一种远程控制香烟烟雾发生装置的研制*

王继红

（河南省建筑科学研究院有限公司，河南 郑州 450053）

1 引言

随着居民生活水平的提高，由室内环境空气污染带来的危害引起了人们的高度关注，空气净化器也因此成了人们解决室内空气问题的首选产品之一。《空气净化器》（GB/T 18801-2015）规定了洁净空气量（Clean Air Delivery Rate，CADR）和累积净化量（Cumulate Clean Mass，CCM）是空气净化器颗粒物净化能力的重要参数，以及CADR 和CCM 的具体测试方法。为了测试空气净化器的参数CADR 和CCM，香烟烟雾发生器成了必不可少的装置。目前已有的香烟烟雾发生装置种类繁多，但都需要操作人员近距离的操作装置并时刻关注才可以产生需要浓度的香烟烟雾。近距离的接触会因为香烟烟雾的泄露给操作人员的身体健康带来危害，且时刻关注限制了操作人员的自由，给操作人员带来了很多不便。依据《空气净化器》（GB/T 18801-2015）中的相关要求，远程控制香烟烟雾发生装置的研制，应用嵌入式开发技术及步进电机控制技术，可实现香烟烟雾的连续、自动、稳定发生，为净化器相关参数的测定提供一套可靠的发生装置，如图1 所示。

图1 香烟烟雾发生装置立体图

该型号烟烟雾发生装置主要由点烟器、油水分离器、颗粒物过滤器、减压阀、空气流量计、空气泵、步进电机、燃烧室、储烟室、嵌入式ARM 机及相关电器控制部件构成。采用双路总线控制系统，用户可直接操作装置控制程序实现香烟烟雾的发生，也可通过RS232 总线实现装置的远程自动的控制。

2 装置简介

香烟烟雾发生装置控制系统，由香烟烟雾发生装置和控制系统组成，如图2 所示。控制系统包括空气调节处理装置①、ARM 机③、终端设备④、测试室⑤。其中，空气调节处理装置的进气口和出气口，分别与测试室的出气口和香烟烟雾发生装置的进气口，通过软管密封连接；香烟烟雾发生装置的出气口，通过软管与测试室的进气口密封连接，使气流形成闭环，提高测试室内气体的稳定性。ARM 机分别通过继电器输出电路与空气调节处理装置、香烟烟雾发生装置、测试室连接，并通过无线WiFi 或GPRS 实时地上传至云服务器，供终端设备远程访问。

图2 香烟烟雾发生装置系统构成图

2.1 香烟烟雾发生装置

香烟烟雾发生装置，包括基座、固定在基座上的直线导轨、安装在直线导轨一端的步进电机、通过联轴器与步进电机相连的丝杆、与丝杆丝连接的滑台、固定在滑台上的支架、推杆（一端固定在支架上，另一端与换烟器的一端孔连接）；换烟器的另一端为香烟出口端，在香烟出口端的上方设有出气口，出气口通过软管与测试室的进气口密封相连，将燃烧香烟得到的香烟烟雾送至测试室，用以待测设备的性能测试；换烟器上设有烟槽，在烟槽的上边通过螺丝与储烟室固定连接；储烟室为底面倾斜、上面开口的梯形槽，其底面的香烟出口与换烟器上烟槽的位置相对应，倾斜的底面便于香烟在重力的作用下滚入烟槽，而上面开口便于操作人员向储烟室中补充香烟；在换烟器香烟出口端固定密封连接着燃烧室，在燃烧室的上方设有进气口，通过软管与空气调节处理装置的出气口密封连接，用于将经过过滤处理和流量调节后的空气送入香烟烟雾发生装置中的燃烧室，下方设有香烟燃烧残留物出口，与香烟燃烧残留物收集罐密封连接，香烟燃烧残留物收集罐可拆卸，方便清除内部的香烟燃烧残留物；在燃烧室另一端与换烟器香烟出口对应位置处固定安装点烟器。整个香烟烟雾发生装置如图3 所示。

图3 香烟烟雾发生装置示意图

2.2 空气调节处理装置

如图2 所示，空气调节处理装置包括泵、过滤器、油水分离器、电子流量计，四部分功能紧密配合，逻辑上相互传递。其进气口和出气口分别与测试室的出气口和香烟烟雾发生装置的进气口通过软管密封连接，香烟烟雾发生装置的出气口与测试室的进气口通过软管密封连接，使系统形成闭环气流，提高测试室内气体的稳定性。

2.3 测试室

测试室主要由颗粒物传感器组成，用于实时监测测试室内的香烟烟雾浓度。

2.4 ARM 机

ARM 机分别通过继电器输出电路与泵和点烟器连接，控制泵和点烟器的启停，从而控制空气的进入和香烟的点燃；通过驱动电路与步进电机连接，控制步进电机的启停、正反转以及移动距离，从而完成送香烟至燃烧室及将香烟燃烧残留物推送至香烟燃烧残留物收集罐的操作。

2.5 终端设备

终端设备包括计算机、平板电脑、手机等智能设备。通过远程访问服务器，可随时随地查看泵、点烟器的启停状态，监测空气流量、香烟烟雾浓度，步进电机的启停、正反转、转速和移动距离，储烟室中剩余香烟的数量、已点燃香烟的数量等信息；并可根据需要远程控制泵、点烟器的启停以及步进电机的启停、正反转、转速和移动距离，避免出现因香烟烟雾泄露给操作人员带来的健康危害。

3 结束语

香烟烟雾发生装置，可以实时监测空气流量和测试室内的香烟烟雾浓度，从而准确得到系统预设浓度的香烟烟雾。采用WiFi 和GPRS 无线通讯技术将数据上传至云服务器，可随时随地地远程查看并控制香烟烟雾的发生，实现香烟烟雾发生装置的远程自动化控制，降低了操作人员因近距离接触、由香烟烟雾泄露引起的健康风险，也使操作人员即使离开香烟烟雾发生装置旁边，也能时刻知晓装置的实时状况，具有极大的社会和经济效益。