饮水机智能控制系统

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体而言，是一种饮水机智能控制系统。

背景技术

近年来，随着人们对健康和生活品质的关注不断提升，饮水机作为一种重要的家电产品，正在越来越多地进入我们的生活和工作场所，饮水机智能控制系统作为一种新的技术创新，旨在提供更加智能化、便利和舒适的饮水体验，然而传统的饮水机在功能和用户体验上存在一些局限性，无法满足现代社会的需求，因此，开发一种具有智能控制系统的饮水机成为一个迫切的课题。

现有系统的不足之处具体体现在以下方面：一、目前普通的饮水机智能控制系统通常只能监测水的温度、水位和滤芯使用情况等基本参数，无法全面监测水质，对于一些潜在的污染物或有害物质，系统可能无法提供准确的检测结果。

二、饮水机智能控制系统依赖于用水数据的准确监测和分析，但是在实际应用中，由于传感器的精度和可靠性等因素，可能存在数据误差，这种误差可能导致系统对饮水机温度和用水量的控制不够准确，影响用户体验。

三、现有饮水机智能控制系统在节能控制方面通常只考虑了水的用量，而忽略了饮水机的电能管理，如自动开关机、调整工作模式，导致节能控制策略的效果不佳。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种饮水机智能控制系统，该智能控制系统包括：水质监测分析模块，用于通过传感器对饮水机中饮用水的水质状态数据进行实时监测，筛选出不合格水质信息，并根据水质状态数据分析获得饮用水的水质参数，进而分析获得饮用水水质参数对应的水质级别。

水质净化模块，用于根据不合格水质信息和饮用水的水质参数对应的水质级别对饮用水的水质进行净化。

用水数据监测模块，用于对各时间段的饮水机各次用水量、水温偏好数据进行监测，进而分析获得各时间段用水量需求评估系数和用水温度偏好系数。

烧水水温控制模块，用于根据各时间段用水温度偏好系数分析获得饮水机各时间段目标水温，进而对饮用水的水温进行温度控制。

出水量控制模块，用于根据各时间段用水量需求评估系数分析获得饮水机各时间段总需求用水量，进而对饮水机的出水量进行控制。

节能控制模块，用于根据饮水机各时间段总需求用水量和饮水机各时间段目标水温调整饮水机在各时间段的工作模式，其中工作模式包括断电模式、待机模式、正常工作模式。

故障检测模块，用于对饮水机的滤芯和水泵进行故障检测，分析获得滤芯的寿命分析评价系数和水泵健康状态评价系数，进而分析获得饮水机的故障严重系数，并通过对比分析后进行对应的预警处理。

管理数据库，用于储存水温冷却速率的比例常数、滤芯相关数据和水泵预期的最大使用时长，其中滤芯相关数据包括滤芯预期的最大使用时长、滤芯预期的最佳过滤效果指数、滤芯过滤效果与使用寿命之间的比例常数。

作为一种优选的方案，所述饮水机中饮用水的水质状态数据包括PH值、余氯量和溶解氧浓度。

作为一种优选的方案，所述饮用水水质参数对应的水质级别的具体分析方法包括以下步骤：第一步，通过饮水机内置的传感器获取饮水机中饮用水的PH值，记为饮用水PH值α，将饮用水PH值与预设的PH值阈值进行比对，若饮水机PH值大于预设的PH值阈值，则记为PH不合格水质。

第二步，将余氯电极和参比电极置于待测水样中，对饮水机中饮用水的电流值进行监测，将预设的饮用水标准电流值与测得的电流值相减，得到电流变化量；通过将电流变化量与预设的电流变化量对应余氯量标准曲线进行比对，得到电流变化量对应的余氯量，记为饮用水余氯量β，将饮用水余氯量与预设的余氯量阈值进行比对，若饮用水余氯量大于预设的余氯量阈值，则记为余氯量不合格水质。

第三步，向饮水机中投射红外线光源，分别对光源穿过水体前和穿过水体后两端的光强度进行检测，将穿过水体前的光强度与穿过水体后的光强度相减，得到光强度变化量；通过将光强度变化量与设定的各光强度变化量对应溶解氧浓度进行比对得到光强度变化量对应的溶解氧浓度，记为饮用水溶解氧浓度δ，将饮用水溶解氧浓度同预设的溶解氧浓度阈值进行比对，若饮用水溶解氧浓度超出阈值，则记为溶解氧浓度不合格水质。

第四步，获取饮用水PH值、余氯量和溶解氧浓度，通过公式γ＝α*φ

作为一种优选的方案，所述各时间段用水量需求评估系数和用水温度偏好系数的具体分析方法包括以下步骤：第一步，将监测周期划分为若干个时长均等的时间段，通过饮水机中内置的开关监测装置获取各时间段内饮水机开关的启动次数，并获取各时间段内饮水机各次使用的用水量，表示为λ

第二步，对各时间段内饮水机各次使用时的水温进行监测，通过公式

作为一种优选的方案，所述对饮用水的水温进行温度控制的具体方法为：获取饮水机中饮用水在各时间段的水温记为

作为一种优选的方案，所述对饮水机进行出水量控制的具体方法为：获取饮水机蓄水箱中各时间段的剩余水量，记为

作为一种优选的方案，所述调整饮水机在各时间段的工作模式的具体方法为：读取饮水机各时间段总需求用水量和饮水机各时间段目标水温，当饮水机在该时间段总需求用水量为0时，饮水机切换至断电模式，当饮水机在该时间段总需求用水量大于0且目标水温等于饮水机内的初始水温时，饮水机切换至待机模式，当饮水机在该时间段总需求用水量大于0且目标水温大于饮水机内的初始水温时，饮水机切换至正常工作模式。

作为一种优选的方案，所述饮水机的故障严重系数的具体分析方法包括以下步骤：第一步，获取滤芯的已使用时长记为t

第二步，监测水泵在设定的单位时间内输送的饮用水的总体积获得水泵的输送速度，将其记为水泵出水量ν'；在水泵未进行工作时对周围环境噪音值进行采集，将其记为初始环境噪音值ε

第三步，根据获取的滤芯寿命分析评价系数和水泵健康状态评价系数，通过分析公式

与现有技术相比，本发明具有以下优点：一、本系统通过对饮水机进行水质监测筛选出不合格水质信息，并根据不合格水质信息对饮水机中饮用水的水质进行净化，确保了水质合格有益于人体健康、提升用户对饮水设备的满意度。

二、本系统通过对各时间段的饮水机各次用水量、水温偏好数据进行监测，进而分析获得各时间段用水量需求评估系数和用水温度偏好系数，并根据此对饮用水的水温、饮水机的出水量以及饮水机在各时间段的工作模式进行调整控制，满足了用户的用水量需求、避免资源浪费，提供符合用户偏好的饮用水温度，提高用户满意度，同时实现了节水、节能的作用。

三、本系统通过对饮水机滤芯和水泵的故障检测，获得了滤芯的寿命分析评价系数和水泵健康状态评价系数，进而分析获得饮水机的故障严重系数，并通过对比分析后进行对应的预警处理，提高了饮水质量，延长设备寿命，改善使用者体验，并节约维修成本，提高饮水机的可靠性和可用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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为本发明的系统模块连接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示，本发明提出一种饮水机智能控制系统，包括水质监测分析模块、水质净化模块、用水数据监测模块、烧水水温控制模块、出水量控制模块、节能控制模块、故障检测模块、管理数据库。

上述中管理数据库与水质监测分析模块、烧水水温控制模块、用水数据监测模块、出水量控制模块、故障检测模块连接，用水数据监测模块与烧水水温控制模块、出水量控制模块、节能控制模块连接，水质监测分析模块与水质净化模块连接。

水质监测分析模块，用于通过传感器对饮水机中饮用水的水质状态数据进行实时监测，筛选出不合格水质信息，并根据水质状态数据分析获得饮用水的水质参数，进而分析获得饮用水水质参数对应的水质级别。

所述饮水机中饮用水的水质状态数据包括PH值、余氯量和溶解氧浓度。

在一种具体实施中，所述饮用水水质参数对应的水质级别的具体分析方法包括以下步骤：第一步，通过饮水机内置的传感器获取饮水机中饮用水的PH值，记为饮用水PH值α，将饮用水PH值与预设的PH值阈值进行比对，若饮水机PH值大于预设的PH值阈值，则记为PH不合格水质；pH是反映水体酸碱性的指标，表示水中氢离子的浓度，pH值的范围从0到14，其中7表示中性，低于7的值表示水体酸性增强，而高于7的值则表示水体碱性增强，饮用水的pH值一般应在6.5到8.5之间，如果水体的pH值偏离正常范围，可能会对人类健康造成影响。

第二步，将余氯电极和参比电极置于待测水样中，对饮水机中饮用水的电流值进行监测，将预设的饮用水标准电流值与测得的电流值相减，得到电流变化量；通过将电流变化量与预设的电流变化量对应余氯量标准曲线进行比对，得到电流变化量对应的余氯量，记为饮用水余氯量β，将饮用水余氯量与预设的余氯量阈值进行比对，若饮用水余氯量大于预设的余氯量阈值，则记为余氯量不合格水质；余氯量是指在水体中添加消毒剂后，仍然存在于水中的氯的浓度，余氯量的测定可以评估水体中的消毒剂残留情况，用于确保水源的卫生安全，合适的余氯量可以有效杀灭病原体和细菌，但过高的余氯量可能对人体健康产生不良影响。

第三步，向饮水机中投射红外线光源，分别对光源穿过水体前和穿过水体后两端的光强度进行检测，将穿过水体前的光强度与穿过水体后的光强度相减，得到光强度变化量；通过将光强度变化量与设定的各光强度变化量对应溶解氧浓度进行比对得到光强度变化量对应的溶解氧浓度，记为饮用水溶解氧浓度δ，将饮用水溶解氧浓度同预设的溶解氧浓度阈值进行比对，若饮用水溶解氧浓度超出阈值，则记为溶解氧浓度不合格水质；溶解氧是水体中溶解在水中的氧气的浓度，溶解氧的浓度受多种因素影响，如水温、气压、盐度和有机物浓度，溶解氧浓度过低可能会导致水质恶化，因此保持水体的氧含量在健康水平是非常重要的。

第四步，获取饮用水PH值、余氯量和溶解氧浓度，通过公式γ＝α*φ

水质净化模块，用于根据不合格水质信息和饮用水的水质参数对应的水质级别对饮用水的水质进行净化。

用水数据监测模块，用于对各时间段的饮水机各次用水量、水温偏好数据进行监测，进而分析获得各时间段用水量需求评估系数和用水温度偏好系数。

进一步地，所述各时间段用水量需求评估系数和用水温度偏好系数的具体分析方法包括以下步骤：第一步，将监测周期划分为若干个时长均等的时间段，通过饮水机中内置的开关监测装置获取各时间段内饮水机开关的启动次数，并获取各时间段内饮水机各次使用的用水量，表示为λ

第二步，对各时间段内饮水机各次使用时的水温进行监测，通过公式

烧水水温控制模块，用于根据各时间段用水温度偏好系数分析获得饮水机各时间段目标水温，进而对饮用水的水温进行温度控制。

所述对饮用水的水温进行温度控制的具体方法为：获取饮水机中饮用水在各时间段的水温记为

出水量控制模块，用于根据各时间段用水量需求评估系数分析获得饮水机各时间段总需求用水量，进而对饮水机的出水量进行控制。

所述对饮水机进行出水量控制的具体方法为：获取饮水机蓄水箱中各时间段的剩余水量，记为

节能控制模块，用于根据饮水机各时间段总需求用水量和饮水机各时间段目标水温调整饮水机在各时间段的工作模式，其中工作模式包括断电模式、待机模式、正常工作模式。

所述调整饮水机在各时间段的工作模式的具体方法为：读取饮水机各时间段总需求用水量和饮水机各时间段目标水温，当饮水机在该时间段总需求用水量为0时，饮水机切换至断电模式，当饮水机在该时间段总需求用水量大于0且目标水温等于饮水机内的初始水温时，饮水机切换至待机模式，当饮水机在该时间段总需求用水量大于0且目标水温大于饮水机内的初始水温时，饮水机切换至正常工作模式；通过根据实际需求灵活调整饮水机的工作模式，可以避免不必要的能源浪费，当饮水机处于断电或待机模式时，能够减少能源消耗，提高能源利用效率。

故障检测模块，用于对饮水机的滤芯和水泵进行故障检测，分析获得滤芯的寿命分析评价系数和水泵健康状态评价系数，进而分析获得饮水机故障严重系数，并通过对比分析后进行对应的预警处理；将饮水机故障严重系数与预设的饮水机故障严重系数阈值进行比对，当饮水机的故障严重系数超出阈值时，系统会发出警报。

所述饮水机的故障严重系数的具体分析方法包括以下步骤：第一步，获取滤芯的已使用时长记为t

第二步，监测水泵在设定的单位时间内输送的饮用水的总体积获得水泵的输送速度，将其记为水泵出水量ν'；在水泵未进行工作时对周围环境噪音值进行采集，将其记为初始环境噪音值ε

第三步，根据获取的滤芯寿命分析评价系数和水泵健康状态评价系数，通过分析公式

管理数据库，用于储存水温冷却速率的比例常数、滤芯相关数据和水泵预期的最大使用时长，其中滤芯相关数据包括滤芯预期的最大使用时长、滤芯预期的最佳过滤效果指数、滤芯过滤效果与使用寿命之间的比例常数。

本系统通过对饮水机进行水质监测，筛选出不合格水质信息并对水质进行净化，从而确保了用户获得高质量的饮用水，通过对用水数据进行实时监测进而获得用水量需求评估系数和用水温度偏好系数，并根据此对饮水机中饮用水的水温、出水量以及饮水机工作模式进行控制，使其满足了用户的用水需求和用水温度偏好，并最大程度地减少了电量的消耗，同时通过对饮水机的故障严重系数进行评估，可以发现和解决潜在的故障问题，确保了饮水机的稳定性和可靠性。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。