基于温湿度的降解料智能添加方法、系统及智能厕所

技术领域

本发明涉及智能厕所的技术领域。

背景技术

目前的生态厕所利用率最高的是微生物菌种分解粪便的厕所，其利用向厕所内添加的微生物菌种的生长繁殖活动对粪便中可利用的大分子有机化合物进行生物降解并转化为菌体生物量，竞争性的抑制并杀死粪便中的病原性微生物，吸附、降解、转化粪便中产生的臭味物质，实现了粪便的无害化、资源化处理。但微生物菌种在降解槽中分解粪便需要有良好的温度和湿度条件，才能更有效率地实现生物降解，而公用的智能厕所因气候、放置环境、使用频率等的不同，在未加动态调控的情况下，难以保证稳定的温湿度条件，限制了微生物分解的应用和效率，限制了无水型智能厕所的推广。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可通过温湿度数据进行降解料智能化添加、并同时基于降解料的智能化添加实现温湿度数据动态调整的方法，并提供一些与之对应的智能加料系统和智能厕所。

本发明首先提供了如下的技术方案：

基于温湿度的降解料智能添加方法，其包括：

由控制器周期性获取降解槽内的温度和/或湿度数据；

由所述控制器计算当前周期内的平均温度和/或湿度特征数据，并将其上传至云平台；

由所述云平台根据温湿度规范模型判断所述降解槽内的当前温度和/或湿度是否存在异常，若无异常，则结束流程；

当所述云平台判断当前温度和/或湿度存在异常时，则下达添加降解料的指令至所述控制器；

由所述控制器基于加料模型确定降解料添加量，并控制降解料添加组件按所需的添加量进行降解料的添加；

至加料完成一定时间后，由所述云平台再次根据接收到的、由所述控制器传送的当前周期内的平均温度和/或湿度特征数据及所述温湿度规范模型判断当前温度和/或湿度是否存在异常，若无异常，则下达终止指令至所述控制器，由所述控制器控制所述降解料添加组件关闭，完成加料过程；

若有异常，则由所述控制器控制降解料添加组件进行再次加料；

重复以上过程，至温度和/或湿度被判断为正常，完成加料过程；

其中，所述平均温度和/或湿度特征数据是指根据平均温度和/或湿度计算得到的数据。

上述方案所述异常可指一般意义上的数据异常，如其数值大小超出正常范围、其数值波动幅度超出正常范围等，也可指温度和/或湿度数据不满足设定的降解要求，即所述异常也包括不满足特定需求而被定义为“异常”的情况。

根据一些优选实施方式，所述一定时间为0.5～1.5h。

根据一些优选实施方式，所述温湿度规范模型包括：

当|(Z

当|(Z

其中，

X

Y

Z

该模型中，X

根据一些优选实施方式，所述温湿度规范模型包括：

当|(Y

否则，温湿度正常，不需要添加降解料；

其中，

X

Y

Z

X

Y

Z

该模型中，X

X

根据一些优选实施方式，所述温湿度规范模型包括：

当|Cn-Bn|-|Bn－An|≤1时，温湿度正常，不需添加降解料；

当|Cn-Bn|-|Bn－An|>1时，温湿度存在异常，需要添加降解料；

其中，

An＝(X

Bn＝(Y

Cn＝(Z

X

Y

X

X

该模型中，A

X

根据一些优选实施方式，每个所述周期的长度为30-60min。

根据一些优选实施方式，每个所述周期中的温度或湿度的测试数据量为30-60，即n＝30-60。

根据一些优选实施方式，所述添加具体包括：

本发明进一步提供了一种可实现上述方法的降解料智能添加系统，其包括：

电源，降解槽，温湿度传感组件，降解料添加组件，控制组件，信号收发组件和远程组件；其中，所述控制组件包括微控制器，所述远程组件包括云平台和用户终端，所述温湿度传感组件和所述降解料添加组件均自所述降解槽外连接至所述降解槽内，所述温湿度传感组件与所述微控制器的输入端电连接，所述降解料添加组件与所述微控制器的输出端电连接，所述信号收发组件与所述微控制器电连接、且通过无线网络与所述远程组件相连，所述微控制器及所述降解料添加组件与所述电源电连接。

根据一些优选实施方式，所述降解料添加组件包括加料管、定量仓、储存仓、第一电磁阀门部件和第二电磁阀门部件；其中，所述加料管与所述降解槽固定连通，所述加料管的上端通过第一电磁阀门部件与所述定量仓密封连接，所述储存仓设置在所述定量仓上且通过分割板分开，所述第二电磁阀门部件设置在所述分割板上，所述第一电磁阀门部件和所述第二电磁阀门部件均与所述微控制器的输出端电连接。

根据一些优选实施方式，所述降解料添加组件还包括设置于所述定量仓的顶部且与所述微控制器的输入端电连接的红外检测传感器。

本发明进一步提供了含有上述系统和/或应用上述方法的智能厕所。

本发明通过温度湿度数据实现对温度、湿度的全天候实时监测，并可通过对应的温湿度规范模型判断温湿度状况，并借由云平台根据温湿度数据及时采取有效措施对温湿度进行调控，该调控方式还同时实现了降解料的智能添加，极大地提高了智能厕所的生态降解效率，扩大了其应用范围，同时该方法可通过模块化设计实现，无需布线，省时省力。

附图说明

图1为一种具体应用智能加料系统的智能厕所的结构示意图。

图2为一种具体的智能加料实现流程示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，一种具体的应用基于温湿度的降解料智能添加系统的智能厕所包括以下结构：

电源，厕所本体，设置于厕所本体内的排泄装置，与排泄装置连通的降解槽1、温湿度传感组件、降解料添加组件、控制组件2、信号收发组件3和远程组件4，其中，控制组件2包括微控制器，远程组件4包括云平台及用户终端；温湿度传感组件和降解料添加组件均自降解槽1外连接至降解槽1内，温湿度传感组件与微控制器的输入端电连接，降解料添加组件与微控制器的输出端电连接，信号收发组件3与微控制器电连接、且通过无线网络与远程组件4相连；微控制器及降解料添加组件与电源电连接。

其中，

信号收发组件3、远程组件4均可直接自现有技术中选择。

优选的，控制组件2还包括包纳微控制器的外箱体。

优选的，温湿度传感组件包括分别与微控制器的输入端电连接的温度传感器5和湿度传感器6，其中，温度传感器5用于检测降解槽1内部的温度，湿度传感器6用于检测降解槽1内部的湿度，均可自现有技术中进行选择。

优选的，降解料添加组件包括加料管7、定量仓8、储存仓9、第一阀门部件10和第二阀门部件11，其中，加料管7竖直固定在降解槽1上，加料管7的下端延伸至降解槽1的内部，加料管7的上端通过第一阀门部件10与定量仓8密封连接，储存仓9设置在定量仓8上且通过分割板分开，第二阀门部件11设置在分割板上，第一阀门部件10和第二阀门部件11均与微控制器的输出端电连接，通过微控制器控制第一阀门部件10和第二阀门部件11添加降解料。

优选的，降解料添加组件还包括设置在定量仓8的顶部且与微控制器的输入端电连接的检测传感器12，该传感器12可使用如红外传感器。

优选的，定量仓8为漏斗状，加料管7为圆形管道。

优选的，第一阀门部件10和第二阀门部件11均包括电磁阀和电磁阀驱动器，其中，电磁阀驱动器与电源电连接，微控制器通过电磁阀驱动器与电磁阀开关电连接，由此通过电磁阀驱动器来驱动电磁阀，通过微控制器控制电磁阀驱动器工作状态。

以上的一些优选实施方式的使用过程包括：将降解料装在密封的储存仓9中，当需要降解料时，微控制器首先控制第二阀门部件11打开，降解料进入到定量仓8中，待红外线传感器检测到定量仓8中装满降解料后将信号传递给微控制器，微控制器控制第二阀门部件11关闭，最后控制第一阀门部件10打开，降解料在重力的作用下通过加料管7进入到降解槽1，降解料然后与粪便混合后达到受控加料的目的。

进一步优选的，降解料包括添加有复合微生物菌剂的废弃植物组分。

基于以上结构，参照图2，一种具体的基于温湿度的降解料智能添加方法包括：

由温湿度传感器将降解槽内的温度和/或湿度数据按周期上传至控制器；

控制器对接收到的温度和/或湿度数据进行分析计算，获得当前周期内的平均温度和/或湿度，并将其上传至云平台；

云平台在接收到当前周期平均温度和/或湿度后根据温湿度规范模型判断当前温湿度是否存在异常，若无异常，则结束流程；

当云平台判断当前温湿度存在异常，则下达添加降解料(即附图所述基料)的指令至控制器，由控制器控制降解料添加组件进行首次加料；

至加料完成一定时间后，由云平台再次根据接收到的、由控制器传送的当前周期内平均温度和/或湿度数据及温湿度规范模型判断当前温湿度是否存在异常，若无异常，则下达终止指令至控制器，由控制器控制降解料添加组件关闭；若有异常则由控制器再次控制降解料添加组件进行再次加料；

重复以上过程，至温湿度检测正常，结束流程。

优选的，在每次加料完成0.5～1.5小时后，由云平台再次根据温湿度规范模型进行所述判断。

优选的，所述温湿度规范模型包括：

当|(Z

当|(Z

其中，

X

Y

Z

或，优选的，所述温湿度规范模型包括：

当|(Y

X

否则，温湿度正常，不需要添加降解料；

其中，

X

Y

Z

发明人意外地发现，该优选规范模型相对于前一种优选规范模型具有更佳的降解料添加效率和温湿度调控效率。

或，更优选的，所述温湿度规范模型包括：

当|Cn-Bn|-|Bn－An|≤1时，温湿度正常，不需添加降解料；

当|Cn-Bn|-|Bn－An|>1时，温湿度存在异常，需要添加降解料；

其中：

An＝(X1+X2+X3+...+Xn)/n；

Bn＝(Y1+Y2+Y3+...+Yn)/n；

Cn＝(Z1+Z2+Z3+...+Zn)/n；

Xn＝0.65*X

Yn＝0.75*Y

Xn＝0.85*Z

X

发明人意外地发现，该优选规范模型相对于前两种优选规范模型具有更佳的降解料添加效率和温湿度调控效率，可在与温湿度的有效配合下，经最少的总降解料添加频率和添加量，得到最佳的粪便降解效率。

以上各规范模型中，

X

且优选的，每个周期的长度为30-60min，n＝30-60。

以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。