CN102826666B - 带多探头溶解性总固体监测装置的净水机及滤胆监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明与水处理行业有关，具体涉及饮用水的过滤。本发明公开一种带多探头溶解性总固体监测装置的净水机及滤胆监控方法。还包括设置位于精细滤胆出水管路中的监测探头和1～4个辅助的监测探头的溶解性总固体监测装置，其输出端连接显示器；辅助的监测探头或位于原水进水管路中，或位于初级滤胆的出水管路中，或位于前置滤胆的出水管路中，或位于后续功能化滤胆的出水管路中；溶解性总固体监测装置通过各监测探头对位于各相关滤胆过水管路中的溶解性总固体参数进行持续跟踪监测，显示对应各不同位置处同批次的对比数据，监控相关滤胆的过滤、处理效果，作为判断、控制相关滤胆的依据，并筛选出超出限值的数值且在确认滤胆异常后触发超限报警器。

Description

带多探头溶解性总固体监测装置的净水机及滤胆监控方法

在先申请名称：带溶解性总固体监测装置的净水器及其水质监控方法

在先申请号：201110176963.3

技术领域

本发明与水处理行业有关，具体涉及到饮用水的深度过滤、净化方面。

背景技术

目前，净水器在国内使用已比较普及。采用净水器对水中及输水管路引起杂质等进行深度过滤，较好地保护了使用者的健康。然而，随着净水器的推广，它们在应用方面的缺陷以及不足也逐步暴露出来了。净水器的滤芯在使用一段时间后，滤芯滤料的被杂质逐渐堵塞及吸附在滤料外表面导致过滤、吸附效果明显下降，而且，随着滤芯截留下来的杂质越来越多，往往会使该滤芯杂质的“污染”程度超过饮用水本身的“污染”程度，从而使滤芯成为新的“污染”源。消费者对净水器的作用缺乏直观的感性认识，对经过净水器处理过的水质与处理前的水的区别看不见，不能直观判断不同产品的水处理质量差异。有些用户即便使用了净水器，也往往是长期不更换滤胆，也不知道什么时候更换滤胆。虽然有些净水器采用按累计通水使用天数确定滤胆的使用寿命，定期更换。然而，该模式并不能真实反映滤胆的实际使用情况：没有考虑到各地市政自来水的出厂控制水平和水质参数的波动性、输水管路质量引起的水质变化，导致入户自来水的水质存在明显的差异。甚至净水器长时间没有使用，或者即便是纯净水通过净水器，累计天数一到立即提示更换滤胆。对于含有较多泥沙。胶质颗粒杂质的入户自来水往往预设的天数没到净水器就不出水了。由于使用者看不见净水器的使用效果对产品持怀疑态度。净水器消费者既担心净化效果衰退较快稳定性差，又怕滤芯过量截留杂质而产生二次污染。另外，鉴于自来水制取过程中，原水中微生物随水质环境、气候的不同变化较大。作为主要消毒手段需要加入相应量的氯消毒剂，以及其他添加剂。加上输水管路对氯消毒的消耗各异，致使入户自来水的PH值波动性较大，时而呈酸性，时而呈碱性。国家的自来水相关标准为PH值范围在6.5～8.5之间。目前，具备弱碱性水为主的净水器以微滤膜滤胆为主，但其过滤效果较差。采用超滤膜、纳滤膜作为精细滤胆的净水器，很难保证过滤后的水质稳定呈弱碱性。以反渗透膜作为精细滤胆的纯水机的水质稳定呈酸性。市场缺少不受自来水原水波动影响，能稳定输出弱碱性水质的净水器。虽然，可以采用溶解性总固体监测仪监测可以分别监测净水器出水，以及入户自来水的溶解性总固体值即TDS数值，但只是简单、宏观的了解两者的差距。尤其是净水器出水的TDS数值是若干滤胆作用的综合结果。既不连续、又不是针对某个滤胆，更不可能持续监测某个滤胆滤料层渐变的全过程，因而不能为处理滤胆截留杂质的微观渐变过程提供控制依据，缺乏可操作性。此外，净水器在高硬度水质地区的应用效果一直不好：微滤级滤胆降硬度效果差；采用化学方法降低自来水硬度的模式存在潜在风险；采用单级精细滤胆截流处理模式精细滤胆容易被堵塞、寿命短，用户不知道什么时候应该处置哪个滤胆，只能依赖专业服务人员。上述缺陷及不足严重影响了净水器产品的普及和品质的提高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种简单实用的带多探头溶解性总固体监测装置的净水机及滤胆监控方法，以克服上述缺陷及不足。

一种设置溶解性总固体监测装置的净水器，包括带不同滤料的滤胆、过水管路；各滤胆串接在过水管路中构成过滤通道，其中滤料筛网孔径最小的滤胆为精细滤胆，其特征在于还包括设置超限报警器的溶解性总固体监测装置；该监测装置输入端连接的监测探头位于精细滤胆的出水管路中；该溶解性总固体监测装置的输出端连接超限报警器。

所述的溶解性总固体监测探头，即TDS探头可以位于初级滤胆、前置滤胆、精细滤胆或后续功能化滤胆的出水管路中，其中以位于精细滤胆出水管路中的意义最大。

鉴于微滤机、超滤机、纳滤机和纯水机有不同的控制预设值，溶解性总固体监测装置针对不同结构的精细滤胆预设不同的限值。

通过采用溶解性总固体监测装置对一台使用过程中的净水器的相关滤胆进行持续TDS数值监测，将作为净水器的某个滤胆的渐变过程全过程展现出来，为微观处理相关滤胆提供了依据。其中，经过精细滤胆处理后测得的水中的溶解性总固体数据，代表过滤的“纯度”，是判断、控制精细滤胆过滤状态渐变的依据。

所述的溶解性总固体监测装置还设置1～4个辅助监测探头；所述的监测探头位于精细滤胆出水管路中；该辅助监测探头位于监测探头所处过滤通道后面的后续功能化滤胆的出水管路中；或位于前置滤胆的出水管路中；或位于初级滤胆的出水管路中；或位于初级滤胆前的原水进水管路中。

所述的溶解性总固体监测装置设置显示相关监测数据的显示装置。

一种设置溶解性总固体监测装置的净水器水质监控方法，各滤胆串接在过水管路中构成过滤通道，其中滤料筛网孔径最小的滤胆为精细滤胆；其特征在于设置超限报警器的溶解性总固体监测装置通过设置在滤胆出水管路中的监测探头持续监测过水中剩余的溶解性总固体数值，作为判断、控制该滤胆过滤状态渐变过程的依据；当该溶解性总固体数值超出预设限值后由超限报警器报警提示用户。

所述溶解性总固体监测探头的个数为2～5个；溶解性总固体监测装置通过连接的2～5个溶解性总固体监测探头，分别监测过滤通道不同位置处的溶解性总固体数值，每一个监测探头对应一个监测数据：溶解性总固体监测装置根据需要在原水进水管路中、初级滤胆、前置滤胆、精细滤胆，以及后续功能化滤胆的各自出水管路中，设置相应的监测探头，监测相应位置过水中的溶解性总固体数值。

通过初级滤胆、前置滤胆，尤其是精细滤胆的作用，使对PH值影响较大、分子直径相对较大的碱性金属离子，如含量较多的钙、镁离子被滤料层截留下来，控制少量碱性金属离子和其他金属离子通过，从而减少了原水PH值波动性大造成的影响。设在相关滤胆出水管路中的TDS探头得到的TDS数据与进水管路中的TDS数据的比较可以明显看出过滤效果。在此基础上，通过调整后续功能化滤胆的筛网孔径，以及滤胆的滤料，补充有益成分矿物质，控制水中剩余的溶解性总固体数值范围，使得过滤通道末端水质的PH值稳定在弱碱性的范围内。通过相应监测探头得到的TDS数值反映了后续功能化滤胆补充的矿物质情况，作为判断后续功能化滤胆处理情况的依据。

所述的溶解性总固体监测装置还设置显示装置和采样样本，对按该采样样本监测得到的一组监测数据进行处理得到的相应平均值，作为存储、判断、控制该滤胆过滤状态渐变过程的相关监测数据输送给该显示装置显示；当溶解性总固体值超出相应的预设限值后显示报警提示用户。

通过同一采样样本依次测得的过滤通道中各处监测TDS数值之间，以及与原水中的TDS原始数值的连续比较，以及累积流量和滤胆使用天数，可以观察各滤胆的截留、过滤和矿化作用，以及该作用下降乃至最终丧失的渐变过程。

所述的采样样本是次数样本，或是天数样本；其中，对按次数采样样本监测得到的一组监测数据进行处理得到的相应平均值，作为当天判断、控制相应滤胆状态渐变过程的数据；对按设置天数采样样本监测得到的一组当天监测数据进行处理得到的相应平均值，作为判断、控制相应滤胆总状态渐变过程的数据，同时存储、累计机器运行的天数。滤胆总状态是指该滤胆自过水使用到被更换整个过程中的状态。

现有的溶解性总固体监测装置都是在静止的水环境中测定溶解性总固体数值，此时作为溶质的溶解性总固体数值相对稳定便于测量。但是，为了便于用户在打开净水器龙头、使用净水器过程中了解溶解性总固体数值，以及得到相关报警提示信息，溶解性总固体监测装置设定数值采样的样本，对每一组监测采样数据进行处理得到的溶解性总固体平均值，作为显示、报警监控数值从而大大降低TDS监测数值的离散性，相应的TDS数值较为平稳，数据存储器的数据存储量也较少。

此外，鉴于通过长时间持续监测净水器过滤通道中过水的溶解性总固体数值，观察净水器各滤胆的渐变工作状况，确定并报警显示相关滤胆的处置时机的技术方案的核心在于监测滤胆的“TDS数值的渐变”。通常，考虑到这种“TDS数值的渐变”是缓慢进行的，往往以周或月为单位发生的，以及滤胆的寿命范围，将监测的限值前移，留出一段时间准备。因此在实际监测过程中，每天只需要确定有一个比较有代表性的数据即可，多余的监测数据并无其他实际意义。而且，大量的数据占据较多的显示空间和存储空间。设定数值采样的样本，对每一组监测采样数据进行处理得到的溶解性总固体平均值，既可以获得较真实的监测数据，又可以避免TDS无控制监测产生的大量多余、没有代表性的数据，实现“监测的自动控制”。

所述的溶解性总固体平均值即TDS平均值，既可以是算术平均值，也可以是加权平均值。本发明所提到的溶解性总固体数值或TDS数值均指平均值。所述的采样样本数可以随意设定，并且可以为1。通常，采样样本数的范围为1、2～180。当采样样本数选取2～180后，每监测出2～180个数值处理一次，得到一个平均数值用于报警提示或显示。当采样样本数选取1后，测得的溶解性总固体数值直接用于存储、显示及报警提示。

该相关监测数据包括TDS监测数据。

该相关监测数据包括TDS限值。

该相关监测数据还包括滤胆运行的累计天数、累计过水流量

所述的溶解性总固体监测装置是间断式监测装置，其设置的启动开关装置连接在溶解性总固体监测装置的开关控制电路中；该启动开关装置是流量转子传感器，或光电开关，或是微动开关；其控制溶解性总固体监测装置运行的开关件移动，对应过滤通道过水流动与停止，控制溶解性总固体监测装置的运行。

所述的流量转子传感器，或光电开关，设有随过滤通道的流水带动的转动控制件。该微动开关既可以是受过滤通道的流水触动的开关，也可以是独立的手动开关。

当启动开关装置是流量转子传感器时，该流量传感器通过随过滤通道中流水转动的转子，输出相应电信号；该预设限值的溶解性总固体监测装置接受该电信号并将对应流量转子转速的过水流速，作为判断、控制相应滤胆状态渐变过程的数据通过该显示装置显示；当过水流速值低于相应的预设限值后报警提示用户。通过过水流速与过水时间的乘积便得到相应的过水流量。

所述的溶解性总固体监测装置设置延时断开控制电路；当启动开关装置由导通状态切换移动至断开状态时，溶解性总固体监测装置在延时断开控制电路的延时断开时间内进行溶解性总固体数据的监测、处理，从而得到相关监测、显示数据。

所述的溶解性总固体监测装置设置信息显示按键；该溶解性总固体监测装置存储对应某一监测探头的相关监测数据，由信息显示按键调出显示在显示装置上。该相关监测数据包括该位置TDS限值、TDS监测数据等。

该信息显示按键控制显示装置显示相关监测数据的处置标记。当对某一滤胆进行反冲清洗，或者更换处置后，通过该信息显示按键在相关监测数据上做出相应的处置标记，提示、区分监测数值出现的突变。

该信息显示按键控制显示的相关监测数据还包括相应的原水溶解性总固体数值、介于两滤胆处置标志之间的累计过水流量、滤胆使用的累计天数、每次监测显示的相关监测数据，以及对应相关监测探头的预设限值及过水流速值、相关滤胆的累计过水流量。

所述的相关监测数据还包括对应相关监测探头的超出预设限值的报警数据、滤胆反冲清洗前、后数据、滤胆更换前、后数据。

所述的相关监测数据还包括对应各监测数据的时间数据。

所述的溶解性总固体监测装置存储的相关监测数据或通过存储卡移至计算机上进行处理；或通过接口直接输出。将该存储卡取出置于计算机上，再进行显示、打印处理，以及通过互联网进行远程传输。

此外，数据存储器存储的数据也可以通过接口直接输出，或输送到计算机上再进行显示、打印处理，或直接通过各类打印装置打印。

所述的超限报警器32的报警模式既可以是显示报警，也可以是声音报警器。通常采用显示、声音结合的综合报警模式。就显示报警而言，可以通过指示灯闪烁报警提示用户。此时，显示装置31上对应的监测数据相应闪烁。

将监测到的溶解性总固体数值范围内的数值进行分段处理；溶解性总固体监测装置根据监测到的溶解性总固体数值所处的分段位置进行相应的处理提示。包括报警提示、滤胆更换、关闭过滤通道，以及对单个滤胆进行反冲清洗。

还包括水路切换器；当溶解性总固体监测装置监测的溶解性总固体平均值超过预设值后报警，提示对水路切换器进行反冲切换操作，改变相关滤胆的进、出水方向，对滤胆的滤料层进行由后向前的反向冲洗，直至监测到过滤模式下该滤胆出水管路中水的监测数据重新回至允许范围内。

本发明与现有净水器相比带以下优点：产品引入控制量化概念，可以直观显示反映过滤滤胆的过滤状态，并报警提示用户，以便于用户进行滤胆更换、关闭过滤通道，以及对单个滤胆进行反冲清洗；产品档次高；用户可以有的放矢地自行更换滤胆，节省支出，也方便远程用户，有利于净水机的普及。

附图说明

附图1是本发明采用带流量传感器、五个TDS探头、显示装置、综合报警模式的溶解性总固体监测装置的净水器原理示意图。

附图1中，六个滤胆串接再过水管路1中构成过滤通道。其中初级滤胆为孔径5～10微米的纤维初级滤胆21；第二级为颗粒活性炭滤胆22；第三级是孔径为1～3微米的纤维前置滤胆23；第四级为孔径在孔径5～100nm的超滤膜精细滤胆24；第五、六级滤胆是功能化滤胆，其中，滤胆25是后置活性炭滤胆；滤胆26是功能化滤胆，包括麦饭石、硅藻土等滤料。溶解性总固体监测装置3的五个TDS探头41、42、43、44、45分别位于原水进水管路中、初级滤胆21、前置滤胆23、精细滤胆24，以及功能化滤胆26的各自出水管路中。其中，原水进水管路中的溶解性总固体数值为原始数值；用于减轻精细滤胆24过滤负担的初级滤胆21和前置滤胆23的出水管路中测得的溶解性总固体数值分别为初级过滤数值和前置过滤数值；精细滤胆24出水管路中的溶解性总固体数值为精细过滤数值；后续功能化滤胆26的出水管路中的溶解性总固体数值为矿化处理数值。

流量转子传感器5连接在溶解性总固体监测装置3的开关控制电路中，其转子位于过滤通道的末端出水管路中，并随流水转动。该溶解性总固体监测装置3的输出端连接超限报警器32、显示装置31。

具体实施方式

本发明实施例一：自来水经过第一、二级粗过滤滤胆21、22的过滤、吸附作用，截流下大量的胶体颗粒杂质，以及部分钙、镁离子，并且对有机物进行了吸附处理，降低了氯离子和其他酸根离子。在经过前置滤胆23的进一步过滤处理基础上，由超滤膜精细滤胆24进行更精细的过滤处理。此时，溶解性总固体监测装置3通过监测探头44监测到超滤膜精细滤胆24出水管路中流过水的溶解性总固体数值。对于每一款机型来说，显示的TDS数值围绕出厂控制值附近小范围波动，相对稳定。随着精细滤胆截流的杂志逐渐增多，渗透在滤料层内的小尺寸杂质和钙、镁等离子在水压作用下逐渐移动穿过滤料层，流入精细滤胆24的出水管路中，此时，溶解性总固体监测装置3通过监测探头44监测到的TDS数值逐渐增加。在净水器继续使用一段时间后。溶解性总固体监测装置3监测到的TDS数值又逐渐稳定在一个较高的数值平台上，说明净水器过滤通道处理过的水质较前期下降了一个台阶。根据试验模型可以很容易确定该数值平台的范围，产生预设限值。该限值是过滤通道流经该处过水的TDS报警控制指标。当溶解性总固体监测装置3通过监测探头44监测到超滤膜精细滤胆24出水管路中流过水的溶解性总固体数值超出限值后通过超限报警器32报警。实际使用时，虽然各地自来水原水水质不同，经过初级、前置滤胆的过滤处理，进入精细滤胆24的自来水水质中的溶解性总固体数值相对比较稳定，相应监测到的TDS数值也比较稳定。对于新机而言，该TDS数值代表该机器在该用户使用环境下的过滤后的初始状态值，并以此作为判断该处入户自来水的一个间接衡量指标。

溶解性总固体监测装置3通过TDS探头44对精细滤胆出水管路中水进行的对溶解性总固体数值监测，并通过显示装置31显示，反映经过过滤处理后水质的“纯度”。

溶解性总固体即TDS，是溶解在水里的无机盐和有机物的总称，其主要成分有钙、镁、钠、钾离子和碳酸离子、碳酸氢离子、氯离子、硫酸离子和硝酸离子。

纯净水包括溶解性总固体含量极低或为零的“纯水”和含有一定溶解性总固体的“净水”两部分，前者的溶解性总固体TDS含义是“没有任何矿物质”；后者的溶解性总固体TDS含义是“有一定量的有益矿物质，并且干净”。

国家相关标准：

纯水：TDS值≤50mg/L；净水：TDS值≤1000mg/L。

在早期的研究中，发现饮用水中的TDS与癌症、冠状动脉疾病、动脉硬化和心血管疾病呈负相关。另外，饮用水中的TDS与死亡率也呈负相关。也正因为如此，不提倡老、幼者长期饮用桶装水(纯水)。

此外，溶解性总固体(TDS)的浓度与饮用水的味道之间有直接关系。小于300mg/L，极好；300～600mg/L，好；600～900mg/L，一般；900～1200mg/L，差。

就净水器而言，按精细滤胆的过滤孔径由大到小排列顺序：

微滤膜(MF)→超滤膜(UF)→纳滤膜(NF)→反渗透膜(RO)

相应保留的有益矿物质量：矿物质含量多→少、无

相应制得的纯净水口感：较差→好

相应制得的纯净水硬度：大(硬水)→小(软水)

相应制得的纯净水PH值：碱性→酸性

相应制得的纯净水：净水→纯水

精细滤胆24中筛网孔径由大到小依次为中空膜滤胆、超滤膜滤胆、纳滤膜滤胆、反渗透膜滤胆。由于泥沙颗粒、胶杂质，以及溶解性总固体中有害重金属的分子尺寸直径较大体，经过过滤通道时，绝大部分被筛网孔径较大的初级、前置滤胆21、23截留。另外，有益矿物质中，钙、镁离子因它们的分子直径相对较大也会被截留一部分。通常，溶解性总固体监测装置通过设置在精细滤胆24出水管路中的监测探头44，监测出水中剩余的溶解性总固体数值是指包括以钙、镁为主的多种矿物质的总量。通过监测水中剩余的溶解性总固体数值控制净水器过滤精度、矿物质含量，使制得的纯净水既满足过滤精度的需要，又有较好的口感，并且可以根据需要调整呈弱碱性。

伴随着净水器的运行过程，溶解性总固体监测装置3持续提供TDS数值并通过显示装置31显示出来。用户可以据此了解与预设限值的差距，判断相关滤胆2的滤料层状态。当溶解性总固体监测装置3监测得到的溶解性总固体数值超出预设值TDS数值时，以声音和显示报警提示用户。溶解性总固体监测装置3持续监测TDS数值是指有序地每间隔一段时间进行一次TDS监测；或是伴随用户每次打开净水龙头进行一次TDS监测，直至满足次数要求。显示装置31的时间显示即可以是每次监测TDS数值时的对应时间，即时间伴随TDS监测数据同时显示，也可以是显示测处置标志的对应时间，即时间伴随处置标志同时显示。

该溶解性总固体监测装置3及显示装置31累计、显示的时间内容是相应日期、时刻。

净水器第一次运行时的对应时间就是溶解性总固体监测装置3、显示装置31累计、显示时间的起始点。

为了便于监测显示和观察，可以在新机安装过水时通过按键将机器内置的时间校对成当时的北京时间。

此外，也可以直接以天数为单位进行累计、显示，以便于用户直接了解相关滤胆的使用天数。

作为改进，通常在规定时间范围内进行一次TDS监测，如每天一次或每周一次，过后在该规定时间范围内不再进行TDS监测，以便提高显示效率。并在显示装置31中得到简捷显示。

每当打开净水器出水龙头，过滤通道中的水流触发启动开关装置，溶解性总固体监测装置3运行，通过位于精细滤胆出水管路中的监测探头测得过水中的TDS数据，并与溶解性总固体监测装置3记录的对应时间一起显示。

启动开关装置可以是手动开关，或者是受水流冲击转动的转轴部件触发的微动开关、光电开关。

所述的TDS预设限值可以根据采用不同精细滤胆的相应机型，设置相应的数值，在此基础上，还可以将预设限值设置为分段值，以便于进行滤胆的反冲清洗报警提示。

当精细滤胆采用RO反渗透膜时，相应的机型为纯水机。此时精细滤胆出水口连接的管路中正常的TDS数值在10以内。如果使用新RO膜滤胆的TDS显示值超出此值时，通常表示RO膜保护液没有清洗干净。当显示装置31显示出的TDS数值超过限制40后，该显示监测值闪烁报警，并且以声音报警提示用户留意准备更换RO膜滤胆。当溶解性总固体监测装置3及显示装置31监测、显示的TDS数值超过50后，再次以闪烁的显示监测值和声音报警提示用户更换RO膜滤胆。

当精细滤胆采用NF纳滤膜时，相应的机型为纳滤机。此时精细滤胆出水口连接的管路中正常的TDS数值在40以内。新的NF纳滤膜使用时同样需要清洗。当溶解性总固体监测装置3及显示装置31监测、显示的TDS数值超过100后，以闪烁的显示数据和声音报警提示用户更换NF膜滤胆。

当精细滤胆采用UF超滤膜时，相应的机型为超滤机。显示装置显示出正常的TDS数值在80～250之间。新的UF超滤膜也需要在刚使用时清洗保护液。鉴于超滤膜反冲洗效果较好，对于配置水路切换器的净水器，可以当溶解性总固体监测装置3及显示装置31监测、显示的TDS数值超过预设分段限值200时，分别对该UF膜滤胆的滤料层进行由后向前的反冲清洗。当溶解性总固体监测装置3及显示装置31监测、显示的TDS数值超过250时，以闪烁的显示和声音报警提示用户更换UF超滤膜滤胆。

超滤膜滤胆的排浓口连接设置阀门的排浓管路5。通过定期打开该阀门排放截留在超滤膜表面杂质。该阀门可以以闷头代替阀门。

当采用纳滤膜、反渗透膜滤胆取代超滤膜滤胆时，原设置在排浓管路5中的阀门被截流阀取代。

当精细滤胆24采用过滤精度为0.05～2微米的MF中空微滤膜时，相应的机型为微滤机。此时精细滤胆24出水管路中正常的TDS数值在250～400之间。对于配置水路切换器的净水器，可以当溶解性总固体监测装置3及显示装置31监测、显示的TDS数值超过预设分段限值320时，分别对该MF中空微滤膜滤胆的滤料层进行由后向前的反冲清洗。当显示装置显示的TDS数值超过400时，以闪烁的监测数据和声音报警提示用户更换MF微滤膜滤胆。

本发明的第二个实施例是在实施例一基础上，采用双TDS探头与溶解性总固体监测装置3及显示装置31组合。溶解性总固体监测装置3的监测探头44、45分别设置在净水器的精细滤胆24和后续功能化滤胆26的出水管路中；显示装置31显示相应的相关监测数据。

考虑到RO反渗透膜机型的TDS值在50以内，甚至过于“纯”，并且相应的水质呈酸性。为了改善其矿物组成，通过后续功能化滤胆25、26向“纯水”中控制添加一定量的矿物成分。通过监测探头45监测到的数值就是添加矿物质含量的反映。为了照顾到“纯水”的口感，又不超出纯水机的范畴，通常将矿物质增加量对应的TDS值控制在25～40之间。即在原有监测探头44测得的TDS数值基础上增加25～40，而所有这些又通过带监测探头45的数据监测装置3和显示装置31反映出来。

同理，对于纳滤机、超滤机也可以采用相同的方法进行矿物质含量的补充，只是对应矿物质增加量的TDS值范围更大。由于采用纳滤机、超滤机的用户通常更注重饮用水的“弱碱性”，因此设置在后续功能化滤胆出水管路中的监测探头45的主要作用在于确保当原水水质的PH值在6.5～8.5范围波动时，在精细滤胆处理后，通过调整后续滤胆的滤料，控制过滤通道末端水中的溶解性总固体数值控制在80～200范围内，相应水质的PH值稳定在弱碱性的范围内。

通常，后续功能化滤胆包括用于改善口感的活性炭滤料、麦饭石、硅藻土、石英砂、远红外电气石，以及稀土矿化滤料等。

鉴于目前普遍存在消费者对“纯水”与“净水”概念的模糊不清的问题，以及净化饮用水越来越强调含有一定量的有益矿物质需求，采用双探头监测TDS数值，可以将过滤通道末端水质的TDS数值的模糊含义分解成两部分，更有利于了解、控制相关滤胆的作用，从而将原本消费者不易选择接受的两种机型控制指标、对立的销售宣传观点统一起来，即先考虑根据TDS数值通过初级、前置精细三部分的相关滤胆将按要求杂志过滤掉，相应水质满足“纯”的要求，再考虑根据TDS数值控制有益矿物质含量。使得在选用适当的精细滤胆24满足基本过滤需要的前提下，根据各自的需要，选配相应的后续功能化滤胆25、26进行组合，构成个性化净水器这一比较理想的技术方案更具有可操作性。对于只要求水质“纯”的用户，可以选择实施例一的技术方案，取消后续功能化滤胆。

本发明的第三个实施例是采用三个TDS探头4与溶解性总固体监测装置3及显示装置31配套组合。在第一、二实施例的基础上，溶解性总固体监测装置3连接的另一个探头41设置在净水器进水管路中，将监测得到的原水TDS数值与同一时间段内分别设置在精细滤胆24和后续功能化滤胆26的出水管路中的监测探头44、45对应的监测数据一同显示对比。

本发明的第四个实施例是最优实施例。采用一个流量传感器6、四个TDS探头41、43、44、45与溶解性总固体监测装置3及显示装置31配套组合。在第一、二、三实施例的基础上，溶解性总固体监测装置3的另一个监测探头43设置在净水器前置滤胆出水管路中，将监测得到的前置过滤TDS数值通过显示装置31显示出来，以便与通过分别设置在原水进水管路中，以及精细滤胆24、功能化滤胆26的出水管路中的监测探头41、44、45在同一时段监测到的各TDS数值进行对比，综合分析各滤胆2的过滤及矿化效果，为使用在不同水质地区的净水器进行滤胆的搭配组合。

对于应用在高硬度水质地区的净水器，为了提高确保精细滤胆的过滤效果和寿命，需要通过精细滤胆前的滤胆进行“降硬度”处理，借助于测得的前置过滤数值，控制进入精细滤胆的水中的溶解性总固体的粒径范围，从而减轻精细滤胆的过滤负担。溶解性总固体监测装置3通过监测探头43将监测得到的前置过滤TDS数值通过显示装置31显示出来。当使用过程中监测到的TDS数值超限值时，报警并显示提醒用户更换价格相对较低的前置滤胆23，确保进入精细滤胆的水中的溶解性总固体的粒径范围在控制范围内，延长精细滤胆的寿命。

作为改进，第四的实施例还可以增设一个TDS探头42用于初级滤胆21出水管路中TDS数据的监测、显示。至此，净水器的主要环节处滤胆的出水，以及过滤通道的进、出水，都纳入了TDS监测体系，更有利于对相应滤胆状态渐变过程的判断、控制。

鉴于在净水器运行过程中相关滤胆可能出现另外一种情况，就是滤胆截留的杂质主要集中在滤料层进水侧表面或渗透在滤料层中但没有通过滤料层，逐渐将滤料层筛网堵塞。该滤胆出水管路中相应的TDS监测数据变化很小，难以客观、真实地反映这一渐变过程。这时，采用流速监测数据可以反映这一渐变过程：对应滤料层筛网逐渐被堵塞的渐变过程，过滤通道的流速逐渐下降直至为零。设置在过滤通道中的流量传感器6通过随过滤通道中流水转动的转子，输出相应电信号；溶解性总固体监测装置3接受该电信号并将对应流量转子转速的过水流速，作为判断、控制相应滤胆2状态渐变过程的数据进行存储，并通过显示装置31显示。当过水流速数值低于相应的预设限值后报警提示用户。

位于流量转子两端的磁缸随转子转动其磁力线交替切割管壁外侧的莫尔传感器，输出电信号给溶解性总固体监测装置3处理。不同的转子转速对应不同的信号间距，也对应不同的过水流速。通过过水流速与过水时间的乘积便得到相应的流量。

附图示出最优实施方案。溶解性总固体监测装置3及显示装置31监测、显示同一监测时段内的六组相关监测数据。其中一组为流速监测数据；其于五组为溶解性总固体TDS数据。针对某一监测时间，在六组监测数据中都可以找出相关的监测数据。从而既可以横向比较某一位置的前、后的监测数据连续对比，判断相关滤胆2滤料层状态随过水时间累计增加所发生的渐变情况，如TDS渗透情况；又可以纵向观察某一监测时间所对应过滤通道中相关滤胆的过滤、处理效果。如出现“某一TDS探头对应的TDS数值突然变大或变小，其他监测探头对应的各TDS数值前、后变化不大”的情况，可能是与该TDS数值相关的滤胆可能存在“杂质”渗透、穿过滤料层过多，或者是滤料层被堵塞。两种情况均需要对相关滤胆进行反冲清洗。如出现“所有TDS探头对应的TDS数值一同突然变大或变小”的情况，前者可能是进入净水器的自来水管压突然增高引起的；后者可能是初级PPF纤维滤胆被堵塞的原因所致。

为了便于观察，六组监测数据分别采用不同的颜色。通过监测数据的周期性显示，可以对相关滤胆2进行更实际的了解、分析。

对于设置水路切换器，具备反冲功能的净水器机型，溶解性总固体监测装置3可以设置分段限值。当显示装置31显示出的TDS数值超过预设分段限值时，通过设置的水路切换器对相关滤胆2的滤料层进行由后向前的反冲清洗，将截留在滤料层表面，以及渗透在滤料层内的杂质反向冲出，延长滤胆的寿命。

当设置水路切换器的净水器某一滤胆滤料层经“过由后向前”的反冲清洗后重新过滤运行，其出水管路对应的TDS数值突然升高甚至与前一级TDS探头监测得到的TDS数值相同，则极有可能是该滤胆在进行反冲清洗时，将滤料层损坏，以至该滤料层出现“穿孔”而失效。

另外，由于各地水源。水质情况不同，以及输水管路情况各异，不同地区应用的净水器水处理侧重点也不同。作为最基本的控制手段，可以通过显示装置31显示对应过滤通道的五个位置监测得到的五组条溶解性总固体监测数据，以及流速监测数据，充分反映过滤通道中主要滤胆状态的渐变过程，使用户具有相应的判断、处置手段。

作为上述实施例的改进，所述的溶解性总固体监测装置设置数据存储器和采样样本；该溶解性总固体监测装置3对按该采样样本监测得到的一组监测数据进行处理得到的相应平均值，作为判断、控制相应滤胆状态渐变过程的数据用于溶解性总固体监测装置3存储和显示装置31显示。

现有的溶解性总固体监测装置都是在静止的水环境中测定溶解性总固体数值，此时作为溶质的溶解性总固体数值相对稳定便于测量。但是，为了便于用户在打开净水器龙头、使用净水器过程中了解溶解性总固体数值，以及得到相关报警提示信息，希望溶解性总固体监测装置在流动的水中进行监测，并且得到代表性较强的TDS数值。为此，溶解性总固体监测装置设置采样样本，对每一组监测采样数据进行处理得到的溶解性总固体平均值，作为显示、报警监控数值从而大大降低TDS数值的离散性和波动性，相应得到的TDS数值较为平稳，同时，溶解性总固体监测装置3存储的数据量也较少。

通过同一采样样本依次测得的过滤通道中各处监测TDS数值之间，以及与原水中的TDS原始数值的连续比较，并结合采用同一采样样本测得的流速数值，以及累积流量和滤胆使用天数，可以观察各滤胆的截留、过滤及矿化作用，以及该作用下降乃至最终丧失的渐变过程。

所述的采样样本是次数样本，或是天数样本；其中，对按次数采样样本监测得到的一组监测数据进行处理得到的相应平均值，作为当天判断、控制相应滤胆状态渐变过程的数据；对按设置天数采样样本监测得到的一组当天监测数据进行处理得到的相应平均值，作为判断、控制相应滤胆总状态渐变过程的数据，同时累计、存储机器运行的天数。滤胆总状态是指该滤胆自过水使用到被更换整个过程中的状态。

此外，鉴于通过长时间持续监测净水器过滤通道中过水的溶解性总固体数值，观察净水器各滤胆的过滤状态渐变过程，确定并报警显示相关滤胆的处置时机的技术方案的核心在于监测滤胆的“TDS数值的渐变”。考虑到这种“TDS数值的渐变”是缓慢进行的，往往以周或月为单位进展的，预设的限值与必须处置之间，还留出一段时间准备。因此在实际监测过程中，每天只需要确定有一个比较有代表性的数据对应TDS探头即可，多余的监测数据并无其他实际意义。而且，大量的数据占据较多的显示空间和存储空间。设置采样样本，对每一组监测采样数据进行处理得到的溶解性总固体平均值，既可以获得较真实的监测数据，又可以避免TDS无控制监测产生的大量没有代表性数据，实现“监测的自动控制”。

在第四个实施例中，采用的次数样本是5，即针对某一TDS监测探头，每天取五次监测数值的平均值作为该TDS监测数据和流速监测数据的当天存储、显示数据。在溶解性总固体监测装置3核定的一天时间内，5次采样时机由流量转子控制。此后，溶解性总固体监测装置3不再监测当天的TDS数据和流速数据，只累计过滤通道的过水时间，用于累计过水流量。监测数值超出限值，闪烁报警提示是指满足次数样本5的当天存储、显示数据平均值超限值。

在第四个实施例中，采用的天数样本是15，即将15个当天监测数据作为一组，取其平均值作为一个时间单位进行存储、显示。在溶解性总固体监测装置3核定的15天时间内，溶解性总固体监测装置3将所存储的不超出15个的当天存储、显示数据的平均值确定为最终存储、显示数据；同时累计过滤通道的过水流量。监测数据闪烁报警提示“必须处置”，是指满足天数样本15的当天存储、显示数据平均值超出限值。

例如，采用超滤膜滤胆作为精细滤胆的净水器的数据处理装置3在其内置时间核定的一天内，随净水龙头的开启带动流量传感器6启动而运行，通过TDS探头41、42、43、44、45分别监测出TDS1、TDS2、TDS3、TDS4、TDS5的相应数据为388、286、229、108、141。第二次净水龙头开启，数据处理装置3测得的五个数据依次为394、299、226、122、154。同理，数据处理装置3后三次测得的三组数据是372、281、208、103、135；376、289、214、115、148；385、292、221、111、143。数据处理装置3将5次监测得到的五组数据进行算术平均处理得到一组相应的平均值数据：383、289、220、112、144作为按次数样本5监测得到的当天监测数据进行存储，并在显示装置31上显示。

以此类推，数据处理装置3按设定的天数样本数10，将得到的10个当天监测数据作为一组，取其平均值作为该时间段的数据进行存储、显示。最终，在一年时间内，形成数据处理装置3存储，并通过显示装置31显示的数据为36组，每个TDS探头对应的TDS监测数据有36个。

在此基础上，还可以采用分层处理、存储及显示相关监测数据。根据不同的显示需要，设置第二层存储、显示数据采样样本，对部分第一层显示的数据进行平均值处理后存储、显示，并以相应的标志注释，从而简化基本的显示数据。如在第一层设定的天数样本数10基础上，将第二层采样样本数设置为第一层采样样本数的整数倍，例如120天或180天，并且设定要求多余的第一层采样样本数为3，届时，显示装置显示的第一层显示数据达到第二层采样样本数要求后，其部分数据按平均数值自动转换成第二层显示数据，并以相应的标志注释，从而将第一层显示数据由原来的9个或15简化为1个第二层显示数据。

当累计的次数样本数不足5个，或当天数样本数不足15个时，仍取其相应数据的平均值存储、显示，只是该值随采样天数的增加而变化，直至分别满足1天或15天的采样样本时间要求后才最终确定并存储。

所述的溶解性总固体平均值即TDS平均值，既可以是算术平均值，也可以是加权平均值。所述的采样次数样本数及天数样本数不限于5和15。所述的采样样本数可以随意设定，并且可以为1。通常，采样样本数的范围为1、2～180。当采样样本数选取2～180后，每监测出2～180个数值处理一次，得到一个平均数值用于报警提示或显示。当采样样本数选取1后，测得的监测数据直接用于存储、显示及报警提示。

鉴于滤胆截留杂质直至更换是一个长时间渐变的过程，采用受水流触发的启动开关装置控制的溶解性总固体监测装置3，以及根据采样样本数获得平均TDS数值进行显示的监测模式，避免溶解性总固体监测装置3，显示装置31一直处于监测、显示状态，大量无效数据占据存储、显示空间。

本发明的第五个实施例是在上述实施例的基础上，将溶解性总固体监测装置3、TDS探头4的监测运行置于启动开关装置有导通切换至断开后的延时时间内进行。

所述的溶解性总固体监测装置设置延时断开控制电路；当启动开关装置由导通状态切换至断开状态时，溶解性总固体监测装置在延时断开控制电路的延时断开时间内进行溶解性总固体数据的监测、处理，然后再关闭运行。此时过水管路中的水较稳定，监测到的TDS数值相对准确、稳定。

另外，作为上述五个实施例的改进，所述的溶解性总固体监测装置3设置信息显示按键；该溶解性总固体监测装置3存储对应某监测探头4的相关数据；如对应某相关监测探头4的最新监测数据和相应的限值，以及相关滤胆2的累计使用天数和累计流量。通过信息显示按键，用户和维修服务人员可以随时掌握溶解性总固体监测装置3存储的最新监测数据。

作为上述五个实施例的改进，所述的信息显示按键控制显示装置相关监测数据对应处显示处置标记。当对某一滤胆进行反冲清洗，或者更换处理后，通过信息显示按键在相关监测数据上做出相应的标记，提示、区分监测数值出现的突变。

作为上述五个实施例的进一步改进，所述的信息显示按键还控制显示装置31显示所有相关监测、累计数据，包括相应的原水溶解性总固体数值、对应相关监测探头的溶解性总固体数值及预设限值、过水流速值及预设限值、相关滤胆的累计过水流量、累计使用天数。

所述的对应某一监测探头4的相关监测数据包括对应超出预设限值的报警处、滤胆反冲清洗处、滤胆更换处的所有监测数据，以及作为进一步显示的每一次监测数据。厂家、维修服务人员和用户可以根据需要了解某一监控位置上的所有监测数据，并且还可以得到对应该时间变量的其他监测位置上的相关监测数据，从而对净水器进行全面的技术分析。

对于介于两个滤胆更换处置标志之间的滤胆监测数据，在保留第一个和最新的若干个显示数据前提下，可以对中间的满足第二层采样样本个数的第一层显示数据进行简化处理转化为相应的第二层显示数据。

作为上述五个实施例的更进一步改进，所述的溶解性总固体监测装置设置存储相关监测数据的存储卡，并将存储相关监测数据的存储卡取出并移至计算机上再进行显示、打印处理。所有显示数据都可以以监测时间先后顺序列表打印出来，并将该顺序以序号排列，从而满足不同层面的需要。

此外，数据存储器存储的数据也可以通过接口直接输出，或输送到计算机上进行显示、打印处理，或直接通过各类打印装置打印。

现场用户和维修服务人员可以将存储卡存储记录的所有监测数据信息，移至计算机上，通过互联网发送至厂家进行远程分析处理。当需要将某台净水器的数据存储器内的相关监测数据传输到生产厂家时，还可以通过计算机、互联网发送至厂家进行远程分析处理。

净水器厂家通过互联网接收各地用户反馈的监测数据信息，既可以进行“一对一”的指导，还可以对各地区水质进行分类处理，建立相关的水质信息档案，开展有针对性的产品研发工作。

Claims (10)

1.一种带多探头溶解性总固体监测装置的净水机，包括带不同滤料的滤胆(2)及过水管路(1)，以及用于显示溶解性总固体数据的显示装置(31)；各滤胆(2)串接在过水管路(1)中构成过滤通道，初级滤胆、前置滤胆、精细滤胆和后续功能化滤胆依次连接，其中滤料筛网孔径最小的滤胆为精细滤胆(24)，其特征在于还包括设置位于精细滤胆(24)出水管路中的监测探头(44)，和1～4个辅助的监测探头的溶解性总固体监测装置(3)，其输出端连接显示装置(31)，显示通过各特定位置上监测探头持续跟踪监测得到的对比数据；该溶解性总固体监测装置(3)辅助的监测探头或位于初级滤胆(21)前的原水进水管路中，或位于初级滤胆(21)的出水管路中，或位于前置滤胆(23)的出水管路中，或位于精细滤胆(24)后面的后续功能化滤胆的出水管路中；溶解性总固体监测装置(3)通过各监测探头对位于各相关滤胆过水管路中的溶解性总固体参数进行持续跟踪监测，并将对应某一监测时间对应各不同位置处同批次的对比数据在显示装置(31)上显示。

2.如权利要求1所述带多探头溶解性总固体监测装置的净水机，其特征在于所述的精细滤胆(24)或为反渗透膜滤胆或为纳滤膜滤胆；所述的溶解性总固体监测装置(3)设置两个监测探头，其中一个位于精细滤胆的出水管路中，另一个或位于初级滤胆(21)的进水管路中，或位于后续功能化滤胆的出水管路中。

3.如权利要求1所述带多探头溶解性总固体监测装置的净水机，其特征在于用于监测比较精细滤胆过滤效果的溶解性总固体监测装置(3)的两个监测探头分别位于该精细滤胆的进、出水管路中。

4.如权利要求1、2或3所述带多探头溶解性总固体监测装置的净水机，其特征在于还包括人为加注处置标记的按键；通过该按键对已存储在溶解性总固体监测装置(3)中，并在显示装置(31)显示的相关监测数据上做出相应的处置标记，提示、区分监测数值出现的突变。

5.如权利要求1、2或3所述带多探头溶解性总固体监测装置的净水机，其特征在于所述溶解性总固体监测装置(3)设置与外部设备建立数据通信联系的装置；该装置是至少是存储卡或外设接口二者之一的装置。

6.一种带多探头溶解性总固体监测装置的净水机滤胆监测方法，各滤胆(2)串接在过水管路(1)中构成过滤通道，其中滤料筛网孔径最小的滤胆为精细滤胆(24)，其特征在于设置2～5个监测探头(4)及超限报警器(32)及限值的溶解性总固体监测装置(3)；该溶解性总固体监测装置(3)通过连接的2～5个监测探头(4)，分别监测过滤通道不同位置处的溶解性总固体数据，每一个监测探头(4)对应一个溶解性总固体监测数据：溶解性总固体监测装置(3)根据需要在原水进水管路中、初级滤胆(21)、前置滤胆(23)、精细滤胆(24)，以及后续功能化滤胆的各自出水管路中，设置2～5个监测探头(4)，监测相应位置过水中的溶解性总固体数值，并通过对过滤通道不同位置处的同批次溶解性总固体监测数据进行跟踪对比处理，监控某一监测时间所对应过滤通道中相关滤胆的过滤、处理效果，作为判断、控制相关滤胆(2)过滤状态渐变过程或过滤状态渐变过程及后续功能化滤胆处理情况的依据；该超限报警器(32)的报警模式至少是显示报警，或是声音报警器，或是结合显示、声音的综合报警模式三者之一的模式；溶解性总固体监测装置(3)通过比较筛选出超出溶解性总固体监测探头(4)对应预设限值的溶解性总固体数值，判别是否存在异常的滤胆并在确认滤胆异常后触发超限报警器(32)提示用户。

7.如权利要求6所述带多探头溶解性总固体监测装置的净水机滤胆监测方法，其特征在于溶解性总固体监测装置(3)或对过滤通道相同位置处不同批次的溶解性总固体监测数据进行对比处理，或通过设置的显示装置(31)显示相关监测滤胆的过滤效果；其中，在对过滤通道相同位置处不同批次的溶解性总固体监测数据进行对比处理模式中，溶解性总固体监测装置比较该位置处前、后的监测数据，判断相关滤胆(2)滤料层状态随过水时间累计增加所发生的渐变情况，并在监测到该位置处的溶解性总固体监测数据超出限值后触发超限报警器(32)提示报警；在通过显示装置(31)显示相关监测滤胆的过滤效果的模式中，显示装置(31)通过溶解性总固体监测装置(3)分别设在相关监测滤胆进、出水管路中的监测探头相应得到的溶解性总固体数据，直接显示该监测滤胆的过滤效果。

8.如权利要求6所述带多探头溶解性总固体监测装置的净水机滤胆监测方法，其特征在于所述的溶解性总固体监测装置(3)还设置显示装置(31)和采样样本，并按设定的采样样本，对最新的一组采样数据进行处理得到的溶解性总固体平均值，作为显示、判断、控制、存储相关滤胆过滤状态渐变过程的相关监测数据；溶解性总固体监测装置(3)不监测超出采样样本的采样数据。

9.如权利要求6、7或8所述带多探头溶解性总固体监测装置的净水机滤胆监测方法，其特征在于当溶解性总固体监测装置(3)监测到的溶解性总固体监测数据异常时，结合过滤通道其他不同位置处的同批次溶解性总固体监测数据进行综合对比处理，监控相关滤胆的过滤状态，并作为综合判断相关滤胆(2)在过滤状态中异常的依据。

10.如权利要求6、7或8所述带多探头溶解性总固体监测装置的净水机滤胆监测方法，其特征在于所述溶解性总固体监测装置(3)设置与外部设备建立数据通信联系的装置；该装置是至少是存储卡或外设接口二者之一的装置；所述的溶解性总固体监测装置存储的相关监测数据通过该装置移至计算机上进行处理，并且通过互联网及溶解性总固体监测装置(3)设置与外部设备建立数据通信联系的装置，将某台净水器溶解性总固体监测装置(3)的数据存储器内的相关监测数据发送至厂家进行远程分析处理；净水器厂家通过互联网接收各地用户反馈的监测数据信息，或进行“一对一”的处理，或进行分类处理，建立各地的净水器用户信息档案。