带有自动检测、自动报警并自动控制启闭的空气净化器技术领域
本发明属于空气净化器技术领域，涉及一种带有自动检测、自动报警并自动控制
启闭的空气净化器。
背景技术
近些年，中国一些经济较为发达地区(城市)频繁遭到雾霾天气侵扰，而其中PM2.5
为主要污染物，空气质量的优劣对人体健康具有重要的影响。人的一生中有70％-90％的时
间在室内度过，所以室内空气品质对人体健康的影响显得尤为重要。当雾霾天气出现的时
候，人们通常选择关闭门窗并留在室内。然而，建筑室内并不完全是“躲避”PM2.5的“安全避
风港”，因为室外的PM2.5能够通过空调通风系统和建筑围护结构缝隙等途径进入室内；若
室内环境中存在PM2.5污染源且没有有效的控制措施，室内PM2.5污染程度可能比室外更加
严重。可见，在雾霾未得到治理之前，室内环境中的PM2.5控制问题不容松懈。
低能见度雾霾天气严重影响人们的日常工作与生活，其中的主要污染物为可入肺
颗粒物PM2.5。流行病学研究发现，室内颗粒物的浓度水平与呼吸系统、心肺疾病等的发病
率及死亡率存在正相关关系。最新研究表明，北京PM2.5浓度峰值与人类流感病例的延迟增
加效应有极其重要的关联。办公环境空气品质直接影响人体健康和工作效率。
综上所述，空气净化器已经从默默无闻逐渐变成了家庭必备的家用电器，普及率
逐年上升。空气净化器对于人们健康来说是及其重要的，但是现有技术中的空气净化器有
如下缺点：1)当前我国的空气净化器能效较低，若空气净化器一直处于开启状态势必会造
成电量的浪费；2)没有有效的预警机制，人们只能在雾霾天气来临时凭着感觉人为的开启
空气净化器；3)室内空气品质不能得到良好的保障。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供一种带有自动检测、自动报警并自动控制启闭的
空气净化器，解决了现有技术中空气净化器没有预警机制，不能根据室内空气质量自动启
闭，使得室内空气质量得不到良好保障，且易造成电量浪费的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种带有自动检测、自动报警并自动控制启闭的空
气净化器，空气净化器顶端安装自动报警器和激光PM2.5粒子传感器，空气净化器的壳体上
安装有液晶显示面板，单片机自动控制系统嵌设于空气净化器内，单片机自动控制系统包
括单片机，自动报警器、液晶显示面板、单片机均与激光PM2.5粒子传感器连接；空气净化器
的侧壁设有进风口，空气净化器的顶部设有出风口，在空气净化器内、从进风口至出风口依
次设置前置滤网、初效滤网、高效HEPA滤网、活性炭滤网；出风口处设有风机。
本发明的特征还在于，进一步的，所述单片机自动控制系统包括传感器电路、自动
报警器电路和自动启闭电路，传感器电路包括激光PM2.5粒子传感器，激光PM2.5粒子传感
器与第二单片机连接后接入第一单片机中；自动报警器电路包括自动报警器，自动报警器
与第一单片机连接；传感器电路与浓度控制电路相连并接入第一单片机中。
进一步的，所述第一单片机的型号为STC89C52RC，第二单片机的型号为TLC549CD。
进一步的，所述自动报警器的型号为LTE-5181J。
进一步的，所述前置滤网、初效滤网、高效HEPA滤网、活性炭滤网的孔径依次减小。
进一步的，所述初效滤网由聚酯纤维材料制成。
进一步的，所述高效HEPA滤网具有褶皱。
进一步的，所述单片机自动控制系统与电源线相连接。
本发明的有益效果是：本发明具有以下优点：
(1)可以起到节能作用：利用单片机自动控制系统能够使空气净化器按照室内
PM2.5浓度的大小实现自动启闭；由于现有的空气净化器不具有自动启闭功能，一旦开启就
一直运行，造成电量及空气净化器本身的浪费，这样达不到国家提出的节能减排的要求。如
果能实现自动启闭空气净化器就避免连续运行，这样能够起到节能的作用且室内的空气品
质能够得到较好的保障。
(2)可以较好的控制室内的空气品质：当室内PM2.5质量浓度刚超标或者浓度从一
开始就超标时，空气净化器开始工作；当PM2.5浓度下降到一级标准值以下时停止工作，一
段时间后若浓度继续上升空气净化器又自动开启，这样能够更好地控制室内PM2.5浓度，维
持建筑室内良好的空气品质；该新型空气净化器中的滤网可以按模块生产，按照实际使用
情况对不同的滤网进行组合使用。
(3)有较好的预警机制：当室内PM2.5浓度超标时自动报警器就自动报警，这样可
以提醒使用者采取积极有效的措施来降低室内PM2.5浓度。
(4)具有数显装置及专业的检测装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中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是本发明空气净化器的结构示意图。
图2是本发明空气净化器的剖面图。
图3是本发明空气净化器的内部结构示意图。
图4是本发明空气净化器控制系统的结构框图。
图5是本发明单片机自动控制系统的电路原理图。
图6是本发明空气净化器的控制流程图。
图中，1.自动报警器，2.激光PM2.5粒子传感器，3.出风口，4.进风口，5.第一单片
机，6.电源线，7.液晶显示面板，8.空气净化器，9.壳体，10.前置滤网，11.初效滤网，12.高
效HEPA滤网，13.活性炭滤网，14.单片机自动控制系统，15.风机。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的结构，如图1-4所示，在空气净化器8顶端安装自动报警器1和激光PM2.5
粒子传感器2；空气净化器8的壳体9上安装有液晶显示面板7，单片机自动控制系统14嵌设
于空气净化器8内，单片机自动控制系统14与电源线6相接，单片机自动控制系统14包括第
一单片机5，自动报警器1、液晶显示面板7、第一单片机5均与激光PM2.5粒子传感器2连接；
空气净化器8的侧壁设有进风口4，空气净化器8的顶部设有出风口3，在空气净化器8内、从
进风口4至出风口3依次设置前置滤网10、初效滤网11、高效HEPA滤网12、活性炭滤网13；出
风口3处设有风扇15。
如图5所示，单片机自动控制系统14包括传感器电路、自动报警器电路和自动启闭
电路，利用A/D转换来实现其信号的传输与转换。
传感器电路：传感器电路包括激光PM2.5粒子传感器2，激光PM2.5粒子传感器2与
第二单片机连接后接入第一单片机5中；通过A/D转换来实现激光PM2.5粒子传感器的信号
传输与转换后，为自动报警器和自动控制系统提供信号源。
自动报警器电路：自动报警器电路分为蜂鸣器电路和发光电路，自动报警器1的型
号为LTE-5181J。自动报警器1与第一单片机5连接，实现自动报警与发光。
自动启闭电路：将传感器电路与浓度控制电路相连并接入第一单片机5中，实现其
自动控制启闭的功能。
自动报警器1采用自动声光报警器，以蜂鸣器和发光二极管作为声光报警元器件，
当检测到室内PM2.5浓度超过设定值时蜂鸣器发声、发光二极管发出特定颜色的光作为声
光报警信号，提醒使用者室内PM2.5浓度超标，自动报警器1选用的的型号为LTE-5181J。
液晶显示面板7与激光PM2.5粒子传感器2连接，能够实时显示室内PM2.5浓度，用
户能够实时的了解室内PM2.5污染状况。
单片机自动控制系统14，用于自动控制空气净化器的启闭；当室内环境中PM2.5浓
度超过规定值上限时将自动开启空气净化器，当浓度降低到规定值下限时空气净化器自动
关闭，这样可以起到节能的作用，第一单片机5的型号为STC89C52RC，第二单片机的型号为
TLC549CD。
激光PM2.5粒子传感器2依靠激光散射的原理，检测到空气中0.3～10微米悬浮颗
粒物浓度；当激光照射到通过检测位置的颗粒物时会产生微弱的光散射，在特定方向上的
光散射波形与颗粒直径有关，通过不同粒径的波形分类统计及换算公式可以得到不同粒径
的实时颗粒物的数量浓度，按照标定方法得到跟官方单位统一的质量浓度。并且将该质量
浓度信息传输到自动报警器1和单片机自动控制系统14。
前置滤网10、初效滤网11、高效HEPA滤网12、活性炭滤网13的孔径依次减小；孔径
越小的滤网成本越高，提升过滤效率同时能够延长高效HEPA滤网12、活性炭滤网13的使用
寿命；四种滤网采用不同材料制得，以实现对室内不同污染物的清除，使室内的空气品质维
持在一个令人满意的程度；下面对这四种滤网材料进行简单介绍：
前置滤网10，用于去除空气中的大颗粒物，对空气中的悬浮颗粒物如尘埃、毛发等
进行初步过滤。
初效滤网11，由聚酯纤维材料制成，能有效的过滤掉空气中的纤维、毛发等，能进
一步过滤进入净化器内部的悬浮颗粒物；前置滤网10、初效滤网11联合作用，能够延长高效
HEPA滤网12的使用寿命。
高效HEPA滤网12，具有许多褶皱，容尘量是普通滤纸的四倍，可有效去除空气中
0.3μm以上的颗粒物，过滤效率达到99.99％以上。有以下几个特点：①可以有效去除PM2.5；
②HEPA延展面积高达4.2m2；③使用寿命更持久。
活性炭滤网13中充斥着活性炭材料，活性炭为良好的吸附剂，其表面积越大其吸
附效果越好，易吸附非极性以及极性较弱的物质。可以有效的吸附甲醛等VOCS并可以去除
室内的异味。
该空气净化器的滤网不局限于以上四种材料，像静电吸附滤网、等离子集尘网以
及光触媒滤网等都可以灵活的按室内使用要求进行组合使用，以期实现良好的室内空气品
质。
根据GB/T 3095-2012《环境空气质量标准》规定将环境中的PM2.5质量浓度限值分
为两级。我国室内PM2.5浓度限值尚未有明确的标准，但是由于室内的PM2.5浓度不能比室
外高，所以当前我国引用环境PM2.5的分级标准作为室内PM2.5的分级标准。本发明的空气
净化器根据该分级自动进行报警和启闭，如图6所示：
室内PM2.5质量浓度限值分级为：
一级为35μg/m3，二级为75μg/m3。
(1)当室内PM2.5浓度低于时35μg/m3，空气净化器不启动并且自动报警器也不报
警。
(2)当室内PM2.5浓度低于75μg/m3但高于35μg/m3时，空气净化器依旧不启动，但是
自动报警器进行报警，绿灯亮。
(3)当室内PM2.5浓度高于75μg/m3时，自动控制系统将控制着空气净化器开启同
时自动报警器也进行报警，红灯亮。空气净化器运行一段时间后，当室内PM2.5浓度降至75μ
g/m3以下时空气净化器还将继续开启，直至PM2.5浓度将至35μg/m3以下将自动关闭。在
PM2.5质量浓度下降时自动报警器不进行报警。
(4)如果一开始室内PM2.5浓度超过75μg/m3时，空气净化器直接开启，但是自动报
警器不报警。空气净化器按照(3)的模式运行。
(5)当浓度降低到35μg/m3以下时维持一段时间后，如果室内PM2.5质量浓度又上
升将重复步骤(1)～(3)进行运行。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排
他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而
且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有
的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所
述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在
本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围
内。