CN115075345B - 一种多功能高效智能节水系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能高效智能节水系统及其控制方法，包括混水调节器、热水器、阀门机构、信息处理控制器和节水装置，所述混水调节器，所述混水调节器连接冷水管和热水管，所述冷水管连接发电涡轮一端，所述发电涡轮另一端连接市政供水管网，所述发电涡轮连接家用蓄电池，所述家用蓄电池为节水系统控制电源，所述热水管连接热水器，所述热水器的水温控制器连接信息处理控制器，所述混水调节器通过混水管连接水温调节控制器，所述水温调节控制器连接阀门机构，所述阀门机构分别连接喷淋机构和节水机构，所述喷淋机构上端连接牵引机构，提高节水的高效，能够增加后期用户的使用体验，节水效果更直观，提高居民节水意识及节水获得感。

Description

一种多功能高效智能节水系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及水资源高效利用技术领域，特别是涉及一种多功能高 效智能节水系统及其控制方法。

背景技术

在城镇生活用水方面，居民的节水意识仍有待增强。城镇 居民的用水环节繁多，内容琐碎，在现实生活中无法针对每个 用水环节逐一做到精准计量，因而在居民用水时无法实时准确 定量的了解自身的用水状况，导致产生大量水耗。尤其是在洗 浴用水方面，其作为我国居民生活用水最重要的组成部分，由于长期得不到精准计量已导致了较大的水耗资源。

另一方面，我国室内生活热水供给大多采用单一热源加热+多端 口输出的供给设计布局，导致室内热水输水距离较长。在使用热水 前，需要将水龙头内的大量冷水放空，浪费了大量水资源。在使用 方面，由于花洒出水温度随着洗浴水撒落而不断降低，导致身高较 矮的人需要更高的水温才能得到更好的洗浴体验，也导致了热量的 浪费。

上述问题至今未得到妥善解决，导致我国大量的优质水资源凭 空消耗，得不到高效精准利用。为此，本发明开发了一种多功能高 效智能节水系统，实现了节水用水的实时可视化，并进行大数据分 析和纵向和横向对比，帮助居民提高节水意识。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能高效智能节水系统及其控制方 法，以解决上述背景技术中提出的问题，节水效果更直观，提高居民 节水意识及节水获得感。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多功能高效智能节水系统，包括混水调节器、热水器、阀门 机构、信息处理控制器和节水装置，所述混水调节器连接冷水管和热 水管，所述冷水管连接发电涡轮一端，所述发电涡轮另一端连接市政 供水管网，所述发电涡轮连接家用蓄电池，所述家用蓄电池为节水系 统控制电源，所述热水管连接热水器，所述热水器的水温控制器连接信息处理控制器，所述混水调节器通过混水管连接水温调节控制器， 所述水温调节控制器连接阀门机构，所述阀门机构分别连接喷淋机构 和节水机构，所述喷淋机构上端连接牵引机构，所述信息处理控制器 分别连接所述热水器、水温控制器、牵引机构和入水流量计，所述家 用蓄电池分别连接所述入水流量计、牵引机构、信息处理控制器、热 水器和水温调节控制器；通过该系统的设计，能够增加节水的。

优选的，所述阀门机构包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀 门连接节水管，所述节水管连接节水装置，所述节水装置包括节水 池，所述节水池连接各清洗管，所述第一阀门和第二阀门分别通过 信息处理控制器控制。

优选的，所述牵引机构包括牵引电机，所述牵引电机的转轴上设 置牵引辊，所述牵引辊套装于固定管内，所述固定管一侧设置牵引管， 所述固定管内设置有牵引绳，所述牵引绳通过所述固定管与牵引管连 接处的滑轮延伸至牵引管内。

优选的，所述牵引管下端一侧设置有喷淋机构，所述喷淋机构包 括喷淋调杆和喷淋头，所述喷淋杆下端连接调水阀，所述喷淋调杆包 括下端杆和上端杆，所述下端杆与上端杆滑动连接，所述上端杆上端 连接喷淋头，所述上端杆上设置被引座，所述被引座连接所述牵引绳， 所述被引座两端设置沟槽，所述沟槽滑动连接于所述牵引管内管壁上，所述喷淋头与所述被引座关于上端杆对称设置。

优选的，所述节水池为玻璃、树脂等透明材料制成。

优选的，第二电磁阀通过控制阀门开启度控制所述喷淋头喷水量。

优选的，所述牵引管一侧为开口状结构，所述被引座连接于所述 牵引管开口内上下移动。

一种多功能高效智能节水系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：开启混水调节器，水管内水开始流动，在用水过程中，市政 供水入户管设置微型水动力发电涡轮，利用市政供水水压驱动发电装 置发电，并将电力储存在蓄电池内，供给本智能系统使用，热水器内 流量开关启动热水器加热，初始阶段的水温较低，第二阀门常闭，第一阀门打开，混合水进入节水池储存，节水池内水量为V3，进水后节 水池内水量为V4，进入节水池的水量设置为V1＝V4-V3，随着混合水 温上升并达到预设目标温度，通过喷淋头上的距离测量仪检测喷淋头 与人顶之间的距离，当距离不在预设值范围30-40cm内时，信息处理 控制器反馈启动牵引驱动机放下牵引绳，通过牵引绳使得喷淋头沿着牵引管调至适当高度，在30-40cm的距离内能够保证水温适宜人体的 感觉，能够带来更好体验；

S2：在此过程中，所述上端杆滑动连接于牵引管上进行滑动，通 过滑动连接，能够使上端杆进行竖直迁移的同时，还能够保证上端杆 的在牵引时稳定，防止长时间使用后出现歪斜损害，起到固定上端杆 的作用，第一阀门关闭，第二阀门打开，喷喷淋头出水，人站至花洒下进行洗浴；

S3：洗浴停止时，混水调节器关闭，花洒恢复原位高度，整个洗 浴过程中，洗浴实际消耗的水量被计量为耗水量V2，进入壁式透明水 箱的水量被计量为节水量V1，洗浴整个过程总用水量V＝V1+V2，同时能够计算出节水率L＝V1/V2，居民每次的洗浴数据被记录并通过互 联网信息处理控制器，通过控制器传输至移动终端，移动终端能够根 据数据的反馈能够连接手机app中，居民能够根据手机app的显示完 成对数据的读取，直观的感受节水的效果，同时，在手机app的还能够调整显示奢水指数Q，所述奢水指数Q为居民实际使用耗水量与整 个过程用水量的比值：Q＝V2/V，通过手机或平板APP能够直接得出 本次用水的奢水指数，调节居民洗澡的使用水量，根据居民洗浴数据 被长期记录后，形成大量洗浴用水原始数据，获得居民平均洗浴用水 量、节水量、耗水量，形成显著的节水数据；

S4:：居民每次洗浴，花洒计量数据即时且实时显示移动终端并语 音播报本次洗浴V、V1、V2值，同时能够计算出节水率L＝V1/V2， 并告知洗浴人的用水水平，同时节水池设置为透明状，能够直观的显示出用户的节水量，增加用户节水感受，使得节水有更好的获得感。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、洗浴耗水量可视化、统计化计量，设置V、V1、V2、V3、V4 等关键评价参数，并通过大数据分析评价居民节水程度，提高居民节 水意识。

2、市政供水管道上设置入户流量计量和自动切断开关。入户流量 计量通过记录历史数据，可个性化的记录该户用水趋势。当室内用水 趋势发生明显变化，例如超出预设流量或平均流量的若干倍自动切断 或发生长时间超低流量过流时可自动切断并报警。

3、市政管网的水力微动力发电，提供智能节水系统所需的电力， 当居民水力发电电量无法提供全部动力时，可利用夜间廉价谷电蓄电。

附图说明

图1为本发明智能节水系统整体结构原理示意图。

图2为本发明牵引机构结构原理示意图。

图3为本发明被引座结构原理示意图。

附图标记：1、混水调节器，2、热水器，3、阀门机构，4、信息 处理器，5、节水机构，6、冷水管，7、热水管，8、发电涡轮，9、家用蓄电池，10、混水管，11、水温调节控制器，13、喷淋机构，15、 牵引机构，17、入水流量表，18、第一阀门，19、第二阀门，20、节 水管，21、节水池，22、清洗管，23、牵引电机，24、牵引辊，25、固定管，26、牵引管，27、牵引绳，28、滑轮，29、喷淋调杆，30、 喷淋头，31、下端杆，32、上端杆，33、被引座，34、沟槽。

具体实施方式

下面内容结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

一种多功能高效智能节水系统，包括混水调节器1、热水器2、阀 门机构3、信息处理控制器4和节水机构5，所述混水调节器1连接冷 水管6和热水管7，所述冷水管6连接发电涡轮8一端，所述发电涡 轮8另一端连接市政供水管网，所述发电涡轮8连接家用蓄电池9，所述家用蓄电池9为节水系统控制电源，所述热水管7连接热水器2， 所述热水器2的水温控制器连接信息处理控制器4，所述混水调节器1 通过混水管10连接水温调节控制器11，所述水温调节控制器11连接 阀门机构3，所述阀门机构3分别连接喷淋机构13和节水机构5，所述喷淋机构13上端连接牵引机构15，所述信息处理控制器4分别连 接所述热水器2、水温调节控制器11、牵引机构15和入水流量计17， 所述家用蓄电池9分别连接所述入水流量计17、牵引机构15、信息处 理控制器4、热水器2和水温调节控制器11；通过信息处理控制器4 完成对各机构之间的调节，在洗浴启动时放空的大量自来水被回收、 计量、可视化储存，节水储存在立式水箱内，保留了自来水的微势能，方便进一步利用，冲厕更彻底，节水池不保温防止菌生长，市政管网 的水力微动力发电，提供智能节水系统所需的电力，当居民水力发电 电量无法提供全部动力时，可利用夜间廉价谷电蓄电。

所述阀门机构3包括第一阀门18和第二阀门19，所述第一阀门 18连接节水管20，所述节水管20连接节水装置，所述节水装置包 括节水池21，所述节水池21连接各清洗管22，所述第一阀门18和 第二阀门19分别通过信息处理控制器4控制，通过第一阀门18和 第二阀门19完成对节水与洗用水的控制，达到精确的控水要求，保 证节水作用明显。

所述牵引机构15包括牵引电机23，所述牵引电机23的转轴上设 置牵引辊24，所述牵引辊24套装于固定管25内，所述固定管25一 侧设置牵引管26，所述固定管25内设置有牵引绳27，所述牵引绳27 通过所述固定管25与牵引管26连接处的滑轮28延伸至牵引管26内；通过牵引机构15完成对喷淋机构13的上下移动，同时在牵引的过程中完成对。

所述牵引管26下端一侧设置有喷淋机构13，所述喷淋机构13包 括喷淋调杆29和喷淋头30，所述喷淋杆30下端连接调水阀，所述喷 淋调杆29包括下端杆31和上端杆32，所述下端杆31与上端杆32滑 动连接，所述上端杆32上端连接喷淋头30，所述上端杆32上设置被 引座33，所述被引座33连接所述牵引绳27，所述被引座33两端设置 沟槽34，所述沟槽34滑动连接于所述牵引管26内管壁上，所述喷淋 头30与所述被引座33关于上端杆32对称设置；通过被引座33与牵引绳27在牵引管26一侧移动，能够降低对上端杆32的损坏，保证移动时能够竖直进行，同时能够保证上端杆的稳固，防止其左右摇晃， 降低了损坏的几率。

所述节水池21为玻璃、树脂等透明材料制成。

第二阀门19通过控制阀门开启度控制所述喷淋头30喷水量。

所述牵引管26一侧为开口状结构，所述被引座33连接于所述牵 引管26开口内上下移动，牵引管26的开口状结构，主要是能够使被 引座33进行上下移动，同时能够完成对上端杆32移动中的保护。

一种多功能高效智能节水系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：开启混水调节器1，水管内水开始流动，在用水过程中，市 政供水入户管设置微型水动力发电涡轮8，利用市政供水水压驱动发 电装置发电，并将电力储存在蓄电池9内，供给本智能系统使用，热 水器内流量开关启动热水器2加热，初始阶段的水温较低，第二阀门 常闭，第一阀门18打开，混合水进入节水池21储存，节水池21内水 量为V3，进水后节水池21内水量为V4，进入节水池的水量设置为V1＝V4-V3，随着混合水温上升并达到预设目标温度，通过喷淋头30 上的距离测量仪检测喷淋头30与人顶之间的距离，当距离不在预设值 范围30-40cm内时，信息处理控制器4反馈启动牵引驱动机放下牵引 绳，通过牵引绳27使得喷淋头30沿着牵引管调至适当高度，在 30-40cm的距离内能够保证水温适宜人体的感觉，能够带来更好体验；

S2：在此过程中，所述上端杆32滑动连接于牵引管26上进行滑 动，通过滑动连接，能够使上端杆32进行竖直迁移的同时，还能够保 证上端杆32的在牵引时稳定，防止长时间使用后出现歪斜损害，起到 固定上端杆32的作用，第一阀门关闭，第二阀门打开，喷喷淋头出水， 人站至花洒下进行洗浴；

S3：洗浴停止时，混水调节器1关闭，花洒恢复原位高度，整个 洗浴过程中，洗浴实际消耗的水量被计量为耗水量V2，进入壁式透明 水箱的水量被计量为节水量V1，洗浴整个过程总用水量V＝V1+V2， 同时能够计算出节水率L＝V1/V2，居民每次的洗浴数据被记录并通过互联网信息处理控制器，通过控制器传输至移动终端，移动终端能够 根据数据的反馈能够连接手机app中，居民能够根据手机app的显示 完成对数据的读取，直观的感受节水的效果，同时，在手机app的还 能够调整显示奢水指数Q，所述奢水指数Q为居民实际使用耗水量与整个过程用水量的比值：Q＝V2/V，通过手机或平板APP能够直接得 出本次用水的奢水指数，调节居民洗澡的使用水量，根据居民洗浴数 据被长期记录后，形成大量洗浴用水原始数据，获得居民平均洗浴用 水量、节水量、耗水量，形成显著的节水数据；

S4：居民每次洗浴，花洒计量数据即时且实时显示移动终端并语 音播报本次洗浴V、V1、V2值，并告知洗浴人的用水水平，同时节水池设置为透明状，能够直观的显示出用户的节水量，增加用户节水 感受，使得节水有更好的获得感。

市政供水管道上设置入户流量计量和自动切断开关。入户流量计 量通过记录历史数据，可个性化的记录该户用水趋势。当室内用水趋势发生明显变化，例如超出预设流量或平均流量的若干倍自动切断 或发生长时间超低流量过流时可自动切断并报警。

在用水过程中，市政供水入户管设置微型水动力发电涡轮。利用 市政供水水压驱动发电装置发电，并将电力储存在蓄电池内，供给本 智能系统使用。电力充足时，可供给居民其他家庭用电设备需求，电 力不足时，可利用市政夜间廉价谷电蓄电，储存在壁式透明水箱的水 可以用于居民其他生活用途，本例仅是其中一种使用方式。透明水箱可以让居民有直观的节水感受，使得节水有更好的获得感。水箱出水 在不同高度设置不同出水阀，可根据冲洗需要打开对应的阀门，以冲 洗便器。

居民每次洗浴，花洒计量装置即时且实时显示并语音播报本次洗 浴V、V1、V2值，并告知洗浴人的用水水平。例如“您已经洗浴30min， 用水高达300L，水费高达2元，超出本地区95％居民的用水量”或“您 已经节水100L，节水量超过本地区95％居民”等等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出 若干改进和替换，这些改进和替换均视为在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多功能高效智能节水系统，其特征在于，包括混水调节器、热水器、阀门机构、信息处理控制器和节水装置，所述混水调节器连接冷水管和热水管，所述冷水管连接发电涡轮一端，所述发电涡轮另一端连接市政供水管网，所述发电涡轮连接家用蓄电池，所述家用蓄电池为节水系统控制电源，所述热水管连接热水器，所述热水器的水温控制器连接信息处理控制器，所述混水调节器通过混水管连接水温调节控制器，所述水温调节控制器连接阀门机构，所述阀门机构分别连接喷淋机构和节水机构，所述喷淋机构上端连接牵引机构，所述信息处理控制器分别连接所述热水器、水温控制器、牵引机构和入水流量计，所述家用蓄电池分别连接所述入水流量计、牵引机构、信息处理控制器、热水器和水温调节控制器；

所述阀门机构包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门连接节水管，所述节水管连接节水装置，所述节水装置包括节水池，所述节水池连接各清洗管，所述第一阀门和第二阀门分别通过信息处理控制器控制；

所述牵引机构包括牵引电机，所述牵引电机的转轴上设置牵引辊，所述牵引辊套装于固定管内，所述固定管一侧设置牵引管，所述固定管内设置有牵引绳，所述牵引绳通过所述固定管与牵引管连接处的滑轮延伸至牵引管内；

所述牵引管下端一侧设置有喷淋机构，所述喷淋机构包括喷淋调杆和喷淋头，所述喷淋调杆下端连接调水阀，所述喷淋调杆包括下端杆和上端杆，所述下端杆与上端杆滑动连接，所述上端杆上端连接喷淋头，所述上端杆上设置被引座，所述被引座连接所述牵引绳，所述被引座两端设置沟槽，所述沟槽滑动连接于所述牵引管内管壁上，所述喷淋头与所述被引座关于上端杆对称设置；

所述多功能高效智能节水系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：开启混水调节器，水管内水开始流动，在用水过程中，市政供水入户管设置微型水动力发电涡轮，利用市政供水水压驱动发电装置发电，并将电力储存在蓄电池内，供给本智能系统使用，热水器内流量开关启动热水器加热，初始阶段的水温较低，第二阀门常闭，第一阀门打开，混合水进入节水池储存，节水池内水量为V3，进水后节水池内水量为V4，进入节水池的水量设置为V1＝V4-V3，随着混合水温上升并达到预设目标温度，通过喷淋头上的距离测量仪检测喷淋头与人顶之间的距离，当距离不在预设值范围30-40cm内时，信息处理控制器反馈启动牵引驱动机放下牵引绳，通过牵引绳使得喷淋头沿着牵引管调至适当高度，在30-40cm的距离内能够保证水温适宜人体的感觉，能够带来更好体验；

S2：在此过程中，所述上端杆滑动连接于牵引管上进行滑动，通过滑动连接，能够使上端杆进行竖直迁移的同时，还能够保证上端杆的在牵引时稳定，防止长时间使用后出现歪斜损害，起到固定上端杆的作用，第一阀门关闭，第二阀门打开，喷喷淋头出水，人站至花洒下进行洗浴；

S3：洗浴停止时，混水调节器关闭，花洒恢复原位高度，整个洗浴过程中，洗浴实际消耗的水量被计量为耗水量V2，进入壁式透明水箱的水量被计量为节水量V1，洗浴整个过程总用水量V＝V1+V2，同时能够计算出节水率L＝V1/V2，居民每次的洗浴数据被记录并通过互联网信息处理控制器，通过控制器传输至移动终端，移动终端能够根据数据的反馈能够连接手机或平板APP中，居民能够根据手机或平板APP的显示完成对数据的读取，直观的感受节水的效果，同时，在手机或平板APP的还能够调整显示奢水指数Q，所述奢水指数Q为居民实际使用耗水量与整个过程用水量的比值：Q＝V2/V，通过手机或平板APP能够直接得出本次用水的奢水指数，调节居民洗澡的使用水量，根据居民洗浴数据被长期记录后，形成大量洗浴用水原始数据，获得居民平均洗浴用水量、节水量、耗水量，形成显著的节水数据；

S4：居民每次洗浴，花洒计量数据即时且实时显示移动终端并语音播报本次洗浴V、V1、V2、Q数值，并告知洗浴人的用水水平，同时节水池设置为透明状，能够直观的显示出用户的节水量，增加用户节水感受，使得节水有更好的获得感。

2.根据权利要求1所述的一种多功能高效智能节水系统，其特征在于，所述节水池为玻璃、树脂等透明材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种多功能高效智能节水系统，其特征在于，第二电磁阀通过控制阀门开启度控制所述喷淋头喷水量。

4.根据权利要求1所述的一种多功能高效智能节水系统，其特征在于，所述牵引管一侧为开口状结构，所述被引座连接于所述牵引管开口内上下移动。