CN112944590A - 一种空气滤网逐时集尘量、寿命的自动监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种空气滤网逐时集尘量、寿命的自动监测方法及系统，本发明利用空气滤网进风侧和送风侧的风量、PM_2.5浓度得到空气滤网逐时集尘量；本发明利用空气滤网进风侧和送风侧的风量、PM_2.5浓度、以及空气滤网的额定容尘量得到空气滤网的寿命。本发明可以实时监测空气滤网的逐时集尘量和剩余寿命，在保证空气滤网过滤效果的前提下使得空气滤网得到充分利用。

Description

一种空气滤网逐时集尘量、寿命的自动监测方法及系统

技术领域

本发明涉及建筑用新风净化系统领域，具体涉及一种空气滤网逐时集尘量、寿命的自动监测方法及系统。

背景技术

人的一生大部分时间都在建筑室内度过，室内空气质量会受到室外大气、室内装修材料、人员活动等多种因素的影响，长期呼吸受污染的空气会影响人体健康，引发人类呼吸道疾病，因此如何改善室内空气质量，越发受到人们的重视。以空气净化器和新风机为代表的空气过滤器是对污浊空气进行过滤处理的装置之一，可以有效降低空气中的细菌、颗粒物(PM_2.5)及其他有害物质，空气过滤器的滤网是其核心部件，在过滤器使用过程中，滤网上会不断积累尘埃、微生物等有害物质，积累过多不仅会影响滤芯的过滤效果、增大风机能耗，甚至还会产生二次污染，故需要定期检查并进行更换。但目前市场上常规的空气净化器或新风机仍需要人工检查滤网使用状态，无法定量逐时获取集尘量情况，也难以对其寿命进行准确的判断，滤芯通常得不到充分的使用就被更换，或者长期没有得到更换而影响空气过滤效果，给室内人员的健康造成威胁。

为了保证空气过滤器的使用效果、滤芯得到充分利用，又能节约人力管理成本，做到空气过滤器滤芯寿命的实时智能监测，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足之处，提供一种空气滤网逐时集尘量、寿命的自动监测方法及系统，可以实时监测空气滤网的逐时集尘量和剩余寿命，在保证滤芯过滤效果的前提下使得滤芯得到充分利用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提出的一种空气滤网逐时集尘量的自动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

使空气滤网处于运行状态，采集以下数据：当前时刻空气滤网送风侧的总风量V_d，当前时刻空气滤网进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,d，当前时刻空气滤网进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,d，当前时刻空气滤网送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,d；当前时刻空气滤网进风侧的总风量中新风所占比例r_x,d和回风所占比例r_h,d；

利用下式计算当前运行状态下空气滤网的逐时集尘量CM_t(g)：

CM_t＝V_d·(r_x,d·C_x,d+r_h,d·C_h,d-C_s,d)。

本发明第二方面提出的一种空气滤网寿命的自动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建空气滤网寿命监测数据库

所述空气滤网寿命监测数据库内存储的数据包括：空气滤网的额定容尘量CCM；空气滤网已运行的总时长N；以往第i时刻空气滤网送风侧的总风量V_i，以往第i时刻空气滤网进风侧的总风量中新风所占比例r_x,i和回风所占比例r_h,i；以往第i时刻空气滤网进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,i，以往第i时刻空气滤网进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,i，以往第i时刻空气滤网送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,i；

2)数据采集

使空气滤网处于运行状态，采集以下数据：当前时刻空气滤网送风侧的总风量V_d，当前时刻空气滤网送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,d；当前时刻空气滤网进风侧的总风量中新风所占比例r_x,d和回风所占比例r_h,d；当前时刻空气滤网进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,d，当前时刻空气滤网进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,d；

3)计算空气滤网的寿命

按照下式计算空气滤网的寿命T_L：

CM_t＝V_d·(r_x,d·C_x,d+r_h,d·C_h,d-C_s,d)

式中，CM_z为截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量，CM_t为当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量；

将计算得到的空气滤网的寿命T_L、截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z、当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t以及步骤2)采集的数据均存储至所述空气滤网寿命监测数据库中；同时将空气滤网的寿命T_L以及截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z和当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t输出。

本发明第三方面提出的一种空气滤网寿命的自动监测系统，其特征在于，包括空气过滤器壳体和设置于所述空气过滤器壳体中的空气滤网，所述空气过滤器壳体的两端分别为进风侧和送风侧，所述空气过滤器壳体的进风侧设有新风口和回风口，所述空气过滤器壳体的送风侧设有送风口，所述空气过滤器壳体的侧壁上设有设备控制器和控制面板；所述新风口处设有新风风阀和新风侧PM2.5传感器，所述风口处设有回风风阀和回风侧PM2.5传感器，所述送风口处设有送风风阀和送风侧PM2.5传感器；各传感器和控制面板均与设备控制器相连；

所述设备控制器内设有一空气滤网寿命监测数据库，该数据库内存储的数据包括：各类空气滤网的额定容尘量CCM，空气滤网已运行的总时长N，以往第i时刻所述送风侧的总风量V_i，以往第i时刻所述进风侧的总风量中新风所占比例r_x,i和回风所占比例r_h,i，以往第i时刻所述进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,i，以往第i时刻所述进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,i，以往第i时刻所述送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,i；所述设备控制器根据各个传感器采用的当前时刻的参数和空气滤网寿命监测数据库中存储的各类数据按照下式计算当前时刻空气滤网的寿命：

CM_t＝V_d·(r_x,d·C_x,d+r_h,d·C_h,d-C_s,d)

式中，CM_z为截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量，CM_t为当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量；

将计算得到的空气滤网的寿命T_L、截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z、当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t以及采集的当前时刻的各数据均存储至空气滤网寿命监测数据库中；同时将空气滤网的寿命T_L以及截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z和当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t输出至控制面板；若空气滤网的寿命T_L低于设备控制器内存储的设定阈值，设备控制器向控制面板发出指令以提醒使用人员更换空气滤网；若空气滤网的寿命T_L未达到设备控制器内存储的设定阈值，则进行下一时段空气滤网寿命的自动监测，直至空气滤网的寿命T_L低于设备控制器内存储的设定阈值时，提醒使用人员更换空气滤网。

本发明具有以下优点及突出性效果：本方法所布置的监测系统通过对过滤器进出口空气参数进行监测，利用数据处理模块进行智能监控，对滤芯的剩余寿命进行准确的测量并提示使用人员及时更换滤芯。从而使得空气过滤器的滤芯得到充分使用、保证空气过滤器的使用效果，并节约人力管理成本。

附图说明

图1是本发明实施例的一种空气滤网寿命的自动监测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下内容将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述与介绍。显然，其中所描述的实例仅仅是本发明的一部分实施例所涉及的计算方法，并不是全部的实施例。基于本发明中提出的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获的其他实施例所设计的计算方法，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的一种空气滤网逐时集尘量的自动监测方法，包括以下步骤：

使空气滤网处于运行状态，采集以下数据：当前时刻空气滤网送风侧的总风量V_d，当前时刻空气滤网进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,d(g/m³)，当前时刻空气滤网进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,d(g/m³)，当前时刻空气滤网送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,d(g/m³)；当前时刻空气滤网进风侧的总风量中新风所占比例r_x,d(％)和回风所占比例r_h,d(％)，其中，当前时刻空气滤网进风侧的总风量与当前时刻空气滤网送风侧的总风量V_d相同，新风所占比例r_x,d(％)和回风所占比例r_h,d(％)通过比例风阀测得。

然后利用下式计算当前运行状态下空气滤网的逐时集尘量CM_t(g)：

CM_t＝V_d·(r_x,d·C_x,d+r_h,d·C_h,d-C_s,d) (1-1)

本发明另一实施例的空气滤网寿命的自动监测方法，包括以下步骤：

1)构建空气滤网寿命监测数据库

构建一空气滤网寿命监测数据库，该数据库内存储的数据包括：空气滤网的额定容尘量CCM(额定容尘量为出厂状态即空气滤网从未使用时的容尘量，由空滤滤网的生产厂家提供该参数)；空气滤网已运行的总时长N；以往第i时刻空气滤网送风侧(即出风口)的总风量V_i(m³/h)，以往第i时刻空气滤网进风侧(即进风口)的总风量中新风所占比例r_x,i(％)和回风所占比例r_h,i(％)；以往第i时刻空气滤网进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,i(g/m³)，以往第i时刻空气滤网进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,i(g/m³)，以往第i时刻空气滤网送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,i(g/m³)；

2)数据采集

使空气滤网处于运行状态，采集以下数据：当前时刻空气滤网送风侧的总风量V_d，当前时刻空气滤网送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,d(g/m³)；当前时刻空气滤网进风侧的总风量中新风所占比例r_x,d(％)和回风所占比例r_h,d(％)；当前时刻空气滤网进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,d(g/m³)，当前时刻空气滤网进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,d(g/m³)。

3)计算空气滤网的寿命

按照下式计算空气滤网的寿命T_L(h)：

CM_t＝V_d·(r_x,d·C_x,d+r_h,d·C_h,d-C_s,d) (2-3)

式中，CM_z(g)为截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量，CM_t(g)为当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量。

3)将计算得到的空气滤网的寿命T_L、截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z、当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t以及步骤2)采集的数据均存储至空气滤网寿命监测数据库中，用于后续空气滤网寿命的自动检测；同时将空气滤网的寿命T_L以及截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z和当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t输出。若空气滤网的寿命T_L低于设定的阈值时，提醒使用人员更换空气滤网，本方法结束；若空气滤网的寿命T_L未达到设定的阈值，则返回步骤2)，进行下一时段空气滤网寿命的自动监测，直至空气滤网的寿命T_L低于设定的阈值时，提醒使用人员更换空气滤网，本方法结束。

本发明另一实施例的一种空气滤网寿命的自动监测系统，参见图1，包括空气过滤器壳体9，设置于空气过滤器壳体9中的空气滤网8，设置于空气过滤器壳体9新风口处的新风风阀1和新风侧PM2.5传感器4，设置于空气过滤器壳体9回风口处的回风风阀2和回风侧PM2.5传感器5，设置于空气过滤器壳体9送风口处的送风风阀3和送风侧PM2.5传感器6以及设置于空气过滤器壳体9侧壁上的设备控制器7和控制面板10。其中；设备控制器7内设有一空气滤网寿命监测数据库，该数据库内存储的数据包括：空气滤网的额定容尘量CCM；空气滤网已运行的总时长N；以往第i时刻空气滤网送风侧(出风口)的总风量V_i(m³/h)，以往第i时刻空气滤网进风侧的总风量中新风所占比例r_x,i(％)和回风所占比例r_h,i(％)；以往第i时刻空气滤网进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,i(g/m³)，以往第i时刻空气滤网进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,i(g/m³)，以往第i时刻空气滤网送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,i(g/m³)。设备控制器7根据各个传感器采用的当前时刻的参数和空气滤网寿命监测数据库中存储的各类数据按照上述公式(2-1)～(2-3)计算当前时刻空气滤网的寿命，将计算得到的空气滤网的寿命T_L、截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z、当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t以及采集的当前时刻的各数据均存储至空气滤网寿命监测数据库中，用于后续空气滤网寿命的自动检测；同时将空气滤网的寿命T_L以及截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z和当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t输出至控制面板便于使用人员查看。若空气滤网的寿命T_L低于设备控制器7内存储的设定阈值，设备控制器7向控制面板10发出指令以提醒使用人员更换空气滤网；若空气滤网的寿命T_L未达到设备控制器7内存储的设定阈值，则进行下一时段空气滤网寿命的自动监测，直至空气滤网的寿命T_L低于设备控制器7内存储的设定阈值时，提醒使用人员更换空气滤网。

传感器可以测出其所在位置的实时PM_2.5浓度并上传至数据处理模块。新风、回风、送风侧的传感器将每一时刻测得的PM_2.5浓度传至数据处理模块。数据处理模块将每个时刻的浓度进行处理，进而获得空气滤网中PM2.5的总积累量；数据处理模块通过处理当前时刻的各处PM2.5浓度得出当前时刻下PM_2.5在滤芯上的积累速率。综合两模块的处理结果，可以根据当前滤芯的剩余可容尘量与PM_2.5的实时积累速率得出每一时刻下的滤芯剩余寿命的预测值，从而为实际使用中更换滤芯的时机提供参考与指导作用。

本发明的原理如下：

本方法基于质量守恒定律，即进入空气滤网的进风侧空气所含PM_2.5总质量等于空气滤网吸附的PM_2.5总质量加上离开空气滤网的送风侧空气所含的PM_2.5总质量；空气滤网额定可吸附的PM_2.5总质量等于其已经吸附的PM_2.5总质量加上剩余可吸附的PM_2.5总质量。符合客观规律，具体已经体现在公式(2-1)～(2-3)之中。

空气滤网的剩余寿命由其额定容尘量CCM、累积集尘量CM_z和逐时集尘量CM_t决定；其中额定容尘量CCM为各滤芯设计生产时确定的参数；累积集尘量CM_z则可通过过去各时刻的集尘量累积求和得到，各时刻的集尘量与该时刻的逐时集尘量CM_t数值相等；逐时集尘量CM_t通过测量当前送风与进风中空气的PM_2.5浓度差并乘以总送风量V_d得到，当前送风侧的与进风侧的空气的PM_2.5浓度差可以测得，其中送风侧的空气的PM_2.5浓度为C_s,d，进风侧的空气的PM_2.5浓度为新风与回风混合之后的浓度，由新风所占比例r_x,d及其PM_2.5浓度C_x,d、回风所占比例r_h,d及其PM_2.5浓度C_h,d确定。本发明方法所用计算公式中的各参数均是通过即时测量得到的，可以准确反映空气滤网的逐时集尘量和剩余寿命，测量精度取决于传感器精度。

本说明书所列举的仅为本发明的较佳实施方式之一，对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，只要计算方法的思路相同，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种空气滤网逐时集尘量的自动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

使空气滤网处于运行状态，采集以下数据：当前时刻空气滤网送风侧的总风量V_d，当前时刻空气滤网进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,d，当前时刻空气滤网进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,d，当前时刻空气滤网送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,d；当前时刻空气滤网进风侧的总风量中新风所占比例r_x,d和回风所占比例r_h,d；

利用下式计算当前运行状态下空气滤网的逐时集尘量CM_t(g)：

CM_t＝V_d·(r_x,d·C_x,d+r_h,d·C_h,d-C_s,d)。

2.一种空气滤网寿命的自动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建空气滤网寿命监测数据库

所述空气滤网寿命监测数据库内存储的数据包括：空气滤网的额定容尘量CCM；空气滤网已运行的总时长N；以往第i时刻空气滤网送风侧的总风量V_i，以往第i时刻空气滤网进风侧的总风量中新风所占比例r_x,i和回风所占比例r_h,i；以往第i时刻空气滤网进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,i，以往第i时刻空气滤网进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,i，以往第i时刻空气滤网送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,i；

2)数据采集

使空气滤网处于运行状态，采集以下数据：当前时刻空气滤网送风侧的总风量V_d，当前时刻空气滤网送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,d；当前时刻空气滤网进风侧的总风量中新风所占比例r_x,d和回风所占比例r_h,d；当前时刻空气滤网进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,d，当前时刻空气滤网进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,d；

3)计算空气滤网的寿命

按照下式计算空气滤网的寿命T_L：

CM_t＝V_d·(r_x,d·C_x,d+r_h,d·C_h,d-C_s,d)

式中，CM_z为截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量，CM_t为当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量；

将计算得到的空气滤网的寿命T_L、截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z、当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t以及步骤2)采集的数据均存储至所述空气滤网寿命监测数据库中；同时将空气滤网的寿命T_L以及截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z和当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t输出。

3.一种空气滤网寿命的自动监测系统，其特征在于，包括空气过滤器壳体和设置于所述空气过滤器壳体中的空气滤网，所述空气过滤器壳体的两端分别为进风侧和送风侧，所述空气过滤器壳体的进风侧设有新风口和回风口，所述空气过滤器壳体的送风侧设有送风口，所述空气过滤器壳体的侧壁上设有设备控制器和控制面板；所述新风口处设有新风风阀和新风侧PM_2.5传感器，所述风口处设有回风风阀和回风侧PM_2.5传感器，所述送风口处设有送风风阀和送风侧PM_2.5传感器；各传感器和控制面板均与设备控制器相连；

所述设备控制器内设有一空气滤网寿命监测数据库，该数据库内存储的数据包括：各类空气滤网的额定容尘量CCM，空气滤网已运行的总时长N，以往第i时刻所述送风侧的总风量V_i，以往第i时刻所述进风侧的总风量中新风所占比例r_x,i和回风所占比例r_h,i，以往第i时刻所述进风侧的新风中PM_2.5浓度C_x,i，以往第i时刻所述进风侧的回风中PM_2.5浓度C_h,i，以往第i时刻所述送风侧的送风中PM_2.5浓度C_s,i；所述设备控制器根据各个传感器采用的当前时刻的参数和空气滤网寿命监测数据库中存储的各类数据按照下式计算当前时刻空气滤网的寿命：

CM_t＝V_d·(r_x,d·C_x,d+r_h,d·C_h,d-C_s,d)

式中，CM_z为截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量，CM_t为当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量；

将计算得到的空气滤网的寿命T_L、截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z、当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t以及采集的当前时刻的各数据均存储至空气滤网寿命监测数据库中；同时将空气滤网的寿命T_L以及截止当前时刻空气滤网已累积的集尘量CM_z和当前运行状态下空气滤网的每小时集尘量CM_t输出至控制面板；若空气滤网的寿命T_L低于设备控制器内存储的设定阈值，设备控制器向控制面板发出指令以提醒使用人员更换空气滤网；若空气滤网的寿命T_L未达到设备控制器内存储的设定阈值，则进行下一时段空气滤网寿命的自动监测，直至空气滤网的寿命T_L低于设备控制器内存储的设定阈值时，提醒使用人员更换空气滤网。

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