居室智能环保机器人设计

居室智能环保机器人设计

马方贺

山东交通职业学院 山东 潍坊 261206

摘要：近年来，由于室内的环境而导致的健康问题日益突出。室内环境污染导致人们出现眼痒、眼干、喉咙干燥、打喷嚏等问题，有的甚至出现胸闷、发烧、呼吸道中毒、肺炎、肺气肿等问题。研究发现，继“煤烟型”、“化学烟雾型”污染后，现代人们正进入以“室内空气污”为标志的第三污染时期。而室内环境的污染和环境不适主要来源于大部分装修材料、家具、玩具等所发挥出来的甲醛、苯、氯化氢等有毒气体，大部分是甲醛。目前市场上能购买到的大部分空气净化器里的吸附有毒气体的活性碳只能会随着使用时间的增长而逐渐达到饱和状态，当活性炭饱和之后不再吸附，一般空气净化器机器本身的使用寿命都超过5年，而空气净化器的活性炭的使用寿命就短的多。这正是现如今空气净化器的一大缺点，也是值得改进提升的地方。在智能家居快速发展的形势下，这远远不能满足人们的需求。未来智能家居市场必然有居室智能环保机器人的一席之地，针对此问题研发了一款居室智能环保机器人。

关键词： 居室污染；智能一体；自动更新；消除甲醛

1. 前言

2002年4月在京召开的首届全国室内空气质量与健康学术研讨会上中国室内装饰协会环境监测中心公布了惊人的事实：中国每年由室内空气污染引起的死亡人数达11.11万人，平均每天大约300人死于室内空气污染，相当于全国每天因车祸死亡的人数。我国每年因装修污染引起上呼吸道感染而致死亡的儿童有210万，其中100多万5岁以下儿童的死因与装修污染有关。2019年5月27日，世界卫生组织发布报告称，室外空气污染每年导致全球370万人死亡，而与之对比更让人震惊的是室内空气污染每年导致430万人死亡。国家室内空气检测部门作过相关统计显示新装修居室90%以上有害气体严重超标，68%的孕妇胎儿畸形是由居室甲醛严重超标，90%的新居白血病患儿家中半年内装修过，90％的新居装修及新家具甲醛测试超标。这些触目惊心的数据告诉我们，室内空气污染的状况有多么严峻。

现在的人们越来越意识到室内环境污染这一问题的严重性，但目前市场上能购买到的空气净化器大都存在活性炭饱和后无法更新、使用寿命短等问题。这正是现如今空气净化器的一大缺点，也是值得改进提升的地方。在智能家居快速发展的形势下，这远远不能满足人们的需求。而对于空气净化器改善室内环境的家用电器需求量大幅上升，并且国家对智能家居行业大力支持。2019年政府就智能家居行业连接发布了一系列战略部署和激励政策，这正是革新旧产品，做此类创新产品的好时机。

2. 居室智能环保机器人设计

1.简介

本款产品本着智能一体环保实用的设计理念，在充分考虑人们对使用寿命增长的需求，采用了可控制编程器控制技术，革命性地提出了“空气定时监测—数据自动更新—空气定时净化—活性炭自动脱附一体化”的全新概念，本产品既使功能更加全面，也大大提高了使用寿命，与现阶段同类产品相比，本产品无疑展现出了绝大的优势。

2.机器人设计

整套产品配备可控制编程器，甲醛传感器，运算放大器，滤波器等基本信息采集和处理工具。本装置共分为指令输入输出模块、活性炭脱附模块、空气检测模块、信号放大模块、除噪抗干扰模块、空气净化模块、供电模块等七大模块。

(1)可控制编程器： 通过编程控制环保机器人执行空气检测，空气净化，活性炭脱附等功能。

(2)甲醛传感器： 在单点模式下可短时间内以最高精确度来检测室内空气污染物的含量。

(3)光触媒仓：用254nm的紫外光照射，可以实现定期对活性炭网进行脱附，能够真正有效的消除甲醛等有害物质。

(4)活性炭网：对甲醛等有毒物质进行吸附。

(5)AD采集器：将信号转换为数值，并显示到显示屏上，给人以数字化直观展示。

(6)运算放大器：将从传感器获取的信号放大。

(7)滤波器：消除信号中的噪音，抗干扰。

(8)锂电池：可较长时间供电，保证机器人正常运行。

3.工作原理

给装置供电后，空气检测模块工作，甲醛传感器会在单点模式下短时间内以最高精确度来检测居室内甲醛等污染物的含量，检测完成后，信号放大模块和除噪抗干扰模块开始工作，检测到的信号会传入运算放大器，通过运算放大器将微弱信号放大，并通过滤波电路去除噪声干扰。经过处理后的信号传到可控制编程器装置中，指令输入输出模块开始工作（程序已编写），可控制编程器指令空气净化模块进行吸附工作，并通过AD采集器将信号转化为数字，显示到显示屏幕上。当活性炭网达到饱和状态，无法进行吸附时，可控制编程器将指令活性炭脱附模块进行工作，饱和的活性炭网在封闭光触媒仓内经过254nm的紫外光照射，将吸附的甲醛等有毒气体全部消除后，活性炭网完成更新，再次进行吸附工作。整个工作过程全靠可控制编程器进行指令完成。

4.设备特点与创新

（1）运用了可控制编程器控制技术，实现了空气检测，空气净化，活性炭脱附等功能一体化，特别是活性炭自动脱附更新功能，大大节省了人为去更换活性炭，使用更加便捷。

（2）采用甲醛传感器，在单点模式下可短时间内以最高精确度来检测室内空气污染物的含量。

（3）采用了AD采集，将信号转换为数值，并显示到屏幕上，给人以数字化直观展示，人们能够了解到甲醛含量的变化从而得知净化效果。

（4）本产品采用“滤网技术＋光触媒技术”， 光触媒仓内装有254nm的紫外光，可以实现定期对活性炭网进行脱附，能够真正有效的消除甲醛等有害物质。

5.应用意义

本款居室智能环保机器人在短时间高精度检测空气中甲醛含量、高效即时进行空气净化、活性炭自行脱附更新、室内甲醛含量屏幕显示、光触媒技术彻底消除甲醛等功能可以有效地解决传统空气净化器存在的问题，可进一步推动智能家居的发展。

3. 总结

居室智能环保机器人在当下讲只是一个美好的设想，还需要多多学习国内外此类设备的经验，多多改进，不断优化升级。我们坚信，随着我国智能家居行业的发展，居室智能环保机器人将成为一个新兴的朝阳行业，智能机器人技术也将不断提高升级，将会长足的发展下去。