气象指挥车空气净化系统的设计.docx

气象指挥车空气净化系统的设计摘要针对气象部门的移动指挥车需求，本文研究与设计车内的一套空气净化系统。该空气净化系统以光催化技术与传感器采集技术为核心，通过直流风机将车内气体引至系统进风口，首先，气体经过三层过滤网进行机械过滤;然后，过滤后的气体再经过涂有催化材料的金属过滤网。在紫外线灯的照射下，催化涂料纳米金属氧化物与紫外线发生反响，产生极强氧化物，对过滤后的气体进行杀菌与消毒，完成了对气象指挥车舱内的空气净化的经过，有效保障车舱内气体质量与人员的健康。关键词光催化技术;空气净化;传感器;移动指挥车当前，全球的大气污染已经成为了热门话题，各种气体污染已经给人们的健康带来一定的危害。就室内气体污染来讲，如装修、生产污染产生的甲醛、苯、二甲苯等有机物;而室外气体污染，如如今流行的PM25(细颗粒物，指环境空气中空气动力学当量直径小于等于25m的颗粒物)1类似的污染物，通过人们的呼吸给人体的健康造成极大危害，严重的会导致一些很难治愈的疾病产生。因而，针对空气污染物治理的研究从来没有停止过，本文针对移动指挥车舱内的空气污染问题，设计与实现了一套的空气净化系统，该系统基于光催化技术将有效地过滤空气中的颗粒物，并能起到杀菌和抑制病毒的作用，以保障车内工作环境的质量和人员的健康。1空气净化系统原理空气净化技术是近二十年来发展的综合性新技术2，本文中所研究的空气净化系统，是结合了空气过滤、杀菌、消毒功能为一体，且利用空气压缩机，将车舱内气体循环进行净化的一套系统，具有高效率、杀菌彻底的效果。尤其是采用了光催化技术，利用紫外线光的杀菌功能，结合光照射强度的催化涂料，使得净化系统具有快速、高效的特点。整个空气净化系统的原理如图1所示。系统中气体传感器，对车内空气进行空气质量数据采集，控制系统根据采集结果、污染程度，对风机转速进行调节，通过车内风道进风口将车内气体吸入净化系统，经三层特制滤芯进行彻底净化、吸附，并通过在纳米金属氧化物催化作用下、进行高效杀菌处理，得到新鲜干净的空气由风道出风口进入车舱。2空气净化系统设计21总体构造设计为移动指挥车设计的空气净化系统，主要划分为:空气循环模块、空气过滤模块、气体采集模块、空气杀菌模块、电源模块等几个部分，总体构造与流程如图2所示。22气体循环模块空气净化系统的气体循环利用的直流风机，通过风机的压缩将车舱内气体引入装有空气净化系统设备的风道中。设计风机的控制电路，如图3所示，将风机的电源引脚1接到电源模块上，获取12V直流电;风机引脚2接地，3脚为高电瓶状态，4脚接启动电容，通过光耦MOC3023控制风机运行。当单片机向光耦发送低电平信号后，即可启动风机。同时，根据车舱内气体状态，单片机通过调整“占空比3，调整风机转速，进而调整系统功率。23气体采集模块气体采集是为了实现净化系统运行功率控制的根据，通过气体传感器TGS800，采集当前车舱内的气体质量与状态，假如污染比拟严重，则通过单片机提高风机转速，反之，则降低风机转速。TGS800气体传感器，通过内部材料，能够根据接触到的气体成分，调整其输入引脚的电压值4。设计传感器控制电路如图4所示，TGS800传感器引脚分别连接到电源、单片机信号处理引脚等，采集信号的输出连接到单片机的PB6、PF1引脚，若输出电压增加，则表示气体污染加重，单片机将利用程序将风机转速调高。24气体过滤模块气象指挥车舱内的气体过滤，采用的是机械方式，通过风机进入到净化系统风道的气体，首先直接接触的是空气过滤网。其构造布局如图5所示，采用了三层高效的过滤网。第一层预过滤网:滤除头发、宠物毛发等较大颗粒。第二层高效过滤网(HEPA5):能够去除03m的细小颗粒，效果可达9997%，其抗菌涂层，可有效去除细小的灰尘和烟雾。第三层活性碳过滤网:复合活性碳过滤网，将空气净化专用优质复合活性碳，均匀种植在具有独特三维立体构造的网状吸附体上，能够有效去除异味、甲醛、笨、氨、细菌等有害气体和物质。25气体杀菌模块气体杀菌、消毒模块，利用的是金属过滤网，在过滤网上涂催化材料(纳米金属氧化物)，在风道内加装一个小功率紫外线灯管，对金属过滤网处进行照射。金属过滤网上涂有纳米金属氧化物，在一定波长的强紫外光下，发生光催化、产生大量的极强氧化物，将已过滤后的空气进行彻底消毒、杀菌。本模块，利用了紫外线杀菌的原理，通过紫外线的照射，穿透微生物的细胞膜，毁坏各种病菌、细菌、寄生虫以及其他致病体的DNA构造，毁坏其核酸分子键，使细菌立即死亡或不能繁衍后代，进而到达消毒灭菌的作用。紫外光发射灯管是8W的小功率紫光灯，其驱动与控制电路与风机的控制方式类似，只是不再设计灯管的功率调节功能，其构造布局如图6所示。3气象移动指挥车应用由于全球气候变化，极端天气气候事件频繁发生，为了处理重大社会活动以及突发公共安全事件，气象部门加强了气象应急移动系统的建设，尤其是通过车载气象应急系统定制，以此来保障气象监测与服务工作，提高对气象灾祸与危害的控制。气象应急指挥车，主要起到应急移动监测、应急移动通信、应急支撑保障、应急服务指挥的作用。随着气象移动指挥车在气象部门的广泛应用，为了保障车舱内的空气质量，保障车内工作人员的健康，以及车内重要设计的精细，指挥车在设计的时候，将一套光催化技术下的空气净化系统进行集成，布局如图7所示。该车利用客车为底盘，在原车的空调风道上增加一段风道，在一侧开设进风口，约500mm距离处开设一个出风口，在这段风道之间安装空气净化系统及设备。利用高效的空气净化系统，能够快速地对车舱内气体进行过滤、杀菌、消毒等作用，保障气象指挥车内人员的健康、精细监测设备的安全与正常运行。4结论与讨论本文研究的气象指挥车的空气净化系统，是在当前空气污染日益严重的前提下提出来的，这种结合了科学的机械式过滤网、光催化式的杀菌层的净化系统，对空气成分不仅仅起到外表上的过滤作用，且从本质上的彻底消除了空气中的有害分子，是一种较为先进的气体治理方式，足够保障气象移动指挥车内的空气质量。知足我国气象应急移动车建设的需求，有助于解决气象灾祸监测、预测、信息以及应急服务和相应中国的薄弱环节，提升中国气象防灾、减灾的应急响应能力，在重大灾祸性天气、重大公共安全事件和重大活动中具有广泛的应用前景。参考文献1赵伟荣室内空气污染及净化技术M北京:化学工业出版社，2013:2112张波新型空气净化器的研制与应用J静电应用技术研究，2010，21(3):79823王晓明电动机的单片机控制M北京:北京航空航天大学出版社，2007:1561674郭振华半导体气体传感器及其阵列的检测技术研究D合肥:中国科技大学，2007:23245BiManqingTheIndustrialSignalProducingandMeasuringDeviceBasedonMSP430SeriesSingleChipMicroControllerJ6thInternationalSymposiumonTestandMeasurement，2011，(6):668671