CN210958377U - 具有水声通信的供水设备及供水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有水声通信的供水设备，包括超声波传感器、解调模块和主控模块，超声波传感器设置在与供水设备相连的水管内，并配置成接收水管内传播的超声波信号并将超声波信号转换为接收电信号，解调模块配置成从接收电信号解调出控制指令，主控模块配置成控制供水设备执行控制指令；本实用新型还提供了一种包括上述供水设备的供水系统。本实用新型利用超声波实现对供水设备与用水端之间的通信，可实现供水设备与多个距离较远的用水端之间的通信不受墙体等因素的影响，而且传输快速、稳定，易于推广使用。

Description

具有水声通信的供水设备及供水系统

技术领域

本实用新型涉及热水器领域，特别是涉及一种具有水声通信的供水设备及供水系统。

背景技术

随着人们生活水平日益提高，燃气热水器使用率越来越高。由于考虑设计和安装等因素，现有的热水器安装位置和使用位置往往在不同区域，例如在燃气热水器安装在阳台，而用水端安装在卫生间等地方，因此用水端与燃气热水器之间需要通信连接。

目前的通信方式包括有线方式和无线电波通信的方式，但目前这两类方式都存在一定的问题。有线方式需要在用水区域安装信号线，其施工、维护成本大。电力载波技术虽然可以利用预装好的电力线进行通信，但是其引入了220V的市电，增大了触电的危险；无线电波通信方式虽然免去了对通信线的依赖，但是自身也存在以下缺陷：在实际应用中，由于用水端与燃气热水器通常设置在不用区域，他们之间可能存在多层墙体，墙体的阻隔会影响通信信号，使通信不稳定，甚至造成无法通信的问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型，以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的具有水声通信的供水设备及供水系统。

本实用新型一个进一步的目的是利用超声波在供水设备与用水端进行通信。

本实用新型另一个进一步的目的是在超声波通信的基础上提高供水设备与用水端通信的稳定性和可靠性。

特别地，本实用新型提供了一种具有水声通信的供水设备，包括：

超声波传感器，设置在与所述供水设备相连的水管内，并配置成接收所述水管内以第一调制频率传播的超声波信号并将所述超声波信号转换为接收电信号；

解调模块，与所述超声波传感器电连接，配置成从所述接收电信号解调出控制指令；和

主控模块，与所述解调模块电连接，配置成控制所述供水设备执行所述控制指令。

进一步地，所述供水设备还包括：

调制模块，与所述主控模块电连接，配置成将所述供水设备的执行结果调制为第二调制频率的反馈信号；和

超声波换能器，设置在所述水管内且与所述调制模块电连接，并配置成将所述反馈信号转换为第二调制频率的超声波信号，向所述水管发送并沿所述水管传播。

进一步地，所述解调模块、所述主控模块和所述调制模块均集成于所述供水设备的电路板。

进一步地，所述第一调制频率与所述第二调制频率配置为不同或相同。

进一步地，所述供水设备还包括：

信号放大电路，设置在所述超声波传感器和所述解调模块之间，被配置为放大所述接收电信号，以满足所述解调模块的解调要求。

进一步地，所述供水设备还包括：

功率放大电路，设置在所述调制模块和所述超声波换能器之间，被配置为放大所述反馈信号，以满足所述超声波换能器的转换要求。

进一步地，所述供水设备为热水器。

进一步地，本实用新型还提供一种供水系统，包括：

根据上述的具有水声通信的供水设备；和

与所述供水设备通过水管相连的至少一个用水端，每个所述用水端均配置成向所述水管的水发送调制有所述控制指令的超声波信号，并且接收所述水管中水中传输的调制有所述反馈信号的超声波信号。

进一步地，每个所述用水端所发送的超声波信号的频率与所述用水端所接收到超声波信号的频率配置成不同。

进一步地，所述供水设备所发送的超声波信号配置成具有供水设备识别码，每个所述用水端所发送的超声波信号均配置成具有用水端识别码，以识别超声波信号的来源。

本实用新型的具有水声通信的供水设备，超声波传感器能够接收到用水端的携带有控制指令的超声波信号，并且将超声波信号解调后得到用户的控制指令，传输至主控模块并执行此控制指令，因此本实用新型是利用水管中的超声波在供水设备和用水端之间进行通信，具有传输稳定，快速、且不受墙体、距离等客观因素影响的特点。

进一步地，本实用新型的超声波传感器接收频率与超声波换能器发出的频率不同，能够避免供水设备自身发出的超声波信号被自身受到，造成通信混乱。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例中供水设备的工作原理框图；

图2是根据本实用新型另一个实施例中供水设备的工作原理框图；

图3是根据本实用新型另一个实施例中供水设备的工作原理框图；

图4是根据本实用新型另一个实施例中供水系统示意图。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的供水设备的工作原理框图。具有水声通信的供水设备10一般性地可包括依次电连接的超声波传感器110、解调模块220和主控模块100。

超声波传感器110设置在与所述供水设备10相连的水管内。超声波传感器110是将超声波信号转换成其他能量信号的传感器，本申请的实施例中，超声波传感器110配置成接收所述水管内以第一调制频率传播的超声波信号并将该超声波信号转换为接收电信号。

解调模块220配置成从所述接收电信号解调出控制指令，水管中的超声波信号是携带有用户控制指令的超声波信号，超声波传感器110将其转化为接收电信号，解调模块220将从该接收电信号中提取控制指令，此接收电信号一般为模拟信号，解调模块220将模拟信号转化为抗干扰的能力更强的数字信号，然后将控制指令传输至主控模块100。

主控模块100配置成控制所述供水设备10来执行所述控制指令，在本申请的一个实施例中，主控模块100可以配置为单片机或者其他具有一定数据处理能力的处理器，单片机能够被进行编程设计，根据解调模块220传输的数字信号执行控制指令。

在本申请的一个实施例中，用水端300通过水管与供水设备10相连接，并且用水端300能够以超声波信号的形式向水管中发送控制指令。超声波是一种频率高于20KHz赫兹的声波，它的方向性好，反射能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，利用超声波能够克服供水设备10与用水端300的通信缺陷。其中，超声波传感器110接收到水管中的超声波信号，并且将其转化为接收电信号，通过解调模块220提取该接收电信号的控制指令并将控制指令传输至主控模块100，主控模块100在收到控制指令后执行此指令。具体地，例如用水端300可以接收到用户的控制指令，包括但不限于启停供水设备、加热、升温和降温等。

请参考图2，图2是根据本实用新型另一个实施例的供水设备的工作原理框图。本实施例中，供水设备10还包括调制模块120和超声波换能器230。

调制模块120与主控模块100电连接，配置成将所述供水设备10的执行结果调制为第二调制频率的反馈信号，将供水设备10的执行结果信号变换成适合信道传输的信号，以满足超声波换能器230的接收和转换要求。

超声波换能器230设置在所述水管内。超声波换能器230是一种将输入的电信号转换成超声波信号的装置。本申请的实施例中，超声波换能器230配置成将所述反馈信号转换为第二调制频率的超声波信号，向所述水管发送并沿所述水管传播至用水端300。

在本实施例中，用水端300与供水设备10能够进行双向通信。由于供水设备10与用水端300的通信依靠在水管内的超声波信号，所以为了避免在双向通信的过程中造成信号接收和发送的混乱，所述超声波换能器230发出的第二调制频率的超声波信号配置成与所述超声波传感器110接收到第一调制频率超声波信号的频率不同。即超声波传感器110只能接收到水管内的用户端的控制指令，而不能接收到超声波换能器230发送的反馈指令。

相对应地，所述用水端300所发送的超声波信号的频率配置成与所述用水端300所发送的超声波信号接收到超声波信号的频率不同。这样能够避免超声波换能器230发出的超声波信号被超声波传感器110接收到，用水端300只能接收到水管内的反馈信号，而不能接收到用水端300向供水设备10发送的控制指令。

例如，供水设备10的超声波换能器230发送的超声波信号的频率是40KHz超声波，用水端300发射超声波的频率为60KHz。供水设备10的超声波传感器110只接收频率为60KHz的超声波，这样可以避免超声波换能器230发出的超声波信号被超声波传感器110接收到，造成通信混乱。两种不同频率的超声波互不干扰，从而实现双向同时通信。

请参考图3，图3是根据本实用新型另一个实施例的供水设备的工作原理框图。本实施例中用水端300为多个。一般情况下，供水设备10与多个用水端300相连接。在本实施例中，所述第一调制频率与所述第二调制频率配置为不同。对应的，每个用水端300均所发送的超声波信号的频率配置成与所述用水端300所发送的超声波信号接收到超声波信号的频率不同，每个用水端300的发送的超声波信号相同且均能被超声波传感器110所接收到。例如，超声波换能器230发出的第二调制频率超声波频率为A，而每个用水端300接收频率均也为A，每个用水端300发出的超声波频率为B，超声波传感器110接收的第一调制频率频率为B，而且A与B不相同，这样可以保证供水设备10在多个用水端300进行双向通信的过程中不会产生信号之间的混乱。

在本实用新型一些实施例中，供水设备10还包括信号放大电路130。信号放大电路130设置在超声波传感器110和解调模块220之间，被配置为放大超声波传感器110转换的接收电信号，解调模块220将从超声波传感器110转换的电信号中调制出控制指令，为了提高此控制指令的质量完成归一化，信号放大电路130将控制指令进行放大以满足所述解调模块220的解调要求。

在本实用新型一些实施例中，供水设备10还包括功率放大电路210。功率放大电路210设置在调制模块120和所述超声波换能器230之间，被配置为放大所述调制模块120调制的电信号。主控模块100的反馈信号经调制模块120调制完成要传输至超声波换能器230，超声波换能器230直接驱动负载，即转换为超声波信号，功率放大电路210能够放大信号功率以满足所述超声波换能器230的转换要求，并将向水管发送稳定的超声波信号，从而提高了供水设备10的可靠性。

在本实用新型一些实施例中，主控模块100、调制模块120和解调模块220均集成于所述供水设备10的电路板。

所述供水设备10还包括供电模块，配置成为系统各用电单元供电。

可选地，所述供水设备10可以为热水器，其中热水器的种类可以为燃气热水器、太阳能热水器、空气能热水器等，本申请对热水器的类型、工作方式等不做限定。

在本申请的另外一些实施例中，所述第一调制频率与所述第二调制频率配置为相同，在对主控模块100进行编程时，在反馈信号中加入标记元素，而主控模块100在接收到携带有该标记元素的所谓控制指令时，判断为不执行该指令。这种方式也可以实现供水设备10在多个用水端300进行双向通信的过程中不会产生信号之间的混乱。但是，将该实施例与上述对比实施例相对比，本实施例中过程较为复杂且可靠性不高，对主控模块100的要求过高。

请参考图4，本实用新型还提出了一种供水系统，一般性地包括上述任一实施例中的具有水声通信的供水设备10和用水端300，供水设备10与用水端300通过水管相连。每个所述用水端300均配置成向所述水管的水发送调制有所述控制指令的超声波信号，并且接收所述水管中水中传输的调制有所述反馈信号的超声波信号。

在本申请的实施例中，用户可以将控制指令输入至用水端300，用水端300将控制指令转换为超声波信号在水管中进行传播至供水设备10附近，超声波传感器110能够接收到该超声波信号；另一方面，用水端300可以在水管中获取供水设备10的反馈信号，并在用水端300显示或根据反馈信号进行二次调节等。例如，用水端300在水管中获取供水设备10内部热水的实时温度，加热速率等数据。

为了使每个用水端300在与供水设备10通信过程中信号不发生混乱，每个用水端300所发送的超声波信号的频率与用水端300所接收到超声波信号的频率配置成不同。这样每个所述用水端300就不会接收到自己发出的信号。

优选地，供水设备10所发送的超声波信号配置成具有供水设备10的识别码，每个用水端300所发送的超声波信号均配置成具有各用水端300的识别码，以识别超声波信号的来源。用户识别码实际上对供水设备10和每个用水端300进行标记，经过精准识别超声波信号的来源，进一步提高了供水系统信号传输的稳定性。

本实用新型的工作原理为：供水设备10中的超声波传感器110接收水管内以第一调制频率传播的超声波信号，并将该超声波信号转化为接收电信号，经过信号放大电路130对该接收电信号放大后传输至解调模块220，解调模块220能够从该接收电信号中解调出用水端300的控制指令，并将该控制指令传输至主控模块100；供水设备10的主控模块100执行控制指令后可以对调制模块120发送执行结果，调制模块120将该执行结果调制为第二调制频率的反馈信号，经功率放大电路210放大该反馈信号功率后传输至超声波换能器230，声波换能器230该反馈信号转化为超声波信号并向水管发送，实现利用超声波信号在供水设备10和用水端300之间通信。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种具有水声通信的供水设备，其特征在于，包括：

超声波传感器，设置在与所述供水设备相连的水管内，并配置成接收所述水管内以第一调制频率传播的超声波信号并将所述超声波信号转换为接收电信号；

解调模块，与所述超声波传感器电连接，配置成从所述接收电信号解调出控制指令；和

主控模块，与所述解调模块电连接，配置成控制所述供水设备执行所述控制指令。

2.根据权利要求1所述的供水设备，其特征在于，还包括：

调制模块，与所述主控模块电连接，配置成将所述供水设备的执行结果调制为第二调制频率的反馈信号；和

超声波换能器，设置在所述水管内且与所述调制模块电连接，并配置成将所述反馈信号转换为第二调制频率的超声波信号，向所述水管发送并沿所述水管传播。

3.根据权利要求2所述的供水设备，其特征在于，

所述解调模块、所述主控模块和所述调制模块均集成于所述供水设备的电路板。

4.根据权利要求2所述的供水设备，其特征在于，

所述第一调制频率与所述第二调制频率配置为不同或相同。

5.根据权利要求1所述的供水设备，其特征在于，还包括：

信号放大电路，设置在所述超声波传感器和所述解调模块之间，被配置为放大所述接收电信号，以满足所述解调模块的解调要求。

6.根据权利要求2所述的供水设备，其特征在于，还包括：

功率放大电路，设置在所述调制模块和所述超声波换能器之间，被配置为放大所述反馈信号，以满足所述超声波换能器的转换要求。

7.根据权利要求1所述的供水设备，其特征在于，

所述供水设备为热水器。

8.一种供水系统，其特征在于，包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的具有水声通信的供水设备；和

与所述供水设备通过水管相连的至少一个用水端，每个所述用水端均配置成向所述水管的水发送调制有所述控制指令的超声波信号，并且接收所述水管中水中传输的调制有所述反馈信号的超声波信号。

9.根据权利要求8所述的供水系统，其特征在于，

每个所述用水端所发送的超声波信号的频率与所述用水端所接收到超声波信号的频率配置成不同。

10.根据权利要求8所述的供水系统，其特征在于，

所述供水设备所发送的超声波信号配置成具有供水设备识别码，每个所述用水端所发送的超声波信号均配置成具有用水端识别码，以识别超声波信号的来源。

Images