CN112064743A - 一种节水厕具及其操作方法 - Google Patents

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CN112064743A CN201910500882.0A CN201910500882A CN112064743A CN 112064743 A CN112064743 A CN 112064743A CN 201910500882 A CN201910500882 A CN 201910500882A CN 112064743 A CN112064743 A CN 112064743A
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武星宇
朱玉涵
韩东泽
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    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03D—WATER-CLOSETS OR URINALS WITH FLUSHING DEVICES; FLUSHING VALVES THEREFOR
    • E03D11/00—Other component parts of water-closets, e.g. noise-reducing means in the flushing system, flushing pipes mounted in the bowl, seals for the bowl outlet, devices preventing overflow of the bowl contents; devices forming a water seal in the bowl after flushing, devices eliminating obstructions in the bowl outlet or preventing backflow of water and excrements from the waterpipe
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    • E03D5/00—Special constructions of flushing devices, e.g. closed flushing system
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    • E03D9/00—Sanitary or other accessories for lavatories ; Devices for cleaning or disinfecting the toilet room or the toilet bowl; Devices for eliminating smells

Abstract

本发明公开了一种节水厕具及其操作方法，该厕具包括红外发射装置、红外对射接收装置、厕盆、上层喷头、下层喷头、粉碎电机、厕盆水泵、粪箱电磁阀、尿箱电磁阀、大便冲洗水量调节阀门、四通阀、下层泵电磁阀、中层泵、粪箱、粪箱液位传感器、药箱、尿箱液位传感器、尿箱、小便冲洗水量调节阀门、下层泵、下层水泵总阀、排污阀和厕具控制器。本发明还公开了一种节水厕具的操作方法。本发明通过可移动式卫生间节水冲洗厕具的整体搭建实现了厕具便池内的有无粪便的检测，通过粪便粉碎器、尿液过滤系统、和特制药夜的使用实现了节水循环冲洗，打碎的粪便节约了空间消除了异味，过滤的尿液再次循环利用弥补了现有厕具浪费水源臭味严重等情况。

Description

一种节水厕具及其操作方法
技术领域
本发明属于卫生洁具技术领域，涉及一种节水厕具及其操作方法，具体地说，涉及一种通过分离粪便和尿液而实现免水可冲洗的节水厕具及其操作方法。
背景技术
环保厕具在我国已有一定发展，在公共厕所应用较为广泛的主要有气压节水冲厕具和泡沫覆盖式厕具。气压节水冲厕具系统采用增压泵增压原理，将少量的水以很大的压力打入厕盆，与水冲厕具有相同的清洁效果，可以比水冲厕具节约60％的水，在很多水资源充足地区得到使用。泡沫覆盖式厕具系统采用泡沫覆盖的方式，将粪便覆盖，并在泡沫的作用下，使粪便滑入下水管道，泡沫覆盖式厕具彻底解决了浪费水资源的问题，只需很少的水即可，而且不扩大污染源，在北京的许多缺水且无污水管网的农村地区得到广泛使用。
普通冲水式卫生间厕具需消耗大量水资源，同时尿液和粪便没有进行二次处理，不但浪费了大量水资源，同时未经处理的尿液和粪便也给环境造成危害。如厕结束后粪便如不及时清除散发的臭气，整个卫生间嗅觉污染严重。现有集中发泡式洁具的管道易堵塞，洁具管道容易粘连污物，泡沫溢出不均匀，保洁人员清洁困难等问题，从而影响了卫生间的整体使用环境。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的公用卫生间洁具使用过程发生的溅水问题、臭味严重、管道易堵塞、粘连等缺陷，提供一种节水厕具及其操作方法。本发明采用混合药夜冲洗、内置粪便粉碎机构、过滤系统，水泵等通过独创的粉碎循环技术对粪便和尿液进行处理，从而达到防溅水，防止粪便粘连、臭气散发的同时大大地节约了用水。
其技术方案如下：
一种节水厕具，包括红外发射装置1、红外对射接收装置2、厕盆3、上层喷头4、下层喷头5、粉碎电机6、厕盆水泵7、粪箱电磁阀8、尿箱电磁阀9、大便冲洗水量调节阀门10、四通阀11、下层泵电磁阀12、中层泵13、粪箱14、粪箱液位传感器15、药箱16、尿箱液位传感器17、尿箱18、小便冲洗水量调节阀门19、下层泵20、下层水泵总阀21、排污阀22和厕具控制器23；
所述红外发射装置1安装在卫生间门的一侧，所述红外对射接收装置2位于卫生间门的另外一侧的对称位置；所述上层喷头4和下层喷头5位于厕盆3的前部，所述上层喷头4和下层喷头5分别连接尿箱18的中部和底部；所述粉碎电机6分别和厕盆3、厕盆水泵7连接；所述四通阀11分别和尿箱18、粪箱14、厕盆3、下层泵20连接，所述四通阀11和尿箱18之间设有尿箱电磁阀9，所述四通阀11和粪箱14之间设有粪箱电磁阀8；所述四通阀11和下层泵20之间设有下层泵电磁阀12，所述上层喷头4上设有小便冲洗水量调节阀门19，所述下层喷头5上设有大便冲洗水量调节阀门10，所述中层泵13分别与厕盆3和尿箱18连接，所述粪箱液位传感器15位于粪箱14中，所述尿箱液位传感器17位于尿箱18中，所述下层泵20上设有下层水泵总阀21，所述尿箱18外部设有排污阀22，所述厕具控制器23分别与红外发射装置1、红外对射接收装置2、粉碎电机6、粪箱电磁阀8、尿箱电磁阀9、下层泵电磁阀12、中层泵13、粪箱液位传感器15、尿箱液位传感器17、下层泵20连接。
进一步优选，所述厕具控制器23包括粉碎电机驱动24、中层泵驱动25、下层泵驱动26、粉碎阀驱动27、粪箱阀驱动28、尿箱阀驱动29、电源30、粪箱液位传感器接口31、尿箱液位传感器接口32、红外发射接口33、红外接收接口34、RS485接口35、声光报警提示装置36、蓝牙37、触摸屏38、MCU39。
所述厕具控制器23安装在卫生间后部；所述电源30将外部接入的交流220V市电或蓄电池电压转化为整个厕具系统所需的电压；所述粉碎电机驱动24、中层泵驱动25、下层泵驱动26为无刷电机驱动器，无刷电机驱动器输入通过光耦连接MCU39引脚，输出连接粉碎电机6、中层泵13、下层水泵20，MCU39引脚通过输出PWM占空比的大小控制电机的启停及转速；所述粉碎阀驱动27，粪箱阀驱动28，尿箱阀驱动29为继电器，继电器输入回路通过光耦连接MCU39引脚，继电器输出回路连接粪箱电磁阀8、尿箱电磁阀9、下层泵电磁阀12，通过控制与继电器输入回路相连接的MCU39引脚输出高低电平进而控制粪箱电磁阀8、尿箱电磁阀9、下层泵电磁阀12的开启和关闭；所述MCU39的ADC引脚通过粪箱液位传感器接口31、尿箱液位传感器接口32分别连接粪箱液位传感器15和尿箱液位传感器17，通过采集两个传感器输出的模拟量判断粪箱和尿箱的剩余容量；所述电源30通过红外发射接口33连接红外发射装置1，MCU39的外部中断引脚通过红外接收接口34连接红外对射接收装置2，MCU39通过外部中断和定时器判断红外对射接收装置2内部两个红外接收头被遮挡的先后顺序判断使用者的出入状态；所述RS48535通过MAX485与MCU39的串口相连，使厕具控制器23与外部扩展设备连接进行通讯；所述声光报警提示装置36通过三极管连接MCU39引脚，当厕具控制器23有提示信息时，可通过控制三极管控制蜂鸣器报警或者LED灯报警；所述蓝牙37连接至MCU39串口，蓝牙37可连接外部，比如手机，通过蓝牙37可将MCU39串口输出数据发送到与蓝牙37连接的终端设备，方便调试和使用；所述触摸屏38与MCU39通过SPI总线连接，可将厕具的各传感器状态显示，操作人员也可通过触摸屏控制厕具的各个电机和阀门进行冲洗和调试。
本发明所述节水厕具的操作方法，包括以下步骤：
步骤1、正常使用：当有人进入卫生间开始使用时，由厕具控制器通过检测装在门口的红外对射传感器判断人员进出，若判断结果为进入，厕具控制器23开始计时，关闭粪箱电磁阀8，关闭下层泵电磁阀12，开启尿箱电磁阀9，开启粉碎电机6和厕盆水泵7的同时开启中层水泵13冲洗便池一次方便使用者使用；使用结束后使用者出门时触发出门信号，控制器通过使用时间判断大便或者小便，如果是小便，保持三个电磁阀状态不变，启动中层泵13冲洗便池一次，使用结束；如果使用时间超过大便判断时间的阈值，则进入大便冲洗流程，开启粪箱电磁阀8，关闭下层泵电磁阀12，关闭尿箱电磁阀9，然后开启粉碎电机6厕盆水泵7和下层泵20冲洗三次，然后将下层泵20关闭，开启中层泵13冲洗便盆一次，关闭粪箱电磁阀8，关闭下层泵电磁阀12，开启尿箱电磁阀9，启动药液泵向尿箱16添加药液，冲洗流程结束；
步骤2、上电启动过程：电源开启，关闭粪箱电磁阀8，关闭下层泵电磁阀12，开启尿箱电磁阀9，然后判断粪箱和尿箱液位，粪箱液位在90％以下，尿箱液位在50％以上，如果未达到此条件将会产生警报声，并将此信息上传到服务器通知工作人员进行处理；如果达到此条件，开启中层泵冲洗3次，厕具即可使用；
步骤3、尿箱液体转移至粪箱：当使用次数达到一定后，如需更换尿箱中的液体，可将大便冲洗水量调节阀门10关闭，然后通过厕具控制器上的触摸屏，蓝牙或者服务器向控制器发送清空尿箱指令，厕具控制器23控制开启粪箱电磁阀8，开启下层泵电磁阀12，关闭尿箱电磁阀9，开启下层水泵20即可将尿箱里的液体通过四通阀11抽送至粪箱。
本发明的有益效果：
本发明通过可移动式卫生间节水冲洗厕具的整体搭建实现了厕具便池内的有无粪便的检测，通过粪便粉碎器、尿液过滤系统、和特制药夜的使用实现了节水循环冲洗，打碎的粪便节约了空间消除了异味，过滤的尿液再次循环利用弥补了现有厕具浪费水源臭味严重等情况。
附图说明
图1是节水厕具的结构示意图；
图2是厕具控制器的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
参照图1，一种节水厕具，包括红外发射装置1、红外对射接收装置2、厕盆3、上层喷头4、下层喷头5、粉碎电机6、厕盆水泵7、粪箱电磁阀8、尿箱电磁阀9、大便冲洗水量调节阀门10、四通阀11、下层泵电磁阀12、中层泵13、粪箱14、粪箱液位传感器15、药箱16、尿箱液位传感器17、尿箱18、小便冲洗水量调节阀门19、下层泵20、下层水泵总阀21、排污阀22和厕具控制器23；
所述红外发射装置1安装在卫生间门的一侧，所述红外对射接收装置2位于卫生间门的另外一侧的对称位置；所述上层喷头4和下层喷头5位于厕盆3的前部，所述上层喷头4和下层喷头5分别连接尿箱18的中部和底部；所述粉碎电机6分别和厕盆3、厕盆水泵7连接；所述四通阀11分别和尿箱18、粪箱14、厕盆3、下层泵20连接，所述四通阀11和尿箱18之间设有尿箱电磁阀9，所述四通阀11和粪箱14之间设有粪箱电磁阀8；所述四通阀11和下层泵20之间设有下层泵电磁阀12，所述上层喷头4上设有小便冲洗水量调节阀门19，所述下层喷头5上设有大便冲洗水量调节阀门10，所述中层泵13分别与厕盆3和尿箱18连接，所述粪箱液位传感器15位于粪箱14中，所述尿箱液位传感器17位于尿箱18中，所述下层泵20上设有下层水泵总阀21，所述尿箱18外部设有排污阀22，所述厕具控制器23分别与红外发射装置1、红外对射接收装置2、粉碎电机6、粪箱电磁阀8、尿箱电磁阀9、下层泵电磁阀12、中层泵13、粪箱液位传感器15、尿箱液位传感器17、下层泵20连接。
如图2所示，所述厕具控制器23包括粉碎电机驱动24、中层泵驱动25、下层泵驱动26、粉碎阀驱动27、粪箱阀驱动28、尿箱阀驱动29、电源30、粪箱液位传感器接口31、尿箱液位传感器接口32、红外发射接口33、RS485接口34、声光报警提示装置35、蓝牙36、触摸屏37、MCU38。
所述厕具控制器23安装在卫生间后部；所述电源30将外部接入的交流220V市电或蓄电池电压转化为整个厕具系统所需的电压；所述粉碎电机驱动24、中层泵驱动25、下层泵驱动26为无刷电机驱动器，无刷电机驱动器输入通过光耦连接MCU39引脚，输出连接粉碎电机6、中层泵13、下层水泵20，MCU39引脚通过输出PWM占空比的大小控制电机的启停及转速；所述粉碎阀驱动27，粪箱阀驱动28，尿箱阀驱动29为继电器，继电器输入回路通过光耦连接MCU39引脚，继电器输出回路连接粪箱电磁阀8、尿箱电磁阀9、下层泵电磁阀12，通过控制与继电器输入回路相连接的MCU39引脚输出高低电平进而控制粪箱电磁阀8、尿箱电磁阀9、下层泵电磁阀12的开启和关闭；所述MCU39的ADC引脚通过粪箱液位传感器接口31、尿箱液位传感器接口32分别连接粪箱液位传感器15和尿箱液位传感器17，通过采集两个传感器输出的模拟量判断粪箱和尿箱的剩余容量；所述电源30通过红外发射接口33连接红外发射装置1，MCU39的外部中断引脚通过红外接收接口34连接红外对射接收装置2，MCU39通过外部中断和定时器判断红外对射接收装置2内部两个红外接收头被遮挡的先后顺序判断使用者的出入状态；所述RS48535通过MAX485与MCU39的串口相连，使厕具控制器23与外部扩展设备连接进行通讯；所述声光报警提示装置36通过三极管连接MCU39引脚，当厕具控制器23有提示信息时，可通过控制三极管控制蜂鸣器报警或者LED灯报警；所述蓝牙37连接至MCU39串口，蓝牙37可连接外部，比如手机，通过蓝牙37可将MCU39串口输出数据发送到与蓝牙37连接的终端设备，方便调试和使用；所述触摸屏38与MCU39通过SPI总线连接，可将厕具的各传感器状态显示，操作人员也可通过触摸屏控制厕具的各个电机和阀门进行冲洗和调试。
本发明所述节水厕具的操作方法，包括以下步骤：
步骤1、正常使用：当有人进入卫生间开始使用时，由厕具控制器通过检测装在门口的红外对射传感器判断人员进出，若判断结果为进入，厕具控制器23开始计时，关闭粪箱电磁阀8，关闭下层泵电磁阀12，开启尿箱电磁阀9，开启粉碎电机6和厕盆水泵7的同时开启中层水泵13冲洗便池一次方便使用者使用；使用结束后使用者出门时触发出门信号，控制器通过使用时间判断大便或者小便，如果是小便，保持三个电磁阀状态不变，启动中层泵13冲洗便池一次，使用结束；如果使用时间超过大便判断时间的阈值，则进入大便冲洗流程，开启粪箱电磁阀8，关闭下层泵电磁阀12，关闭尿箱电磁阀9，然后开启粉碎电机6厕盆水泵7和下层泵20冲洗三次，然后将下层泵20关闭，开启中层泵13冲洗便盆一次，关闭粪箱电磁阀8，关闭下层泵电磁阀12，开启尿箱电磁阀9，启动药液泵向尿箱16添加药液，冲洗流程结束；
步骤2、上电启动过程：电源开启，关闭粪箱电磁阀8，关闭下层泵电磁阀12，开启尿箱电磁阀9，然后判断粪箱和尿箱液位，粪箱液位在90％以下，尿箱液位在50％以上，如果未达到此条件将会产生警报声，并将此信息上传到服务器通知工作人员进行处理；如果达到此条件，开启中层泵冲洗3次，厕具即可使用；
步骤3、尿箱液体转移至粪箱：当使用次数达到一定后，如需更换尿箱中的液体，可将大便冲洗水量调节阀门10关闭，然后通过厕具控制器上的触摸屏，蓝牙或者服务器向控制器发送清空尿箱指令，厕具控制器23控制开启粪箱电磁阀8，开启下层泵电磁阀12，关闭尿箱电磁阀9，开启下层水泵20即可将尿箱里的液体通过四通阀11抽送至粪箱。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种节水厕具，其特征在于：包括红外发射装置(1)、红外对射接收装置(2)、厕盆(3)、上层喷头(4)、下层喷头(5)、粉碎电机(6)、厕盆水泵(7)、粪箱电磁阀(8)、尿箱电磁阀(9)、大便冲洗水量调节阀门(10)、四通阀(11)、下层泵电磁阀(12)、中层泵(13)、粪箱(14)、粪箱液位传感器(15)、药箱(16)、尿箱液位传感器(17)、尿箱(18)、小便冲洗水量调节阀门(19)、下层泵(20)、下层水泵总阀(21)、排污阀(22)和厕具控制器(23)；
所述红外发射装置(1)安装在卫生间门的一侧，所述红外对射接收装置(2)位于卫生间门的另外一侧的对称位置；所述上层喷头(4)和下层喷头(5)位于厕盆(3)的前部，所述上层喷头(4)和下层喷头(5)分别连接尿箱(18)的底部和中部；所述粉碎电机(6)分别和厕盆(3)、厕盆水泵(7)连接；所述四通阀(11)分别和尿箱(18)、粪箱(14)、厕盆(3)、下层泵(20)连接，所述四通阀(11)和尿箱(18)之间设有尿箱电磁阀(9)，所述四通阀(11)和粪箱(14)之间设有粪箱电磁阀(8)；所述四通阀(11)和下层泵(20)之间设有层泵电磁阀(12)，所述上层喷头(4)上设有小便冲洗水量调节阀门(19)，所述下层喷头(5)上设有大便冲洗水量调节阀门(10)，所述中层泵(13)分别与厕盆(3)和尿箱(18)连接，所述粪箱液位传感器(15)位于粪箱(14)中，所述尿箱液位传感器(17)位于尿箱(18)中，所述下层泵(20)上设有下层水泵总阀(21)，所述尿箱(18)外部设有排污阀(22)，所述厕具控制器(23)分别与红外发射装置(1)、红外对射接收装置(2)、粉碎电机(6)、粪箱电磁阀(8)、尿箱电磁阀(9)、下层泵电磁阀(12)、中层泵(13)、粪箱液位传感器(15)、尿箱液位传感器(17)、下层泵(20)连接。
2.根据权利要求1所述的节水厕具，其特征在于：所述厕具控制器(23)包括粉碎电机驱动(24)、中层泵驱动(25)、下层泵驱动(26)、粉碎阀驱动(27)、粪箱阀驱动(28)、尿箱阀驱动(29)、电源(30)、粪箱液位传感器接口(31)、尿箱液位传感器接口(32)、红外发射接口(33)、RS485接口(34)、声光报警提示装置(35)、蓝牙(36)、触摸屏(37)、MCU(38)。
3.根据权利要求2所述的节水厕具，其特征在于：所述厕具控制器(23)安装在卫生间后部；所述电源(30)将外部接入的交流220V市电或蓄电池电压转化为整个厕具系统所需的电压；所述粉碎电机驱动(24)、中层泵驱动(25)、下层泵驱动(26)为无刷电机驱动器，无刷电机驱动器输入通过光耦连接MCU(39)引脚，输出连接粉碎电机(6)、中层泵(13)、下层水泵(20)，MCU(39)引脚通过输出PWM占空比的大小控制电机的启停及转速；所述粉碎阀驱动(27)，粪箱阀驱动(28)，尿箱阀驱动(29)为继电器，继电器输入回路通过光耦连接MCU(39)引脚，继电器输出回路连接粪箱电磁阀(8)、尿箱电磁阀(9)、下层泵电磁阀(12)，通过控制与继电器输入回路相连接的MCU(39)引脚输出高低电平进而控制粪箱电磁阀(8)、尿箱电磁阀(9)、下层泵电磁阀(12)的开启和关闭；所述MCU(39)的ADC引脚通过粪箱液位传感器接口(31)、尿箱液位传感器接口(32)分别连接粪箱液位传感器(15)和尿箱液位传感器(17)，通过采集两个传感器输出的模拟量判断粪箱和尿箱的剩余容量；所述电源(30)通过红外发射接口(33)连接红外发射装置(1)，MCU(39)的外部中断引脚通过红外接收接口(34)连接红外对射接收装置(2)，MCU(39)通过外部中断和定时器判断红外对射接收装置(2)内部两个红外接收头被遮挡的先后顺序判断使用者的出入状态；所述RS485(35)通过MAX485与MCU(39)的串口相连，使厕具控制器(23)与外部扩展设备连接进行通讯；所述声光报警提示装置(36)通过三极管连接MCU(39)引脚，当厕具控制器(23)有提示信息时，通过控制三极管控制蜂鸣器报警或者LED灯报警；所述蓝牙(37)连接至MCU(39)串口，蓝牙(37)能连接外部手机，通过蓝牙(37)将MCU(39)串口输出数据发送到与蓝牙(37)连接的终端设备，方便调试和使用；所述触摸屏(38)与MCU(39)通过SPI总线连接，将厕具的各传感器状态显示，操作人员通过触摸屏控制厕具的各个电机和阀门进行冲洗和调试。
4.一种权利要求1所述节水厕具的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、正常使用：当有人进入卫生间开始使用时，由厕具控制器通过检测装在门口的红外对射传感器判断人员进出，若判断结果为进入，厕具控制器(23)开始计时，关闭粪箱电磁阀(8)，
关闭下层泵电磁阀(12)，开启尿箱电磁阀(9)，开启粉碎电机(6)和厕盆水泵(7)的同时开启中层水泵(13)冲洗便池一次方便使用者使用；使用结束后使用者出门时触发出门信号，控制器通过使用时间判断大便或者小便，如果是小便，保持三个电磁阀状态不变，启动中层泵(13)冲洗便池一次，使用结束；如果使用时间超过大便判断时间的阈值，则进入大便冲洗流程，开启粪箱电磁阀(8)，关闭下层泵电磁阀(12)，关闭尿箱电磁阀(9)，然后开启粉碎电机(6)厕盆水泵(7)和下层泵(20)冲洗三次，然后将下层泵(20)关闭，开启中层泵(13)冲洗便盆一次，关闭粪箱电磁阀(8)，关闭下层泵电磁阀(12)，开启尿箱电磁阀(9)，启动药液泵向尿箱(16)添加药液，冲洗流程结束；
步骤2、上电启动过程：电源开启，关闭粪箱电磁阀(8)，关闭下层泵电磁阀(12)，开启尿箱电磁阀(9)，然后判断粪箱和尿箱液位，粪箱液位在90％以下，尿箱液位在50％以上，如果未达到此条件将会产生警报声，并将此信息上传到服务器通知工作人员进行处理；如果达到此条件，开启中层泵冲洗3次，厕具即能使用；
步骤3、尿箱液体转移至粪箱：当使用次数达到一定后，如需更换尿箱中的液体，将大便冲洗水量调节阀门(10)关闭，然后通过厕具控制器上的触摸屏，蓝牙或者服务器向控制器发送清空尿箱指令，厕具控制器(23)控制开启粪箱电磁阀(8)，开启下层泵电磁阀(12)，关闭尿箱电磁阀(9)，开启下层水泵(20)，将尿箱里的液体通过四通阀(11)抽送至粪箱。
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