CN111323456A - 水质检测装置、管道、智能净水器及智能家电 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水质检测装置、管道、智能净水器及智能家电，该水质检测装置包括：传感器，传感器包括工作电极、对电极和参比电极，工作电极、对电极以及参比电极中的至少两个电极通过待测水体与处理电路组成导电回路，检测待测水体中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的任意一个；工作电极采用的电极材料包括金属硅化物；和/或，对电极采用的电极材料包括金属硅化物。本发明实施例提供的技术方案，可以实时检测水质。
Description
技术领域
本发明实施例涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种水质检测装置、管道、智能净水器及智能家电。
背景技术
随着人们的生活水平的提高，人们越来越注重自身健康问题，日常生活中，水是人们最不可或缺的物质，但是随着环境的变差，饮用水质量也越来越不能满足人们对健康的追求。在国内不少自来水厂出厂的原水已经符合了新国标的标准，但水是一种独特的介质，特别容易滋生细菌等有害物质，因此在自来水管网输送过程中，为了要抑制和杀灭水体中的细菌。水厂一般在对源水进行净化处理的过程中加入含氯的消毒剂，比如氯气、次氯酸钠或其它固体氯消毒剂。它们在水中形成的强氧化性的次氯酸能有效地杀灭细菌等污染物，防止终端居民用户因细菌超标而生病，比如细菌超标极容易引起腹泻拉肚子等。但是，次氯酸消毒剂也不能过量。研究发现氯气消毒饮用水后残留在水里的余氯如果过量可引发食道癌、胃癌、直肠癌、膀胱癌、前列腺癌等癌症高发。有一些证据表明，儿童白血病的发生可能与长期饮用高含氯饮用水有很大关系。同时，还有一些疾病对氯气非常过敏。如果余氯不能去除，我们每日所饮用的咖啡、茶或汤，经加温煮沸饮用后，就相当于人体内即增加了3～4倍的致癌物。因此，自来水最好是需要使用净水器对水质进行过滤以后再饮用。净水器不光可以过滤掉残留在自来水的余氯，还可以过滤掉溶解在水里的矿物质，其中就有对身体毒性很大的重金属，也可以过滤掉水里的有机污染物。
以下以净水器为例说明现有的用水家用电器对于水质健康存在的技术问题。目前市场上净水器一般都是层层过滤、灭菌处理，使得人们可以直接饮用自来水。滤芯是净水器的核心部件，一般包括多级过滤滤芯，第一级是PP熔喷滤芯(聚丙烯超细纤维热熔缠结制成)，去除泥沙、铁锈等大颗粒。第二级采用颗粒活性炭滤芯，去除异味、余氯。第三级采用RO反渗透滤芯最为重要，过滤精度可达万分之一微米(0.0001μm)，水通过其微小的滤孔可去除抗生素、有机物、重金属、水垢、细菌、病毒等。第四级颗粒活性炭，进一步改善口感。
净水器的净水效果是依靠滤芯性能来保证的，随着滤芯使用时间的增长，滤芯的净化效果不断下降甚至损坏失效，导致出水水质变差，此时净水器生产出来的纯净水水质就不再纯净，而消费者却无法知晓，比如：pH值为6.5-8.5、氧化还原反应电位(ORP)值是重要的综合性指标，需要低于300mV才更利于健康，电导率或溶解性固体总量(TDS)值指示何时要更换RO过滤模块，余氯值指示何时要更换活性炭模块及消毒剂残留是否超标。现有的净水器滤芯更换基本上都是依据安装时间或总净化水量建议的一个滤芯更换周期方法。两种方法都有很大的不足，滤芯在原水水质不同的环境下使用寿命差距很大，上述的更换滤芯的方法不能准确的反映滤芯的实际使用寿命状况，更换早了会产生巨大的滤芯提前更换的浪费，更换不及时则会影响RO净水器产水水质。净水器过滤后的水中残留的余氯分子、氧化还原电位、离子的导电率高或者溶解性固体总量均在预设阈值之内，是满足直接饮用的标准。而现有的净水器，在使用一段时间之后，便会存在滤芯的净化效果不断下降甚至损坏失效，导致出水水质变差的技术问题。而传统的净水器缺乏对水质进行在线检测水质指标的技术，用户无法准确知道合适要换过滤器，也不知道过滤器的效果如何。而当活性炭过滤器过期没有即时更换的话，自来水里面的有机物和余氯残留就不能被有效去除，导致饮水健康问题。同时余氯残留还会破坏后继的RO反渗透膜，导致净水器反渗透膜的寿命大幅缩短。当反渗透膜损害没有即时更换，水质中的溶解性固体总量(TDS)就会上升，从而不能去除有害金属离子，比如铅等重金属，可能严重危害健康。
消费升级正推动家用电器进行智能化改造，其中水质在线检测一直是难题。最新的智能净水器逐步集成了TDS电极来监测反渗透膜的工作状况，可在反渗透膜失效后即时报警，提醒用户更换。也有个别高端机器使用了半导体光谱仪来监测总有机物含量(TOD)，从而可以监测活性炭过滤器的工作状况，可失效报警并提醒用户更换。但是光谱模块价格昂贵，也不能监测水中余氯含量，在家用电器中应用有限。环境监测等专业行业虽然有准确度很高的余氯、pH、ORP 电极，但由于采用传统电极结构和材料，体积庞大，价格昂贵。比如市场上主流余氯电极一般是直径2厘米、长度10厘米以上的探头，售价高达数千元，无法应用于净水器及其它使用自来水的家用电器。目前市场上还没有一种净水器能够实时监测水中残留的余氯含量。由于技术和价格等多种限制，目前更没有一种家电能够同时监测余氯、ORP、和TDS等多指标。
因此，亟需一种体积小、价格低廉的水质检测装置、管道、智能净水器及智能家电，对多种水质指标进行在线检测。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种水质检测装置、管道、智能净水器及用水的智能家电，体积小，价格低廉且可以对多种水质指标进行在线检测。
第一方面，本发明实施例提供了一种水质检测装置，包括：
传感器，所述传感器包括工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极、所述对电极以及所述参比电极中的至少两个电极通过待测水体与处理电路组成导电回路，检测所述待测水体中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的一种或多种；
所述工作电极采用的电极材料包括金属硅化物；
和/或，所述对电极采用的电极材料包括金属硅化物。可选地，所述处理电路包括处理器，所述处理器包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第一连接端与所述工作电极电连接，所述第二连接端与所述对电极电连接，所述第三连接端与所述参比电极电连接；
当检测水中余氯含量时，所述处理器基于余氯检测控制信号，向所述第一连接端施加第一电压信号，向所述第三连接端施加第二电压信号，向所述第二连接端施加第三电压信号，所述第一连接端和所述第三连接端之间的电压差值为固定电压差；
当检测水的氧化还原电位时，所述处理器基于氧化还原电位检测控制信号，将所述第一连接端和所述第三连接端接在开路电压测量电路的两端，悬空所述第二连接端；
当检测水的导电率或TDS含量时，所述处理器基于电导率或溶解性固体总量检测控制信号，向所述第一连接端施加第四电压信号，向所述第二连接端施加第五电压信号，悬空所述第三连接端。
可选地，所述处理电路还包括控制器，所述控制器包括控制信号输出端，用于输出所述余氯检测控制信号、所述氧化还原电位检测控制信号以及所述电导率检测控制信号中的一种或多种，所述控制信号输出端与所述处理器的控制信号输入端电连接。
可选地，所述处理电路还包括报警器，所述报警器的报警信号输入端与所述控制器的报警信号输出端电连接，用于所述待测水体中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的任意一个大于预设阈值时，发出报警信号。
可选地，所述电极材料包括硅基材层；
第一金属硅化物层，位于所述硅基材层上的一侧。
可选地，所述电极材料包括第二金属硅化物层；
硅基材层，位于所述第二金属硅化物层的一侧；
第三金属硅化物层，位于所述硅基材层远离所述第二金属硅化物一侧的表面。
可选地，所述金属硅化物包括硅化铂、硅化镍、硅化钛、硅化钴、硅化钯或硅化钨中的一种或多种。
可选地，所述参比电极为银/氯化银电极。
第二方面，本发明实施例提供了一种水质检测管道，包括饮用水出水检测管道，所述饮用水出水检测管道设置有第一水质检测模块，所述第一水质检测模块的进水口与所述饮用水出水检测管道的进水口相连，所述第一水质检测模块用于检测所述饮用水中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的一种或多种；
自来水检测管道，所述自来水检测管道设置有第二水质检测模块，所述第二水质检测模块的进水口与自来水供水管道的出水口相连；
生活水出水检测管道，所述生活水出水检测管道设置有第三水质检测模块，所述生活水出水检测管道的进水口与所述第三水质检测装置的进水口相连。
可选地，所述第一水质检测模块包括水质检测单元、止回阀、减压阀和水管阀，所述水质检测单元设置有进水口和出水口，所述减压阀的第一端与所述饮用水出水检测管道的进水口相连，所述水质检测单元的进水口与所述减压阀的第二端相连，所述水质检测单元的出水口与所述止回阀的第一端相连，所述水管阀的第一端与所述止回阀的第二端相连，所述水质检测单元如权利要求1-9 任一所述的水质检测装置。
可选地，所述第二水质检测模块的结构与所述第一水质检测模块的结构相同；和/或，所述第三水质检测模块的结构与所述第一水质检测模块的结构相同。
第三方面，本发明实施例提供了一种智能净水器，包括第二方面任意所述的水质检测管道，还包括智能净水器水箱，所述智能净水器水箱包括饮用水出口，与饮用水出水检测管道的进水口相连；
生活水出口，与生活水出水检测管道的进水口相连；
自来水入口，与自来水供水管道的出水口相连；
废水出口，与废水出水管道的进水口相连。
第四方面，本发明实施例提供了一种智能家电，包括智能冰箱、智能水表、智能热水器、智能洗碗机以及智能洗衣机，包括第二方面任意所述的水质检测管道。
本发明实施例通过工作电极、对电极以及参比电极中的至少两个电极通过待测水体与处理电路组成导电回路，根据电化学反应原理，可以检测待测水体中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的一种或多种，以便实时检测出水水质，避免导致余氯含量大于预设阈值，由于余氯分子的水溶液有较强的氧化性，导致氧化还原电位大于预设阈值，且氧化价格昂贵的反渗透膜，使其不能很好的过滤离子，离子的导电率高或者溶解性固体总量中的大于预设阈值，导致出水水质变差，需要同时更换滤芯中的活性炭和反渗透膜的技术问题，且采用金属硅化物作为工作电极和/或对电极的电极材料，使得工作电极和/或对电极具有非常稳定的电化学特性，且降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种水质检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种水质检测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电极材料的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种电极材料的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种处理电路的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种余氯含量信号提取模块的电路结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种电导率或溶解性固体总量信号提取模块的电路结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种不同余氯含量的待测水体在0-600s时间内对应的工作电极上的电流值的关系图；
图9为本发明实施例提供的一种工作电极的电流值和余氯含量的关系图；
图10为本发明实施例提供的一种不同导电率高或者溶解性固体总量(TDS) 的待测水体在0-60s时间内对应的工作电极的电压值的关系图；
图11为本发明实施例提供的一种工作电极的压值和电导率或溶解性固体总量的关系图；
图12为本发明实施例提供的一种水质检测管道的结构示意图；
图13为本发明实施例提供的另一种水质检测管道的结构示意图；
图14为本发明实施例提供的又一种水质检测管道的结构示意图；
图15为本发明实施例提供的又一种水质检测管道的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
正如背景技术中所说的，现有的净水器，在使用一段时间之后，便会存在滤芯的净化效果不断下降甚至损坏失效，导致出水水质变差的技术问题。发明人经过仔细研究发现，产生此技术问题的原因在于，净水器的滤芯包括活性炭和反渗透膜，活性炭用来吸附自来水中的余氯分子，反渗透膜用来过滤离子及其它微小颗粒，当活性炭的吸附能力接近或者达到饱和状态时，并不能很好的吸附自来水中的余氯分子，而且下一级的反渗透也不能过滤余氯，导致余氯含量大于预设阈值，出水余氯超标对健康有害。其次，由于余氯分子的水溶液有很强的氧化性，将很快损坏反渗透膜，使其不能很好的过滤离子，导致水的导电率高或者溶解性固体总量大于预设阈值，出水水质变差。因此对出水中余氯的即时监测，不仅可以监测水质的优劣，提醒出水是否适合饮用，还可以即时提示更换滤芯中的活性炭，防止余氯对反渗透膜的损害，提高反渗透滤芯的使用寿命。
针对上述技术问题，本发明提出如下技术方案：
图1为本发明实施例提供的一种水质检测装置的结构示意图。参见图1，该水质检测装置包括：传感器100，传感器100包括工作电极101、对电极102 和参比电极103，工作电极101、对电极102以及参比电极103中的至少两个电极通过待测水体200与处理电路300组成导电回路，检测待测水体中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的一种或多种；工作电极 101采用的电极材料包括金属硅化物；和/或，对电极102采用的电极材料包括金属硅化物。
可知的，待测水体200为自来水，自来水中含有导电粒子，具有导电性，使得工作电极101、对电极102以及参比电极103中的至少两个电极通过待测水体200与处理电路300组成导电回路。
其中，工作电极101、对电极102以及参比电极103、待测水体200以及处理电路300组成导电回路，根据工作电极101的电流可以转化为输出信号，可以得到待测水体中的余氯含量。
工作电极101或对电极102、参比电极103、待测水体200以及处理电路 300组成导电回路，根据工作电极101或对电极102其中一个电极和参比电极 103的之间的开路电位转化为输出信号，可以得到待测水体中氧化还原电位值。
工作电极101、对电极102、待测水体200以及处理电路300组成导电回路，根据工作电极101的电流可以转化为输出信号，可以得到待测水体中的电导率或溶解性固体总量。
现有技术中电极的材质采用常采用金属或金属合金，使用金属或金属合金制备的电极，需要的金属纯度很高，且要求金属的表面被打磨成镜面板光滑，导致成本往往比较高，这种工艺也不适合大规模生产。而且采用传统的电化学电极(电极材料为金属或金属合金)制备的传感器，由于余氯本身具有很强的腐蚀性作用，所以传统的电化学电极会与余氯反应发生氧化腐蚀等化学反应，降低了传统电极的电化学特性及稳定性，电处理性能耐久性弱，无法保持长期的稳定检测，往往需要定期对电极进行维护，比如对电机的表面进行打磨和擦拭，然后在对电极进行校准。
本发明人通过跨界从半导体工艺中制备新型硅化物导电陶瓷，由于硅化物是金属原子与硅单晶体架构下的硅原子按一定原子比例(比如铂金硅化物的Pt： Si原子比例可以是1：1)形成牢固的共价键，并形成非常整齐的原子排列的类单晶结构，键合能远远超过纯金属材料基于范德华力的键合能。使得金属硅化物具有很好的电极特性、极高的稳定性、以及优秀的抗腐蚀能力。将该金属硅化物用于制备电极，该电极在余氯环境下发生电化学反应后仍然能够保持非常稳定的电化学特定，电处理性能耐久性强，电极不易老化，将该金属硅化物电极用于传感器，能够稳定的检测余氯含量，并不需要使用过程中对电极进行打磨维护。其次，硅化物可以采用半导体集成电路工艺进行大规模制造，来减低成本。
本发明实施例通过工作电极101、对电极102以及参比电极103中的至少两个电极通过待测水体200与处理电路300组成导电回路，根据电化学反应原理，可以检测待测水体200中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的一种或多种，以便实时检测出水水质，避免导致余氯含量大于预设阈值，由于余氯分子的水溶液有较强的氧化性，导致氧化还原电位大于预设阈值，且破坏价格昂贵的反渗透膜，使其不能很好的过滤离子，离子的导电率高或者溶解性固体总量中的大于预设阈值，导致出水水质变差，需要同时更换滤芯中的活性炭和反渗透膜的技术问题，且采用金属硅化物作为工作电极和/ 或对电极的电极材料，使得工作电极和/或对电极具有非常稳定的电化学特性，且降低了生产成本。
下面介绍具体的测量原理。
可选地，在上述技术方案的基础上，参见图2，处理电路300包括处理器 301，处理器301包括第一连接端A1、第二连接端A2和第三连接端A3，第一连接端A1与工作电极101电连接，第二连接端A2与对电极102电连接，第三连接端A3与参比电极103电连接；处理器301基于余氯检测控制信号，向第一连接端A1施加第一电压信号，向第三连接端A3施加第二电压信号，向第二连接端A2施加第三电压信号，第一连接端A1和第三连接端A3之间的电压差值为固定电压差；处理器301基于氧化还原电位检测控制信号，将第一连接端 A1和第三连接端A3接在开路电压测量电路的两端，悬空第二连接端A2；处理器301基于电导率或溶解性固体总量检测控制信号，向第一连接端A1施加第四电压信号，向第二连接端A2施加第五电压信号，悬空第三连接端A3。
处理器301基于余氯检测控制信号，向使得工作电极101和参比电极103 之间保持固定电压差，以使得工作电极101的电位保持恒定，余氯溶于水形成的次氯酸分子以及次氯酸根离子，其中次氯酸分子在工作电极101上发生电化学反应，因此通过测量工作电极101上的电流可以得到余氯含量。
处理器301基于氧化还原电位检测控制信号，将第一连接端A1和第三连接端A3接在开路电压测量电路的两端，悬空第二连接端A2，通过测量工作电极101、参比电极103的开路电位可以得到氧化还原电位值。
处理器301基于电导率或溶解性固体总量检测控制信号，向第一连接端A1 施加第四电压信号，向第二连接端A2施加第五电压信号，悬空第三连接端A3，即工作电极101、对电极102通过待测水体200与处理电路300组成导电回路，通过测量工作电极101或者对电极102的电流，得到待测水体中的电导率或溶解性固体总量。
可选地，在上述技术方案的基础上，参见图2，处理电路300还包括控制器302，控制器302包括控制信号输出端B1，用于输出余氯检测控制信号、氧化还原电位检测控制信号以及电导率检测控制信号中的任意一种，控制信号输出端B1与处理器301的控制信号输入端A4电连接。
需要说明的是，还可以包括输入器件，输入器件可以包括触摸键盘，触摸键盘包括余氯检测按键、氧化还原电位检测按键以及电导率检测按键。或者还可以是，控制器302根据检测到的待测水体中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量与预设阈值之间的大小关系，来输出余氯检测控制信号、氧化还原电位检测控制信号以及电导率检测控制信号中的任意一种。
可选地，在上述技术方案的基础上，参见图2，所述处理电路300还包括报警器303，报警器303的报警信号输入端C1与控制器302的报警信号输出端 B2电连接，用于待测水体中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的任意一个大于预设阈值时，发出报警信号，便于及时更换滤芯。示例性的，当待测水体200中的余氯含量、氧化还原电位值大于预设电位大于预设阈值时，可以及时更换滤芯中的活性炭，避免氧化价格昂贵的反渗透膜，使其不能很好的过滤离子，离子的导电率高或者溶解性固体总量中的大于预设阈值，导致出水水质变差，需要同时更换滤芯中的活性炭和反渗透膜的技术问题。
可选地，在上述技术方案的基础上，参见图3，电极材料包括硅基材层1011；第一金属硅化物层1012，位于硅基材层1011上的一侧。
可选地，第一金属硅化物层1012的厚度为5～500纳米，硅基材层1011的厚度为0.1～1.5毫米。
可选地，在上述技术方案的基础上，参见图4，电极材料包括第二金属硅化物层1013；硅基材层1011，位于第二金属硅化物层1013的一侧；第三金属硅化物层1014，位于硅基材层1011远离第二金属硅化物层1013一侧的表面。
可选地，第二金属硅化物层1013以及第三金属硅化物层1014的厚度为 5～500纳米。
可选地，在上述技术方案的基础上，金属硅化物包括硅化铂、硅化镍、硅化钛、硅化钴、硅化钯或硅化钨中的一种或多种。
可选地，在上述技术方案的基础上，参见图1，参比电极103为银/氯化银电极。
图5为本发明实施例提供的一种处理电路的结构示意图。参见图5，该处理电路300包括处理器301，其中处理器301包括：工作电极低功耗开关、对电极低功耗开关、参比电极低功耗开关、余氯含量(RC)信号提取模块、电导率或溶解性固体总量(TDS)信号提取模块以及氧化还原电位值(ORP)信号提取模块。控制器302的逻辑控制模块与下载接口305、水流开关模块304、以及显示灯LED模块303连接。控制器302包括通信模块，例如URAT通信模块、SPI通信模块、I2C通信模块。URAT通信模块分别与USB转串口309和蓝牙 310相连。SPI通信模块与存储单元(FLASH)311相连。I2C通信模块分别与带电可擦可编程只读存储器(EPPROM)3012、以及日历模块313连接。USB 转串口309分别与USB存储单元306、电池充电模块307、电源模块308连接。
其中，参见图6，图6示出的为余氯(RC)含量信号提取模块的电路结构示意图。
工作原理如下：
由图6中的(a)图可知，IDAC电流源、电阻R11、A4组成基准电路，提供基准电压VREF_P，其中，VRE_P为IDAC输出电流和电阻R11的乘积。
由图6中的(b)图可知，由R12和R13分压得到基准VREF_N。
由图6中的(c)图可知，参比电极的电压值和基准VREF_N作为A5的电压输入端，其中，A5、R14、R15、C5、C6构成二阶切比雪夫低通滤波器，滤除参比电极、对电极反馈环路中的噪声，该电路通过比较参比电极和基准 VREF_N的电压来调整对电极电压，保证测试环境的稳定性。
由图6中的(d)图可知，工作电极的信号读取部分分为跨阻放大器、无源低通滤波、带有源低通滤波的缓冲器、二级放大电路四部分。
其中，跨阻放大器由A1、R1、R2、R3、R4、C1构成，R2、R3、R4采用 T型电阻结构实现跨阻，T型网络的优势在于使用KΩ级电阻实现MΩ级的跨阻；R1电阻用来消除电极寄生电阻的影响，量化并抑制噪声放大倍数；C1和跨阻构成低通滤波。无源低通滤波由R5和C1构成，截止频率极低，有效滤除低频噪声带有源低通滤波的缓冲器由A2、R6、R7、C2、C3构成，滤波器结构为二阶切比雪夫低通滤波器。二级放大由A3、R8、R9、R10构成，A3为仪表放大器，R8、R9同芯片内部寄生电容构成低通滤波，R10调整二级放大的增益。
图7为电导率或溶解性固体总量(TDS)信号提取模块的电路结构示意图。
工作原理如下：A6、R16、C7组成跨阻放大器，共模电平VREF_COM加到A6的正端，负端接工作电极，对电极加以VREF_COM为直流中心电平的脉冲信号，高低电平等时间，等幅值，低电平上升沿时，对工作电极的信号进行采样获得待测液体的电导率或TDS。
在上述技术方案中，水质检测装置中的工作电极101和参比电极103之间保持固定电压差，以使得工作电极101的电位保持恒定，余氯溶于水形成的次氯酸分子以及次氯酸根离子，其中次氯酸分子在工作电极101上发生电化学反应，因此通过测量工作电极101上的电流可以得到余氯含量。
具体的数据处理过程如下：
图8为不同余氯含量的待测水体在0-600s时间内，对应的工作电极上的电流值的关系图。图8中的测试条件：水质检测装置在电导率或溶解性固体总量相同(TDS＝2，净化器过滤后的饮用水)，余氯含量不同的待测水体在0-600s 时间内，对应的工作电极上的电流值。其中，工作电极和参比电极之间的电压值为0.35V。余氯含量分别是：0.1ppm、0.17ppm、0.26ppm、0.35ppm和0.47ppm。
参见图8，水质检测装置在不同余氯含量的待测水中测得的工作电极的电流值有明显的区分，在100秒后趋于稳定。为了采集稳定的工作电极的电流值，在本测试中，每次测试的过程为：上电运行，持续工作120秒，每秒采集10个数据，再对最后10秒的数据计算其平均值作为本次测试采集的工作电极的电流值。
参见图9，图9为工作电极的电流值和余氯含量的关系图。参见图9，在余氯含量在0.1-0.47ppm含量内，工作电极的电流值与待测水体中的余氯含量进行线性拟合，R平方达到0.998，可见线性度很好。通过拟合之后得到的线性拟合方程，将测得的工作电极的电流值代入计算即可得到待测水体的余氯含量。
处理器301基于电导率或溶解性固体总量检测控制信号，向第一连接端A1 施加第四电压信号，向第二连接端A2施加第五电压信号，悬空第三连接端A3，即工作电极101、对电极102通过待测水体200与处理电路300组成导电回路，通过测量工作电极101的电流，得到待测水体中的电导率或溶解性固体总量。或者还可以将工作电极101的电流转换为电压值，来得到待测水体中的电导率或溶解性固体总量。
具体的数据处理过程如下：
图10为不同导电率高或者溶解性固体总量(TDS)的待测水体在0-60s时间内，对应的工作电极的电压值的关系图。
参见图10，水质检测装置在不同TDS的待测水体中进行测试(过滤水TDS 为2和自来水的TDS为170)，获得的工作电极101的电压值具有明显的区分。
将水质检测装置在不同的TDS的待测水体中进行测试，获得的工作电极 101的电压值与TDS进行线性拟合，参见图11，可见拟合之后获得的图形线性程度较好。通过拟合之后的线性拟合方程，将水质检测装置在不同的TDS的待测水体中工作电极101的电压值代入计算即可获得待测水体中的电导率或溶解性固体总量。
本发明实施例还提供了一种水质检测管道，参见图12，该水质检测管道包括：饮用水出水检测管道1，饮用水出水检测管道1设置有第一水质检测模块 10，第一水质检测模块10的进水口A1与饮用水出水检测管道1的进水口B1 相连，第一水质检测模块1用于检测饮用水中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的一种或多种。
本发明实施例提供的技术方案，包括饮用水出水检测管道1，并且在饮用水出水检测管道1设置第一水质检测模块10，通过第一水质检测模块10检测饮用水中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的一种或多种，便于用户对饮用水的水质进行监测，避免由于无法得知饮用水的质量是否达标，以至于会对用户的身体健康造成安全隐患的技术问题。
为了进一步实现对自来水供水管道21提供的自来水、以及对生活水的质量检测，可选地，参见图13，该水质检测管道还包括自来水检测管道2，自来水检测管道2设置有第二水质检测模块20，第二水质检测模块20的进水口F1自来水供水管道21的出水口G1相连。
具体的，自来水供水管道21的出水口G1流出的自来水，通过第二水质检测模块20检测自来水中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的一种或多种，便于用户对自来水的水质进行监测，自来水的水质越好，通过对净化之后的饮用水的水质也会越有保障，并且滤芯的使用时间也越长。
可选地，参见图14，该水质检测管道还包括生活水出水检测管道3，生活水出水检测管道3设置有第三水质检测模块30，生活水出水检测管道30的进水口H1与第三水质检测模块30的进水口I1相连。
示例性的，参见图15，第一水质检测模块10、第二水质检测模块20和第三水质检测模块30包括同样的结构，即包括水质检测单元11、止回阀12、减压阀13和水管阀14，水质检测单元设置有进水口C1和出水口C2，减压阀13 的第一端与饮用水出水检测管道1的进水口B1相连，水质检测单元11的进水口C1与减压阀13的第二端相连，水质检测单元11的出水口C2与止回阀12 的第一端相连，水管阀14的第一端与第一止回阀12的第二端相连。
具体的，减压阀13的第一端与饮用水出水检测管道1的进水口B1相连，使得进入水质检测单元11的进水口C1的待测饮用水的流速和压力比较稳定，可以提高水质检测单元11对于待测饮用水检测结果的稳定性和准确性。止回阀 12是单向阀，即水流方向是止回阀12的第一端向第二端，可以防止检测完的饮用水倒流回水质检测单元11，影响水质检测单元11对待测饮用水检测结果的稳定性和准确性。水管阀14可作为开关，其控制端N2可以与移动终端40的控制信号输出端N1通信连接，基于导通控制信号，水管阀14处于导通状态，将检测之后的饮用水输出；或者，基于截止控制信号，水管阀14处于截止状态，停止将检测之后的饮用水输出。
需要说明的是，水质检测单元11、止回阀12、减压阀13和水管阀14的先后链接顺序可以灵活变化，比如水流开关水管阀14可以放在减压阀13的前级，止回阀也可以放在水管链路的任何位置。也能起到同样的上述功能。其次，水流开关也可以是各种阀门，除了电磁阀，还可以是球阀等，并发明不做限定。移动终端40可以是智能手机，操作平台可以是APP。移动终端40也可以是遥控器。移动终端40与控制器的连接可以是有线连接，也可以是无线连接，比如蓝牙，WiFi，NB-IOT，LORA，Zigbee,Sigfox等技术标准，本发明不做限定。
本发明实施例还提供了一种智能净水器，包括上述技术方案中的任意一种水质检测管道，还包括智能净水器水箱，智能净水器水箱包括饮用水出口，与饮用水出水检测管道的进水口相连；生活水出口，与生活水出水检测管道的进水口相连；自来水入口，与自来水供水管道的出水口相连；废水出口，与废水出水管道的进水口相连。
因此，本发明实施例提供的智能净水器也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
本发明实施例还提供了一种使用自来水的智能家电，包括智能冰箱、智能水表、智能热水器、智能洗碗机、以及智能洗衣机，包括上述技术方案中的任意一种水质检测管道。因此，本发明实施例提供的智能家电也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (13)
1.一种水质检测装置，其特征在于，包括：
传感器，所述传感器包括工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极、所述对电极以及所述参比电极中的至少两个电极通过待测水体与处理电路组成导电回路，检测所述待测水体中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的一种或多种；
所述工作电极采用的电极材料包括金属硅化物；
和/或，所述对电极采用的电极材料包括金属硅化物。
2.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，
所述处理电路包括处理器，所述处理器包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第一连接端与所述工作电极电连接，所述第二连接端与所述对电极电连接，所述第三连接端与所述参比电极电连接；
当检测水中余氯含量时，所述处理器基于余氯检测控制信号，向所述第一连接端施加第一电压信号，向所述第三连接端施加第二电压信号，向所述第二连接端施加第三电压信号，所述第一连接端和所述第三连接端之间的电压差值为固定电压差；
当检测水的氧化还原电位时，所述处理器基于氧化还原电位检测控制信号，将所述第一连接端和所述第三连接端接在开路电压测量电路的两端，悬空所述第二连接端；
当检测水的导电率或溶解性固体总量含量时，所述处理器基于电导率或溶解性固体总量检测控制信号，向所述第一连接端施加第四电压信号，向所述第二连接端施加第五电压信号，悬空所述第三连接端。
3.根据权利要求2所述的水质检测装置，其特征在于，
所述处理电路还包括控制器，所述控制器包括控制信号输出端，用于输出所述余氯检测控制信号、所述氧化还原电位检测控制信号以及所述电导率检测控制信号中的一种或多种，所述控制信号输出端与所述处理器的控制信号输入端电连接。
4.根据权利要求3所述的水质检测装置，其特征在于，
所述处理电路还包括报警器，所述报警器的报警信号输入端与所述控制器的报警信号输出端电连接，用于所述待测水体中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的任意一个大于预设阈值时，发出报警信号。
5.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，
所述电极材料包括硅基材层；
第一金属硅化物层，位于所述硅基材层上的一侧。
6.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，
所述电极材料包括第二金属硅化物层；
硅基材层，位于所述第二金属硅化物层的一侧；
第三金属硅化物层，位于所述硅基材层远离所述第二金属硅化物一侧的表面。
7.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，
所述金属硅化物包括硅化铂、硅化镍、硅化钛、硅化钴、硅化钯或硅化钨中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，
所述参比电极为银/氯化银电极。
9.一种水质检测管道，其特征在于，包括饮用水出水检测管道，所述饮用水出水检测管道设置有第一水质检测模块，所述第一水质检测模块的进水口与所述饮用水出水检测管道的进水口相连，所述第一水质检测模块用于检测所述饮用水中的余氯含量、氧化还原电位值以及电导率或溶解性固体总量中的一种或多种；
自来水检测管道，所述自来水检测管道设置有第二水质检测模块，所述第二水质检测模块的进水口与自来水供水管道的出水口相连；
生活水出水检测管道，所述生活水出水检测管道设置有第三水质检测模块，所述生活水出水检测管道的进水口与所述第三水质检测装置的进水口相连。
10.根据权利要求9所述的水质检测管道，其特征在于，所述第一水质检测模块包括水质检测单元、止回阀、减压阀和水管阀，所述水质检测单元设置有进水口和出水口，所述减压阀的第一端与所述饮用水出水检测管道的进水口相连，所述水质检测单元的进水口与所述减压阀的第二端相连，所述水质检测单元的出水口与所述止回阀的第一端相连，所述水管阀的第一端与所述止回阀的第二端相连，所述水质检测单元如权利要求1-9任一所述的水质检测装置。
11.根据权利要求9所述的水质检测管道，其特征在于，所述第二水质检测模块的结构与所述第一水质检测模块的结构相同；和/或，所述第三水质检测模块的结构与所述第一水质检测模块的结构相同。
12.一种智能净水器，其特征在于，包括权利要求9-11任一所述的水质检测管道，还包括智能净水器水箱，所述智能净水器水箱包括饮用水出口，与饮用水出水检测管道的进水口相连；
生活水出口，与生活水出水检测管道的进水口相连；
自来水入口，与自来水供水管道的出水口相连；
废水出口，与废水出水管道的进水口相连。
13.一种智能家电，包括智能冰箱、智能水表、智能热水器、智能洗碗机以及智能洗衣机，其特征在于，包括权利要求9-11任一所述的水质检测管道。
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