CN110597141A - 一种防止水龙头跑水的智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防止水龙头跑水的智能控制系统，所述防止水龙头跑水的智能控制系统包括供电单元、流量传感器、微处理器、数据存储单元、电磁阀，其中供电单元、数据采集单元、流量传感器以及电磁阀均独立的与微处理器连接，所述流量传感器安装于入户水管中，流量传感器周期性的将所采集到的即时流量数据传输至微处理器；所述电磁阀安装于入户水管中，所述微处理器中设置有判定模块，能够对是否跑水进行判定，当判定跑水时微处理器向电磁阀发出关闭指令从而关闭电磁阀；该系统能够利用简单的指令计算，充分考虑到用水时长和单次用水量两方面的因素，对是否发生跑水进行准确判断，及时从源头关闭进水管，从而起到防止跑水的目的。
Description
技术领域
本发明提供了一种能够防止水龙头跑水的装置，尤其涉及一种能够智能化进行控制的系统，属于物联网技术领域。
背景技术
现有的水龙头，在日常生活中都会遇到停水的情况，停水后打开水龙头忘记关闭的情况也时有发生，一旦来水时家里没有人，不能及时的关闭水龙头，那么跑水就在所难免；跑水不光白白浪费水，同时流出来的水很有可能造成房屋的漏水、地板被泡水、电器短路等事故，给自己的家里带来很大的经济损失和安全隐患，往往还会影响到邻居，造成各种麻烦和邻里矛盾，不可小视。
市场上虽然有一些相关的防跑水水龙头,如一些纯机械的节水水龙头，大都需在水龙头后面增加额外的自闭控制装置，机构复杂，使用情况并不理想；或者是在对水龙头本身的结构进行改进，例如中国专利《CN201420730226-一种防跑水水龙头》、《CN201520625112-防跑水的水龙头》、《CN201610057397-一种防跑水水龙头》、《CN201621120289-一种防跑水水龙头》等。以上水龙头均是通过复杂的机械结构而实现的防跑水的功能，此类水龙头在使用时需要对原有的水龙头进行更换。但是一般而言，一个正常的家庭中都不止有一个水龙头，因此更换的成本较大。
发明内容
本发明提供了一种防止水龙头跑水的智能控制系统，该系统能够利用简单的指令计算，充分考虑到用水时长和单次用水量两方面的因素，对是否发生跑水进行准确判断，及时从源头关闭进水管，从而起到防止跑水的目的。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种防止水龙头跑水的智能控制系统，所述防止水龙头跑水的智能控制系统包括供电单元、流量传感器、微处理器、数据存储单元、电磁阀，其中供电单元、数据采集单元、流量传感器以及电磁阀均独立的与微处理器连接，供电模块包括电池或外接电源，以及供电电路，通过供电电路对微处理器和电磁阀供电，所述流量传感器安装于入户水管中，流量传感器周期性的将所采集到的即时流量数据传输至微处理器，所述微处理器中集成有时间模块，微处理器接收流量传感器所传输的数据并将该流量数据所对应的时间数据进行捆绑，并将流量数据和时间数据合并传输至数据存储单元；所述电磁阀安装于入户水管中，所述微处理器中设置有判定模块，能够对是否跑水进行判定，当判定跑水时微处理器向电磁阀发出关闭指令从而关闭电磁阀；
所述微处理器的判断跑水方法如下：根据用户的用水习惯以及跑水特性，在微处理器中设定以下因子并计算相关数值：
瞬时流量K：当前流量计中采集到的即时流量值，由微处理器每隔t秒传输至数据存储单元进行存储，5＞t＞0.5；
用水时长T：一段连续的不为零的K数值集合中，第一个不为零的K值所对应的时刻距离当前时刻的时长；
用水时段流量修正系数M：根据用户的用水习惯将一天分为三个时段，分别为用水晚高峰时段，对应流量修正系数M1，白天用水时段，对应流量修正系数M2，深夜时段，对应流量修正系数M3；
累计用水量L：一段连续的不为零的K数值集合中，连续用水的累计用水量，L＝(K1+K2……+Kn)T/n；
累计用水量系数N：根据用户的用水习惯设定三个区间，第一区间为小于L1，第二区间为L1～L2，第三区间为大于L2，根据累计用水量L所处于的区间分别对应三个累计用水量系数N1、N2、N3；
跑水判定值X：X＝T*M+L*N，跑水参照值Y：根据跑水特性设定的参照值；
微处理器将跑水判定值X与跑水参照值Y进行对比，当X≥Y时，则判定为跑水。
所述微处理器中还设置有休眠模块，当接收到的瞬时流量K为零时，微处理器处于休眠模式，不进行相关计算和判定；当接收到的瞬时流量K不为零时被唤醒。
还设置有无线通讯单元，所述无线通讯单元与微处理器连接，并接入无线网络中，通过无线网络与用户移动终端进行连接，当微处理器判定跑水时微处理器通过无线通讯单元向用户移动终端中传递跑水信息。设备的通讯方式采用超低功耗的窄带物联网 (NB-IoT)技术，用于保证设备的电源可保证5年以上的供电。
所述的跑水参照值Y根据每个季节的用水量不同而对应的进行调整。
智能控制系统安装于入户水表的后方。
本发明提供的防止水龙头跑水的智能控制系统与现有技术相比具有以下优点：1、本发明提供的智能控制系统，安装于家用的入户水表的后方，不需要对家庭内部的管网和水龙头进行改动，因此安装使用方便。2、本发明中通过时间、流量、时长等多个因素对跑水进行综合判定，同时还能够根据每个家庭不同的用水习惯甚至每个季节不同的用水习惯进行调节判定基准，因此判定准确，不会发生误判状况。3、本发明中还设置有采用超低功耗的窄带物联网(NB-IoT)技术的无线通讯单元，能够将跑水信息发至移动终端，从而及时告知户主。4、最重要的是，本发明不仅能够防止跑水状况的发生，甚至还能够对一些异常用水状况进行判定，如用户在洗浴时昏迷而导致的持续长时间用水状况，从而避免意外状况的发生。5、当发生跑水状况时，虽然采用本专利中的智能控制系统需要在水流淌一定的时间后才能判断为发生跑水状况，有一部分水会流出导致浪费，但是相对于跑水的整体危害性而言，跑水发生时初期流出的小部分水所造成的的危害或浪费是微乎其微的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
以下实施例中所述防止水龙头跑水的智能控制系统安装于入户水表的后方，包括供电单元、流量传感器、微处理器、数据存储单元、电磁阀，其中供电单元、数据采集单元、流量传感器以及电磁阀均独立的与微处理器连接，供电模块包括电池或外接电源，以及供电电路，通过供电电路对微处理器和电磁阀供电，所述流量传感器安装于入户水管中，流量传感器周期性的将所采集到的即时流量数据传输至微处理器，所述微处理器中集成有时间模块，微处理器接收流量传感器所传输的数据并将该流量数据所对应的时间数据进行捆绑，并将流量数据和时间数据合并传输至数据存储单元；所述电磁阀安装于入户水管中，所述微处理器中设置有判定模块，能够对是否跑水进行判定，当判定跑水时微处理器向电磁阀发出关闭指令从而关闭电磁阀；还设置有无线通讯单元，所述无线通讯单元与微处理器连接，并接入无线网络中，通过无线网络与用户移动终端进行连接，当微处理器判定跑水时微处理器通过无线通讯单元向用户移动终端中传递跑水信息。设备的通讯方式采用超低功耗的窄带物联网(NB-IoT)技术，用于保证设备的电源可保证5年以上的供电。
以下实施例中将结合具体家庭状况对本系统的跑水判断方法进行详细阐述。
实施例1
我国南方某家庭用户，家庭成员为两夫妻加10岁儿童，根据该家庭的用水习惯以及跑水特性，在微处理器中设定以下因子并计算相关数值：
瞬时流量K：当前流量计中采集到的即时流量值，由微处理器每隔2秒传输至数据存储单元进行存储；
用水时段流量修正系数M：根据用户的用水习惯将一天分为三个时段，分别为用水晚高峰时段，对应流量修正系数M1＝8升/分钟，白天用水时段，对应流量修正系数M2＝9升/分钟，深夜时段，对应流量修正系数M3＝10升/分钟；
累计用水量系数N：根据用户的用水习惯设定三个区间，第一区间为小于40升，第二区间为40～100升，第三区间为大于100升，根据累计用水量L所处于的区间分别对应三个累计用水量系数N1＝1.2、N2＝1.3、N3＝1.4；
跑水参照值Y：根据跑水特性设定的参照值Y＝400。
模拟情形1：女主人在晚高峰期间采用浴缸泡澡，由于浴缸较大，采用大流量蓄水，一般连续蓄水时间10分钟，蓄水量200升，跑水判定值X＝T*M+L*N＝360，低于跑水参照值Y，因此不会判定跑水。
模拟情形2：儿童夏季放暑假，白天在家无人看管，将阳台拖把池的水龙头开启后玩水，由于小区楼顶供水管网检修突发停水，于是儿童下楼玩耍忘记关闭水龙头，后检修完毕后恢复供水，于是阳台水龙头发生跑水，水龙头为DN15规格的，其水流量每分钟约22.5升，在开始跑水后的第9-10分钟内，水流量超过220升后，跑水判定值X会超过设定的参照值Y＝400，判定为发生跑水，此时微处理器向电磁阀发出关闭指令从而关闭电磁阀，同时通过无线通讯单元向用户移动终端中传递跑水信息。
实施例2
我国北方某家庭用户，家庭成员为两位老夫妻独居，根据该家庭的用水习惯以及跑水特性，在微处理器中设定以下因子并计算相关数值：
瞬时流量K：当前流量计中采集到的即时流量值，由微处理器每隔2秒传输至数据存储单元进行存储；
用水时段流量修正系数M：根据用户的用水习惯将一天分为三个时段，分别为用水晚高峰时段，对应流量修正系数M1＝7升/分钟，白天用水时段，对应流量修正系数M2＝8升/分钟，深夜时段，对应流量修正系数M3＝9升/分钟；
累计用水量系数N：根据用户的用水习惯设定三个区间，第一区间为小于40升，第二区间为40～100升，第三区间为大于100升，根据累计用水量L所处于的区间分别对应三个累计用水量系数N1＝1.2、N2＝1.3、N3＝1.4；
跑水参照值Y：根据跑水特性设定的参照值Y＝350。
模拟情形1：女主人在晚高峰期间采用淋浴冲洗，由于老年人行动不便，因此洗澡花费时间较长，但是由于采用淋浴冲洗，花洒的出水量并不大，洗澡连续用水时长为30 分钟，累计用水70升，跑水判定值X＝T*M+L*N＝301，低于跑水参照值Y，因此不会判定跑水。
模拟情形2：男主人岁数较大，身患老年性疾病高血压，在晚高峰期间采用淋浴冲洗，由于老年人怕冷，因此洗澡时设置的水温较高，在沐浴过程中突发昏迷状况，由于女主人不在家，因此没人发现男主人昏迷。在连续用水35分钟，累计用水量达到80升后，跑水判定值X会超过设定的参照值Y＝350，判定为发生跑水，此时微处理器向电磁阀发出关闭指令从而关闭电磁阀，同时通过无线通讯单元向用户移动终端中传递跑水信息。女主人接收到跑水信息后即刻赶回家，发生男主人在浴室昏迷立即拨打120急救，由于抢救及时，男主人未导致严重的后果。
Claims (5)
1.一种防止水龙头跑水的智能控制系统，其特征在于：所述防止水龙头跑水的智能控制系统包括供电单元、流量传感器、微处理器、数据存储单元、电磁阀，其中供电单元、数据采集单元、流量传感器以及电磁阀均独立的与微处理器连接，供电模块包括电池或外接电源，以及供电电路，通过供电电路对微处理器和电磁阀供电，所述流量传感器安装于入户水管中，流量传感器周期性的将所采集到的即时流量数据传输至微处理器，所述微处理器中集成有时间模块，微处理器接收流量传感器所传输的数据并将该流量数据所对应的时间数据进行捆绑，并将流量数据和时间数据合并传输至数据存储单元；所述电磁阀安装于入户水管中，所述微处理器中设置有判定模块，能够对是否跑水进行判定，当判定跑水时微处理器向电磁阀发出关闭指令从而关闭电磁阀；
所述微处理器的判断跑水方法如下：根据用户的用水习惯以及跑水特性，在微处理器中设定以下因子并计算相关数值：
瞬时流量K：当前流量计中采集到的即时流量值，由微处理器每隔t秒传输至数据存储单元进行存储，5＞t＞0.5；
用水时长T：一段连续的不为零的K数值集合中，第一个不为零的K值所对应的时刻距离当前时刻的时长；
用水时段流量修正系数M：根据用户的用水习惯将一天分为三个时段，分别为用水晚高峰时段，对应流量修正系数M1，白天用水时段，对应流量修正系数M2，深夜时段，对应流量修正系数M3；
累计用水量L：一段连续的不为零的K数值集合中，连续用水的累计用水量，L＝(K1+K2……+Kn)T/n；
累计用水量系数N：根据用户的用水习惯设定三个区间，第一区间为小于L1，第二区间为L1～L2，第三区间为大于L2，根据累计用水量L所处于的区间分别对应三个累计用水量系数N1、N2、N3；
跑水判定值X：X＝T*M+L*N，跑水参照值Y：根据跑水特性设定的参照值；
微处理器将跑水判定值X与跑水参照值Y进行对比，当X≥Y时，则判定为跑水。
2.根据权利要求1所述的防止水龙头跑水的智能控制系统，其特征在于：所述微处理器中还设置有休眠模块，当接收到的瞬时流量K为零时，微处理器处于休眠模式，不进行相关计算和判定；当接收到的瞬时流量K不为零时被唤醒。
3.根据权利要求1所述的防止水龙头跑水的智能控制系统，其特征在于：还设置有无线通讯单元，所述无线通讯单元与微处理器连接，并接入无线网络中，通过无线网络与用户移动终端进行连接，当微处理器判定跑水时微处理器通过无线通讯单元向用户移动终端中传递跑水信息，设备的通讯方式采用超低功耗的窄带物联网(NB-IoT)技术，用于保证设备的电源可保证5年以上的供电。
4.根据权利要求1所述的防止水龙头跑水的智能控制系统，其特征在于：所述的跑水参照值Y根据每个季节的用水量不同而对应的进行调整。
5.根据权利要求1所述的防止水龙头跑水的智能控制系统，其特征在于：智能控制系统安装于入户水表的后方。
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