本發(fā)明涉及環(huán)境控制調(diào)節(jié)，具體而言，涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的通風(fēng)控制系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷加快，空氣污染和環(huán)境質(zhì)量問題日益嚴(yán)重。在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)溫室種植以及公共建筑運(yùn)行中，空氣質(zhì)量管理已成為一項重要任務(wù)。傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)通常采用固定參數(shù)設(shè)置或簡單的定時控制方法，存在以下主要問題：

2、通風(fēng)效果不佳：傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)無法根據(jù)實(shí)時環(huán)境變化動態(tài)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。例如，在工業(yè)廠房中，生產(chǎn)過程會導(dǎo)致溫度、濕度及污染物濃度的波動，固定風(fēng)量的通風(fēng)設(shè)備無法有效應(yīng)對這種變化，可能導(dǎo)致局部空氣污染或高溫區(qū)域的出現(xiàn)。

3、能源浪費(fèi)嚴(yán)重：大多數(shù)傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)按最大需求運(yùn)行，即便在低負(fù)荷條件下（如夜間或人員減少時）仍保持較高的運(yùn)行狀態(tài)，造成了能源浪費(fèi)。特別是在大型公共建筑中，如商場和辦公樓，能耗問題尤為突出。

4、缺乏智能監(jiān)控和調(diào)控：傳統(tǒng)系統(tǒng)通常依賴人工設(shè)置參數(shù)，缺少對環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時采集和分析能力。對于空氣質(zhì)量的異常情況（如高濃度的二氧化碳或pm2.5），無法及時作出響應(yīng)。此外，用戶難以通過遠(yuǎn)程方式了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，也無法快速調(diào)整通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行策略。

5、維護(hù)成本高：由于缺乏對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的智能監(jiān)測，傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)無法提前發(fā)現(xiàn)故障或運(yùn)行異常，往往需要依賴定期人工檢查。這種方式不僅增加了維護(hù)成本，還可能導(dǎo)致故障未及時發(fā)現(xiàn)，從而影響通風(fēng)效果或設(shè)備壽命。

6、近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展為通風(fēng)系統(tǒng)的智能化提供了新機(jī)遇。基于物聯(lián)網(wǎng)的通風(fēng)控制系統(tǒng)能夠通過傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并結(jié)合智能算法實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)控，具體表現(xiàn)為以下優(yōu)點(diǎn)：

7、實(shí)時監(jiān)測與響應(yīng)：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對溫度、濕度、二氧化碳濃度和顆粒物濃度的實(shí)時監(jiān)測，并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)計算出當(dāng)前的通風(fēng)需求，從而動態(tài)調(diào)整風(fēng)機(jī)和閥門的運(yùn)行狀態(tài)。

8、節(jié)能高效：通過精準(zhǔn)控制，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整設(shè)備運(yùn)行，避免能源浪費(fèi)。例如，在低負(fù)荷條件下降低運(yùn)行頻率，在高需求條件下提升通風(fēng)能力，從而顯著減少能耗。

9、遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理：用戶可以通過移動設(shè)備或pc端實(shí)時查看系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并遠(yuǎn)程調(diào)整參數(shù)或切換運(yùn)行模式。同時，系統(tǒng)還能通過云平臺共享數(shù)據(jù)，為多區(qū)域的通風(fēng)管理提供支持。

10、智能故障檢測與報警：基于物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)可以實(shí)時分析設(shè)備運(yùn)行參數(shù)（如風(fēng)機(jī)頻率、功率消耗等），判斷設(shè)備是否出現(xiàn)異常。當(dāng)檢測到偏差時，系統(tǒng)會主動報警并提供故障信息，幫助用戶快速定位問題。

11、盡管已有一些基于物聯(lián)網(wǎng)的智能通風(fēng)系統(tǒng)的研究和開發(fā)，但目前的技術(shù)方案仍存在不足。例如，一些系統(tǒng)缺乏對多參數(shù)（如溫濕度、二氧化碳和pm2.5濃度）綜合計算的能力，導(dǎo)致調(diào)控策略單一，無法全面優(yōu)化通風(fēng)效果。另外，大多數(shù)現(xiàn)有系統(tǒng)對設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控和調(diào)控深度不足，缺少功率消耗與通風(fēng)需求之間的動態(tài)關(guān)聯(lián)建模，難以實(shí)現(xiàn)高精度的節(jié)能優(yōu)化。

12、基于上述背景，本發(fā)明提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的通風(fēng)控制系統(tǒng)及其方法。該系統(tǒng)能夠通過實(shí)時采集多種環(huán)境參數(shù)，綜合計算通風(fēng)需求，并動態(tài)調(diào)節(jié)通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的智能化管理。通過引入智能算法、遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障檢測功能，本發(fā)明在提升通風(fēng)效果的同時大幅降低了能耗和維護(hù)成本，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述背景技術(shù)中提出的問題，提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的通風(fēng)控制系統(tǒng)及其方法。

2、本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種基于物聯(lián)網(wǎng)的通風(fēng)控制系統(tǒng)，包括：

4、環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集環(huán)境參數(shù)，其中：表示溫度(單位：℃)，通過高精度溫度傳感器進(jìn)行實(shí)時采集；表示濕度(單位：%)，通過濕度傳感器監(jiān)測空氣濕度；表示二氧化碳濃度(單位：ppm)，通過二氧化碳傳感器采集環(huán)境內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)；表示pm2.5濃度(單位：μg/m3)，通過顆粒物傳感器測量空氣中顆粒物含量；

5、中央控制模塊，用于接收環(huán)境參數(shù)，并通過嵌入式算法計算通風(fēng)需求，生成相應(yīng)的通風(fēng)控制指令；

6、通風(fēng)執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述通風(fēng)控制指令控制通風(fēng)設(shè)備(包括風(fēng)機(jī)、排氣扇和閥門等)的運(yùn)行狀態(tài)，動態(tài)調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)速；

7、通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)和控制指令的遠(yuǎn)程傳輸，通過無線通信協(xié)議(如wi-fi、lora或5g)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時交互；

8、用戶交互模塊，用于用戶通過移動終端查看環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并遠(yuǎn)程調(diào)整系統(tǒng)設(shè)置和控制策略。

9、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述中央控制模塊使用以下通風(fēng)需求函數(shù)進(jìn)行計算：

10、

11、其中：為用戶設(shè)定的環(huán)境目標(biāo)值，代表目標(biāo)溫度、濕度、二氧化碳濃度和pm2.5濃度；為各環(huán)境參數(shù)的權(quán)重系數(shù)，用于衡量各參數(shù)對通風(fēng)需求的影響程度，滿足約束條件

12、

13、為通風(fēng)需求強(qiáng)度，是一個綜合性指標(biāo)，數(shù)值越大表示當(dāng)前環(huán)境對通風(fēng)的需求越高。該函數(shù)通過對環(huán)境實(shí)際參數(shù)與目標(biāo)參數(shù)的差異進(jìn)行加權(quán)計算，綜合評估通風(fēng)需求。

14、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述中央控制模塊基于通風(fēng)需求函數(shù)計算通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)

15、

16、其中：為通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行頻率(單位：hz)，用于控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；為設(shè)備運(yùn)行效率系數(shù)，依據(jù)通風(fēng)設(shè)備的具體型號和特性確定。運(yùn)行參數(shù)與通風(fēng)需求強(qiáng)度的平方根成正比關(guān)系，能夠在需求較低時減少設(shè)備運(yùn)行頻率，從而降低能耗。

17、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述通風(fēng)執(zhí)行模塊中的風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)量與運(yùn)行參數(shù)呈線性關(guān)系：

18、

19、其中：為風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)量(單位： m3，h)，反映風(fēng)機(jī)的實(shí)際通風(fēng)能力； m為風(fēng)機(jī)特性系數(shù)，與設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)和電機(jī)性能相關(guān)。通過控制運(yùn)行參數(shù)，系統(tǒng)可以精確調(diào)整風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)量，以滿足不同場景的通風(fēng)需求。

20、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，通風(fēng)設(shè)備的功率消耗根據(jù)運(yùn)行頻率計算2；

21、其中：為功率消耗(單位：w)，用于評估設(shè)備運(yùn)行的能耗水平；為功率系數(shù)，與設(shè)備規(guī)格及運(yùn)行負(fù)載相關(guān)。功率消耗與運(yùn)行頻率的平方成正比關(guān)系，表明風(fēng)機(jī)在高頻運(yùn)行時能耗增加更顯著，因此合理控制對節(jié)能至關(guān)重要。

22、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述中央控制模塊包含節(jié)能模式，當(dāng)通風(fēng)需求強(qiáng)度時，運(yùn)行參數(shù)被調(diào)整為，其中：為通風(fēng)需求的最低閾值，由用戶預(yù)先設(shè)置；為通風(fēng)設(shè)備的最低運(yùn)行頻率，防止設(shè)備因過低頻率而停止運(yùn)行。節(jié)能模式能夠顯著降低設(shè)備的能源消耗，適用于夜間或環(huán)境穩(wěn)定的場景。

23、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述中央控制模塊還包括故障檢測功能，通過實(shí)時監(jiān)測運(yùn)行參數(shù)、輸出風(fēng)量與功率消耗之間的關(guān)系，判斷設(shè)備是否存在故障，判斷依據(jù)為2000年19月100年1月10日本

24、其中：為故障判斷誤差閾值，由設(shè)備特性和運(yùn)行環(huán)境決定；當(dāng)該條件成立時，系統(tǒng)判斷通風(fēng)設(shè)備可能存在異常，如風(fēng)機(jī)過載、堵塞或電機(jī)故障，并通過通信模塊將報警信息發(fā)送至用戶終端。該功能能夠有效保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定，和安全性。

25、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述用戶交互模塊支持遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)整，用戶可以，過移動終端設(shè)置目標(biāo)參數(shù)和權(quán)重系數(shù)，并實(shí)時監(jiān)控通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。用戶調(diào)整參數(shù)后，中央控制模塊重新計算通風(fēng)需求函數(shù)，并動態(tài)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。

26、本發(fā)明還提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的通風(fēng)控制方法，包括以下步驟：

27、步驟1：通過環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊采集環(huán)境參數(shù)

28、步驟2：通過通信模塊將環(huán)境參數(shù)上傳至中央控制模塊；

29、步驟3：中央控制模塊根據(jù)通風(fēng)需求函數(shù)：

30、

31、計算通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)

32、步驟4：通風(fēng)執(zhí)行模塊根據(jù)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整風(fēng)機(jī)的，出風(fēng)量

33、步驟5：實(shí)時監(jiān)控設(shè)備的功率消耗，判斷是否出現(xiàn)故障，若發(fā)現(xiàn)異常，觸發(fā)報警；

34、步驟6：用戶通過用戶交互模塊查看環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，必要時調(diào)整目標(biāo)參數(shù)和權(quán)重系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

36、本發(fā)明通過實(shí)時采集環(huán)境參數(shù)并結(jié)合智能算法動態(tài)計算通風(fēng)需求，能夠精確調(diào)整通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行頻率和風(fēng)量，顯著提高通風(fēng)效率，確保環(huán)境參數(shù)維持在目標(biāo)范圍內(nèi)。相比傳統(tǒng)定時或固定參數(shù)的通風(fēng)系統(tǒng)，本發(fā)明能夠根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整，解決了環(huán)境波動時通風(fēng)效果不佳的問題。

37、本發(fā)明通過引入節(jié)能模式，在低負(fù)荷條件下自動降低設(shè)備運(yùn)行頻率，從而減少能源浪費(fèi)。同時，通過精確的功率消耗計算模型，優(yōu)化了能耗與通風(fēng)需求之間的關(guān)系，避免了不必要的高功耗運(yùn)行，特別適用于大面積、高能耗場景，如工業(yè)廠房和公共建筑。

38、系統(tǒng)集成了故障檢測與報警功能，能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并在出現(xiàn)異常時及時通知用戶，有效降低設(shè)備故障風(fēng)險。此外，通過用戶交互模塊，用戶可以遠(yuǎn)程查看環(huán)境數(shù)據(jù)并調(diào)整控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)便捷的智能管理。這種設(shè)計不僅提高了系統(tǒng)的安全性，還減少了人工操作和維護(hù)成本，提升了整體使用體驗(yàn)。