CN112050476B - 热水器的温度控制方法、装置、设备及热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热水器领域，其实施方式公开了一种热水器的温度控制方法，所述方法包括：获取进水流量；确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，开启水温控制模式；所述水温控制模式包括：基于所述进水流量和水流温度调节所述热水器的输出负荷；确定所述进水流量未发生波动的时长达到预设时长，关闭所述水温控制模式。同时还提供了对应的热水器的温度控制装置和热水器的温度控制设备，以及包含其的热水器。本发明的实施方式采用软件的方式，解决了水流连续波动对出水温度的影响；解决了水流连续波动使控制更复杂的问题，还解决了水流连续波动会造成功率过大的问题。

Description

热水器的温度控制方法、装置、设备及热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域，具体地涉及一种热水器的温度控制方法、一种热水器的温度控制装置、一种热水器的温度控制设备、燃气热水器以及对应的计算机存储介质。

背景技术

燃气热水器具有出热水快，体积小，安装方便等优点。但是燃气热水器受水流的影响很大，水流的波动造成了控制的复杂，水流的波动造成了出水温度的波动，这些问题都是需要进行解决的。

为了解决水流的波动、特别是连续波动对燃气热水器的影响，现有技术中存在多种方法，一个是进行比较好的滤波，使波动比较平滑去掉干扰；一个是针对连续波动进行特殊处理。以上处理方式均存在处理局限性的问题。

发明内容

为克服或至少部分克服上述技术问题，本发明提供了一种热水器的温度控制方法、装置、设备及热水器，降低了水流连续波动对出水温度的影响，提升了用户体验。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种热水器的温度控制方法，一种热水器的温度控制方法，所述方法包括：获取进水流量；确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，开启水温控制模式；所述水温控制模式包括：基于所述进水流量和水流温度调节所述热水器的输出负荷；确定所述进水流量未发生波动的时长达到预设时长，关闭所述水温控制模式。

优选的，所述确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，包括：确定所述进水流量波动值大于等于设定波动阈值；确定所述进水流量波动的波动方向，并在所述波动方向上累加计数，同时在所述波动方向的反向波动方向计数清零；若任一波动方向的累加计数大于设定计数阈值，确定所述进水流量满足同向连续的波动特征。

优选的，所述基于所述进水流量和水流温度调节所述热水器的输出负荷，包括：基于当前的进水流量和前一时刻的进水流量确定反馈系数；基于当前的进水流量、所述反馈系数、设定温度、当前的进水温度，确定所述进水流量对应的输出负荷。

优选的，所述基于当前的进水流量F和前一时刻的进水流量F0确定反馈系数K，包括：K＝1+(F－F0)/F0。

优选的，所述基于当前的进水流量F、所述反馈系数K、设定温度Ts、当前的进水温度Ti确定所述进水流量F对应的输出负荷L，包括：L＝K*(Ts－Ti)*F。

优选的，所述确定所述进水流量未发生波动的时长达到预设时长，包括：确定所述进水流量波动值大于等于所述设定波动阈值，计时清零并重新计时；所述重新计时达到所述预设时长。

在本发明的第二方面，还提供了一种热水器的温度控制装置，所述控制装置包括：获取模块，用于获取进水流量；开启模块，用于确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，开启水温控制模块；所述水温控制模块，用于基于所述进水流量和进水温度调节所述热水器的输出负荷；以及关闭模块，用于确定所述进水流量未发生波动的时长达到预设时长，关闭所述水温控制模块。

在本发明的第三方面，还提供了一种热水器的温度控制设备，包括：至少一个处理器；存储器，与所述至少一个处理器连接；其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的热水器的温度控制方法。

在本发明的第四方面，还提供了一种燃气热水器，所述燃气热水器包括前述的热水器的温度控制装置，或者前述的热水器的温度控制设备。

优选的，所述燃气热水器还包括：流量传感器，用于将进入所述热水器的水流量数据耦合为电信号；比例阀，用于执行根据输出负荷对应的开度控制信号，以及出水温度传感器，用于检测所述热水器的出水温度。

在本发明的第五方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述的热水器的温度控制方法。

通过上述技术方案，能够在连续波动开始后根据水流量信息对输出负荷进行控制，并具有以下优点：

1)该技术方案使用软件的方式，解决了水流连续波动对出水温度的影响；

2)该技术方案解决了水流连续波动使控制更复杂的问题；

3)该技术方案解决了水流连续波动造成功率过大的问题。

附图说明

图1是根据本发明实施例的热水器的温度控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的热水器的温度控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的热水器的温度控制装置的结构图；

图4是根据本发明实施例的热水器的温度控制设备的结构图；

图5是根据本发明实施例的燃气热水器的装置结构图。

附图标记说明

301-获取模块；302-开启模块；303-水温控制模块；304-关闭模块；

30-温度控制装置；40-控制设备；400-处理器；401-存储器；

402-计算机程序；500-电控板；501-水流量传感器；502-比例阀；

503-出水温度传感器；504-进水温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据本发明实施例的热水器的温度控制方法的流程图，该方法可用于热水器内部的各种控制模块中或各种外接的对热水器进行控制的设备中，如图1所示，该方法可包括如下步骤：

步骤S11，获取进水流量；即获取进入所述热水器的水流量数据，此处获取的水流量数据可以来自水流量传感器，其装在热水器的进水端用于测量进水流量。当水流过转子组件时，磁性转子转动，并且转速随着流量成线性变化，霍尔元件输出相应的脉冲信号，该脉冲信号与水流量的大小相关。通过获取水流量传感器输出的电信号，以获取到进入所述热水器的水流量数据。

步骤S12，确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，开启水温控制模式；在通常情况下，获取到的水流量数据都是有波动的，当波动小的时候，燃气热水器的出水温度在我们预期之内，此时是不做处理的。当水流波动较大时，如果不及时进行处理，那么出水温度超出了我们的预期，甚至会排出温度过高的水并烫伤用户，存在安全隐患。当水流量为一个数值时，此时对应控制为比例阀开度PWM，当水流量波动时，需要对比例阀开度PWM进行调整。例如当水流量向一个波动方向连续变化3次及以上时，可以定义为连续波动，连续变化公差为F。因此在判断波动超出设定的控制开启条件时，必须采取措施让出水温度在我们的预期内。

步骤S13，所述水温控制模式包括：基于所述进水流量和水流温度调节所述热水器的输出负荷；输出负荷是燃气具将水加热的能力，通过确定的输出负荷，从而对燃气比例阀和直流调速风机进行调节，使得燃气热水器能够稳定可靠地工作，提高燃气热水器自适应能力，提升用户体验。在水量连续波动时，我们认为是水流量从一个数值到另一个数值的过程，此时我们认为采用比例阀开度PWM的方式不再能满足调控，而需要使用改变反馈系数的方式进行控制，以补偿水流量带来的影响。本实施方式中，基于波动的水流量数据，实时确定热水器的输出负荷，从而改变PWM以实现保持水温恒定的效果。

步骤S14，确定所述进水流量未发生波动的时长达到预设时长，关闭所述水温控制模式；本实施方式中采用的是水流量数据恢复至不满足前述的开启条件时结束该控制模式，以此避免在水流量波动较大时造成的控制模式开闭频繁，而造成的热水器调控负担，以及由此带来的调控波动较大的问题。

如此，通过确定水流量数据存在经统计的连续波动时开启对比例阀开度的控制调节，以解决水流连续波动对出水温度的影响，同时本实施方式还较为简单，避免了之前的控制复杂的问题，同时还避免了水流连续波动会造成功率过大的问题。

在一实施例中，所述确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，包括：确定所述进水流量波动值大于等于设定波动阈值；确定所述进水流量波动的波动方向，并在所述波动方向上累加计数，同时在所述波动方向的反向波动方向计数清零；若任一波动方向的累加计数大于设定计数阈值，确定所述进水流量满足同向连续的波动特征。

本发明的实施方式主要应用于水流连续波动的热水器工况下，因此首先需要判断水流波动足以触发控制开启。本实施方式提供了一种基于统计方式的波动判断方法。当一次水流波动的公差大于等于变化公差F(即设定波动阈值)时，具体包括：水流量大于等于上次数值与F之和或者水流量小于等于上次数值与F之差两种情况时，认为存在一次波动。进而判定该波动的波动方向，为向上波动还是向下波动。例如，如果该水流量大于等于上次数值与F的之和时，判定为向上波动，此时对向上波动的次数计数加1，同时对向下波动的次数计数清零，并继续进行监测下一个波动。当一个波动方向上的累加计数大于设定计数阈值，该设定计数阈值优选为3次，则可判定为存在向上的连续波动，满足控制开启条件。以上控制条件的设定，包括了水流波动的常见情况。其中，前述的水流量变化的数值公差F和设定计数阈值，均为事先根据整机进行测试后确定，并不需要每台进行调整。

在一实施例中，所述基于所述进水流量和水流温度调节所述热水器的输出负荷，包括：基于当前的进水流量和前一时刻的进水流量确定反馈系数；基于当前的进水流量、所述反馈系数、设定温度、当前的进水温度，确定所述进水流量对应的输出负荷。具体的，本实施方式是通过确定输出负荷，进而确定所述热水器的各个比例阀的开度，以此得到所需的输出负荷。此外应当根据实际场景中的设备的具体比例阀设置进行适应性调整。

在一实施例中，所述基于所述水流量数据和前一时刻的水流量确定反馈系数，包括：反馈系数＝1+(水流量数据－前一时刻水流量数据)/前一时刻水流量数据。此处的反馈系数用于反映当前的水流量变化情况，用公式表示为：K＝1+(F1－F0)/F0，其中，K为反馈系数，F1为变化后流量，F0为变化前流量，该反馈系数的计算公式也可替换为反映F1和F0关系的其他公式，例如F1/F0等。

在一实施例中，所述基于所述水流量数据、所述反馈系数、设定温度、进水温度确定所述水流量数据对应的输出负荷，包括：输出负荷＝反馈系数*(设定温度－进水温度)*水流量数据。用公式表示为：L＝K*(Ts－Ti)*F1，其中：其中L为流量变化后对应的输出负荷，F1为变化后的流量，Ts为设定温度，Ti为进水温度。热水器的输出负荷也称为热负荷，体现了热水器输出的热能，对应于热水器的加热能力。本实施方式通过增加热水器的输出负荷以保持水流波动过程中的水温恒定。

以上控制步骤中的所述输出负荷用于确定所述热水器的各个比例阀的开度，以此得到所需的输出负荷，其可以采用现有技术中的负荷与开度之间的映射关系进行调整和控制。通过以上公式，能够根据获取的水流量数据准确计算出当前对应的比例阀开度控制信号，并具有计算简便的优点。

在一实施例中，所述确定水流量数据未发生波动的时长达到预设时长，包括：确定所述水流量数据波动值大于等于所述设定波动阈值，计时清零并计时；所述计时达到所述预设时长。如前所述，当一次水流波动的公差大于等于变化公差F(即设定波动阈值)时，具体包括：水流量大于等于上次数值与F之和或者水流量小于等于上次数值与F之差两种情况时，认为存在一次波动，此时需要对未发生波动的时间进行重新计时。当不满足以上波动条件时，则认为当前水流平稳，未发生波动，不影响计时。当计时达到所述预设时长时，则表示水流在预设时长内未发生波动，可以退出连续波动处理。以上退出条件的设置，避免了水流小波动影响控制器的负担。

图2是根据本发明实施例的热水器的温度控制方法的流程图，如图2所示。在本实施例中，一个完整的实施方式包括以下步骤：

首先，确定连续变化公差为F，流量记录时间(采样周期)T0，流量变化单位时间T(T0<T)。向上波动次数N默认为0，向下波动次数M默认为0，无波动时间S默认为0。

其次，经过时间T0，记录水流量的数值，如果水流量大于等于上次数值与F0之和时，波动方向为向上，向上波动次数N增加1，向下波动次数M为0，无波动时间S置为0；如果水流量小于等于上次数值与F之差时，波动方向为向下，向上波动次数N为0，向下波动次数M增加1，无波动时间S置为0；再经过时间T0，记录水流量的数值。如果水流量小于上次数值与F0之和且大于上次数值与F之差时，为无波动，向上波动次数N不变，向下波动次数M不变，无波动时间S增加1。

再次，当N大于等于3或M大于等于3时，进入连续波动处理，对输出负荷L进行确定或补偿。

最后，当S>＝T时，N为零，M为零，S不变，退出连续波动处理，进行正常的工作流程。

上述实施例旨在对本发明中技术方案进行限制性说明，不用于限制本发明的保护范围。

图3是根据本发明实施例的热水器的温度控制装置的结构图，如图3所示，该控制装置30可包括如下模块：

获取模块301，用于获取进水流量；开启模块302，用于确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，开启水温控制模块303；所述水温控制模块303，用于基于所述进水流量和进水温度调节所述热水器的输出负荷；以及关闭模块304，用于确定所述进水流量未发生波动的时长达到预设时长，关闭所述水温控制模块。

关于热水器的温度控制装置的具体限定可以参见上文中对于热水器的温度控制方法的限定，在此不再赘述。上述装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

本实施例中技术方案解决了热水器在水流连续波动的情况下的水温波动问题，通过预设开闭条件又避免了调控频繁开闭，能够实现水温的恒定，提升用户体验。

在一实施例中，开启模块302中的确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，包括：确定所述进水流量波动值大于等于设定波动阈值；确定所述进水流量波动的波动方向，并在所述波动方向上累加计数，同时在所述波动方向的反向波动方向计数清零；若任一波动方向的累加计数大于设定计数阈值，确定所述进水流量满足同向连续的波动特征。

在一实施例中，控制模块303中的基于所述进水流量和水流温度调节所述热水器的输出负荷，包括：基于当前的进水流量和前一时刻的进水流量确定反馈系数；基于当前的进水流量、所述反馈系数、设定温度、当前的进水温度，确定所述进水流量对应的输出负荷。

在一实施例中，水温控制模块303中的基于所述水流量数据和前一时刻的水流量确定反馈系数，包括：反馈系数＝1+(水流量数据－前一时刻水流量数据)/前一时刻水流量数据，即K＝1+(F－F0)/F0。

在一实施例中，水温控制模块303中的基于所述水流量数据、所述反馈系数、设定温度、进水温度确定所述水流量数据对应的输出负荷，包括：输出负荷＝反馈系数*(设定温度－进水温度)*水流量数据，即L＝K*(Ts－Ti)*F。

在一实施例中，关闭模块304中的确定水流量数据未发生波动的时长达到预设时长，包括：确定所述水流量数据波动值大于等于所述设定波动阈值，计时清零并计时；所述计时达到所述预设时长。

在以上实施例中，采用较为简单的控制策略对热水器的输出负荷进行控制或调整，避免了水温波动和调控的频繁启停。上述装置与前述方法相对应，具体实施方式可参见方法中详细描述，在此不再赘述。

图4是根据本发明实施例的热水器的温度控制设备的结构图，如图4所示，该控制设备40可包括如下模块。至少一个处理器；存储器，与所述至少一个处理器连接；其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的热水器的温度控制方法。

所述处理器400可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器401可以是控制设备40的内部存储单元，例如终端设备40的硬盘或内存。所述存储器401也可以是终端设备40的外部存储设备，例如所述控制设备40上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器401还可以既包括控制设备40的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器401用于存储所述计算机程序402以及控制设备40所需的其他程序和数据。所述存储器401还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

图5是根据本发明实施例的燃气热水器的装置结构图，如图5所示，该燃气热水器的电控系统包括前述的热水器的温度控制装置30，或者热水器的温度控制设备40，并安装于该燃气热水器的电控板上。采用了前述控制装置或控制设备的燃气热水器，能够避免水流连续波动而带来的水温波动问题，且降低了热水器处理负担，具有波动平滑的功能。其中控制装置或控制设备的硬件设备可以是现有的热水器的电控系统中的处理器，本实施方式中的波动处理的方法步骤为依赖于该处理器的一段软件代码，成为该处理器功能的一个子功能。

在一实施例中，所述燃气热水器还包括：与燃气热水器的电控板500相通信联系的水流量传感器501，用于将进入所述热水器的水流量数据耦合为电信号；比例阀502，用于用于执行根据输出负荷对应的开度控制信号，出水温度传感器503，用于检测所述热水器的出水温度，以及进水温度传感器504，用于检测所述热水器的进水温度。以上部件为现有热水器中的部件，无需因为本实施方式提供的控制方法而另行增加，但是要实现本实施方式中的方法，则需依赖于水流量传感器501、比例阀502和进水温度传感器504，而出水温度传感器503可以作为控制出水温度的辅助部件。

进一步地，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明所述的热水器的温度控制方法。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种热水器的温度控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取进水流量；

确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，开启水温控制模式；

所述水温控制模式包括：基于所述进水流量和水流温度调节所述热水器的输出负荷；

确定所述进水流量未发生波动的时长达到预设时长，关闭所述水温控制模式

所述确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，包括：

确定所述进水流量波动值大于等于设定波动阈值；

确定所述进水流量波动的波动方向，并在所述波动方向上累加计数，同时在所述波动方向的反向波动方向计数清零；

若任一波动方向的累加计数大于设定计数阈值，确定所述进水流量满足同向连续的波动特征；

所述基于所述进水流量和水流温度调节所述热水器的输出负荷，包括：

基于当前的进水流量和前一时刻的进水流量确定反馈系数；

基于当前的进水流量、所述反馈系数、设定温度、当前的进水温度，确定所述进水流量对应的输出负荷。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于当前的进水流量F和前一时刻的进水流量F0确定反馈系数K，包括：

K＝1+(F－F0)/F0。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述进水流量未发生波动的时长达到预设时长，包括：

确定所述进水流量波动值大于等于所述设定波动阈值，计时清零并重新计时；

所述重新计时达到所述预设时长。

4.一种热水器的温度控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

获取模块，用于获取进水流量；

开启模块，用于确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，开启水温控制模块；

所述水温控制模块，用于基于所述进水流量和进水温度调节所述热水器的输出负荷；以及

关闭模块，用于确定所述进水流量未发生波动的时长达到预设时长，关闭所述水温控制模块；

所述确定所述进水流量满足同向连续的波动特征，包括：

确定所述进水流量波动值大于等于设定波动阈值；

确定所述进水流量波动的波动方向，并在所述波动方向上累加计数，同时在所述波动方向的反向波动方向计数清零；

若任一波动方向的累加计数大于设定计数阈值，确定所述进水流量满足同向连续的波动特征；

所述基于所述进水流量和水流温度调节所述热水器的输出负荷，包括：

基于当前的进水流量和前一时刻的进水流量确定反馈系数；

基于当前的进水流量、所述反馈系数、设定温度、当前的进水温度，确定所述进水流量对应的输出负荷。

5.一种热水器的温度控制设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；

存储器，与所述至少一个处理器连接；

其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现权利要求1至3中任一项权利要求所述的热水器的温度控制方法。

6.一种燃气热水器，其特征在于，所述燃气热水器包括权利要求4所述的热水器的温度控制装置，或者权利要求5所述的热水器的温度控制设备。

7.根据权利要求6所述的燃气热水器，其特征在于，所述燃气热水器还包括：

流量传感器，用于将进入所述热水器的进水流量数据耦合为电信号；

比例阀，用于执行根据所述输出负荷对应的开度控制信号；

出水温度传感器，用于检测所述热水器的出水温度；以及

进水温度传感器，用于检测所述热水器的进水温度。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至3中任一项权利要求所述的热水器的温度控制方法。

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