CN117515917A - 一种单温度探头精确控制热胆加热的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及净水器技术领域，公开了一种单温度探头精确控制热胆加热的系统及方法，其中单温度探头精确控制热胆加热的系统包括热传感模块用于控制连接设备内部的各组温度传感器、体积传感模块用于对热胆内部的各项体积参数进行传感感知以及录入、加热算法模块用于对接收到的数据进行处理计算、加热处理模块用于根据数据进行加热过程的控制、异常检测模块，本发明中，在热水冷水分层的情况下，根据用户放热水的量V，可以实时计算出热胆中热水冷水充分混合后的混合温度Tx，从而提前实现启动加热棒的功能，更加充分的准备好开水供用户使用，也使得冷水进入后能够更快的被加热烧开，充分的消杀病菌，保证用户饮水安全。

Description

一种单温度探头精确控制热胆加热的系统及方法

技术领域

本发明涉及净水器技术领域，尤其涉及一种单温度探头精确控制热胆加热的系统及方法。

背景技术

饮水机是我们日常生活最常见的产品，使用特别广泛。饮水机一般都包含对内部饮用水的加热、制冷功能。

在现有技术中，饮水机内部的热胆中一般会放置两根温度探针，一根放在热胆的上部，作为热水的显示温度或者停止加热的温度，一根放在热胆的下部，作为热胆启动加热的温度。

但在实际使用时，由于部分机器为了节省成本，采用一根温度探针，该温度探针一般位于热胆的上部，作为加热棒启动停止加热的控制温度，但由于热水是从热胆的顶部放出，底部冷水进入，由于底部冷水的密度比上面热水的比重大，这样就导致热水与冷水进行分层，即使底部已经进了许多热水，但上面的温度探头变化很慢，加热棒迟迟不能启动加热；随着用户的继续取水，可能导致热水器出水温度突然从九十多度下降到七十度至六十度，用户可能饮用到未烧开的热水，并且也降低了饮水机持续提供热水的能力，鉴于此，我们提出一种单温度探头精确控制热胆加热的系统及方法。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种单温度探头精确控制热胆加热的系统及方法，旨在改善了现有技术中为了节约成本使用单温度探针进行温度检测不够准确的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：所述单温度探头精确控制热胆加热的系统包括：

热传感模块，用于控制连接设备内部的各组温度传感器，所述传感控制模块包括传感器模块以及信号转换模块；

体积传感模块，用于对热胆内部的各项体积参数进行传感感知以及录入，所述体积传感模块包括参数录入模块、流量计模块、端口匹配模块以及容量计算模块；

加热算法模块，用于对接收到的数据进行处理计算，所述加热控制模块包括数据接收模块、数据处理模块、数据反馈模块；

加热处理模块，用于根据设定的温度阈值以及加热算法模块中反馈的数据进行加热过程，所述加热处理模块包括升温模块、升温调控模块以及定时器模块；

异常检测模块，用于对控制过程中的异常状态进行监控判定，所述异常检测模块包括异常接收模块、编码匹配模块以及异常分析模块。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述传感器模块用于控制驱动温度传感器的正常工作，并为其供电保障其能够正常的输出检测得到的温度传感数值反馈至加热算法模块中，所述信号转换模块用于将传感器模块中所检测反馈的温度数据信号进行标准化处理，其具体标准化算法如下：

[X_{\text{standardized}}＝\frac{{X-\text{mean}(X)}}{{\text{std}(X)}}]；

其中：

(X_{\text{standardized}})是经过标准化后的信号；

(X)是原始信号；

(\text{mean}(X))是信号(X)的均值；

(\text{std}(X))是信号(X)的标准差。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述参数录入模块用于用户或控制人员根据实际的热胆内部容积参数，设定其内部体积为V1，所述流量计模块用于控制进水口以及出水口处设置的流量计设备，并将检测得到的流量数据传输至容量计算模块中，所述端口匹配模块用于为进口处的流量计以及出口处的流量计分配不同的端口编号，并能够在得到反馈的流量数据时，根据其端口编码的不同区分信号来源为进口流量计或出口流量计，所述容量计算模块用于根据接收到的流量计测量数值计算得到对应的总水体积以及热水体积，同时当人们多次加水时，其内部总水体积为多次加水体积之和。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述数据接收模块用于对热传感模块以及体积传感模块中所反馈的数据进行信号接收以及信号过滤处理，并将处理后的信号反馈至数据处理模块中进行数据计算，所述数据处理模块用于根据内部设定的温度计算算法，计算得到混合后的水温以及设定水温之间的差值，并根据计算结果预先启动升温模块开始工作对水进行加热处理，所述数据反馈模块用于接收热传感模块中实时反馈的当前温度信息，并根据反馈得到的实时温度数据进行算法判断是否需要中断加热过程，或重新启动升温模块对热胆中的水进行加热处理。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述升温模块用于控制设备内部设置的加热棒通电运行，并通过加热棒对热胆内部储存的水进行加热处理，所述升温调控模块用于接收加热算法模块中的控制信号，并对该控制信号进行解码转译，同时针对加热算法中反馈的控制信息调节升温模块的运行功率并将其运行数据反馈至加热算法模块中，所述定时器模块用于根据设定加热预估状态设定预加热定时，并在设定加热时间后将定时开始以及定时结束信息传输至升温调控模块中。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述异常接收模块用于监控系统内部各个流程中可能出现的异常状态，同时能够接收对应的异常报警信号并将其反馈至编码匹配模块中，所述编码匹配模块用于针对检测接收到的异常报警状态，为其分配对应的异常故障编码，并通过设备外部的数显装置对异常编码进行反馈同时触发声光报警，所述异常分析模块用于针对异常报警状态对其异常处理方案进行数据库匹配，并支持通过外部接口读取该异常建议处理方案，辅助厂家检修人员能够快速的针对异常状态进行异常排查以及检修。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种单温度探头精确控制热胆加热的方法：

包括以下步骤：

S1：定时器开始

定时器开始运行，并计算热胆内热水的温度t，计算冷水的温度Tc；

S2：初始状态预算

根据流量计或者放水时间，计算用户放热水量v；

S3：工作判定

根据当前加热棒的实际工作状态判断后续执行状态，并计算得到热胆内部水量变化后的混合水温Tx；

S4：加热判定

判断Tx是否小于Tmin，并根据判断结果启动加热棒或清除用户放水数据；

S5：结束判定

判断t>＝Tmax，如果是则停止加热棒工作，否则结束流程。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S3工作判定将会根据加热棒的运行状态进行判定，包括以下步骤：

S301：清除判定

若加热棒处于工作状态时，将会清除用户放水状态并使v＝0；

S302：算法计算

若加热棒此时不处于工作状态，程序将会根据前端反馈的数据计算混合后的水温数据，具体算法如下：

Tx＝((V-v)*t+v*Tc)/V；

S303：数据传输

将计算得到的混合后的水温数据Tx传输至后续控制流程中。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S4中加热判定将会根据计算得到的Tx判定后续的运行状态，包括以下步骤：

S401：参数设置

设置混合水温的温度最小值Tmin，并将其保存至逻辑储存器中；

S402：数据比对

将S3中计算得到的Tx与Tmin进行对比，并得到Tx的数值与Tmin的数值的大小判定结果；

S403：加热棒控制

当加热棒接收到S402中的判定结果后，将会根据判定数据控制自身运行或保持待机状态。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S5中结束判定用于对程序的运行流程进行最终判定，包括以下步骤：

S501：数据设定

设定本装置内部水温的最大温度为Tmax；

S502：当前判定

根据当前装置中混合水的实时温度与设定的最大水温进行对比，并根据判定结果决定停止加热或保持加热状态。

相对于现有技术，本发明具备如下有益效果：

1、本发明中，在热水冷水分层的情况下，根据用户放热水的量V，可以实时计算出热胆中热水冷水充分混合后的混合温度Tx，从而提前实现启动加热棒的功能，更加充分的准备好开水供用户使用，也使得冷水进入后能够更快的被加热烧开，充分的消杀病菌，保证用户饮水安全。

2、本发明中，将会通过信号转换模块对接收到的温度传感信号通过标准化算法对其进行优化，并使得加热算法模块在接收到对应的数据信号后能够省去对应的数据处理过程，此外经过标准化后的信号具有零均值和单位方差，使得不同信号之间更容易进行比较和分析。

3、本发明中，将会在检测到设备内部存在异常状态时，或温度、流量传感器检测到差距较大的异常值时，通过对应的故障编码匹配方式对其异常原因进行划分，并同步通过异常分析模块对异常状态进行分析，从而得到对应的建议处理方法，从而使得检修人员在对设备进行检修时能够更快的了解到设备当前的异常状态以及更快捷的制定异常处理方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本单温度探头精确控制热胆加热的系统程序框图；

图2为本发明热传感模块程序框图；

图3为本发明体积传感模块程序框图；

图4为本发明加热算法模块程序框图；

图5为本发明加热处理模块程序框图；

图6为本发明异常检测模块程序框图；

图7为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1-6，本发明提供一种实施例：一种单温度探头精确控制热胆加热的系统，所述单温度探头精确控制热胆加热的系统包括：

热传感模块，用于控制连接设备内部的各组温度传感器，所述传感控制模块包括传感器模块以及信号转换模块；

体积传感模块，用于对热胆内部的各项体积参数进行传感感知以及录入，所述体积传感模块包括参数录入模块、流量计模块、端口匹配模块以及容量计算模块；

加热算法模块，用于对接收到的数据进行处理计算，所述加热控制模块包括数据接收模块、数据处理模块、数据反馈模块；

加热处理模块，用于根据设定的温度阈值以及加热算法模块中反馈的数据进行加热过程，所述加热处理模块包括升温模块、升温调控模块以及定时器模块；

异常检测模块，用于对控制过程中的异常状态进行监控判定，所述异常检测模块包括异常接收模块、编码匹配模块以及异常分析模块。

具体而言，所述传感器模块用于控制驱动温度传感器的正常工作，并为其供电保障其能够正常的输出检测得到的温度传感数值反馈至加热算法模块中，所述信号转换模块用于将传感器模块中所检测反馈的温度数据信号进行标准化处理，从而使得加热算法模块能够在接收传感器模块中传输的信号时能够拥有更快的反应速度，同时占用的处理内存占用也会更低，其具体标准化算法如下：

[X_{\text{standardized}}＝\frac{{X-\text{mean}(X)}}{{\text{std}(X)}}]；

其中：

(X_{\text{standardized}})是经过标准化后的信号；

(X)是原始信号；

(\text{mean}(X))是信号(X)的均值；

(\text{std}(X))是信号(X)的标准差。

所述参数录入模块用于用户或控制人员根据实际的热胆内部容积参数，设定其内部体积为V1，所述流量计模块用于控制进水口以及出水口处设置的流量计设备，并将检测得到的流量数据传输至容量计算模块中，所述端口匹配模块用于为进口处的流量计以及出口处的流量计分配不同的端口编号，并能够在得到反馈的流量数据时，根据其端口编码的不同区分信号来源为进口流量计或出口流量计，所述容量计算模块用于根据接收到的流量计测量数值计算得到对应的总水体积以及热水体积，同时当人们多次加水时，其内部总水体积为多次加水体积之和。

所述数据接收模块用于对热传感模块以及体积传感模块中所反馈的数据进行信号接收以及信号过滤处理，并将处理后的信号反馈至数据处理模块中进行数据计算，所述数据处理模块用于根据内部设定的温度计算算法，计算得到混合后的水温以及设定水温之间的差值，并根据计算结果预先启动升温模块开始工作对水进行加热处理，所述数据反馈模块用于接收热传感模块中实时反馈的当前温度信息，并根据反馈得到的实时温度数据进行算法判断是否需要中断加热过程，或重新启动升温模块对热胆中的水进行加热处理。

所述升温模块用于控制设备内部设置的加热棒通电运行，并通过加热棒对热胆内部储存的水进行加热处理，所述升温调控模块用于接收加热算法模块中的控制信号，并对该控制信号进行解码转译，同时针对加热算法中反馈的控制信息调节升温模块的运行功率并将其运行数据反馈至加热算法模块中，所述定时器模块用于根据设定加热预估状态设定预加热定时，并在设定加热时间后将定时开始以及定时结束信息传输至升温调控模块中。

所述异常接收模块用于监控系统内部各个流程中可能出现的异常状态，同时能够接收对应的异常报警信号并将其反馈至编码匹配模块中，所述编码匹配模块用于针对检测接收到的异常报警状态，为其分配对应的异常故障编码，本系统数据库中将会根据实际系统运行过程中所可能出现的异常状态，为其分配不同的异常编号，并在设备的使用手册中，注明该编号下所对应的异常类型，从而使得人们可以通过该异常编号对应匹配相关的异常类型，并通过设备外部的数显装置对异常编码进行反馈同时触发声光报警，所述异常分析模块用于针对异常报警状态对其异常处理方案进行数据库匹配，并支持通过外部接口或通过操作手册读取该异常建议处理方案，辅助厂家检修人员能够快速的针对异常状态进行异常排查以及检修。

请参阅图7，本发明提供一种实施例：一种单温度探头精确控制热胆加热的方法，包括以下步骤：

S1：定时器开始

定时器开始运行，并计算热胆内热水的温度t，计算冷水的温度Tc；

S2：初始状态预算

根据流量计或者放水时间，计算用户放热水量v；

S3：工作判定

根据当前加热棒的实际工作状态判断后续执行状态，并计算得到热胆内部水量变化后的混合水温Tx；

S4：加热判定

判断Tx是否小于Tmin，并根据判断结果启动加热棒或清除用户放水数据；

S5：结束判定

判断t>＝Tmax，如果是则停止加热棒工作，否则结束流程。

具体而言，所述S3工作判定将会根据加热棒的运行状态进行判定，包括以下步骤：

S301：清除判定

若加热棒处于工作状态时，将会清除用户放水状态并使v＝0；

S302：算法计算

若加热棒此时不处于工作状态，程序将会根据前端反馈的数据计算混合后的水温数据，具体算法如下：

Tx＝((V-v)*t+v*Tc)/V；

S303：数据传输

将计算得到的混合后的水温数据Tx传输至后续控制流程中。

所述S4中加热判定将会根据计算得到的Tx判定后续的运行状态，包括以下步骤：

S401：参数设置

设置混合水温的温度最小值Tmin，并将其保存至逻辑储存器中；

S402：数据比对

将S3中计算得到的Tx与Tmin进行对比，并得到Tx的数值与Tmin的数值的大小判定结果；

S403：加热棒控制

当加热棒接收到S402中的判定结果后，将会根据判定数据控制自身运行或保持待机状态。

所述S5中结束判定用于对程序的运行流程进行最终判定，包括以下步骤：

S501：数据设定

设定本装置内部水温的最大温度为Tmax；

S502：当前判定

根据当前装置中混合水的实时温度与设定的最大水温进行对比，并根据判定结果决定停止加热或保持加热状态。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单温度探头精确控制热胆加热的系统，其特征在于：所述单温度探头精确控制热胆加热的系统包括：

热传感模块，用于控制连接设备内部的各组温度传感器，所述传感控制模块包括传感器模块以及信号转换模块；

体积传感模块，用于对热胆内部的各项体积参数进行传感感知以及录入，所述体积传感模块包括参数录入模块、流量计模块、端口匹配模块以及容量计算模块；

加热算法模块，用于对接收到的数据进行处理计算，所述加热控制模块包括数据接收模块、数据处理模块、数据反馈模块；

加热处理模块，用于根据设定的温度阈值以及加热算法模块中反馈的数据进行加热过程，所述加热处理模块包括升温模块、升温调控模块以及定时器模块；

异常检测模块，用于对控制过程中的异常状态进行监控判定，所述异常检测模块包括异常接收模块、编码匹配模块以及异常分析模块。

2.根据权利要求1所述的一种单温度探头精确控制热胆加热的系统，其特征在于：所述传感器模块用于控制驱动温度传感器的正常工作，并为其供电保障其能够正常的输出检测得到的温度传感数值反馈至加热算法模块中，所述信号转换模块用于将传感器模块中所检测反馈的温度数据信号进行标准化处理，其具体标准化算法如下：

[X_{\text{standardized}}＝\frac{{X-\text{mean}(X)}}{{\text{std}(X)}}]；

其中：

(X_{\text{standardized}})是经过标准化后的信号；

(X)是原始信号；

(\text{mean}(X))是信号(X)的均值；

(\text{std}(X))是信号(X)的标准差。

3.根据权利要求1所述的一种单温度探头精确控制热胆加热的系统，其特征在于：所述参数录入模块用于用户或控制人员根据实际的热胆内部容积参数，设定其内部体积为V1，所述流量计模块用于控制进水口以及出水口处设置的流量计设备，并将检测得到的流量数据传输至容量计算模块中，所述端口匹配模块用于为进口处的流量计以及出口处的流量计分配不同的端口编号，并能够在得到反馈的流量数据时，根据其端口编码的不同区分信号来源为进口流量计或出口流量计，所述容量计算模块用于根据接收到的流量计测量数值计算得到对应的总水体积以及热水体积，同时当人们多次加水时，其内部总水体积为多次加水体积之和。

4.根据权利要求1所述的一种单温度探头精确控制热胆加热的系统，其特征在于：所述数据接收模块用于对热传感模块以及体积传感模块中所反馈的数据进行信号接收以及信号过滤处理，并将处理后的信号反馈至数据处理模块中进行数据计算，所述数据处理模块用于根据内部设定的温度计算算法，计算得到混合后的水温以及设定水温之间的差值，并根据计算结果预先启动升温模块开始工作对水进行加热处理，所述数据反馈模块用于接收热传感模块中实时反馈的当前温度信息，并根据反馈得到的实时温度数据进行算法判断是否需要中断加热过程，或重新启动升温模块对热胆中的水进行加热处理。

5.根据权利要求1所述的一种单温度探头精确控制热胆加热的系统，其特征在于：所述升温模块用于控制设备内部设置的加热棒通电运行，并通过加热棒对热胆内部储存的水进行加热处理，所述升温调控模块用于接收加热算法模块中的控制信号，并对该控制信号进行解码转译，同时针对加热算法中反馈的控制信息调节升温模块的运行功率并将其运行数据反馈至加热算法模块中，所述定时器模块用于根据设定加热预估状态设定预加热定时，并在设定加热时间后将定时开始以及定时结束信息传输至升温调控模块中。

6.根据权利要求1所述的一种单温度探头精确控制热胆加热的系统，其特征在于：所述异常接收模块用于监控系统内部各个流程中可能出现的异常状态，同时能够接收对应的异常报警信号并将其反馈至编码匹配模块中，所述编码匹配模块用于针对检测接收到的异常报警状态，为其分配对应的异常故障编码，并通过设备外部的数显装置对异常编码进行反馈同时触发声光报警，所述异常分析模块用于针对异常报警状态对其异常处理方案进行数据库匹配，并支持通过外部接口读取该异常建议处理方案，辅助厂家检修人员能够快速的针对异常状态进行异常排查以及检修。

7.一种单温度探头精确控制热胆加热的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：定时器开始

定时器开始运行，并计算热胆内热水的温度t，计算冷水的温度Tc；

S2：初始状态预算

根据流量计或者放水时间，计算用户放热水量v；

S3：工作判定

根据当前加热棒的实际工作状态判断后续执行状态，并计算得到热胆内部水量变化后的混合水温Tx；

S4：加热判定

判断Tx是否小于Tmin，并根据判断结果启动加热棒或清除用户放水数据；

S5：结束判定

判断t>＝Tmax，如果是则停止加热棒工作，否则结束流程。

8.根据权利要求7所述的一种单温度探头精确控制热胆加热的方法，其特征在于：所述S3工作判定将会根据加热棒的运行状态进行判定，包括以下步骤：

S301：清除判定

若加热棒处于工作状态时，将会清除用户放水状态并使v＝0；

S302：算法计算

若加热棒此时不处于工作状态，程序将会根据前端反馈的数据计算混合后的水温数据，具体算法如下：

Tx＝((V-v)*t+v*Tc)/V；

S303：数据传输

将计算得到的混合后的水温数据Tx传输至后续控制流程中。

9.根据权利要求7所述的一种单温度探头精确控制热胆加热的方法，其特征在于：所述S4中加热判定将会根据计算得到的Tx判定后续的运行状态，包括以下步骤：

S401：参数设置

设置混合水温的温度最小值Tmin，并将其保存至逻辑储存器中；

S402：数据比对

将S3中计算得到的Tx与Tmin进行对比，并得到Tx的数值与Tmin的数值的大小判定结果；

S403：加热棒控制

当加热棒接收到S402中的判定结果后，将会根据判定数据控制自身运行或保持待机状态。

10.根据权利要求7所述的一种单温度探头精确控制热胆加热的方法，其特征在于：所述S5中结束判定用于对程序的运行流程进行最终判定，包括以下步骤：

S501：数据设定

设定本装置内部水温的最大温度为Tmax；

S502：当前判定

根据当前装置中混合水的实时温度与设定的最大水温进行对比，并根据判定结果决定停止加热或保持加热状态。