一種遠程控制香煙煙霧發(fā)生裝置的研制*

王繼紅

（河南省建筑科學研究院有限公司，河南 鄭州 450053）

1 引言

隨著居民生活水平的提高，由室內(nèi)環(huán)境空氣污染帶來的危害引起了人們的高度關(guān)注，空氣凈化器也因此成了人們解決室內(nèi)空氣問題的首選產(chǎn)品之一?！犊諝鈨艋鳌罚℅B/T 18801-2015）規(guī)定了潔凈空氣量（Clean Air Delivery Rate，CADR）和累積凈化量（Cumulate Clean Mass，CCM）是空氣凈化器顆粒物凈化能力的重要參數(shù)，以及CADR 和CCM 的具體測試方法。為了測試空氣凈化器的參數(shù)CADR 和CCM，香煙煙霧發(fā)生器成了必不可少的裝置。目前已有的香煙煙霧發(fā)生裝置種類繁多，但都需要操作人員近距離的操作裝置并時刻關(guān)注才可以產(chǎn)生需要濃度的香煙煙霧。近距離的接觸會因為香煙煙霧的泄露給操作人員的身體健康帶來危害，且時刻關(guān)注限制了操作人員的自由，給操作人員帶來了很多不便。依據(jù)《空氣凈化器》（GB/T 18801-2015）中的相關(guān)要求，遠程控制香煙煙霧發(fā)生裝置的研制，應用嵌入式開發(fā)技術(shù)及步進電機控制技術(shù)，可實現(xiàn)香煙煙霧的連續(xù)、自動、穩(wěn)定發(fā)生，為凈化器相關(guān)參數(shù)的測定提供一套可靠的發(fā)生裝置，如圖1 所示。

圖1 香煙煙霧發(fā)生裝置立體圖

該型號煙煙霧發(fā)生裝置主要由點煙器、油水分離器、顆粒物過濾器、減壓閥、空氣流量計、空氣泵、步進電機、燃燒室、儲煙室、嵌入式ARM 機及相關(guān)電器控制部件構(gòu)成。采用雙路總線控制系統(tǒng)，用戶可直接操作裝置控制程序?qū)崿F(xiàn)香煙煙霧的發(fā)生，也可通過RS232 總線實現(xiàn)裝置的遠程自動的控制。

2 裝置簡介

香煙煙霧發(fā)生裝置控制系統(tǒng)，由香煙煙霧發(fā)生裝置和控制系統(tǒng)組成，如圖2 所示?？刂葡到y(tǒng)包括空氣調(diào)節(jié)處理裝置①、ARM 機③、終端設備④、測試室⑤。其中，空氣調(diào)節(jié)處理裝置的進氣口和出氣口，分別與測試室的出氣口和香煙煙霧發(fā)生裝置的進氣口，通過軟管密封連接；香煙煙霧發(fā)生裝置的出氣口，通過軟管與測試室的進氣口密封連接，使氣流形成閉環(huán)，提高測試室內(nèi)氣體的穩(wěn)定性。ARM 機分別通過繼電器輸出電路與空氣調(diào)節(jié)處理裝置、香煙煙霧發(fā)生裝置、測試室連接，并通過無線WiFi 或GPRS 實時地上傳至云服務器，供終端設備遠程訪問。

圖2 香煙煙霧發(fā)生裝置系統(tǒng)構(gòu)成圖

2.1 香煙煙霧發(fā)生裝置

香煙煙霧發(fā)生裝置，包括基座、固定在基座上的直線導軌、安裝在直線導軌一端的步進電機、通過聯(lián)軸器與步進電機相連的絲桿、與絲桿絲連接的滑臺、固定在滑臺上的支架、推桿（一端固定在支架上，另一端與換煙器的一端孔連接）；換煙器的另一端為香煙出口端，在香煙出口端的上方設有出氣口，出氣口通過軟管與測試室的進氣口密封相連，將燃燒香煙得到的香煙煙霧送至測試室，用以待測設備的性能測試；換煙器上設有煙槽，在煙槽的上邊通過螺絲與儲煙室固定連接；儲煙室為底面傾斜、上面開口的梯形槽，其底面的香煙出口與換煙器上煙槽的位置相對應，傾斜的底面便于香煙在重力的作用下滾入煙槽，而上面開口便于操作人員向儲煙室中補充香煙；在換煙器香煙出口端固定密封連接著燃燒室，在燃燒室的上方設有進氣口，通過軟管與空氣調(diào)節(jié)處理裝置的出氣口密封連接，用于將經(jīng)過過濾處理和流量調(diào)節(jié)后的空氣送入香煙煙霧發(fā)生裝置中的燃燒室，下方設有香煙燃燒殘留物出口，與香煙燃燒殘留物收集罐密封連接，香煙燃燒殘留物收集罐可拆卸，方便清除內(nèi)部的香煙燃燒殘留物；在燃燒室另一端與換煙器香煙出口對應位置處固定安裝點煙器。整個香煙煙霧發(fā)生裝置如圖3 所示。

圖3 香煙煙霧發(fā)生裝置示意圖

2.2 空氣調(diào)節(jié)處理裝置

如圖2 所示，空氣調(diào)節(jié)處理裝置包括泵、過濾器、油水分離器、電子流量計，四部分功能緊密配合，邏輯上相互傳遞。其進氣口和出氣口分別與測試室的出氣口和香煙煙霧發(fā)生裝置的進氣口通過軟管密封連接，香煙煙霧發(fā)生裝置的出氣口與測試室的進氣口通過軟管密封連接，使系統(tǒng)形成閉環(huán)氣流，提高測試室內(nèi)氣體的穩(wěn)定性。

2.3 測試室

測試室主要由顆粒物傳感器組成，用于實時監(jiān)測測試室內(nèi)的香煙煙霧濃度。

2.4 ARM 機

ARM 機分別通過繼電器輸出電路與泵和點煙器連接，控制泵和點煙器的啟停，從而控制空氣的進入和香煙的點燃；通過驅(qū)動電路與步進電機連接，控制步進電機的啟停、正反轉(zhuǎn)以及移動距離，從而完成送香煙至燃燒室及將香煙燃燒殘留物推送至香煙燃燒殘留物收集罐的操作。

2.5 終端設備

終端設備包括計算機、平板電腦、手機等智能設備。通過遠程訪問服務器，可隨時隨地查看泵、點煙器的啟停狀態(tài)，監(jiān)測空氣流量、香煙煙霧濃度，步進電機的啟停、正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速和移動距離，儲煙室中剩余香煙的數(shù)量、已點燃香煙的數(shù)量等信息；并可根據(jù)需要遠程控制泵、點煙器的啟停以及步進電機的啟停、正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速和移動距離，避免出現(xiàn)因香煙煙霧泄露給操作人員帶來的健康危害。

3 結(jié)束語

香煙煙霧發(fā)生裝置，可以實時監(jiān)測空氣流量和測試室內(nèi)的香煙煙霧濃度，從而準確得到系統(tǒng)預設濃度的香煙煙霧。采用WiFi 和GPRS 無線通訊技術(shù)將數(shù)據(jù)上傳至云服務器，可隨時隨地地遠程查看并控制香煙煙霧的發(fā)生，實現(xiàn)香煙煙霧發(fā)生裝置的遠程自動化控制，降低了操作人員因近距離接觸、由香煙煙霧泄露引起的健康風險，也使操作人員即使離開香煙煙霧發(fā)生裝置旁邊，也能時刻知曉裝置的實時狀況，具有極大的社會和經(jīng)濟效益。