本发明涉及一种室内空气净化系统的附件结构，尤其涉及一种出风口满足送风要求基础上清晰显示系统运行状态、出风空气质量的激光投射型风口及其实现方法。
背景技术：
随着人们生活水平的日渐提升，尤其对室内环境中空气质量提出了更高的要求。因此越来越多的空气净化系统被应用在建筑的室内装修环节中，也由此各种空气净化原理被很成熟地利用到该系统中改善着室内环境，符合不同的洁净化标准。
在风道输送系统中，为了使气流能均匀地送至每个房间内，需通过具有一定形状、面积和不同气流方向的风口将一定的风量送出。常见的通风口有百叶送风口、散流器风口、条形送风口、孔板送风口、蛋格式风日、圆盘散流器、固定百叶风口、自垂百叶片风口等多种形式。
然而，无论何种形式的风口，现阶段市面产品均只以满足送风要求为基础，大多无显示或简单显示。即使有简单显示功能的，显示数字一般较小，当风口安装位置较高时，用户在地面无法看清显示内容或难度很大。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的旨在提出一种激光投射型风口及实现方法，解决风口示数智能化显示的问题。
本发明实现上述一个目的的技术解决方案是，激光投射型风口，具有定位装接于墙面并与风道对接通风的本体，其特征在于：基于本体集成装设有激光投射显示模组、mcu、空气质量检测模组、人体感应模组，其中所述空气质量检测模组于气流旁采集空气质量数据并反馈传入mcu，所述人体感应模组朝向风口外侧区域性探测人体活动或动作并反馈传入mcu，所述mcu和激光投射显示模组分路无线接入上位的计算机，且激光投射显示模组受控朝向与风口相对处投影显示空气质量数据。
上述激光投射型风口，进一步地，所述人体感应模组为红外线感应探头、微波雷达感应头或两者的结合复用。
上述激光投射型风口，进一步地，所述风口具有一种以上形状、气流导向的风叶，所述人体感应模组朝出风向贴装于风叶。
上述激光投射型风口，进一步地，所述风口正对地面朝下，所述激光投射显示模组的射出向与风口轴向一致，投影显示于地面。
上述激光投射型风口，进一步地，所述风口朝侧向空间设置，所述激光投射显示模组的射出向与风口轴向交错偏移，投影显示于墙面或顶面。
上述激光投射型风口，更进一步地，所述激光投射显示模组内置有调节显影清晰度的遥控接收器。
本发明实现上述另一个目的的技术解决方案是，激光投射型风口的实现方法，其特征在于流程机理包括：
空气质量实时监测，利用紧贴风口的空气质量检测模组，对气流实时分析空气质量并由mcu采集数据；
人体活动感应，利用人体感应模组对风口外的人体活动或动作触发信号并向mcu传输；
数据交互，由上位的计算机定时向mcu轮询，获取空气质量数据和人体感应信号，并面向激光投射显示模组输出驱动信号及包含空气质量数据和风口运行状态的图像数据包；
激光投射成像，由激光投射显示模组受驱切换运作模式，将接受自计算机的图像数据包在地面或墙面上投影显示。
上述激光投射型风口的实现方法，进一步地，在人体活动感应的信号触发前，所述激光投射显示模组保持休眠模式，仅空气质量检测模组、mcu持续运作。
上述激光投射型风口的实现方法，进一步地，在mcu和上位的计算机之间接设无线射频收发模组，计算机的轮询请求信号和mcu回传的空气质量数据、人体感应信号无线射频交互。
上述激光投射型风口的实现方法，进一步地，在激光投射显示模组和上位的计算机之间接设无线投屏收发模组，计算机面向激光投射显示模组的驱动信号、图像数据包无线交互。
应用本发明激光投射型风口的技术解决方案，具备突出的实质性特点和显著的进步性：该风口能够对气流的空气质量实时监测，并且能够响应用户需求，自动将反应空气质量的数据利用激光透射于地面或周边墙面，方便用户查看，更兼顾了风口功能扩展的能耗优化及乐趣性。
附图说明
图1是本发明激光投射型风口的拓扑图。
图2是本发明激光投射型风口中mcu的工作流程示意图。
图3是本发明激光投射型风口中上位计算机的工作流程示意图。
图4是本发明激光投射型风口一实施例的轴剖结构示意图。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，从而对本发明的保护范围做出更为清晰的界定。
有鉴于前述现有风口在功能上的缺陷，本设计人对净化系统的风道风口结构加以研究创新，并提出了一种激光投射型风口及该种风口的功能实现，主要通过在风口基体上的传感装置增设、微处理器和通讯模组的联结，实现空气质量的智能化、清晰显示。
为全方位兼顾细节地展示本设计创新的结构特征，先结合图1和图4所示来理解其技术概述。该激光投射型风口具有定位装接于墙面并与风道对接通风的本体1，更具风道截面形状的多样性，该本体外形上主要为圆形套管状或长方形套管状，其为嵌装于墙面预留孔并周边密封。图示实施例中选用的是圆形套管状的风口本体结构，实际应用中不限于此。作为必要匹配，该风口本体1之中还设有用于引导气流方向可调的扇叶等辅件，然而这部分非本申请技术保护之重点，故省略详述。作为本技术创新的特点致力于风口结构和功能的优化，基于本体1集成装设有激光投射显示模组2、mcu、空气质量检测模组3、人体感应模组4，其中空气质量检测模组3于气流旁采集空气质量数据并反馈传入mcu，人体感应模组朝向风口外侧区域性探测人体活动或动作并反馈传入mcu，而mcu和激光投射显示模组分路无线接入上位的计算机，且激光投射显示模组受控朝向与风口相对处投影显示空气质量数据。
以上概述方案为基础，该风口能够同时实现对气流的空气质量实时监控和响应人员到场识别的示数状态显示。其中，空气质量检测模组3可以按不同空气检测需求标准选用的各种微型传感器，且此类传感器产品成熟度和规模较大。包含但不限于pm2.5检测传感器，二氧化碳检测传感器，温湿度检测传感器，tvoc检测传感器，甲醛检测传感器等。市售成品如电压型空气质量传感器模块qs3012，日本figaro空气质量传感器/voc传感器-tgs2600等，当然根据不同风道规格的区别在选择此类传感器时，还需要从安装便利考虑选择大小适配的传感器元件。
上述人体感应模组4可以包括但不限于红外线感应探头、微波雷达感应头或两者的结合复用，且人体感应模组朝出风向贴装于风叶。现有技术中，人体感应的传感器种类繁多且已经十分普及，如楼道中的声控感应头或触感式感应头等，本实施例中优选的是红外线感应探头和微波雷达感应头的组合复用，可以充分利用并发挥两者性能上取长补短（后文详述），提高人员感应的准确性。
此外，上述空气质量检测模组3、人体感应模组4均连接至mcu，由此通过mcu系统上电实现对应传感器实现功能的电能供给。相对的，上述激光投射显示模组2除数据信号与上位的计算机互连外，也必然地同mcu一并设有电源线接入供能。而此处电子器件供能及适配型变压等属于行业常规技术手段、也非本申请保护之重要特点，故省略描述实施。
以上是风口数据采集及环境动态监控的基础硬件，同时为便于用户观察，本方案引入并集成了激光投射显示模组2。当前微电子技术发展应运而生了许多微型投影器件，例如广泛应用于智能手机壳、教棒或其它家用小型投影仪。而其中核心的光学成像系统实际占空小于成人手掌，因此易于集成安装于风口中而不影响气流。从显示角度来看，由于风道布局的多变性，风口的朝向往往也各不相同。对于风口正对地面朝下的情况，考虑激光投影成像于地面较易于观察，故而激光投射显示模组的射出向与风口轴向一致，投影显示于地面。而对于风口朝侧向空间设置，此时如果激光投射显示模组按前述实施，则成像清晰度将受距离影响而无法满足要求，且不利于观察的感受。因此，可以考虑将其成像与侧壁或顶壁的墙面，由此，激光投射显示模组的射出向与风口轴向交错偏移，投影显示于墙面或顶面。
为进一步提升实用性，该激光投射显示模组还可以内置有调节显影清晰度的遥控接收器，产品安装后用户可以遥控调整成像清晰度，参照普通投影仪调节方法操作。
在上述硬件及原理的基础上，该激光投射型风口的实现方法，主要包括空气监控、人体活动感应、数据交互和激光投射成像四部分。具体地，空气质量实时监测，利用紧贴风口的空气质量检测模组，对气流实时分析空气质量并由mcu采集数据；人体活动感应，利用人体感应模组对风口外的人体活动或动作触发信号并向mcu传输；数据交互，由上位的计算机定时向mcu轮询，获取空气质量数据和人体感应信号，并面向激光投射显示模组输出驱动信号及包含空气质量数据和风口运行状态的图像数据包；激光投射成像，由激光投射显示模组受驱切换运作模式，将接受自计算机的图像数据包在地面或墙面上投影显示。
具体到mcu和上位的计算机各自的运行流程细节，如图2和图3所示。其中图2为mcu的程序流程图，包括如下步骤：
1、系统上电开启后，先对mcu的寄存器和io口等进行初始化，为系统之后的正常运行提供前提条件。
2、mcu的上位机监测串口中断一旦进入，系统就会分析是否是上位机的数据查询指令，若是则将采集到的数据通过无线射频收发模组传输到上位计算机，由上位计算机执行相关的程序。
3、由于各个传感器采样有一定周期，所以定时器需要定时t秒后，发送采样数据指令，获得数据后，保存到寄存器中等候调用。
4、定时优先对微波雷达感应模块进行数据采集，主要考虑到微波雷达的探测距离较红外感应远，穿透力也较强，感应角度能达到360度，无死区，能穿透玻璃和薄木板，根据功率不同，还可以穿透不同厚度的墙壁，其还具有抗射频干扰能力强，不受温度、湿度、光线、气流、尘埃影响，不会发生误判的情况。当微波雷达感应到人员以一定速度靠近或远离时，触发反应。然而一旦人员静止不动，微波雷达只感应到背景信号，mcu则认为无员在场的假象而造成误报，此时系统会进行红外探测感应模块数据采集，由于人员已经在探测范围之内，所以能感应到信号，当人员离开后，微波雷达以及红外探测感应模块都采集不到人员信号时，进行延时一段时间后，判断人员确实不在场才正式通知系统进行无人员在场的操作，这样就保持了系统运行的一贯性，最大限度降低误报的产生，也保护了激光投射显示模组，防止其不断开启关闭。
其中图3为上位的计算机的程序流程图，具体步骤为，同样以初始化为程序起点，由于下位机采样有一定周期，没必要采样过快，所以需要定时j秒进行采集，当采集到数据后，分析数据如果有人员在现场，则打开投影仪，若无人员则关闭投影，系统进入低功耗休眠模式，只维持基本实时检测，以达到节省能源的目的。
此外，当引入手势控制、图像采集器及深度学习等技术的深化改造，该激光投射显示还可以具备主控可控性并仅在一段可以预设的时间内显示，进一步节省能耗。
而无线射频收发模组和无线投屏收发模组为当前通信技术应用的成熟器件，如cmt2380f32等无线射频收发芯片等，体积及成本都相对较小。这些通信成品元器件的运用最大限度地提供了系统安装的便捷性，免去布线的烦恼。
综上关于本发明激光投射型风口及其实现方法的技术介绍和实施例详述，从改良后的技术效果来看，其具备突出的实质性特点和显著的进步性：该风口能够对气流的空气质量实时监测，并且能够响应用户需求，自动将反应空气质量的数据利用激光透射于地面或周边墙面，方便用户查看，更兼顾了风口功能扩展的能耗优化及乐趣性。
除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。
1.激光投射型风口，具有定位装接于墙面并与风道对接通风的本体，其特征在于：基于本体集成装设有激光投射显示模组、mcu、空气质量检测模组、人体感应模组，其中所述空气质量检测模组于气流旁采集空气质量数据并反馈传入mcu，所述人体感应模组朝向风口外侧区域性探测人体活动或动作并反馈传入mcu，所述mcu和激光投射显示模组分路无线接入上位的计算机，且激光投射显示模组受控朝向与风口相对处投影显示空气质量数据。
2.根据权利要求1所述激光投射型风口，其特征在于：所述人体感应模组为红外线感应探头、微波雷达感应头或两者的结合复用。
3.根据权利要求1所述激光投射型风口，其特征在于：所述风口具有一种以上形状、气流导向的风叶，所述人体感应模组朝出风向贴装于风叶。
4.根据权利要求1所述激光投射型风口，其特征在于：所述风口正对地面朝下，所述激光投射显示模组的射出向与风口轴向一致，投影显示于地面。
5.根据权利要求1所述激光投射型风口，其特征在于：所述风口朝侧向空间设置，所述激光投射显示模组的射出向与风口轴向交错偏移，投影显示于墙面或顶面。
6.根据权利要求1、4或5所述激光投射型风口，其特征在于：所述激光投射显示模组内置有调节显影清晰度的遥控接收器。
7.激光投射型风口的实现方法，其特征在于流程机理包括：
空气质量实时监测，利用紧贴风口的空气质量检测模组，对气流实时分析空气质量并由mcu采集数据；
人体活动感应，利用人体感应模组对风口外的人体活动或动作触发信号并向mcu传输；
数据交互，由上位的计算机定时向mcu轮询，获取空气质量数据和人体感应信号，并面向激光投射显示模组输出驱动信号及包含空气质量数据和风口运行状态的图像数据包；
激光投射成像，由激光投射显示模组受驱切换运作模式，将接受自计算机的图像数据包在地面或墙面上投影显示。
8.根据权利要求7所述激光投射型风口的实现方法，其特征在于：在人体活动感应的信号触发前，所述激光投射显示模组保持休眠模式，仅空气质量检测模组、mcu持续运作。
9.根据权利要求7所述激光投射型风口的实现方法，其特征在于：在mcu和上位的计算机之间接设无线射频收发模组，计算机的轮询请求信号和mcu回传的空气质量数据、人体感应信号无线射频交互。
10.根据权利要求7所述激光投射型风口的实现方法，其特征在于：在激光投射显示模组和上位的计算机之间接设无线投屏收发模组，计算机面向激光投射显示模组的驱动信号、图像数据包无线交互。
技术总结