一种具有紫外线杀菌功能的饮水机的制作方法

本发明属于家用饮水机器械领域，尤其涉及一种具有紫外线杀菌功能的饮水机。

背景技术：

随着当今科技技术的不断更新，人们对生活质量要求的也越来越高，饮水机作为家居生活的必备品，越来越受到人们的重视，一种具有紫外线杀菌功能的饮水机便逐渐的在市场中出现，品牌各式各样，外观也各不相同，但是目前市场上的某些具有紫外线杀菌功能的饮水机的功能比较的单一，价格昂贵，质量参差不齐，温度控制性能差，且在长时间的使用过程中，会出现内部储水箱出现水锈对水质造成影响等情况，这样便会给人们的日常饮水带来不便，因此不能满足人们的需要。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的机体易损坏，不具有紫外线杀菌功能，对饮水机内的水加热温度控制性能差，不能利用网络技术对机体内水质进行有效监控；自动化程度低。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有紫外线杀菌功能的饮水机。

本发明是这样实现的，一种具有紫外线杀菌功能的饮水机，所述具有紫外线杀菌功能的饮水机包括集水板；

所述集水板的下方安装有紫外线杀菌柜，紫外线杀菌柜的前表壁设置有手柄，且紫外线杀菌柜的下方安装有脚垫；紫外线杀菌柜的内部上表壁安装有紫外线灯管，紫外线灯管共设置有三个，且三个紫外线灯管均匀安装在紫外线杀菌柜的上表壁，紫外线杀菌柜的中心处安装有删隔，删隔的左侧安装有翻板，删隔的下方安装有接水槽；

所述紫外线杀菌柜内安装有温度传感器和湿度传感器；所述紫外线灯管、温度传感器和湿度传感器与控制器连接；所述控制器镶嵌在紫外线杀菌柜外部；

所述温度传感器的量测模型如下：

Y_A(t_k-1)、Y_A(t_k)、Y_A(t_k+1)分别为温度传感器A对目标在t_k-1,t_k,t_k+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：

其中，Y'_A(t_k-1)、Y'_A(t_k)、Y'_A(t_k+1)分别为温度传感器A在t_k-1,t_k,t_k+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；C_A(t)为误差的变换矩阵；ξ_A(t)为温度传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为R_A(k-1)、R_A(k)、R_A(k+1)；

所述控制器设置有无线传感器网络模块；

所述无线传感器网络模块的数据聚合方法包括：

步骤一、部署无线传感器：在面积为S＝W×L的检测区域内，将无线传感器部署在检测区域；

步骤二、选择簇头：将整个检测区域按网格进行均匀划分，使每个网格的大小形状相同，在每个网格中选择位置距离网格中心最近的传感器节点作为簇头；

步骤三、分簇：簇头选择完成后，簇头广播Cluster{ID，N，Hop}信息，其中，ID为节点的编号，N为Cluster信息转发的跳数，且N的初值为0，Hop为系统设定的跳数；处于簇头附近的邻居节点收到Cluster信息后N增加1再转发这一信息，直到N＝Hop就不再转发Cluster信息；簇头的邻居节点转发Cluster信息后再向将Cluster信息转发给自己的邻居节点，然后发送一个反馈信息Join{ID，N，E_ir，d_ij，k_i}给将Cluster信息转发给自己的节点，最终将Join信息转发给簇头表示自己加入该簇，其中，E_ir表示该节点此时的剩余能量，d_ij表示两节点间的距离，k_i表示该节点能够监测得到的数据包的大小；如果一个节点收到了多个Cluster信息，节点就选择N值小的加入该簇，若N相等节点就随便选择一个簇并加入到该簇；如果节点没有收到Cluster信息，则节点发送Help信息，加入离自己最近的一个簇；

步骤四、簇内节点构成简单图模型：通过步骤三得到簇内所有节点在簇内所处的位置，将每个节点当做图的一个顶点，每两个相邻节点间用边相连接；

步骤五、簇内权值的计算：通过所述步骤三，簇头获取簇内成员节点的E_ir、d_ij和k_i，计算相邻两节点i，j之间的权值，权值的计算公式为：

W_ij＝a₁(E_ir+E_jr)+a₂d_ij+a₃(k_i+k_j)；

其中，E_jr、k_j分别表示节点j的剩余能量和节点j能够监测得的数据的大小，且a₁+a₂+a₃＝1，这样系统就可以根据系统对E_ir、d_ij或k_i所要求的比重不同调整a_i的值而得到满足不同需要的权值。

储水箱内安装有用于检测水质的水质监测器，所述水质监测器通过无线网络与控制器连接；水质监测器内置的信号接收子模块用于接收信号s(t)广义二阶循环累积量按如下公式进行：

接收信号s(t)的特征参数M²的理论值具体计算公式为：

经过计算可知，BPSK信号和MSK信号的均为1，QPSK、8PSK、16QAM和64QAM信号的均为0，由此可以用最小均方误差分类器将BPSK、MSK信号与QPSK、8PSK、16QAM、64QAM信号分开；对于BPSK信号而言，在广义循环累积量幅度谱上仅在载频位置存在一个明显谱峰，而MSK信号在两个频率处各有一个明显谱峰，由此可通过特征参数M²和检测广义循环累积量幅度谱的谱峰个数将BPSK信号与MSK信号识别出来；

检测广义循环累积量幅度谱的谱峰个数的具体方法如下：

首先搜索广义循环累积量幅度谱的最大值Max及其位置对应的循环频率α₀，将其小邻域[α₀-δ₀,α₀+δ₀]内置零，其中δ₀为一个正数，若|α₀-f_c|/f_c＜σ₀，其中δ₀为一个接近0的正数，f_c为信号的载波频率，则判断此信号类型为BPSK信号，否则继续搜索次大值Max1及其位置对应的循环频率α₁；若|Max-Max1|/Max＜σ₀，并且|(α₀+α₁)/2-f_c|/f_c＜σ₀，则判断此信号类型为MSK信号。

进一步，所述具有紫外线杀菌功能的饮水机包括水桶、水位显示器、热水阀、机体、集水板、紫外线杀菌柜、红显示灯、绿显示灯、常温出水阀、出水柜、通水管、储水箱、热出水管和常温出水管，机体的上方安装有水桶，水桶的下方安装有出水柜，出水柜的中心处安装有通水管，通水管的下方安装有储水箱，储水箱的上方左侧安装有电源开关，储水箱的下方安装有常温出水管，常温出水管的下方安装有出水阀，常温出水管的左侧安装有热出水管，热出水管的中心处安装有加热片，出水柜的前表壁设置有水位显示器，水位显示器的右侧设置有红显示灯，红显示灯的下方设置有绿显示灯，绿显示灯的下方安装有常温出水阀，常温出水阀的左侧安装有热水阀，热水阀的下方安装有集水板，电源开关的输出端与加热片的输入端电性连接，脚垫共设置四个，且四个脚垫均匀的分布在机体的下表壁。

进一步，得到每个节点初始的剩余能量E_ir后，通过LEACH能耗模型来估算节点能量的剩余值，在进行了M轮后，节点的剩余能量可以估算为：

E＝E_ir-M(E_tx+E_rx)＝E_ir-M(2kE_elec+kε_{free-space-amp}d²)，所述E_ir即为节点反馈给簇头的剩余能量；

所述LEACH能耗模型是LEACH协议提出的传感器在发送和接收数据时能量消耗的消耗模型，其具体表达形式为：

E_rx(k)＝E_re-elec(k)＝kE_elec；

其中，E_elec表示无线收发电路能耗，ε_{free-space-amp}和ε_two-way-amp分别表示自由空间模型和多路消耗模型的放大器能耗，d₀是常数，d是通信节点相隔距离，k为要发送或接收的数据位数，E_tx(k,d)和E_rx(k)分别表示传感器发送和接收数据时的能耗；通过LEACH能耗模型即可得到所述节点的剩余能量。

进一步，所述无线传感器网络模块把信息收集区域进行网络剖分，剖分后Sink节点把所有信息进行广播，使得每个节点知道其所取的网格及位置的实现方法为：

在水流的影响下，WSN节点处于位置不固定状态，因此节点的定位计算需要不断地进行，为方便计算,Sink节点首先将其目标区域剖分为正方体网格，对给定区域G计算出区域G的最大长度l、宽度w和高度h,将子区域P划分为个正方体，并将得到的剖分信息广播给网络中的所有传感器节点,其中为大于等于x的最小整数,并对网格进行编号,每个网格表示为W_x,y,z，节点的位置信息记作pos_x,y,z，显然,按上述方法构造的每个正方形,其外接圆的半径正好为传感器节点的传感半径的一半。由假定条件可知，在同一个网格内部的节点都能够覆盖整个网格，且相邻的二网格内的节点能够自由通信。按三维三标方法对网格进行编码，最靠近Sink的格点为W₀₀₀；同时把整个网格内的节点进行编号，并记作集合SW(P_i)，i∈{0,1,2……}。

进一步，所述控制器通过网络连接APP移动终端；所述APP移动终端用于接收和显示控制器传输的数据信息，并分享数据信息。

进一步，APP移动终端的数据分享方法，具体包括：

获得分享请求；

根据所述分享请求，调用一流媒体服务，并确定一用于分享的第一数据；

基于所述流媒体服务，将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；

向控制器发送所述地址信息；其中，所述地址信息用于使所述控制器根据所述地址信息获得所述流媒体数据；

基于所述流媒体服务，当接收到所述控制器的确认信息后，向所述控制器输出所述流媒体数据。

进一步，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据包括：

若从所述分享请求中获取到所述控制器上存储的任一数据文件的文件信息，则确定所述任一数据文件为用于分享的第一数据；

若任一数据文件处理过程中，接收到分享请求，则将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据。

进一步，在向所述控制器输出所述流媒体数据之前，进一步包括：

向所述控制器发送控制信息，所述控制信息用于使所述控制器根据所述控制信息确定执行该流媒体数据应用程序；

当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：

将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；

获取所述任一数据文件当前处理的位置信息，并将所述任一数据文件中未处理的部分转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；

将所述任一数据文件转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息。

进一步，所述获得分享请求包括：

如果检测到控制器执行设定操作的操作信息，则根据所述操作信息生成分享请求；

所述当接收到所述控制器的确认信息后，终止所述任一数据文件的处理流程；

获得所述分享请求之后，将实时输入的数据作为第一数据，基于所述调用流媒体服务将实时输入的第一数据转化为流媒体数据。

本发明的优点及积极效果为：该设备由特殊的高分子塑胶制成，机体稳定坚固，不易损坏，外观设计美观，占用空间小，物美价廉，且在具有紫外线杀菌功能的饮水机上设置有电源开关，且在机体前表壁设置的水位显示器，能够显示出机体内部的水位高，增加了饮水机的功能性，在机体内部设置的加热片，能快速安全的将饮水机内的水加热到一定的温度，优良的温度控制性能，且在机体下方设置的紫外线杀菌柜，能够对饮水杯具进行杀菌，便捷卫生，同时，在长久使用后，储水箱可能会出现水渍等情况，因此可拆卸的储水箱在一定程度上保证了饮水机的水质，满足了人们的需要。

本发明利用网络技术获取的参数信息，实时的显示到用户移动设备上；该应用将会推动对水质进行技术检测的发展，使用者可以在随时随地获取使用的水质参数。进而根据参数，实时的调整用水，APP人机交互性良好，在准确率和时延性方面均能够满足客户的需求。

附图说明

图1为本发明提出的具有紫外线杀菌功能的饮水机的结构示意图；

图2为本发明提出的具有紫外线杀菌功能的饮水机的内部结构示意图；

图3为本发明提出的具有紫外线杀菌功能的饮水机紫外线杀菌柜的内部结构示意图。

图中：1，水桶、2，水位显示器、3，热水阀、4，机体、5，集水板、6，紫外线杀菌柜、7，红显示灯、8，绿显示灯、9，常温出水阀、10，出水柜、11，手柄、12，脚垫、13，通水管、14，水位探测器、15，储水箱、16，热出水管、17，加热片、18，常温出水管、19，出水阀、20，翻板、21，紫外线灯管、22，删隔、23，接水槽；24、水质监测器；25、APP移动终端；26、控制器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的具有紫外线杀菌功能的饮水机，包括水桶1、水位显示器2、热水阀3、机体4、集水板5、紫外线杀菌柜6、红显示灯7、绿显示灯8、常温出水阀9、出水柜10、通水管13、储水箱15、热出水管16和常温出水管18，机体4的上方安装有水桶1，水桶1的下方安装有出水柜10，出水柜10的中心处安装有通水管13，通水管13的下方安装有储水箱15，储水箱15的上方左侧安装有电源开关14，储水箱15的下方安装有常温出水管18，常温出水管18的下方安装有出水阀19，常温出水管18的左侧安装有热出水管16，热出水管16的中心处安装有加热片17，出水柜10的前表壁设置有水位显示器2，水位显示器2的右侧设置有红显示灯7，红显示灯7的下方设置有绿显示灯8，绿显示灯8的下方安装有常温出水阀9，常温出水阀9的左侧安装有热水阀3，热水阀3的下方安装有集水板5，集水板5的下方安装有紫外线杀菌柜6，紫外线杀菌柜6的前表壁设置有手柄11，且紫外线杀菌柜6的下方安装有脚垫12，电源开关14的输出端与加热片17的输入端电性连接，脚垫12共设置四个，且四个脚垫12均匀的分布在机体4的下表壁，紫外线杀菌柜6的内部上表壁安装有紫外线灯管21，紫外线灯管21共设置有三个，且三个紫外线灯管21均匀安装在紫外线杀菌柜6的上表壁，紫外线杀菌柜6的中心处安装有删隔22，删隔22的左侧安装有翻板20，删隔22的下方安装有接水槽23。

所述紫外线杀菌柜内安装有温度传感器和湿度传感器；

所述紫外线灯管、温度传感器和湿度传感器与控制器26有线连接；所述控制器26镶嵌在紫外线杀菌柜外部；

所述温度传感器的量测模型如下：

Y_A(t_k-1)、Y_A(t_k)、Y_A(t_k+1)分别为温度传感器A对目标在t_k-1,t_k,t_k+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：

其中，Y'_A(t_k-1)、Y'_A(t_k)、Y'_A(t_k+1)分别为温度传感器A在t_k-1,t_k,t_k+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；C_A(t)为误差的变换矩阵；ξ_A(t)为温度传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为R_A(k-1)、R_A(k)、R_A(k+1)；

所述控制器设置有无线传感器网络模块；

所述无线传感器网络模块的数据聚合方法包括：

步骤一、部署无线传感器：在面积为S＝W×L的检测区域内，将无线传感器部署在检测区域；

步骤二、选择簇头：将整个检测区域按网格进行均匀划分，使每个网格的大小形状相同，在每个网格中选择位置距离网格中心最近的传感器节点作为簇头；

步骤三、分簇：簇头选择完成后，簇头广播Cluster{ID，N，Hop}信息，其中，ID为节点的编号，N为Cluster信息转发的跳数，且N的初值为0，Hop为系统设定的跳数；处于簇头附近的邻居节点收到Cluster信息后N增加1再转发这一信息，直到N＝Hop就不再转发Cluster信息；簇头的邻居节点转发Cluster信息后再向将Cluster信息转发给自己的邻居节点，然后发送一个反馈信息Join{ID，N，E_ir，d_ij，k_i}给将Cluster信息转发给自己的节点，最终将Join信息转发给簇头表示自己加入该簇，其中，E_ir表示该节点此时的剩余能量，d_ij表示两节点间的距离，k_i表示该节点能够监测得到的数据包的大小；如果一个节点收到了多个Cluster信息，节点就选择N值小的加入该簇，若N相等节点就随便选择一个簇并加入到该簇；如果节点没有收到Cluster信息，则节点发送Help信息，加入离自己最近的一个簇；

步骤四、簇内节点构成简单图模型：通过步骤三得到簇内所有节点在簇内所处的位置，将每个节点当做图的一个顶点，每两个相邻节点间用边相连接；

步骤五、簇内权值的计算：通过所述步骤三，簇头获取簇内成员节点的E_ir、d_ij和k_i，计算相邻两节点i，j之间的权值，权值的计算公式为：

W_ij＝a₁(E_ir+E_jr)+a₂d_ij+a₃(k_i+k_j)；

其中，E_jr、k_j分别表示节点j的剩余能量和节点j能够监测得的数据的大小，且a₁+a₂+a₃＝1，这样系统就可以根据系统对E_ir、d_ij或k_i所要求的比重不同调整a_i的值而得到满足不同需要的权值。

得到每个节点初始的剩余能量E_ir后，通过LEACH能耗模型来估算节点能量的剩余值，在进行了M轮后，节点的剩余能量可以估算为：

E＝E_ir-M(E_tx+E_rx)＝E_ir-M(2kE_elec+kε_{free-space-amp}d²)，所述E_ir即为节点反馈给簇头的剩余能量；

所述LEACH能耗模型是LEACH协议提出的传感器在发送和接收数据时能量消耗的消耗模型，其具体表达形式为：

E_rx(k)＝E_re-elec(k)＝kE_elec；

其中，E_elec表示无线收发电路能耗，ε_{free-space-amp}和ε_two-way-amp分别表示自由空间模型和多路消耗模型的放大器能耗，d₀是常数，d是通信节点相隔距离，k为要发送或接收的数据位数，E_tx(k,d)和E_rx(k)分别表示传感器发送和接收数据时的能耗；通过LEACH能耗模型即可得到所述节点的剩余能量。

储水箱内安装有用于检测水质的水质监测器24，所述水质监测器24通过无线网络与控制器连接；水质监测器内置的信号接收子模块用于接收信号s(t)广义二阶循环累积量按如下公式进行：

接收信号s(t)的特征参数M²的理论值具体计算公式为：

经过计算可知，BPSK信号和MSK信号的均为1，QPSK、8PSK、16QAM和64QAM信号的均为0，由此可以用最小均方误差分类器将BPSK、MSK信号与QPSK、8PSK、16QAM、64QAM信号分开；对于BPSK信号而言，在广义循环累积量幅度谱上仅在载频位置存在一个明显谱峰，而MSK信号在两个频率处各有一个明显谱峰，由此可通过特征参数M²和检测广义循环累积量幅度谱的谱峰个数将BPSK信号与MSK信号识别出来；

检测广义循环累积量幅度谱的谱峰个数的具体方法如下：

首先搜索广义循环累积量幅度谱的最大值Max及其位置对应的循环频率α₀，将其小邻域[α₀-δ₀,α₀+δ₀]内置零，其中δ₀为一个正数，若|α₀-f_c|/f_c＜σ₀，其中δ₀为一个接近0的正数，f_c为信号的载波频率，则判断此信号类型为BPSK信号，否则继续搜索次大值Max1及其位置对应的循环频率α₁；若|Max-Max1|/Max＜σ₀，并且|(α₀+α₁)/2-f_c|/f_c＜σ₀，则判断此信号类型为MSK信号。

所述无线传感器网络模块把信息收集区域进行网络剖分，剖分后Sink节点把所有信息进行广播，使得每个节点知道其所取的网格及位置的实现方法为：

在水流的影响下，WSN节点处于位置不固定状态，因此节点的定位计算需要不断地进行，为方便计算,Sink节点首先将其目标区域剖分为正方体网格，对给定区域G计算出区域G的最大长度l、宽度w和高度h,将子区域P划分为个正方体，并将得到的剖分信息广播给网络中的所有传感器节点,其中为大于等于x的最小整数,并对网格进行编号,每个网格表示为W_x,y,z，节点的位置信息记作pos_x,y,z，显然,按上述方法构造的每个正方形,其外接圆的半径正好为传感器节点的传感半径的一半。由假定条件可知，在同一个网格内部的节点都能够覆盖整个网格，且相邻的二网格内的节点能够自由通信。按三维三标方法对网格进行编码，最靠近Sink的格点为W₀₀₀；同时把整个网格内的节点进行编号，并记作集合SW(P_i)，i∈{0,1,2……}。

所述控制器通过网络连接APP移动终端25；所述APP移动终端25用于接收和显示控制器传输的数据信息，并分享数据信息。

进一步，APP移动终端的数据分享方法，具体包括：

获得分享请求；

根据所述分享请求，调用一流媒体服务，并确定一用于分享的第一数据；

基于所述流媒体服务，将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；

向控制器发送所述地址信息；其中，所述地址信息用于使所述控制器根据所述地址信息获得所述流媒体数据；

基于所述流媒体服务，当接收到所述控制器的确认信息后，向所述控制器输出所述流媒体数据。

进一步，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据包括：

若从所述分享请求中获取到所述控制器上存储的任一数据文件的文件信息，则确定所述任一数据文件为用于分享的第一数据；

若任一数据文件处理过程中，接收到分享请求，则将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据。

进一步，在向所述控制器输出所述流媒体数据之前，进一步包括：

向所述控制器发送控制信息，所述控制信息用于使所述控制器根据所述控制信息确定执行该流媒体数据应用程序；

当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：

将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；

获取所述任一数据文件当前处理的位置信息，并将所述任一数据文件中未处理的部分转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；

将所述任一数据文件转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息。

进一步，所述获得分享请求包括：

如果检测到控制器执行设定操作的操作信息，则根据所述操作信息生成分享请求；

所述当接收到所述控制器的确认信息后，终止所述任一数据文件的处理流程；

获得所述分享请求之后，将实时输入的数据作为第一数据，基于所述调用流媒体服务将实时输入的第一数据转化为流媒体数据。

下面结合工作原理对本发明进一步描述。

当使用该具有紫外线杀菌功能的饮水机时，首先将装满水的水桶1装在机体4的上方，水桶1内的饮用水进过通水管13到达储水箱15，待水桶1内不在冒出气泡后再将机体4接入电源，机体4前表壁的水位显示器2、及绿显示灯8都亮起，此时水温为常温状态，水位显示器2时刻显示储水箱15内部的水位，按下电源开关14时，红显示灯7和绿显示灯8同时亮，此时加热片17开始工作，加热片对热出水管16内部的水进行加热，当使用者使用时，从紫外线杀菌柜6内拿出需要的杯具，需要使用常温出水阀9时，按下常温出水阀9，水由常温出水管18流出，当使用热水阀3时，按下电源开关14，若干分钟后，按下热水阀3，储水箱15内的水由热出水管16到达加热片17流出热水，使用后，将杯具放入紫外线杀菌柜6内的删隔21上，至此设备完整运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。