CN105980637A - 用于涉及净化、循环和/或分离的水混合装置的调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种用于调节允许净化和或者再生或分离水的混合装置的方法，所述方法包括在测量点测量混合装置的水中的水质参数；基于水质参数的量值决定水质参数的限值，所述限值是洁净水限值的参比；和如果在测量点中的水质参数在水质参数的限值外部，则在混合装置中分离水，否则再生水。

Description

用于涉及净化、循环和/或分离的水混合装置的调节方法

技术领域

本发明涉及一种用于调节允许净化和或者再生或分离水的混合装置的方法。

背景技术

全部高级系统均具有某个种类的调节或控制系统。本发明涉及用于水净化和循环或分离的系统。这类系统的例子是淋浴器或盥洗池等。在下文，这类装置称作混合装置，这与再生或分离去除已经用过的水(例如流入淋浴器中地漏的水)的能力相关。

本发明的一个目的提供用于这类混合装置的调节方法，所述调节方法就系统水回路内部的可靠性(无论水源是什么)和可能扰动而言改进。

发明内容

上述目的通过一种用于调节允许净化和或者再生或分离水的混合装置的方法实现，所述方法包括：

-在测量点测量混合装置中水的水质参数；

-基于水质参数的量值决定水质参数的限值，所述限值是洁净水限值的参比；和

-如果在测量点中的水质参数在水质参数的限值外部，则在混合装置中分开水，否则再生水。

在这种情况下，表述“调节”具有几个同义词，例如控制，这也由本发明体现。

本发明涉及基于水质参数的量值决定水质参数的限值，这暗示不受确定限值的绝对值调节的主动调节构思。否则，绝对值目前用来调节其他混合装置。

相对于本发明，应当指出调节方法涵盖在系统中的相同位置即在一个和相同的传感器中进行水质参数测量以获得瞬时值及决定限值的测量的情况，和其中在不同位置和因此在不同传感器中进行这两种测量的情况。因此，根据一个具体实施方案，在其中测量水质参数瞬时值的测量点进行水质参数测量以决定限值。在本发明的另一个具体实施方案中，在其中测量水质参数瞬时值的测量点之外的另一个测量点进行水质参数测量以决定限值。后一情况暗示虽然总是存在测量的水质参数瞬时值，但是这个测量点并不必然地充当设定什么应当视为系统中洁净水的限值范围的测量点。然而，本发明的调节方法涉及动态调节并且不涉及使用绝对值。本发明提供了解决与下述事实相关的问题的调节方法：抵达混合装置(如淋浴器)的给水正常情况下随时间推移具有变动的质量。

上文还暗示当声称“水”时，应当理解这可以指本发明混合装置内部容纳的流的不同部分。

另外，取决于水的质量，表述“混合装置”与再生或分离的能力有关。如此推动调节过程，从而如果在测量点中的水质参数在水质参数的限值外部，则将水分离去除，因为认为它不适宜。然而，只要水具有良好质量，则将水在混合装置系统中再循环以便重复使用。还可以谈到，分离去除的水可以通过净化或另一个类型的处理作进一步加工，或可以引向弃去并且送至排水管。

另外，表述“如果在测量点中的水质参数在水质参数的限值外部”暗示具有指示不够洁净的水的值。取决于何种类型的水质参数正在使用，这种“外部”可以指高于或低于测量值。提及表述“洁净水”时，这暗示可接受在系统中再循环(即并非必须分离除去的)的水。另外，“分离除去”并不明确地意指抛弃，但是可以暗示分离去除随后用于其他目的的水流。然而，当分离除去水时，它在系统的主要再循环回路中不再循环。

本发明具有几个优点。首先，调节过程提供对所用水源的自动调整。由于水及其特性对不同来源而言变动，因此一个优点是使用如根据本发明的“智能系统”，从而水质和水质参数的限值可以针对特定条件单独设定。第二，调节过程还确保混合装置以恰当方式调整系统内部的扰动。由于调节过程受动态调节推动并且不利用绝对值，所以系统可以调整系统内部不影响水质但实际上仅影响测量值的变。一个可能例子是测量用传感器上污染状况与水中致污物的差异。下文进一步讨论这点。

作为又一个例子，本发明还可以处理例如在水入流上布置的传感器和在水收集单元中布置于地漏内的传感器之间的永久偏移。如果在收集单元中传感器上存在结垢或致污物，这种偏移可以例如发生。由于随时间推移比较传感器的值时，系统在这种情况下可以检出该偏移，所以也可以通过本方法处理这种偏移，从而在考虑这种偏移时设定限值。

本发明还提供增加的基于不同需要和要求调节系统的能力。不仅通过调节直接水质参数，还通过考虑其他参数，这是可能的。例如，如果淡水供给量十分低，则可能有意义的是能够以高度再循环模式调节系统，从而分离除去很少的水，即，如果这种水在后续单元中未净化并且随后返回混合装置的话。随后，混合装置可以具有相对增加的滤器效应，如通过包含更大或更多的滤器。在另一方面，当系统的总成本是关键因素时，则系统可以根据影响这点的参数(如滤器消耗量和例如水净化成本)调节，这例如与水中的污染水平以及温度有关。

附图简介

图1显示其中可以实施根据本发明的一个或多个实施方案的调节方法的混合装置的简化流程图。

图2显示根据本发明的一个实施方案的可能调节方法回路的程序流。

图3显示调节本发明混合装置的图。

具体实施方式

下文公开了本发明的一些具体实施方案。

根据本发明的一个具体实施方案，通过统计处理设定限值。根据另本发明的一个具体实施方案，通过计算移动平均值决定水质参数的限值。计算移动平均值可能在上文提到的两种情况下有意义，即当限值在与瞬时值相同的测量点中决定时和另外在另一个测量点作出这个决定的情况下。

计算移动平均值或另一个形式均值的指令允许系统调节水入流的天然变化。为时间段设定限值的存储器应当至少覆盖正常使用情况。一个例子是超过5分钟，因为6-7分钟可以视为正常使用淋浴器形式的混合装置。

另外，对于统计处理，可以使用许多不同的目的数学方法。因此，限值可以通过不同的数学运算设定。使用的可能运算的例子是K-均值聚类法和/或移动平均法(例如低通滤器)。K-均值聚类法可以用来移除或滤去对应于明显污染的水的测量值或群组。作为一个例子，当观察图3时，在实际调节方法中可以滤去显示出高值及本身明显污染的值的峰内部的测量值。因而，限值可以按又一种苛刻方式限制以确保系统中正在使用洁净水的可靠性较高。移动平均法也可以用于相同目的，并且在这种情况下这涉及滤除短变异。这种特征提供了基于不同类型的条件和某些所需结果而调节系统的可能性。

根据本发明的又一个具体实施方案，调节还包括预测，并且其中水的分离或再生还基于水质参数的未来预测值。通过在调节方法中并入预测，系统还可以调节未来的合理水质。这是本发明“智能系统”构思中的另一个可能特征。为了能够预测，未来值可可以消除或最大限度减少待解决的其他可能的系统问题，如从传感器测量到系统内部实际动作所需要的时间和当系统从再循环行进至分离或相反情况时阀门关闭/开放的延迟。

可以进一步谈到，本发明的预测模式可以涉及计算水质参数测量值导数的运行。一个可能例子是基于实际测量值进行预测。

用于测量水质参数瞬时值的测量值可以在混合装置内部的不同位置获得。根据本发明的一个具体实施方案，获得水质参数瞬时值的测量点在水收集单元中或之后执行。水收集单元安置在混合装置的开放部分之后。如图1中所见，这个开放部分是其中水在使用者上方喷洒并且随后收集于所谓收集单元内的实际淋浴器。另外，在图1中还显示直接位于淋浴器下方的传感器，在这种情况下所述传感器是位于水收集单元内的传感器。

该收集单元可以包含半开式给水管线，但是可以是多种其他类型和形状的。测量点合适地安置在收集单元内部或与之紧邻。然而，应当指出测量点实际上也可以安置在收集单元之后，例如在罐中、在泵之前或之后或在滤器之前的某个地方，如图1中所示。由于测量涉及混合装置中的洁净水与污染水，这个点不适合在滤器之后或在实际淋浴器喷嘴中。然而应当指出，这些位置也可以包含用于测量的其他传感器。作为一个例子，一个或多个传感器，如一个电导率(EC)传感器，可以布置在滤器之后。这种EC传感器可以在滤器之后测量水质参数并且本发明的调节方法也可以通过利用来自这个EC传感器的输入执行，例如动态地设定限值。

另一个例子是在滤器后测量压力以获得可能的经滤器压降值并且如此显示滤器耗用水平的传感器。另外，如果滤器有缺陷，这也可以按这种方式提示。

如从上文理解，本发明涉及确定什么应当视为污染的水。为了能够做到这点，必须定义洁净水，这通过设定本发明水质参数的限值或多个限值产生。因此，根据本发明的一个具体实施方案，通过在洁净水存在的位置和时间处测量水质参数决定水质参数的限值。为了能够根据上文运行系统，系统必须“知道”将在何处测量洁净水。一个可能例子是在入流中或当确定罐仅容纳洁净水时在储罐中测量水。当罐在已清空后刚充满洁净水时，后者可能显而易见。

另外，用于决定限值的测量点可以位于不同位置。如上所述，这个测量点可也以是一个且与测量瞬时值的测量点相同的测量点。但是，其他位置也是可能的。根据一个具体实施方案，在到达混合装置的入流水中进行水质参数测量以决定限值。在另一个情况下，在容纳入流水和/或再循环水的储罐中进行水质参数测量以决定限值。另一个备选项是系统中多个混合装置的共用入流水中的中央传感器。在这些情况下，存在几种不同选项，如在热水或冷水入流上局部具有一个传感器，或在容纳入流水和/或再循环水的储罐中具有一个传感器。

如上文提示，本发明的方法还可以涉及额外的调节特征。根据一个具体实施方案，提供来自传感器的额外输入，从而甚至进一步增加可靠性。

另外，调节方法还可以基于某些参数调整。一个这样的参数是温度。由于冷的污染水与热的污染水相比具有低能量含量，所以调节过程还考虑水的温度用于调节也可以是有意义的。因而，限值可以依赖于水的温度。另外，水流量也可以是可以针对其调整方法的参数。在这种情况下，又一个问题是找到从再循环模式行进至分离模型和相反情况的最佳时程。因而，当运行从再循环模式行进至分离模式或相反时，本发明的调节方法还可以涉及延迟的手段。延迟可以尤其基于半开式给水管线的长度并入，所述给水管线在其末端具有开口以便在水不足够洁净时使水流向分离，因而相对于流量而优化从再循环模式行进到分离模型或相反情况的时序。

另外，例如，测量的经滤器压力差也可以用于调节过程。因而，可以增加滤器的耐久性并可以方式滤器压裂。

水质参数可以是一种或几种参数。例子是密度、表面张力、电导率、渗透压、去污力或浊度。电导率是优选使用的参数，因为这个参数可以通过电导传感器(如电导率(EC)传感器)测量，所述电导传感器从系统解决方案和成本角度均是有效备选。

附图详述

图1显示其中可以实施根据本发明的一个或多个实施方案的调节方法的混合装置的简化流程图。在这种情况下，混合装置是淋浴器。水通过冷水和热水管线流入系统。水输入储罐。可以存在已经安置在入流管线上或罐中的传感器。当独立传感器用于决定限值时，这种传感器可以是决定限值的传感器。水可以从储罐穿过净化单元泵送，所述净化单元一般包括一个或几个滤器，例如一个预滤器和一个纳米滤器。净化水在用于淋浴器中并流入地漏中的收集单元。这种水收集单元一般可以包括在其末端具有与分离或再循环连接的开口的半开式给水管线。在半开式给水管线中提供一个或多个传感器(参见下图1的淋浴器)。在混合装置的这个点中的传感器或多个传感器内测量瞬时值，也可以通过使用例如移动平均法决定限值。

如果水足够洁净，则水再循环至储罐，否则将水分离除去并且可能通过净化或处理进一步加工或简单地弃至排水管。

传感器例如还可以布置在混合装置的其他位置，如滤器后所示。可以布置这个传感器以提供甚至进一步的动态调节。

如上文提到，水质参数可以是电导率并且传感器(电导率(EC)传感器)包含电极对。由于EC传感器可以与随时间推移改变的参比连接，所以可以限制或消除可能的结垢问题。因而，根据本发明的可以甚至传感器电极上存在脂肪和其他沉积物层情况下进行电导率的测量。因此，本发明提供其中可以区分在电极上的污垢与水中污垢/致污物的“智能系统”。

就利用电导率和EC传感器而言，还可以说这些传感器可以在技术上涉及测量电阻，并且其中随后通过转换测量的电阻值获得电导率。混合装置还可以包括与EC连接的微处理器。另外，还应当谈到，电导率也可以用来测量除水质之外的其他参数，如液位和流量。

就本发明的调节方法而言，应当指出这种方法可以用于一个和相同的混合装置如淋浴器中的几股相关流上。作为一个例子，来自混合淋浴器底板的水可以例如收集在具有独立测量点的多个不同收集点中。

在图2中显示根据本发明的一个实施方案的一个调节回路。如可以从块状图显而易见，根据本发明存在几种可能性，如在与用于瞬时值的测量点相同的测量点中或在另一个测量点中并且例如使用不同形式的统计处理，决定限值。另外，决定限值的步骤还可以包括考虑其他额外的测量参数，如温度、压降和/或流量，以调整调节方法。

在图3中显示根据本发明方法的一个调节过程的图，在这种情况下，所述调节过程在本发明的混合淋浴器装置中进行执行。如可指出，点线代表在执行调节过程时水质随时间推移的限值。黑线代表在其中相同时间段期间测量水质的这个点中的水质实际量值。

首先，系统是干涸的并且这是实际测量值为何如此相对低的原。随后将水泵入系统并且随后测量值(在这种情况下其为电导率)增加至另一个水平。在这个时间段期间并入不同的扰动，例如正在淋浴的使用者进行的洗发剂洗头。当进行这种洗头时，水质量值增加并且当使用者已经停止洗发剂洗头时复返之前产生一个峰。如应当理解，较高值暗示较低的水质水平，即较不洁净的水或至少较不适合在系统中再循环的水。

另外，也可以看到，限值随时间推移基于实际测量值变化。尽管限值的这种变化相当小(这合乎需要)，它仍然随时间推移受水质实际测量值影响。因而，在系统中限值未作为一组固定值给出，而实际上依赖于系统中使用的水及还依赖于系统的实际使用情况，如使用者用洗发剂洗头等。

Claims (16)

1.一种用于调节允许净化和或者再生或分离水的混合装置的方法，所述方法包括：

-在测量点测量混合装置中水的水质参数；

-基于水质参数的量值决定水质参数的限值，所述限值是洁净水限值的参比；和

-如果在测量点中的水质参数在水质参数的限值外部，则在混合装置中分开水，否则再生水。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在其中测量水质参数瞬时值的测量点进行水质参数测量以决定限值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在其中测量水质参数瞬时值的测量点之外的另一个测量点进行水质参数测量以决定限值。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中限值通过统计处理设定。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中对应于明显污染的水的测量值或群组从全部其他测量值或群组过滤。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中通过计算移动平均值决定水质参数的限值。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中调节还包括预测，并且其中水的分离或再生还基于水质参数的未来预测值。

8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中获得水质参数瞬时值的测量点在水收集单元中或之后执行。

9.根据权利要求3-8中任一项所述的方法，其中通过在洁净水存在的位置和时间处测量水质参数决定水质参数的限值。

10.根据权利要求3-9中任一项所述的方法，其中在到达混合装置的入流水中进行水质参数测量以决定限值。

11.根据权利要求3-9中任一项所述的方法，其中在容纳入流水和/或再循环水的储罐中进行水质参数测量以决定限值。

12.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中方法中的调节过程基于水温、经滤器压降和/或水流量调整。

13.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中当运行从再循环模式行进至分离模式或相反时，方法中的调节过程涉及延迟手段。

14.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中水质参数是密度、表面张力、导电性、渗透压、去污力或浊度。

15.根据权利要求14所述的方法，其中水质参数是导电性。

16.根据权利要求15所述的方法，其中水质参数是在电导率(EC)传感器中测量的导电性。