CN111533189A - 净水器的物联网监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种净水器的物联网监测系统，所述系统包含有：一净水器、一水流量传感器、一检测板、一充电电池、一水流发电机以及一云端主机。该水流量传感器检测该净水器的过滤量，并传输一水流量信号至该检测板；该检测板通过物联网技术将该水流量信号传输至该云端主机；该云端主机由该水流量信号取得该净水器的一过滤量数据，并将该过滤量数据传输至一电子装置供管理者监测该净水器的效能与状态，其中，该云端主机可根据该过滤量数据计算与判断该净水器是否需要更换净水滤芯，并传输一警示信号至该电子装置以及时提醒管理者。

Description

净水器的物联网监测系统
技术领域
一种监测系统，通过物联网技术接收及分析净水器数据，进而监测净水器的功能与状况。
背景技术
水为人体维持正常运作机能的必要物质，且人体有将近百分之七十由水构成，而随着现代人生活品质的提升，人们对于饮用水的水质要求也逐渐提高，厂商持续研发适应各式水中杂质、微粒、氯、有机物、病毒或病菌的净水滤芯，例如活性碳滤芯用以滤除水溶液中的氯，降低水溶液的异味及颜色；除菌滤芯用以滤除水溶液中的病菌与病毒；陶瓷抑垢滤芯滤除水溶液中的碳酸钙及碳酸镁等，借此满足消费者对于饮用水的安全需求。
现有的滤芯替换大多采取时间控管，净水器维修人员或消费者本身以滤芯安装时间为依据，根据滤芯厂商所建议的使用寿命推算滤芯是否需要更换，以PP滤芯为例，PP滤芯常作为净水器的第一道滤芯，过滤大部分的水中杂质及颗粒，而PP滤芯一般的建议更换时间为三个月，当PP滤芯使用超过三个月，由维修人员进行更换。
然而，滤芯的使用寿命与使用频率、净水量、使用地区水质等因素息息相关，且滤芯的使用频率受人为因素影响，滤芯的建议更换时间无法准确符合各用户的使用状况，净水器的使用地区水质较污浊或消费者使用频率较高时，滤芯的真实使用寿命较建议使用寿命更短，若不及时更换滤芯，便无法保障消费者的饮水安全；而在净水器的使用地区水质清澈或消费者使用频率不高时，滤芯的真实使用寿命较建议使用寿命更长，过早更换滤芯容易造成滤材浪费增加环境负担。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过物联网技术监测净水器使用状况与功能的监测系统。
为达成前述目的，本发明净水器的物联网监测系统供与一电子装置连接，该净水器的物联网监测系统包含有：
一净水器，包含有：
至少一滤芯，用以净化水质；
一水流量传感器，连接于该净水器的出水端，用以感测该净水器的过滤量，并向外传输一水流量信号；
一检测板，与该水流量传感器电连接，用以接收该水流量信号，该检测板包含有：
一通信单元，通过物联网技术将该水流量信号向外传输；
一充电电池，与该检测板电连接，用以为该检测板提供电源；
一水流发电机，连接于该净水器的进水端，并与该充电电池电连接，借由水流流动驱动该水流发电机中的一涡轮发电为该充电电池充电；
一云端主机，包含有：
一云端通信单元，用以接收该通信单元所传输的该水流量信号；
一处理单元，与该云端通信单元连接，借此将该水流量信号转换为一过滤量数据；
一数据库，与该处理单元连接，用以储存该过滤量数据；
其中，该云端通信单元将该过滤量数据通过物联网技术传输至该电子装置，供管理者了解该净水器的使用状况。
本发明通过该检测板将该水流量信号传输至该云端主机，由该处理单元依据该水流量信号分析该净水器当前的使用情形及净水效能，并通过该云端通信单元将分析结果传输至该电子装置，以便管理者即时监测该净水器，保障消费者的饮水安全。
附图说明
图1：第一实施例的系统方块图；
图2：电子装置中应用程序的界面示意图；
图3：第二实施例的系统方块图。
具体实施方式
请参看图1所示，为本发明净水器的物联网监测系统的第一实施例，包含有：一净水器10、一水流量传感器21、一压差传感器22、一检测板30、一充电电池40、一水流发电机50以及一云端主机60。
该净水器10包含有至少一滤芯11，管理者可依照饮水需求设置不同种类的多个滤芯11，该净水器10设置于一水路1上，各滤芯11通过该水路1串接。该至少一滤芯11可以包含PP滤芯、陶瓷抑垢滤芯、活性碳滤芯以及除菌滤芯等，其中，PP滤芯通常为第一道滤芯，用以过滤大部分的杂质及颗粒；活性碳滤芯用以过滤水溶液中的氯及有机物，降低水溶液的异味及颜色；除菌滤芯用以过滤水溶液中的病毒与病菌；陶瓷抑垢滤芯则能吸附水溶液中的碳酸镁及碳酸钙，降低水溶液的硬度并抑制水垢生成。
该水流量传感器21及该压差传感器22与该检测板30电连接，用以感测该净水器10的使用状况，并根据该净水器10的使用情形分别传输对应的感测信号至该检测板30。
该水流量传感器21连接于该净水器10的出水端，该净水器10过滤后的水溶液经由该水路1流经该水流量传感器21，该水流量传感器21借此量测该净水器10的水流量并传输一水流量信号至该检测板30；该压差传感器22连接于该净水器10的进水端及出水端，用以量测该净水器10其进水端与出水端的压力差值，并根据该压力差值输出一压差信号至该检测板30。
该检测板30包含有一通信单元31，当该检测板30接收该水流量传感器21所传输的该水流量信号及该压差传感器22所传输的该压差信号后，该通信单元31借由物联网技术，以无线网络(Wi-Fi)将该水流量信号及该压差信号传输至该云端主机60，其中，该通信单元31亦可通过以太网络等有线网络或3G网络、4G网络等移动网络进行该水流量信号及该压差信号的传输。
该充电电池40与该检测板30电连接，为该检测板30提供电源。该水流发电机50连接于该净水器10的进水端并与该充电电池40电连接，当水流由该水路1流经该水流发电机50时，水流驱动该水流发电机50中的一涡轮发电，借此产生电力为该充电电池40充电。其中，该充电电池40亦可通过外部电源充电，例如5V的直流电源等，该水流发电机50则能够减少外部电源对该充电电池40的供电量，达到节电的效果，而当外部电源因停电或设备毁损无法为该电源充电时，在有水流流动的情况下，该水流发电机50可持续为该充电电池40供电，保障该检测板30正常运作。
该云端主机60包含有一云端通信单元61、一处理单元62以及一数据库63，该云端通信单元61与该处理单元62连接，该处理单元62与该数据库63连接，其中，该云端通信单元61接收该压差信号及该水流量信号并传输至该处理单元62。
当各滤芯11过滤水流时，水流中的砂砾或杂质可被滤除，然而过多的砂砾及杂质附着在各滤芯11中容易造成该至少一滤芯11堵塞，进而导致该净水器10其进水端与出水端的压力差提升。该处理单元62根据该压差信号转换为该净水器10其进水端与出水端的一压差数据，该处理单元62将该压差数据储存至该数据库63中，并通过该云端通信单元61将该压差数据通过无线通信技术传输至一电子装置70中，供管理者或检修人员检视该净水器10的使用状况。而当该处理单元62判断该净水器10进水端及出水端的压力差大于预设的一压差临界值时，该处理单元62亦通过该云端通信单元61传输一警示信号至该电子装置70，以提醒管理者或检修人员更换该至少一滤芯11。
该数据库63内部储存有一水源云端数据，该水源云端数据包含各地区不同自来水厂的水源数据，该处理单元62则借由该水源云端数据，依据该净水器10装设地区其自来水厂的水质状况预估该至少一滤芯11的一建议过滤量，换句话说，该处理单元62依据该净水器10其水源的水质调整该至少一滤芯11的该建议过滤量，当该净水器10水源的水质较清澈，则该处理单元62预估该至少一滤芯11的该建议过滤量较高，而当该净水器10水源的水质较差，该处理单元62预估该至少一滤芯11的该建议过滤量较低。
另一方面，多道的滤芯11于该净水器10中的架设顺位亦影响滤芯11的该建议过滤量，一般而言，由于第一道滤芯11过滤大多数的水中杂质，而流经后端滤芯11的水溶液杂质较少，使得第一道滤芯11的该建议过滤量大多低于其余滤芯11的该建议过滤量，因此，该处理单元62亦根据各滤芯11的架设顺序调整该至少一滤芯11的该建议过滤量大小。
该至少一滤芯11装设时，该处理单元62预先根据该净水器10其使用地区的水源数据及各该至少一滤芯11于该水路1中的位置顺序，预估该至少一滤芯11的该建议过滤量，而当该处理单元62通过该云端通信单元61接收该水流量信号时，该处理单元62由该水流量信号得知该净水器10在单位时间内的过滤量，借此计算该至少一滤芯11剩余的该建议过滤量，该处理单元62将该水流量信号转换为一过滤量数据储存至该数据库63中，并通过该云端通信单元61将该过滤量数据传输至该电子装置70，供管理者或检修人员检视该至少一滤芯11的使用状况，而当该至少一滤芯11实际的过滤量超过该建议过滤量时，该处理单元62通过该云端通信单元61传输一警示信号至该电子装置70，以提醒管理者或检修人员更换该至少一滤芯11，其中，该过滤量数据包含有水流量数据及该至少一滤芯11剩余的该建议过滤量信息。
该云端通信单元61借由无线网络将该压差数据及该过滤量数据传输至该电子装置70，而该电子装置70可借由一应用程序，将该压差数据及该过滤量数据以可视化的方式显示，其中，该电子装置70可为一移动手机。
请参看图2所示，为该电子装置70中该应用程序界面的示意图，以该净水器10包含有三个滤芯11为例，在该净水器10运作的情况下，该应用程序可根据该压差数据显示当前该净水器10其进水端与出水端的水压差值，根据该过滤量数据显示该净水器10的水流量数值，其中，该处理单元62根据该净水器10过往的该过滤量数据计算该净水器10每日的一平均过滤量，再进一步借由各滤芯11的该建议过滤量推算各滤芯11剩余的一建议使用天数，因此，当该净水器10每日的该平均过滤量升高，该建议使用天数随之缩短，而当该净水器10每日的该平均过滤量降低，该建议使用天数随之增加，使各滤芯11的该建议使用天数能符合该净水器10的使用状况。
该处理单元62可依据累积的过滤量即时计算并更新各滤芯11剩余的该建议过滤量百分比及该建议使用天数，再通过该云端通信单元61更新该应用程序的显示信息，而该应用程序在该净水器10未运作时则不显示水压及水流量数值，但仍会显示各滤芯11目前剩余的该建议使用天数及剩余的该建议过滤量百分比，管理者可根据该应用程序随时了解该至少一滤芯11的使用情形，并借此判断该至少一滤芯11是否需要更换。
请参看图3所示，在第二实施例中本发明净水器的物联网监测系统进一步包含有一水质传感器23，且该水质传感器23与该检测板30电连接，用以传输感测信号至该检测板30。
在第二实施例中，该水质传感器23连接于该净水器10的出水端，用以检测该净水器10过滤后的水质状况，当该净水器10过滤后的水溶液经由该水路1流经该水质传感器23，该水质传感器23根据水溶液中的总溶解固体量(Total Dissolved Solids,TDS)与钙、镁等多价阳离子的总离子浓度传输相对应的一水质信号至该检测板30，其中，该检测板30接收该水质信号，并通过该通信单元31传输至该云端通信单元61。
总溶解固体量为判断水质的标准之一，数值越高代表水溶液中无机物及有机物的总量越多。水溶液中多价阳离子如钙、镁、锶、钡等的离子浓度亦为评断水质的标准之一，当总离子含量在0～120mg/L的区间内为软水，而120mg/L以上者为硬水，而摄取过多硬水可能对人体造成健康上的损害。
该处理单元62通过该云端通信单元61接收该水质信号，得知该净水器10过滤后水溶液的总溶解固体量及总离子浓度，该处理单元62将该水质信号转换为一水质数据储存至该数据库63中，并借由该云端通信单元61通过无线网络将该水质数据传输至电子装置70，供管理者或检修人员检视该净水器10的滤水状况，当该净水器10过滤后水溶液的总溶解固体量高于一总溶解固体示警值或总离子浓度高于一总离子浓度示警值，该处理单元62亦可通过该云端通信单元61传输一警示信号至该电子装置70，以提醒管理者或检修人员进行该净水器10的检修或更换该至少一滤芯11。
本发明净水器的物联网监测系统可根据不同的检测需求装设该水流量传感器21、该压差传感器22及该水质传感器23三者的任意组合，不以第一实施例及第二实施例为限。
于另一实施例中，该检测板30进一步包含有至少一LED指示灯，各LED指示灯分别对应不同的该至少一滤芯11，当该处理单元62除了借由该云端通信单元61传输该警示信号至该电子装置70，亦可借由该云端通信单元61传输该警示信号至该检测板30，该检测板30根据该警示信号控制与需要更换的该至少一滤芯11对应的LED指示灯亮起或闪烁，以醒目的提醒管理者或检修人员，辅助管理者或检修人员在适当的时机更换对应的该至少一滤芯11。
于另一实施例中，该检测板30进一步包含一重启按键，当该检测板30故障或发生异常时，管理者或检修人员能通过该重启按键重新启动该检测板30，解决该检测板30运作异常的问题。
本发明借由该检测板30接收该水流量传感器21、该压差传感器22或该水质传感器23的感测信号，并通过该通信单元31将该水流量信号、该压差信号或该水质信号至该云端主机60，再由该处理单元62将该过滤量数据、该压差数据或该水质数据储存至该数据库63中，并通过该云端通信单元61传输至电子装置70，辅助管理者监测该净水器10的使用情形，借由该水流量传感器21、该压差传感器22或该水质传感器23检测净水器的净水效能及使用状况，使得该处理单元62能更精确的计算该至少一滤芯11是否需要更换，改善过去依照滤芯厂商所建议的滤芯使用天数作为滤芯更换标准的不准确性，且该处理单元62能适时的传输警示信号提醒管理者或检修人员更换该至少一滤芯11，保障消费者的饮水安全。

Claims (10)

1.一种净水器的物联网监测系统，其特征在于，供与一电子装置连接，该净水器的物联网监测系统包含有：
一净水器，包含有：
至少一滤芯，用以净化水质；
一水流量传感器，连接于该净水器的出水端，用以感测该净水器的过滤量，并向外传输一水流量信号；
一检测板，与该水流量传感器电连接，用以接收该水流量信号，该检测板包含有：
一通信单元，通过物联网技术将该水流量信号向外传输；
一充电电池，与该检测板电连接，用以为该检测板提供电源；
一水流发电机，连接于该净水器的进水端，并与该充电电池电连接，借由水流流动驱动该水流发电机中的一涡轮发电为该充电电池充电；
一云端主机，包含有：
一云端通信单元，用以接收该通信单元所传输的该水流量信号；
一处理单元，与该云端通信单元连接，借此将该水流量信号转换为一过滤量数据；
一数据库，与该处理单元连接，用以储存该过滤量数据；
其中，该云端通信单元将该过滤量数据通过物联网技术传输至该电子装置，供管理者了解该净水器的使用状况。
2.如权利要求1所述的净水器的物联网监测系统，其特征在于，该数据库内部储存有一水源云端数据，该水源云端数据包含各地区不同自来水厂的水源数据，该处理单元借由该水源云端数据，依据该净水器装设地区其自来水厂的水质状况预估各滤芯的一建议过滤量，其中，该处理单元亦根据各滤芯于该净水器中的架设顺位调整各滤芯的该建议过滤量。
3.如权利要求2所述的净水器的物联网监测系统，其特征在于，该处理单元根据该净水器过往的该过滤量数据计算该净水器每日的一平均过滤量，并进一步借由各滤芯的该建议过滤量推算各滤芯剩余的一建议使用天数；该电子装置具有一应用程序，用以接收该过滤量数据，显示该至少一滤芯剩余的该建议使用天数、该至少一滤芯剩余的该建议过滤量以及该净水器的水流量信息；当该至少一滤芯实际的过滤量超过该建议过滤量，该处理单元通过该云端通信单元传送一警示信号至该电子装置或该检测板。
4.如权利要求1所述的净水器的物联网监测系统，其特征在于，包含有一压差传感器，该压差传感器连接该净水器的进水端及出水端，并与该检测板电连接，该压差传感器根据该净水器其进水端与出水端的压力差值输出一压差信号至该检测板，由该通信单元将该压差信号传输至该云端通信单元；该处理单元通过该云端通信单元接收该压差信号，以将该压差信号转换为一压差数据储存至该数据库中，并通过该云端通信单元将该压差数据传输至该电子装置；当该净水器其进水端与出水端的压力差大于一压差临界值，该处理单元通过该云端通信单元传送一警示信号至电子装置或该检测板；该电子装置具有一应用程序，用以接收该压差数据，显示该净水器其进水端与出水端的水压差值。
5.如权利要求1或4所述的净水器的物联网监测系统，其特征在于，包含有一水质传感器，一水质传感器，该水质传感器连接于该净水器的出水端，并与该检测板电连接，该水质传感器根据该净水器过滤后的水溶液其水质状况输出一水质信号至该检测板，由该通信单元将该水质信号传输至该云端通信单元；该处理单元通过该云端通信单元接收该水质信号，以将该水质信号转换为一水质数据储存至该数据库中，并通过该云端通信单元将该水质数据传输至该电子装置；当该净水器过滤后水溶液的总溶解固体量高于一总溶解固体示警值，或该净水器过滤后水溶液的总离子浓度高于一总离子浓度示警值，该处理单元通过该云端通信单元传送一警示信号至电子装置或该检测板。
6.如权利要求1所述的净水器的物联网监测系统，其特征在于，该通信单元通过无线网络、有线网络或移动网络与该云端通信单元连接。
7.如权利要求1所述的净水器的物联网监测系统，其特征在于，该云端通信单元通过无线网络与该电子装置连接。
8.如权利要求1所述的净水器的物联网监测系统，其特征在于，该检测板包含有一重启按键。
9.如权利要求3或4所述的净水器的物联网监测系统，其特征在于，该检测板包含有至少一LED指示灯，各LED指示灯分别对应不同的该至少一滤芯，该检测板根据该警示信号控制相对应的该至少一LED指示灯亮起或闪烁。
10.如权利要求5所述的净水器的物联网监测系统，其特征在于，该检测板包含有至少一LED指示灯，各LED指示灯分别对应不同的该至少一滤芯，该检测板根据该警示信号控制相对应的该至少一LED指示灯亮起或闪烁。
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