CN113863451A - 一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统及方法，涉及坐便器研发领域，包括传感器、数据采集卡以及内设数据处理软件的处理器，传感器布设在坐便器水路的关键位置，传感器用于采集坐便器水路的流场数据；数据采集卡与传感器信号连接，并实时获取传感器的流场数据；处理器与所述数据采集卡信号连接，处理器内的数据处理软件将流场数据转换成可与计算模型对比的文本数据，本发明通过在关键位置布设传感器，并通过数据采集系统获得实测坐便器冲洗过程流场数据，为坐便器冲洗效能评价及坐便器排污管道参数化建模等研发模式，及坐便器节水技术瓶颈突破提供科学有效的支撑及依据，进而有效加快研发效率和研发质量。

Description

一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统及方法

技术领域

本发明涉及坐便器研发领域，尤其涉及一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统及方法。

背景技术

目前，坐便器冲水结构的研发，多是研发人员按照经验给出一个初始的设计方案，然后根据冲洗功能的试验数据或是CAE仿真发现问题后，再对设计方案进行调整修正；因此冲水结构的冲洗效果的好坏存在很大的随意性和偶然性，同时也造成研发周期较长的问题，因此本专利的申请人持续探索坐便器冲洗效果相关的研究，以下是申请人申请的两篇发明专利，

专利号：202110241831.8，公开了一种坐便器冲洗效能评价方法；

专利号：202010681144.3，公开了一种坐便器排污管道参数化建模方法；

通过以上公开技术文件，可以看出近年来申请人能够使用CFD软件对坐便器冲洗结构进行评价，但是CFD软件内的计算模型对于冲洗流场预测的准确性缺少验证手段，在对坐便器流道进行结构优化时，如果以未经验证的计算结果指导优化时，对于优化结果的可靠性存在无法保证的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统及方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现：一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统，包括传感器、数据采集卡以及内设数据处理软件的处理器，其中，

传感器布设在坐便器水路的关键位置，传感器用于采集坐便器水路的流场数据；

数据采集卡与传感器信号连接，并实时获取传感器的流场数据；

处理器与数据采集卡信号连接，处理器内的数据处理软件将流场数据转换成可与计算模型对比的文本数据。

本发明还公开了一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集方法采用上述的坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统，包括以下步骤：

S1、识别并确定坐便器水路的关键位置；

S2、在坐便器水路的关键位置设置传感器；

S3、把传感器通过数据采集卡与处理器信号连接，数据采集卡实时获取传感器采集的流场数据，并将流场数据输送至处理器；

S4、启动坐便器冲水；

S5、通过处理器内的数据采集软件将传感器采集到的流场数据提取并存储为文本数据，文本数据用于与计算模型进行对比。

根据上述技术方案，优选的，步骤S1中的关键位置包括储水水箱、主水道入口、主水道出口、分水腔、喷射水道入口、喷射水道出口、排污入口、水封存水段、堰流坝-下降段、虹吸段以及排污出口中一个或多个。

根据上述技术方案，优选的，步骤S2中的传感器包括压力传感器，压力传感器设在流场的主水道入口、主水道出口、分水腔、喷射水道入口、喷射水道出口、排污入口、水封存水段、堰流坝-下降段、虹吸段以及排污出口中一个或多个的侧壁上。

根据上述技术方案，优选的，步骤S2中的传感器包括液位传感器，液位传感器布设在储水水箱内。

根据上述技术方案，优选的，步骤S2中的传感器包括流速传感器，流速传感器布设在喷射水道出口和排污入口之间。

根据上述技术方案，优选的，步骤S2中的传感器通过转接头安装在坐便器水路的关键位置。

根据上述技术方案，优选的，还包括冲水控制装置，冲水控制装置包括与数据采集卡信号连接的电磁阀，数据采集卡具有数字量输出通道，通过调用数据采集卡中的运动函数库输出具有设定频率的脉冲控制电磁阀的打开或闭合。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过在关键位置布设传感器，并通过数据采集系统能够获得实际坐便器冲洗过程的流场数据，利用实测的流场数据与CFD软件内的计算模型进行对比即可进一步的验证其准确性，从而进一步的指导，运用到坐便器冲水结构研发过程中，保障优化结果的可靠性。

(2)本发明获得的实测的坐便器冲洗过程流场数据，为坐便器冲洗效能评价及坐便器排污管道参数化建模等研发模式，及坐便器节水技术瓶颈突破提供科学有效的支撑及依据，进而有效加快研发效率和研发质量。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例测试坐便器的结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例中机械冲水机构的结构示意图；

图4示出了根据本发明的实施例中另一种机械冲水机构的结构示意图；

图5示出了根据本发明的实施例中转接头和传感器安装在坐便器上的结构示意图；

图中：1、传感器；2、数据采集卡；3、处理器；4、储水水箱；5、主水道入口；6、主水道出口；7、分水腔；8、喷射水道入口；9、喷射水道出口；10、排污入口；11、水封存水段；12、堰流坝-下降段；13、虹吸段；14、转接头；15、电机；16、齿轮；17、齿条；18、冲水开关；19、螺杆；20、驱动螺母。

具体实施方式

下面将结合附图对发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

如图所示，本发明提供了一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统，包括传感器1、数据采集卡2以及内设数据处理软件的处理器3，其中，

传感器1布设在坐便器水路的关键位置，传感器1用于采集坐便器水路的流场数据；

数据采集卡2与传感器1信号连接，并实时获取传感器1的流场数据；

处理器3与数据采集卡2信号连接，处理器3内的数据处理软件将流场数据转换成可与计算模型对比的文本数据。

本发明还公开了一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集方法，采用上述的坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统，包括以下步骤：

S1、识别并确定坐便器水路的关键位置；

S2、在坐便器水路的关键位置设置传感器1；

S3、把传感器1通过数据采集卡2与处理器3信号连接，数据采集卡2实时获取传感器1采集的流场数据，并将流场数据输送至处理器3；

S4、启动坐便器冲水；

S5、通过处理器3内的数据采集软件将传感器1采集到的流场数据提取并存储为文本数据，文本数据用于与CFD软件内的计算模型进行对比。

根据上述实施例，优选的，步骤S1中的关键位置包括储水水箱4、主水道入口5、主水道出口6、分水腔7、喷射水道入口8、喷射水道出口9、排污入口10、水封存水段11、堰流坝-下降段12、虹吸段13以及排污出口中一个或多个。

根据上述实施例，优选的，步骤S2中的传感器1包括压力传感器1，压力传感器1设在流场的主水道入口5、主水道出口6、分水腔7、喷射水道入口8、喷射水道出口9、排污入口10、水封存水段11、堰流坝-下降段12、虹吸段13以及排污出口中一个或多个的侧壁上，当然可根据需求在坐便器冲水结构的任意流道位置上设置采集点进行采集，但是以上关键位置存在流向或流道尺寸的变化，流场数据变化较为明显，能够更加真实反应坐便器水路的变化。

进一步的，步骤S2中的传感器1包括液位传感器1，液位传感器1布设在储水水箱4内。

进一步的，步骤S2中的传感器1包括流速传感器1，流速传感器1布设在喷射水道出口9和排污入口10之间。

进一步的，步骤S2中的传感器1通过转接头14安装在坐便器水路的关键位置，转接头14可采用阶梯形的中空腔体结构，预先在坐便器水路的关键位置开设安装孔，并将转接头14安装在安装孔内，工作人员可根据需求将传感器1插入转接头14的中空腔道内，或利用堵头封堵在未使用的转接头14的中空腔道内，传感器1的感应端与坐便器陶瓷体壁内壁相齐平或部分隐藏在内壁内，进而准确测定感应端的数值，并降低对水路的干扰。

根据上述实施例，优选的，步骤S4的启动坐便器冲水采用冲水控制装置，并控制坐便器以统一初始值出水，可采用电控冲水机构或机械冲水机构；

其中电控冲水机构包括与数据采集卡2信号连接的电磁阀，数据采集卡2具有数字量输出通道，通过调用数据采集卡2中的运动函数库输出具有设定频率的脉冲控制电磁阀的打开或闭合；

其中一种机械冲水机构包括电机15、齿轮16以及齿条17，电机15通过支架固定在冲水开关18的正上方，齿轮16与电机15的输出轴同轴固定连接，齿条17与齿轮16啮合传动，齿条17的下端抵住坐便器的冲水开关18，数据采集卡2具有数字量输出通道，通过调用数据采集卡2中的运动函数库输出具有设定频率的脉冲控制电机15的转动速度和方向；

而另一种机械冲水机构包括电机15、螺杆19以及驱动螺母20，电机15通过支架固定在冲水开关18的正上方，电机15驱动螺杆19同轴转动，驱动螺母20与螺杆19螺纹配合，驱动螺母20的下端与冲水开关18相连接，数据采集卡2具有数字量输出通道，通过调用数据采集卡2中的运动函数库输出具有设定频率的脉冲控制电机15的转动速度和方向。

根据上述实施例，优选的，传感器1和数据采集卡2连接时，传感器数据线两端分别设置标识便于辨识，且每个传感器1上的标识不同，便于传感器1和数据采集卡2端口匹配对应连接，避免出现连线错误影响采集数据的准确性。

本发明的有益效果是：

(1)本发明能够获得实际坐便器冲洗过程的流场数据，利用实测的流场数据与CFD软件内的计算模型进行对比即可进一步的验证计算模型的准确性，从而进一步的指导并运用到坐便器冲水结构研发过程中，保障优化结果的可靠性；

(2)本发明获得的实测的坐便器冲洗过程流场数据，为坐便器冲洗效能评价及坐便器排污管道参数化建模等研发模式，及坐便器节水技术瓶颈突破提供科学有效的支撑及依据，进而有效加快研发效率和研发质量。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统，其特征在于，包括传感器、数据采集卡以及内设数据处理软件的处理器，其中，

所述传感器布设在坐便器水路的关键位置，所述传感器用于采集坐便器水路的流场数据；

所述数据采集卡与传感器信号连接，并实时获取传感器的流场数据；

所述处理器与所述数据采集卡信号连接，所述处理器内的数据处理软件将流场数据转换成可与计算模型对比的文本数据。

2.一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集方法，其特征在于，采用权利要求1所述的坐便器冲洗过程流场特性的数据采集系统，包括以下步骤：

S1、识别并确定坐便器水路的关键位置；

S2、在坐便器水路的关键位置设置传感器；

S3、把传感器通过数据采集卡与处理器信号连接，所述数据采集卡实时获取传感器采集的流场数据，并将流场数据输送至处理器；

S4、启动坐便器冲水；

S5、通过处理器内的数据采集软件将传感器采集到的流场数据提取并存储为文本数据，所述文本数据用于与计算模型进行对比。

3.根据权利要求2所述的一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集方法，其特征在于，步骤S1中的关键位置包括储水水箱、主水道入口、主水道出口、分水腔、喷射水道入口、喷射水道出口、排污入口、水封存水段、堰流坝-下降段、虹吸段以及排污出口中一个或多个。

4.根据权利要求2所述的一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集方法，其特征在于，步骤S2中的传感器包括压力传感器，所述压力传感器设在流场的主水道入口、主水道出口、分水腔、喷射水道入口、喷射水道出口、排污入口、水封存水段、堰流坝-下降段、虹吸段以及排污出口中一个或多个的侧壁上。

5.根据权利要求2所述的一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集方法，其特征在于，步骤S2中的传感器包括液位传感器，所述液位传感器布设在储水水箱内。

6.根据权利要求2所述的一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集方法，其特征在于，步骤S2中的传感器包括流速传感器，所述流速传感器布设在喷射水道出口和排污入口之间。

7.根据权利要求2所述的一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集方法，其特征在于，步骤S2中的传感器通过转接头安装在坐便器水路的关键位置。

8.根据权利要求2所述的一种坐便器冲洗过程流场特性的数据采集方法，其特征在于，还包括冲水控制装置，所述冲水控制装置包括与数据采集卡信号连接的电磁阀，所述数据采集卡具有数字量输出通道，通过调用数据采集卡中的运动函数库输出具有设定频率的脉冲控制电磁阀的打开或闭合。

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