一种实现智能自检的隔离大气有毒物面罩及方法
技术领域
本发明涉及空气净化领域，具体涉及一种实现智能自检的隔离大气有毒物面罩及方法。
背景技术
我国目前的空气质量状况不太乐观，雾霾天气频发，尤其在冬季最为严重。空气中含有多种有害物质如PM2.5、PM10、O3、NO2、SO2、VOCs等。大气污染问题严重影响着人们的身体健康，对日常骑行摩托车、电动车的市民来说，面罩是一种交通必需品，但目前市场上销售的面罩只具备基本的安全功能，并不具备环保功能。
随着机动车辆的迅速增多，车辆尾气排放也日益加剧。据检测，距离地面一米左右空气污染指数最高，而这一高度恰好是骑行者的驾驶高度，因此会吸入大量有害气体，危害人体健康。
研究发现，长期暴露于污染空气中，总悬浮颗粒物（TSP）每上升100微克/立方米，死亡率上升14%，平均预期寿命将缩短3年，且死亡率的上升几乎都是由心肺疾病导致的。
现有的一些具有的环保功能的面罩由于增设了一些滤过装置及储电设备，导致面罩过于沉重，佩戴起来有一定的不适感。气泵的噪音太大，尤其是在面罩腔内的回音过大，损害使用者的听力，引起烦躁不适感。另外气泵需要外加电池、需要经常更换，比较麻烦。对于过滤装置的净化效果不能很好的显示出来，更不知道何时更换过滤装置，大气有毒物质去除率下降后都浑然不知或者在无需更换时就更换造成资源浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明公开一种实现智能自检的隔离大气有毒物面罩及方法，可以切实解决骑摩托车、电动车出行的市民如何呼吸洁净空气的问题。并实时检测面罩内空气质量当面罩内的空气质量超过一定限值时，微型空气质量检测器显示器闪光提醒，空气污染警报器发出警报，及时更换过滤净化装置，呵护人体健康。
实现智能自检的隔离大气有毒物面罩，包括盔体，所述盔体外表面设置有绿色能源系统，所述盔体内设置有空气净化系统和自检系统；
所述空气净化系统包括沿进气方向依次设置的静电滤棉、活性炭吸附及过滤装置、负氧离子发生器和超静音气泵；
所述自检系统包括空气质量检测器显示器、空气质量检测器传感器和空气污染警报器。
实现智能自检的隔离大气有毒物面罩，包括盔体，所述盔体外表面设置有绿色能源系统，所述盔体内设置有空气净化系统和智能检测蓝牙传输播报系统。
所述空气净化系统包括沿进气方向依次设置的静电滤棉、活性炭吸附及过滤装置、负氧离子发生器和超静音气泵；
所述智能检测蓝牙传输播报系统包括：空气质量检测器、蓝牙集成模块，蓝牙耳机与话筒。
优选的，所述HEPA滤网前端设置有初步过滤网，所述活性炭吸附及过滤装置包括依次连接的活性炭颗粒填充管和活性炭过滤网。
优选的，所述初步过滤网为椭圆形，设置于进气口处，所述初步过滤网为金属滤网。
优选的，所述活性炭颗粒填充管包括多个并行布置的聚四氟乙烯管，所述聚四氟乙烯管内填充有活性炭颗粒，所述聚四氟乙烯管的两端设置有用于封堵活性炭颗粒的脱脂棉。
优选的，所述绿色能源系统为柔性太阳能电池薄膜。
优选的，所述盔体包括外壳，所述外壳前方活动连接有防护镜，所述防护镜上方设置有进气口，所述外壳的顶面和后面均设置有排气孔，所述外壳内部设置有填充衬里，所述空气净化系统和气压自检智能控制系统位于外壳与填充衬里组成的空间内，所述外壳底部设置有边缘围布。
优选的，所述外壳的顶面设置第一排气孔，外壳的后面对称式设置两个第二排气孔。
优选的，该面罩还包括可拆卸柔性锂聚合物充电电池，所述充电电池连接有USB充电插孔。
本发明还公开一种实现智能自检的隔离大气有毒物面罩过滤空气的方法，包括如下步骤：
步骤1、外部污染有毒气体经过初步过滤网，HEPA滤网、活性炭颗粒填充管、活性炭过滤网、负氧离子发生器、超静音气泵进入面罩腔内，并实时监测内外气压，及时更替风量，前端进气，在顶部和后部排气孔出气，实现空气单向流动，减少和消除镜面起雾现象；
步骤2、负氧离子发生器产生空气负离子；
步骤3、以绿色能源系统支撑空气净化系统并实现实时监测，显示空气净化系统的净化效果，作为更换过滤净化装置的依据，当面罩内的空气质量超过一定限值时，微型空气质量检测器显示器闪光提醒，空气污染警报器发出警报，及时更换过滤净化装置。
本发明还公开一种实现智能自检的隔离大气有毒物面罩过滤空气的方法，包括如下步骤：
步骤1、外部污染有毒气体经过初步过滤网，HEPA滤网、活性炭颗粒填充管、活性炭过滤网、负氧离子发生器、超静音气泵进入面罩腔内，并实时监测内外气压，及时更替风量，前端进气，在顶部和后部排气孔出气，实现空气单向流动，减少和消除镜面起雾现象；
步骤2、负氧离子发生器产生空气负离子；
步骤3、将蓝牙集成模块与手机相连，实时读取面罩腔内的空气质量数据；
步骤4、通过蓝牙耳机对面罩内的空气质量状况进行播报，及时了解面罩内空气净化情况。
本发明的有益效果：
1.本发明的装置将空气净化系统、绿色能源系统和智能检测蓝牙传输播报系统集成在传统面罩中，大幅度扩展面罩的功能，在保证安全性的前提下，为使用者提供清洁和富含负氧离子的空气，呵护人体健康。
2.将初步过滤网、HEPA滤网、活性炭颗粒填充管、活性炭过滤网串联在一起极大的提高了空气净化效率；负氧离子发生器又为处理后的空气中补充负氧离子，提高空气质量；超静音气泵在空气净化系统的最后端，制造负压提供进气动力。
3.绿色能源系统作为面罩运行的能源系统，将柔性太阳能电池薄膜覆盖于面罩表面，将太阳能转化为电能，为面罩空气净化系统提供绿色能量，节能环保，实现“自主呼吸”功能；外接标准USB充电插孔来保证太阳能电池电量不足情况下空气净化系统的正常使用。
4.加入微型空气质量检测器，用来检验气体是否过滤清洁以便及时更换过滤净化装置，当面罩内的空气质量超过一定限值时，微型空气质量检测器显示器闪光提醒，将蓝牙装置与手机相连接，可通过蓝牙耳机将头盔内空气质量信息进行播报，也可通过手机及时查看头盔内空气质量信息，以便及时更换过滤净化装置。
5.加入微型空气质量检测器，用来检验气体是否过滤清洁以便及时更换过滤净化装置，当面罩内的空气质量超过一定限值时，微型空气质量检测器显示器闪光提醒，空气污染警报器发出警报，及时更换过滤净化装置。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是带自检系统的面罩结构示意图；
图2是带蓝牙播报系统的面罩结构示意图一；
图3是带蓝牙播报系统的面罩结构示意图二；
图中：1、填充衬里；2、空气质量检测器显示器；3、镜面底座；4、防护镜；5、腔内进气口；6、初步过滤网；7、静电滤棉；8、活性炭颗粒填充管；9、活性炭过滤网；10、超静音气泵；11、进气通道管；12、边缘围布13、空气净化和检测系统开关；14、USB充电插孔；15、柔性锂聚合物充电电池；16、第二排气孔；17、柔性太阳能电池薄膜；18、第一排气孔；19、空气质量检测器传感器；20、空气净化系统室；21、负氧离子发生器；22、空气污染警报器；23、外壳；24、进气口；25、蓝牙集成模块；26、蓝牙耳机与话筒；27、镜面旋转螺丝。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”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，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。、
实施例1
如图1所示，本发明公开一种实现智能自检的隔离大气有毒物面罩，包括盔体、空气净化和自检系统和绿色能源系统。
所述盔体包括：填充衬里1、镜面底座3、防眩光起雾镜面4、腔内进气口5、面罩边缘围布12、第一排气孔18、外壳23、第二排气孔16。
所述空气净化系统包括：初步过滤网6，高效静电滤棉7、活性炭颗粒填充管8、活性炭过滤网9、负氧离子发生器21、超静音气泵10、微型空气质量检测器。
绿色能源系统包括：柔性太阳能电池薄膜17、可拆卸“柔性”锂聚合物充电电池15、外接标准USB充电插孔14。
所述的初步过滤网6为椭圆形，嵌于面罩前端进气口24上，采用金属材质滤网。
所述的高效静电滤棉7镶嵌于外壳23和衬里1之间，在可拆卸空气净化系统室20内，初步过滤网6的后面，采用叠片状硼硅微纤维，再经针刺加工和驻极处理。
所述的活性炭颗粒填充管8镶嵌于外壳23和衬里1之间，在可拆卸空气净化系统室20内，前端连接高效静电滤棉7，后端连接活性炭过滤网9，将活性炭颗粒填充于一束并行布置的聚四氟乙烯管中，两端用脱脂棉塞堵上。
所述的活性炭过滤网9镶嵌于外壳23和衬里1之间，在可拆卸空气净化系统室20内，前端连接活性炭颗粒填充管8，后端连接负氧离子发生器21和超静音气泵10。
所述的负氧离子发生器21镶嵌于外壳23和衬里1之间，在可拆卸空气净化系统室20内，在进气通道上方，前端连接活性炭过滤网9，后端连接超静音气泵10。
所述的超静音气泵置10镶嵌于外壳23和衬里1之间，在可拆卸空气净化系统室20内，前端连接负氧离子发生器21，后端连接进气通道11，通过形成负压作用向面罩内输入新鲜的空气。
所述的微型空气质量检测器包括微型空气质量检测器显示器2、微型空气质量检测器传感器19和空气污染警报器22。
所述的微型空气质量检测器显示器2，置于顶端排气孔18的左侧，后端紧靠空气污染警报器22，镶嵌于外壳23和衬里1之间。
所述的微型空气质量检测器传感器19置于腔内进气口5旁边，镶嵌于外壳23和衬里1之间。
所述的空气污染警报器置于顶端排气孔18的左侧，前端紧靠微型空气质量检测器显示器2。
所述的顶端排气孔18置于面罩顶部和后端排气孔16有两个，分别置于面罩后部左右两侧。
所述的柔性太阳能电池薄膜17镶嵌于外壳上，电源输出端与可拆卸“柔性”锂聚合物充电电池15连接。
所述的可拆卸“柔性”锂聚合物充电电池15置于面罩后部镶嵌于外壳23和衬里1之间，连接柔性太阳能电池薄膜17和标准USB充电插孔14。
所述的标准USB充电插孔14置于面罩左后侧，紧靠可拆卸“柔性”锂聚合物充电电池15。
本发明的装置将空气净化和自检系统和绿色能源系统集成在传统面罩中，大幅度扩展面罩的功能，在保证安全性的前提下，为使用者提供清洁和富含负氧离子的空气，呵护人体健康。将初步过滤网、高效静电滤棉、活性炭颗粒填充管、活性炭过滤网串联在一起极大的提高了空气净化效率；负氧离子发生器又为处理后的空气中补充负氧离子，提高空气质量；超静音气泵在空气净化系统的最后端，制造负压提供进气动力。绿色能源系统作为面罩运行的能源系统，包括柔性太阳能电池薄膜，可拆卸“柔性”锂聚合物充电电池，外接标准USB插头。将柔性太阳能电池薄膜覆盖于面罩表面，将太阳能转化为电能，为面罩空气净化系统提供绿色能量，节能环保，实现“自主呼吸”功能；外接标准USB充电插孔来保证太阳能电池电量不足情况下空气净化系统的正常使用。以绿色能源系统支撑空气净化系统并实现实时监测，显示空气净化系统的净化效果，作为更换过滤净化装置的依据，当面罩内的空气质量超过一定限值时，微型空气质量检测器显示器闪光提醒，空气污染警报器发出警报，及时更换过滤净化装置。
本实施方式的工作原理：打开空气净化和检测系统开关13，超静音气泵10开始工作，产生负压进行吸气，外部含有毒物的空气首先通过初步过滤网6去除粒径较大的颗粒物和灰尘；然后透过高效静电滤棉7，采用叠片状硼硅微纤维，再经针刺加工和驻极处理，使纤维上带上电荷形成静电场，同时使细小颗粒带上电荷，通过异性电荷相互吸引作用，细颗粒被吸附到纤维上，在保证 PM10、PM2.5过滤效率的前提下，呼吸阻力更低；去除颗粒物后的空气进入活性炭颗粒填充管8，活性炭具有很大的比表面积，并且活性炭颗粒中密布细小的毛细管道，能吸附污染空气中的臭氧（O3）成分，将活性炭颗粒填充于一束并行布置的聚四氟乙烯管中，两端用脱脂棉塞堵防止颗粒飘出；去除空气颗粒物和臭氧（O3）的空气通过活性炭过滤网9，可以彻底高效去除空气中的 VOCs（挥发性有机物）等有机污染物和活性炭颗粒填充管8中的活性炭颗粒；接着负氧离子发生器21可以向脱除颗粒物、O3、VOCs后的空气加入健康的负氧离子；微型空气质量检测器（2和19）实时检验气体是否过滤清洁以便及时更换过滤装置；可拆卸空气净化系统室20是方便更换；防炫光起雾镜面4可以避免在强光照射时的视觉损害以及镜面起雾问题；顶端排气孔18置于面罩顶部后端排气孔置于面罩后部两侧，保证空气流通。柔性太阳能电池薄膜17覆盖于面罩表面，将太阳能转化为电能，为面罩空气净化系统提供绿色能量，可拆卸“柔性”锂聚合物充电电池15和外接标准USB充电插孔14来保证太阳能电池电量不足情况下空气净化和检测系统的正常使用。微型空气质量检测器传感器19实时监测面罩腔内空气质量，微型空气质量检测器显示器2显示空气净化系统的净化效果，作为更换过滤净化装置的依据，当面罩内的空气质量超过一定限值时，微型空气质量检测器显示器2闪光提醒并且空气污染警报器22发出警报，提醒使用者及时更换过滤净化装置。
实施例2
本实施方式本发明所述一种大气有毒物隔离及自检的方法，该方法利用实施例1一种实现智能自检的隔离大气有毒物轻质面罩，包括以下步骤：
柔性太阳能电池薄膜17覆盖于面罩表面，将太阳能转化为电能，为面罩空气净化系统提供绿色能量，可拆卸“柔性”锂聚合物充电电池15和外接标准USB充电插孔14来保证太阳能电池电量不足情况下空气净化和检测系统的正常使用。
开启空气净化和检测系统开关13后，首先去除大气中的颗粒物，通过初步过滤网6去除粒径较大的颗粒物和灰尘；然后透过高效静电滤棉7去除细颗粒物 PM10、PM2.5等。
然后去除空气中的臭氧和空气中的 VOCs（挥发性有机物）等有机污染物，活性炭颗粒填充管8吸附污染空气中的臭氧（O3）成分；活性炭过滤网9，可以彻底高效去除空气中的 VOCs（挥发性有机物）等有机污染物。
接着在处理后的空气中加入健康负氧离子，杀菌消毒，有益于人体健康，负氧离子发生器21可以向脱除颗粒物、O3、VOCs后的空气加入健康的负氧离子。
微型空气质量检测器传感器19实时监测面罩腔内空气质量，微型空气质量检测器显示器2显示空气净化系统的净化效果，作为更换过滤净化装置的依据，当面罩内的空气质量超过一定限值时，微型空气质量检测器显示器2闪光提醒并且空气污染警报器22发出警报，提醒使用者及时更换过滤净化装置。可拆卸空气净化系统室20为过滤装置的更换提供便利。
实施例3
本实施例中将微型空气质量检测器传感器19和空气污染警报器22替换为蓝牙集成模块25，蓝牙耳机与话筒26，其余部分与实施例1均相同。
微型空气质量检测器实时监测面罩腔内空气质量，微型空气质量检测器显示器显示空气净化系统的净化效果，将蓝牙集成模块与手机相连接，可通过蓝牙耳机将面罩腔内空气质量数据进行播报，也可通过手机及时查看面罩腔内空气质量信息，以便使用者及时更换过滤净化装置。
实施例4
本实施方式本发明所述一种大气有毒物隔离及自检的方法，该方法利用实施例3一种实现智能检测蓝牙传输播报数据的隔离大气有毒物轻质面罩，包括以下步骤：
柔性太阳能电池薄膜覆盖于面罩表面，将太阳能转化为电能，为面罩空气净化系统提供绿色能量，可拆卸“柔性”锂聚合物充电电池和外接标准USB充电插孔来保证太阳能电池电量不足情况下空气净化和检测系统的正常使用。
开启空气净化和检测系统开关后，首先去除大气中的颗粒物，通过初步过滤网去除粒径较大的颗粒物和灰尘；然后透过高效静电滤棉去除细颗粒物 PM10、PM2.5等。
然后去除空气中的臭氧和空气中的 VOCs（挥发性有机物）等有机污染物，活性炭颗粒填充管吸附污染空气中的臭氧（O3）、NO2、SO2成分；活性炭过滤网，可以彻底高效去除空气中的 VOCs（挥发性有机物）等有机污染物。
接着在处理后的空气中加入健康负氧离子，杀菌消毒，有益于人体健康，负氧离子发生器可以向脱除颗粒物、O3、NO2、SO2、VOCs后的空气加入健康的负氧离子。
使用蓝牙集成模块与手机相连接，可通过蓝牙耳机将头盔内空气质量数据进行播报，也可通过手机及时查看面罩腔内空气质量数据，以便使用者及时更换过滤净化装置，可拆卸空气净化系统室为过滤装置的更换提供便利。
采用下述试验验证本发明的效果：
试验一：利用本发明的用于骑行人戴面罩在雾霾天气中的空气净化效果，按以下步骤进行：
雾霾天气空气质量指数（AQI）为PM10：358、PM2.5：283、NO2：83、SO2：42、O3：58、CO:5，开启空气净化和自检系统后，测得面罩内空气质量为PM10：19、PM2.5：11、NO2：20、SO2：12、O3：5、CO:1。
采用《环境空气质量标准（GB3095-2012）》指标，均满足一级指标。PM10减少95%、PM2.5减少96%、NO2减少76%、SO2减少71%、O3：减少91%、CO减少80%。
试验二：利用本发明长时间使用后，用于骑行人戴面罩在雾霾天气中的空气净化效果，按以下步骤进行：
雾霾天气空气质量指数（AQI）为PM10：387、PM2.5：297、NO2：86、SO2：47、O3：61、CO:5，开启空气净化和自检系统后，测得面罩内空气质量为PM10：59、PM2.5：27、NO2：28、SO2：18、O3：8、CO:2。PM10和PM2.5超出《环境空气质量标准（GB3095-2012）》一级指标，微型空气质量检测器显示器闪光提醒并且空气污染警报器发出警报。
更换新的高效静电滤棉后，开启空气净化和自检系统后，测得面罩内空气质量为PM10：20、PM2.5：11、NO2：28、SO2：18、O3：8、CO:2。均满足《环境空气质量标准（GB3095-2012）》一级指标。
试验三：利用本发明的用于在雾霾天气中佩戴面罩手机实时读取腔内空气净化数据，按以下步骤进行：
雾霾天气空气质量指数（AQI）为PM10：378、PM2.5：296、NO2：78、SO2：43、O3：60、CO:11，开启空气净化系统智能检测蓝牙传输播报系统后，手机读取腔内空气质量指数数据为PM10：16、PM2.5：9、NO2：19、SO2：12、O3：4、CO:1。
采用《环境空气质量标准（GB3095-2012）》指标，均满足一级指标。PM10减少96%、PM2.5减少97%、NO2减少76%、SO2减少72%、O3：减少93%、CO减少91%。
试验四：利用本发明用于在雾霾天气中佩戴面罩实时读取并播报腔内空气净化数据，按以下步骤进行：
雾霾天气空气质量指数（AQI）为PM10：382、PM2.5：297、NO2：83、SO2：47、O3：58、CO:13，开启空气净化系统智能检测蓝牙传输播报系统后，测得面罩内空气质量为PM10：18、PM2.5：11、NO2：18、SO2：18、O3：8、CO:2。均满足《环境空气质量标准（GB3095-2012）》一级指标。PM10减少95%、PM2.5减少97%、NO2减少78%、SO2减少72%、O3：减少86%、CO减少92%。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
