，不仅节能，而且还延长灯管使用效率和寿命，最终减少污染产生。
技术实现要素：
本发明的目的是提供光催化除臭设备及控制方法，根据废气的排放特点设计一种三段式光催化除臭设备，设备内部设计一套独创的紫外灯管分布和控制策略，最大幅度实现少人工、长寿命、低成本、高可靠、在线监控等特性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案
光催化除臭设备，包括，主体1、进口法兰2、出口法兰3、底座4、维修门一5、维修门一6、电气控制箱7、排水口8、水封器9、按钮10、指示灯11、显示屏12、均风板13、监测传感器一14、监测传感器二15、监测传感器三16、光催化板17、电动扰流板一18、电动扰流板二19、电动扰流板三20、电动扰流板四21、紫外灯22，空间一101、空间二102、空间三103、扰流板底座1801、电机1802、扰流板1803。
所述主体1由空间一101、空间二102、空间三103组成，所述主体1前端与进口法兰2固定连接且后端与出口法兰3固定连接，所述主体1下端固定设置有底座4、排水口8，所述排水口8连接水封器9，所述主体1上依次设置有维修门一5、电气控制箱7、维修门一6，所述电气控制箱7外侧设置有按钮10、指示灯11、显示屏12且内部设置有控制器，所述空间一101前端固定设置有均风板13且尾端上壁固定设置有监测传感器一14，所述空间一101内部固定设置有光催化板17且内部设置有若干紫外灯22，所述空间二102尾端设置有监测传感器二15，所述电动扰流板一18、电动扰流板二19、电动扰流板三20、电动扰流板四21交错设置在空间二102的下壁和上壁上，所述空间二102内部设置有若干光催化板17、若干紫外灯22，所述空间二102外侧固定设置有排水口8，所述空间三103尾端固定设置有均风板13且尾端上壁固定设置有监测传感器三16，所述空间三103的上壁和下壁上交错设置有若干光催化板17，所述电动扰流板一18、电动扰流板二19、电动扰流板三20、电动扰流板四21结构相同，所述电动扰流板一18包括扰流板底座1801、电机1802、扰流板1803，所述扰流板底座1801内部固定设置有电机1802，所述电机1802输出轴与扰流板1803固定连接，所述电气控制箱7分别与监测传感器一14、监测传感器二15、监测传感器三16、电动扰流板一18、电动扰流板二19、电动扰流板三20、电动扰流板四21、紫外灯22、电机1802采用导线连接。
优选地，所述空间二102的体积>空间一101的体积>空间三103的体积。
优选地，所述空间一101底部设置有由低到高的导流板，引导气流向上部流动。
优选地，所述空间一101内紫外灯22分段排列，上部空间的紫外灯22排列密度大于下部空间的紫外灯22排列密度。
优选地，所述空间二102内紫外灯22分段排列且紫外灯22的排列密度小于空间一101内紫外灯22的排列密度，前端的紫外灯22排列密度大于后端的紫外灯22排列密度，上部空间的紫外灯22排列密度大于下部空间的紫外灯22排列密度。
优选地，所述空间三103内紫外灯22分段排列且紫外灯22的排列密度小于空间二102内紫外灯22的排列密度，前端的紫外灯22排列密度大于后端的紫外灯22排列密度。
光催化除臭设备的控制方法，采用pid控制策略，在空间一采用大功率、高密度的紫外灯将臭气浓度快递降低至设定排放浓度的5-8倍，实现pid控制的“p”比例控制的快速性；在大体积的空间二中，根据臭气浓度，动态调节紫外灯的功率和电动扰流板的朝向，延长臭气流动时间，精确地将臭气浓度降低至设定排放浓度的1.2-1.8倍，实现pid控制的“i”积分控制的准确性；空间三根据臭气浓度的变化，调节前后端紫外灯的开启、关闭以及紫外灯的功率，快速阻碍臭气浓度的波动，将臭气浓度稳定地降低至设定排放浓度的0.2-0.5倍，实现pid控制的“d”微分控制的稳定性。
优选地，所述空间一101的控制方法：
(1)空间一101内紫外灯22全开，监测传感器一14监测空间一101尾端气流的流速和臭气的浓度；
(2)当检测到风量处于设计范围内时，保持紫外灯22功率不变；当检测到风量超大时，检测臭气浓度，从前向后分段调高紫外灯22功率，直至最大；
(3)当检测到臭气浓度处于设计范围内（排放标准浓度的5-8倍），维持紫外灯22的功率不变；
(4)当检测到臭气浓度低于设计范围（排放标准浓度的5-8倍），从后往前分段调低紫外灯22的功率，直至初始功率。
优选地，所述空间二102的控制方法：
（1）监测传感器二15监测空间二102尾端的臭气浓度；
（2）如果臭气浓度复合设计范围，扰流板复位（竖直位置）；
（3）如果臭气浓度高于设计范围（排放标准浓度的1.2-1.8倍），开启扰流板控制，空间二102的紫外灯22功率逐级增大；
（4）如果臭气浓度依然高于设计范围，后端的扰流板向前移动，前端的紫外灯22调高功率；
（5）如果臭气浓度在设计范围内，维持紫外灯22功率不变，扰流板复位；
（6）如果臭气浓度低于设计范围，前端的紫外灯22功率减小，后端的扰流板向后移动。
优选地，所述空间三103的控制方法：
（1）监测传感器三16监测空间三103尾端的臭气浓度；
（2）如果臭气浓度超出设计范围内（排放标准浓度的1-1.2倍），开启前端紫外灯22，如果不足，依次开启中后端的紫外灯22，开启时根据监测信号调节功率；
（3）如果臭气浓度依然超出设计范围内，先开启后端紫外灯22，功率最高，然后依次开启中、前端的紫外灯22并逐级加大功率；
（4）如果臭气浓度处于设计范围内，关闭前、中端的紫外灯22，后端紫外灯22维持低功率。
本发明的有益效果：本发明的光催化除臭设备结构设计合理，内部紫外灯根据臭气流通特点分段设置，上部密度超过下部，前端密度超过后端，减少过量设置，降低紫外灯成本；根据臭气的浓度动态控制紫外灯的功率和扰流板的朝向，采用pid控制策略，分别控制空间一、空间二和空间三内紫外灯的工作状态，通过动态功率控制，减少紫外灯管功率过剩的情况，不仅节约能源，而且还可以延长紫外灯的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的外部结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明空间一的内部结构示意图；
图4为本发明空间二的结构示意图；
图5为本发明空间三的内部结构示意图；
图6为本发明电动扰流板的结构示意图；
图7为本发明空间一的控制策略流程图；
图8为本发明空间二的控制策略流程图；
图9为本发明空间三的控制策略流程图；
图10为本发明中电动扰流板的调节状态图。
图中，1-主体、2-进口法兰、3-出口法兰、4-底座、5-维修门一、6-维修门一、7-电气控制箱、8-排水口、9-水封器、10-按钮、11-指示灯、12-显示屏、13-均风板、14-监测传感器一、15-监测传感器二、16-监测传感器三、17-光催化板、18-电动扰流板一、19-电动扰流板二、20-电动扰流板三、21-电动扰流板四、22-紫外灯、101-空间一、102-空间二、103-空间三、1801-扰流板底座、1802-电机、1803-扰流板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，所述主体1由空间一101、空间二102、空间三103组成，所述主体1前端与进口法兰2固定连接且后端与出口法兰3固定连接，所述主体1下端固定设置有底座4、排水口8，所述排水口8连接水封器9，所述主体1上依次设置有维修门一5、电气控制箱7、维修门一6，所述电气控制箱7外侧设置有按钮10、指示灯11、显示屏12且内部设置有控制器，所述空间一101前端固定设置有均风板13且尾端上壁固定设置有监测传感器一14，所述空间一101内部固定设置有光催化板17且内部设置有若干紫外灯22，所述空间二102尾端设置有监测传感器二15，所述电动扰流板一18、电动扰流板二19、电动扰流板三20、电动扰流板四21交错设置在空间二102的下壁和上壁上，所述空间二102内部设置有若干光催化板17、若干紫外灯22，所述空间二102外侧固定设置有排水口8，所述空间三103尾端固定设置有均风板13且尾端上壁固定设置有监测传感器三16，所述空间三103的上壁和下壁上交错设置有若干光催化板17，所述电动扰流板一18、电动扰流板二19、电动扰流板三20、电动扰流板四21结构相同，所述电动扰流板一18包括扰流板底座1801、电机1802、扰流板1803，所述扰流板底座1801内部固定设置有电机1802，所述电机1802输出轴与扰流板1803固定连接，所述电气控制箱7分别与监测传感器一14、监测传感器二15、监测传感器三16、电动扰流板一18、电动扰流板二19、电动扰流板三20、电动扰流板四21、紫外灯22、电机1802采用导线连接。
为了提高光催化除臭设备的除臭效率，所述空间二102的体积>空间一101的体积>空间三103的体积，空间二102中臭气浓度适中，流速不快，需要比较大空间和时间来精确降低臭气浓度，空间二102采用pid中的积分控制策略，强调流通时间要长，才能控制精准，所以，空间二102体积最大；空间三103中臭气的流速和浓度都很低，不需要太大空间来除臭就可达到排放标准，只要稳定排放浓度，阻碍气体低浓度波动，因此空间三103的体积最小；空间一101气体流速快、浓度高，需要一定空间，大功率紫外灯，大幅度降低浓度，因此空间三103的体积适中。
所述空间一101底部设置有由低到高的导流板，引导气流向上部流动，由于臭气中带有一定的水份，水汽有下降的势能，所以需要引导气流向上流动，促进臭气与紫外光的反应；所述空间一101内紫外灯22分段排列，上部空间的紫外灯22排列密度大于下部空间的紫外灯22排列密度，由于气体在上部流动，而水汽在下层，所以上部的紫外灯22密度要大；所述空间二102内紫外灯22分段排列且紫外灯22的排列密度小于空间一101内紫外灯22的排列密度，前端的紫外灯22排列密度大于后端的紫外灯22排列密度，上部空间的紫外灯22排列密度大于下部空间的紫外灯22排列密度，空间二102内的臭气浓度已经大大降低了，因此设置的紫外灯22密度低于空间一101内的紫外灯22密度，由于气体在上部流动，而水汽在下层，所以上部的紫外灯22密度要大；所述空间三103内紫外灯22分段排列且紫外灯22的排列密度小于空间二102内紫外灯22的排列密度，前端的紫外灯22排列密度大于后端的紫外灯22排列密度，空间三103内臭气浓度已经非常低了，不需要太多紫外灯22工作，所以紫外灯22的密度大大减小，前端的紫外灯22排列密度大于后端的紫外灯22排列密度也是基于臭气的流向而设置的。
光催化除臭设备的控制方法，采用pid控制策略，在空间一采用大功率、高密度的紫外灯将臭气浓度快递降低至设定排放浓度的5-8倍，实现pid控制的“p”比例控制的快速性；在大体积的空间二中，根据臭气浓度，动态调节紫外灯的功率和电动扰流板的朝向，延长臭气流动时间，精确地将臭气浓度降低至设定排放浓度的1.2-1.8倍，实现pid控制的“i”积分控制的准确性；空间三根据臭气浓度的变化，调节前后端紫外灯的开启、关闭以及紫外灯的功率，快速阻碍臭气浓度的波动，将臭气浓度稳定地降低至设定排放浓度的0.2-0.5倍，实现pid控制的“d”微分控制的稳定性。
如图7所示，所述空间一101的控制方法：
（1）空间一101内紫外灯22全开，监测传感器一14监测空间一101尾端气流的流速和臭气的浓度；
（2）当检测到风量处于设计范围内时，保持紫外灯22功率不变；当检测到风量超大时，检测臭气浓度，从前向后分段调高紫外灯22功率，直至最大；
（3）当检测到臭气浓度处于设计范围内（排放标准浓度的5-8倍），维持紫外灯22的功率不变；
（4）当检测到臭气浓度低于设计范围（排放标准浓度的5-8倍），从后往前分段调低紫外灯22的功率，直至初始功率。
pid控制策略中，“p”比例强调响应速度，因此空间一的紫外灯除臭在于快速加减功率，使得在最小空间内消除大部分臭味。可能会有产生较多臭氧的不良效果，但臭氧可以在空间二、空间三内消除，禁止空间三内紫外灯功率过大而产生较多臭氧。
如图8所示，所述空间二102的控制方法：
（1）监测传感器二15监测空间二102尾端的臭气浓度；
（2）如果臭气浓度复合设计范围，扰流板复位（竖直位置）；
（3）如果臭气浓度高于设计范围（排放标准浓度的1.2-1.8倍），开启扰流板控制，空间二102的紫外灯22功率逐级增大；
（4）如果臭气浓度依然高于设计范围，后端的扰流板向前移动，前端的紫外灯22调高功率；
（5）如果臭气浓度在设计范围内，维持紫外灯22功率不变，扰流板复位；
（6）如果臭气浓度低于设计范围，前端的紫外灯22功率减小，后端的扰流板向后移动。
pid中的“i”为积分控制，根据空间二空间足够大的特征，使用多个扰流板调节气流速度和方向，加上多段紫外灯动态调节功率的策略，使得该段废气浓度精确可控。
如图10所示，扰流板可由电机带动调节角度，比如，第一种调节状态，监测到臭气浓度过高时，上壁上的扰流板顺时针转动，下壁上的扰流板逆时针转动（即扰流板向前方摆动），延缓气流的流速；第二种调节状态，臭气难度正常时，所有的扰流板都处于竖直状态；第三种调节状态，监测到臭气浓度较低时，上壁上的扰流板逆时针转动，下壁上的扰流板顺时针转动（即扰流板向后方摆动），加快气流的流速。
如图9所示，所述空间三103的控制方法：
（1）监测传感器三16监测空间三103尾端的臭气浓度；
（2）如果臭气浓度超出设计范围内（排放标准浓度的1-1.2倍），开启前端紫外灯22，如果不足，依次开启中后端的紫外灯22，开启时根据监测信号调节功率；
（3）如果臭气浓度依然超出设计范围内，先开启后端紫外灯22，功率最高，然后依次开启中、前端的紫外灯22并逐级加大功率；
（4）如果臭气浓度处于设计范围内，关闭前、中端的紫外灯22，后端紫外灯22维持低功率。
pid的“d”为微分控制，目的对臭气浓度的变化率起调节作用，因此只能在浓度比较小的时候，增加d，加速臭气浓度向更低浓度下降，通过调节后端紫外灯，并带动中、前端紫外灯加入，能保障臭气浓度快速下降且不会由于紫外灯增加臭氧而造成二次污染。
主体内分为三段结构，分别为空间一、空间二和空间三，当臭气进入主体空间一时，流速快、浓度高，根据这个特性，设置的紫外灯有以下特征:大功率、宽范围、功率可调；密度大且上部空间的紫外灯密度大于下部空间的紫外灯密度，形成倒置的直角梯形形状，目的是让废气向上流动，引导废气与光催化板反应，且利用水分下落实现水汽分离，使臭气通过空间一后浓度快速降低至设定排放浓度的5-8倍；
空间二的臭气流速慢，浓度中等，设置的紫外灯特征：多段排列、功率可调；紫外灯的密度低于空间一的密度；空间二上部空间的紫外灯密度大于下部空间的紫外灯密度，前端的紫外灯密度大于后端的紫外灯密度，臭气流向上部进行反应除臭，水汽下落至底部并通过排水口流出；空间二内还可以调节电动扰流板的朝向进而控制气流的流速，空间二的作用使臭气浓度降低到设定排放浓度的1.2-1.8倍；
空间三的臭气流速慢、浓度很小，设置的紫外灯特征：多段排列、功率可调；紫外灯的密度低于空间二的密度；空间三上部空间的紫外灯密度大于下部空间的紫外灯密度，前端的紫外灯密度大于后端的紫外灯密度。
光催化除臭设备的控制方法采用pid控制策略，在空间一采用大功率、高密度的紫外灯将臭气浓度快速降低至设定排放浓度的5-8倍；在空间二根据臭气浓度，动态调节紫外灯的功率和电动扰流板的朝向，精确地将臭气浓度降低至设定排放浓度的1.2-1.8倍；空间三根据臭气浓度的变化，调节前后端紫外灯的开启和关闭以及紫外灯的功率，将臭气浓度稳定地降低至设定排放浓度的0.2-0.5倍。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后需要说明的是，以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。