降温除尘设备及系统的制作方法

本发明涉及机械自动化技术领域，具体而言，涉及一种降温除尘设备及系统。

背景技术：

随着技术的不断发展，人们越来越注重健康。因此，在一些特殊工作场所(比如，家居生产车间)，都会采取一定的措施来改善工人的工作环境。

比如，家居生产车间一般都采用气力除尘装置对各个工位的木材粉尘进行直接抽吸，然后通过主管道进入除尘装置排出车间，大大减少了车间内粉尘的浓度。然而，在进行木材加工时，各个工位常常会有木粉尘散入车间，如不及时清除同样会对工人的身体健康造成严重危害。此外，由于木粉尘属于易燃易爆粉尘，若温度过高，粉尘浓度适宜会引起车间爆炸的灾难。虽然现在的生产厂家安装了一整套的辅助负压通风系统，却没有一套可靠的控制系统，风机常年处于满功率运行状态，造成了一定的能源浪费。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种降温除尘设备及系统，其能够实时地获得监测区域的信息，同时能够根据需要及获得的监测区域的信息自动控制监测区域内的水帘及负压风机组的工作状态，从而实现降温除尘，并且监控准确灵敏效率高、控制智能灵活耗能少，具有较大的实用价值和较广泛的应用前景。

本发明较佳实施例提供一种降温除尘设备，所述设备包括数据采集单元、无线传输单元、控制器、计算装置、水帘及负压风机组；

所述水帘设置在监测区域的一侧，用于为监测区域降温；

所述负压风机组设置在监测区域中与所述水帘相对的一侧，用于为监测区域降温及除尘；

数据采集单元设置在监测区域，用于获得监测区域的监测数据，并将采集的数据发送给所述无线传输单元；

所述无线传输单元用于接收数据采集单元发送的监测数据，并将所述监测数据经控制器发送给所述计算装置；

所述计算装置用于对接收的监测数据进行处理，并根据处理结果向控制器发送控制指令；

所述控制器用于根据所述控制指令调整所述水帘和/或负压风机组的工作状态，以实现降温除尘。

在本发明较佳实施例中，所述数据采集单元包括至少一个温度传感器及至少一个粉尘浓度传感器；

所述温度传感器用于监测所述监测区域的温度，并将温度数据通过所述无线传输单元发送给所述控制器；

所述粉尘浓度传感器用于监测所述监测区域的粉尘浓度，并将粉尘浓度数据通过所述无线传输单元发送给所述控制器。

在本发明较佳实施例中，所述温度传感器及粉尘浓度传感器均为无线传感器。

在本发明较佳实施例中，所述设备还包括继电器组及第一变频器，继电器组与所述控制器、第一变频器电性连接，所述监测数据包括粉尘浓度数据，

在粉尘浓度数据超过预设粉尘浓度阈值时，所述控制器通过继电器组、第一变频器根据所述粉尘浓度调整负压风机组中负压风机的转速，以降低粉尘浓度。

在本发明较佳实施例中，所述监测数据还包括温度数据，

在温度数据超过预设温度阈值时，所述控制器通过继电器组将所述负压风机组的工作状态调整到工频运行状态，其中，工频指工业上用的交流电源的频率。

在本发明较佳实施例中，所述设备还包括电磁阀组，所述电磁阀组包括多个电磁阀，每个电磁阀用于控制所述水帘中每个水帘片的供水状态，

在温度数据超过预设温度阈值时，所述控制器通过控制所述电磁阀组打开为水帘中每个水帘片供水，以降低温度。

在本发明较佳实施例中，所述设备还包括压力传感器、第二变频器及水泵，

所述控制器分别与所述压力传感器、继电器组电性连接；

所述压力传感器用于采集向水帘供水的水管的水压，并将检测的水压数据发送给所述控制器；

所述继电器组与所述第二变频器电性连接；

所述控制器还用于根据所述水压数据通过继电器组、第二变频器调整为蓄水池供水的所述水泵的转速，以实现为水帘恒压供水。

在本发明较佳实施例中，所述无线传输单元包括通信连接的无线收发器及协调器，

所述无线收发器用于接收所述数据采集单元发送的监测数据，并将所述监测数据通过无线通信网络发送给所述协调器；

所述协调器用于将所述监测数据通过串口通信发送给所述控制器。

在本发明较佳实施例中，所述设备还包括电源单元，

所述电源单元用于为所述数据采集单元提供电能。

本发明较佳实施例还提供一种降温除尘系统，所述系统包括上述任意一项所述的降温除尘设备。

相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

本发明较佳实施例提供一种降温除尘设备及系统。所述设备包括数据采集单元、无线传输单元、控制器、计算装置、水帘及负压风机组。所述数据采集单元、水帘及负压风机组均设置在检测区域。其中，所述水帘设置在监测区域的一侧，用于为监测区域降温；所述负压风机组设置在监测区域中与所述水帘相对的一侧，用于为监测区域降温及除尘。用于获得监测区域的监测数据的数据采集单元将采集的数据发送给所述无线传输单元。所述无线传输单元用于接收数据采集单元发送的监测数据，并将所述监测数据经控制器发送给所述计算装置。所述计算装置用于对接收的监测数据进行处理，并根据处理结果向控制器发送控制指令。所述控制器用于根据所述控制指令调整所述水帘和/或负压风机组的工作状态，以实现降温除尘。

由此，通过对监测区域进行实时的数据采集，并根据采集的数据对负压风机组及水帘的工作状态进行调整，实现了对监测区域的降温及除尘。同时，具有监控准确、灵敏、效率高，控制智能、灵活、耗能少等特点，具有较大的实用价值和较广泛的应用前景。

为使发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明较佳实施例提供的降温除尘设备的方框示意图之一。

图2是图1中数据采集单元的方框示意图。

图3是本发明较佳实施例提供的降温除尘设备的方框示意图之二。

图4是本发明较佳实施例提供的继电器与接触器的连接示意图。

图5是本发明较佳实施例提供的降温除尘设备的主电路图。

图6是图1中无线传输单元120的方框示意图。

图标：100-降温除尘设备；110-数据采集单元；112-温度传感器；113-粉尘浓度传感器；120-无线传输单元；121-无线收发器；123-协调器；131-控制器；133-计算装置；141-水帘；143-负压风机组；150-继电器组；161-第一变频器；162-第二变频器；170-电磁阀组；181-压力传感器；183-水泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，图1是本发明较佳实施例提供的降温除尘设备100的方框示意图之一。所述降温除尘设备100可以包括数据采集单元110、无线传输单元120、控制器131、计算装置133、水帘141及负压风机组143。计算装置133经控制器131及无线传输单元120接收所述数据采集单元110采集的数据，并根据采集的数据通过控制器131调整水帘141及负压风机组143的工作状态，以实现对监测区域的除尘降温。

在本实施例中，所述监测区域可以是一些特殊的生成车间，比如，家具生产车间。所述监测区域设置有用于为监测区域降温的水帘141，及用于为监测区域降温及除尘的负压风机组143。所述水帘141及负压风机组143分别设置在所述监测区域不同的两侧。进一步，通过将所述水帘141及负压风机组143相对设置，降温除尘效果更好。负压风机运行抽吸出监测区域的空气，室内外形成气压差，促使外界空气通过水帘片所形成的水膜蒸发吸热瞬间降温，使凉爽干净的空气进入监测区域。

其中，所述水帘141包括多个水帘片，水帘片中的水由高处直泻下来形成水的帘幕。所述负压风机组143包括至少一个负压风机。负压风机是利用空气对流、负压换气的降温原理，是一种由安装地点的对向(比如，大门或窗户)自然吸入新鲜空气，将室内闷热气体迅速强制排出室外，任何通风不良问题均可改善的机器，降温换气效果可达90％-97％。

在本实施例中，所述数据采集单元110设置在所述监测区域内，用于获得监测区域的监测数据，并将采集的数据发送给所述无线传输单元120。所述无线传输单元120用于接收数据采集单元110发送的监测数据，并将所述监测数据经控制器131发送给所述计算装置133。所述计算装置133用于对接收的监测数据进行处理，并根据处理结果向控制器131发送控制指令。所述控制器131用于根据所述控制指令调整所述水帘141和/或负压风机组143的工作状态，以实现降温除尘。

其中，所述控制器131可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。所述控制器131可以是可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。进一步地，由于西门子系列plc具有使用方便、编程简单、功能强、性能价格比高、可靠性高、抗干扰能力强、维修工作量小、维修方便等特点，所述控制器131为西门子系列plc。

所述计算装置133可以是电脑、上位机等。上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，屏幕上显示各种信号变化(液压，水位，温度等)。在本实施例中的一种实施方式，所述计算装置133中存储有用于处理监测数据的系统(比如，组态王软件)，以便实现对监测数据的处理。

请参照图2，图2是图1中数据采集单元110的方框示意图。所述数据采集单元110包括至少一个温度传感器112及至少一个粉尘浓度传感器113。所述监测数据包括粉尘浓度数据及温度数据。所述温度传感器112用于监测所述监测区域的温度，并将温度数据通过所述无线传输单元120实时或按设定时间发送给所述控制器131。所述粉尘浓度传感器113用于监测所述监测区域的粉尘浓度，并将粉尘浓度数据通过所述无线传输单元120实时或按设定时间发送给所述控制器131。通过上述设置，保证可以有效的采集真实的监测数据。

所述计算装置133根据接收的温度数据及粉尘浓度数据对监测区域进行实时监控，并绘制出各个时间点粉尘浓度和环境温度的历史曲线。所述计算装置133还可以根据接收的输入操作或历史数据设定及修改监测区域内预设粉尘浓度阈值和预设温度阈值，在监测数据超过阈值时，对监测区域进行降温及除尘。

其中，所述温度传感器112及粉尘浓度传感器113可以随机设置在所述监测区域内，也可以按照所述监测区域内的工位分布进行设置(比如，间隔预设个工位设置一个温度传感器112及粉尘浓度传感器113)。

在本实施例的实施方式中，所述温度传感器112及粉尘浓度传感器113均为无线传感器。由此，减少了布线工作，降低了施工难度，同时便于根据实际情况对传感器的数量进行调整。

请参照图3，图3是本发明较佳实施例提供的降温除尘设备100的方框示意图之二。所述降温除尘设备100还可以包括继电器组150及第一变频器161。

在本实施例中，所述继电器组150与所述控制器131、第一变频器161电性连接。在温度数据不超过预设温度阈值，粉尘浓度数据超过预设粉尘浓度阈值时，所述计算装置133根据所述粉尘浓度数据向所述控制器131发送第一控制信号。所述控制器131在接收所述第一控制信号后，通过继电器组150中与第一变频器161对应的继电器、第一变频器161控制负压风机组143中负压风机启动并调整转速，以降低粉尘浓度，并在粉尘浓度小于预设粉尘浓度阈值时控制所述负压风机组143停止工作。由此，在只有粉尘浓度数据大于预设粉尘浓度阈值时，使负压风机组143处于变频工作状态，不仅可以降低监测区域的粉尘浓度，还可以在加快监测区域气体流动时实现降温，同时不耗费过多能源。

在本实施例中，在温度数据超过预设温度阈值时，所述计算装置133根据所述温度数据向所述控制器131发送第二控制信号。所述控制器131在接收所述第二控制信号后，通过继电器组150中与负压风机组143工频状态对应的继电器，将负压风机组143的工作状态调整到工频运行状态，以提供最大风速使监测区域的温度降低。工频是指电力系统的发电、输电、变电与配电设备以及工业与民用电气设备采用的额定频率，单位赫兹hz。中国采用50hz，有些国家采用60hz。

进一步地，在温度数据超过预设温度阈值时，所述控制器131接收计算装置133发送的第二控制信号后，控制所述水帘141进入降温的工作状态。由此，降温与除尘相互辅助，减少了电能的消耗。

请再次参照图3，所述降温除尘设备100还可以包括电磁阀组170。所述电磁阀组170包括多个电磁阀，每个电磁阀用于控制所述水帘141中每个水帘片的供水状态。在温度数据超过预设温度阈值时，所述控制器131通过控制所述电磁阀组170中每个电磁阀的开度，从而为水帘141中每个水帘片供水，以降低温度。

请再次参照图3，所述降温除尘设备100还可以包括压力传感器181、第二变频器162及水泵183。所述控制器131分别与所述压力传感器181、继电器组150电性连接。所述压力传感器181用于采集向水帘141供水的水管的水压，并将检测的水压数据发送给所述控制器131。所述继电器组150中有继电器与所述第二变频器162电性连接。所述控制器131还用于根据所述水压数据通过继电器组150中与第二变频器162对应的继电器、第二变频器162调整为蓄水池供水的所述水泵183的转速，以实现为水帘141恒压供水。

其中，所述继电器组150包括多个继电器，继电器的具体设置与水帘141、负压风机组143及水泵183匹配。

下面对如何通过继电器组150对负压风机组143及水泵183的工作状态进行调整进行介绍。

请参照图4及图5，图4是本发明较佳实施例提供的继电器与接触器的连接示意图，图5是本发明较佳实施例提供的降温除尘设备100的主电路图。所述继电器组150包多个继电器。图4中的ka代表继电器线圈(图4中示出继电器为11个，继电器的数量可以根据实际情况进行设定)，km表示接触器线圈，其中，接触器的数量与继电器的数量对应。继电器的主要作用是信号检测、传递、变换或处理用的，它通断的电路电流通常较小，一般用在控制电路里，控制弱信号。接触器主要是用来接通或断开主电路的。主电路是指一个电路工作与否是由该电路是否接通为标志。

在粉尘浓度超过预设粉尘浓度阈值，温度数据没有超过预设温度阈值时，控制器131通过控制继电器组150中继电器ka1线圈得电，使得继电器的常开触点闭合导通，进而接触器km1线圈得电，接触器触点闭合导通，由此，接通负压风机组143的变频通路，使得负压风机组143在根据粉尘浓度在变频状态下工作。其中，负压风机组143中的每个负压风机分别与所述第一变频器161的输出端电性连接。

变频回路由qf1、第一变频器161、km1、km2-km10、fr1-fr10组成。其中，每个负压风机与一个fr连接。qf是断路器，断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。fr是热继电器，热继电器的工作原理是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。

在温度数据超过预设温度阈值时，控制器131控制ka2-ka10等系列继电器线圈得电，从而控制km2-km10等接触器线圈，从而断开变频除尘通路，接通工频降温通路。由此，使得负压风机组143工作在工频状态。

进一步地，根据压力传感器181监测得到的水压，控制器131运用控制器131的模拟部分对与水泵183对应的继电器ka11进行控制，以控制第二变频器162，从而根据水压对水泵183进行pid(proportion、integration、differentiation，比例、积分、微分)控制。由此，根据水压动态调整水泵183的转速，实现为水帘141恒压供水的目的。

在本实施中，所述第一变频器161及第二变频器162分别包括的变频器数量可以是不止一个，根据实际情况(比如，负压风机的数量)进行设定变频器数量及容量。

由此，通过上述设置，使得降温与除尘相互辅助，通过使负压风机组143处于变频工作状态，可以降低监测区域的温度，而处于工频工作状态时可以辅助水帘141降低监测区域的粉尘浓度。同时，在温度及粉尘浓度都没有超过阈值时，则控制所述水帘141及负压风机组143停止工作，节省了能源。

请参照图6，图6是图1中无线传输单元120的方框示意图。在本实施例中，所述无线传输单元120可以是基于zigbee技术将数据进行传输。所述无线传输单元120可以包括通信连接的无线收发器121及协调器123。所述无线收发器121用于接收所述数据采集单元110发送的监测数据，并将所述监测数据通过无线通信网络发送给所述协调器123。所述协调器123用于将所述监测数据通过串口通信发送给所述控制器131。所述控制器131可以将接收的监测数据再通过串口通信发送给计算装置133。其中，所述无线传输单元120可以是cc2530开发板。

在本实施例中，所述降温除尘设备100还包括电源单元。所述电源单元用于为所述数据采集单元110及无线传输单元120提供电能以保证监测数据的实时采集及传输。在本实施例的实施方式中，所述电源单元为蓄电池。同时，通过市电为主电路(主电路包括水帘141、负压风机组143及水泵183)提供电能。

在本实施例的实施方式中，所述降温除尘设备100还可以包括按钮箱。所述按钮箱与所述控制器131电性连接。所述按钮箱用于接收操作，生成与操作对应的请求，并将该请求发送给所述控制器131，以通过所述控制器131实现对水帘141、负压风机组143及水泵183工作状态的调整。

本发明较佳实施例还提供一种降温除尘系统，所述系统包括上述降温除尘设备100。

综上所述，本发明提供一种降温除尘设备及系统。所述设备包括数据采集单元、无线传输单元、控制器、计算装置、水帘及负压风机组。所述数据采集单元、水帘及负压风机组均设置在检测区域。其中，所述水帘设置在监测区域的一侧，用于为监测区域降温；所述负压风机组设置在监测区域中与所述水帘相对的一侧，用于为监测区域降温及除尘。用于获得监测区域的监测数据的数据采集单元将采集的数据发送给所述无线传输单元。所述无线传输单元用于接收数据采集单元发送的监测数据，并将所述监测数据经控制器发送给所述计算装置。所述计算装置用于对接收的监测数据进行处理，并根据处理结果向控制器发送控制指令。所述控制器用于根据所述控制指令调整所述水帘和/或负压风机组的工作状态，以实现降温除尘。

由此，通过对监测区域进行实时的数据采集，并根据采集的数据对负压风机组及水帘的工作状态进行调整，实现了对监测区域的降温及除尘。同时，具有监控准确、灵敏、效率高，控制智能、灵活、耗能少等特点，具有较大的实用价值和较广泛的应用前景。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。