一种饮水器水质监控系统及基于该系统的水质监控方法与流程

1.本发明涉及饮水设备领域，具体为一种饮水器水质监控系统及基于该系统的水质监控方法。


背景技术：

2.饮水器作为已在人民生活、工作中普及的一种饮水设备，与人们的饮水安全息息相关，为保证饮用水的健康卫生，国家对饮用水的水质有严格的指标要求，但目前市面上饮水器种类繁多、良莠不齐，某些饮水器难以保证其处理后的水质完全达标，比如存在微量元素、微生物等超标的情况，而一般肉眼是难以辨别水体是否存在微量元素、微生物超标等情况的，导致用户可能长时间饮用不健康的饮用水，对用户的身体健康造成不利影响。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对上述背景技术中存在的问题，提出一种饮水器水质监控系统，并基于该系统提出一种饮水器水质监控方法，能够对饮用水的多种参数进行实时地检测，并在检测出水质某项参数不达标时告知相关人员，通知暂停饮水器的使用，保证用户的饮水健康。
4.为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种饮水器水质监控系统，用于饮水器，饮水器设有龙头以及连通龙头的出水管路，出水管路由饮水器壳体内部穿出连接龙头，所述的饮水器水质监控系统包括有多参数检测器和控制器，多参数检测器设于出水管路上，控制器包括控制电路板、输入模块和提示模块，多参数检测器通过有线连接或无线通讯技术与控制电路板建立信号连接，输入模块用于人工输入所需检测参数的预设值，预设值用于与多参数检测器所获取的实际检测值做对比计算，以判定水质是否合格，提示模块用于在判定水质不合格时发出提示信号。
5.与现有技术相比，采用了上述技术方案的饮水器水质监控系统具有如下有益效果：设于出水管路上的多参数检测器可以实时地检测饮用水的多种参数，并自动判断现用的饮用水水质是否合格，在饮用水水质不合格时可以发出提示信号，及时告知用户或饮用水管理者以便其作出应对，实现对饮水器水质情况的监控，避免用户饮用不达标的饮用水。
6.优选的，还设有电磁阀，电磁阀设于饮水器的进水管路上用于控制进水管路的通断，电磁阀通过有线连接或无线通讯技术与控制电路板建立信号连接。当检测到水质不达标时，控制电路板可以自动控制电磁阀切断进水管路的通路，阻断饮水器的供水，避免用户长时间饮用不达标的饮用水。
7.优选的，多参数检测器包括光谱检测单元和透明管，透明管设于饮水器壳体内部的出水管路上，透明管穿过光谱检测单元的检测区域，所述光谱检测单元用于检测流经透明管的液体的总有机碳和浊度两种参数。
8.光谱检测单元采用现有的宽光谱水质检测仪技术，该仪器检测水质的原理基于朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体介质时，一部分被介质吸收，一部分透射出介质，少部分被器皿的表面反射。物质的浓度不同，对光谱的吸收也会不同，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到不同波长相对应的吸收强度。
9.宽光谱水质检测仪以波长（λ）为横坐标，吸收强度（a）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线，并利用该曲线进行物质定性、定量分析，以达到检测饮用水各参数是否超标的目的。
10.本方案中直接将透明管设于出水管路，即透明管作为出水管路的其中一段，方便光谱检测单元的设置和检测，检测时无需从管路或龙头中取样，可以100%保证接水龙头流出的饮用水是经过检测的，避免出现用户不清楚所接饮用水是否已经过检测的的情况。
11.优选的，控制器独立于饮水器设置，输入模块仅采用触控屏或采用显示屏和按键的组合，输入模块设于控制器表面；提示模块采用灯光报警器或语音报警器或声光报警器。独立的控制器可以根据饮水器所处环境选择安装在适宜位置，方便饮水器用户/管理人员的操作和观察。
12.上述方案采用触控屏或显示屏加按键组合的方式实现参数的设置，在现场使用时较为方便、直观。但在现有智能终端、云端技术已经成熟的前提下，本领域技术人员容易想到：通过无线信号传输技术建立控制器与智能终端的连接，将屏幕/按键的输入方式改为采用智能终端（如手机app）的输入方式。因此控制器采用智能终端输入的方案也应列入本发明的保护范围。
13.本发明还公开了一种饮水器水质监控方法，该方法基于上述的技术方案，包括如下步骤：步骤一：通过输入模块输入水的多项参数预设值，所述参数预设值为正常水质指标范围；步骤二：通过多参数检测器获取水的实际检测值；步骤三：控制电路板中的处理器对参数预设值和实际检测值进行对比计算，若全部参数的实际检测值均处于该参数的参数预设值的范围内，则判定为水质正常，进入步骤四；若某一项或多项参数的实际检测值处于该参数的参数预设值的范围之外，则判定为水质非正常，进入步骤五；步骤四：提示模块不作出提示动作，或提示模块作出表示水质正常的提示动作，同时电磁阀维持打开状态；步骤五：提示模块作出提示动作，并对处于非正常范围的某一项或多项参数进行具体指示，同时电磁阀关闭切断进水管路的通路。
14.除了上述的技术方案外，本发明还公开了如下的技术方案，本方案依然基于上述的基础技术方案，仅在多参数检测器的设置方式和检测方式上作出改进，具体如下：所述的饮水器水质监控系统设有分路接头，分路接头安装于出水管路上用于将出水管路分成原管路和检测管路，多参数检测器设于检测管路上，检测管路在多参数检测器
的两端设有阀门。通过分路接头分离处独立的检测管路，可以在不使用多参数检测器或多参数检测器故障的情况下，将多参数检测器拆下，且不影响出水管路的流通和密封。
15.优选的，多参数检测器包括检测水室、光谱检测单元和温度检测单元，检测水室两端连通检测管路，检测水室穿过光谱检测单元的检测区域， 温度检测单元的检测探头均位于检测水室内部。通过将出水管路中的水引入检测水室中，不仅可以进行toc（总有机碳）和浊度的检测，还可以在无需取样的情况下，进行温度的检测；此外，在此基础上，还可以根据实际需求设置其他的参数监测器，如将ph值检测仪的监测探头置入监测水室中，实现更多参数的监测。
16.本发明还公开了如下的技术方案，本方案仅在多参数检测器的结构和检测方式上与上述方案存在区别，具体如下：饮水器水质监控系统设有分路接头，分路接头安装于出水管路上用于将出水管路分成原管路和检测管路，多参数检测器设于检测管路上，多参数检测器包括检测水室和光谱检测单元，检测管路连通至检测水室，检测管路设有进液电子阀，检测水室设有排液电子阀，进液电子阀和排液电子阀，进液电子阀和排液电子阀均由控制电路板控制。水通过进液电子阀进入并充满检测水室中后可以保持静止，而非流水状态，有利于提高光谱检测的准确性；还可以在静止的水体中置入水体硬度测定仪，对饮用水的软硬程度进行监测；经检测后的水体中可能存在辐射粒子或其他有害粒子，而通过排液电子阀将其排出可以避免检测后的水被人饮用；此外，通过控制进液电子阀和排液电子阀的定时启闭，可以实现按规定时间对水质进行检测，无需检测器持续运行，节约能源和水资源。
17.除了上述的技术方案外，本发明还公开了如下的技术方案，本方案采用与上述方案相同的检测原理，区别点主要在于水质监控系统的安装位置和结构，具体如下：一种饮水器水质监控系统，包括有独立于饮水器设置的监控机盒、检测导液头和检测导管，监控机盒内置有多参数检测模块、检测水室和控制电路板，监控机盒外表面设有输入模块和提示模块，输入模块、提示模块和多参数检测器均与控制电路板建立电路连接；检测导液头可拆卸安装于龙头的出水口，检测导液头内部形成用于连接检测导管的分支通道和用于保持龙头正常出水的主通道；检测导管两端分别连通分支通道和检测水室。
18.采用本方案中的水质监控系统，可以在无需拆开饮水器或破坏饮水器原有结构的前提下进行安装，仅需将检测导液头连接在饮水器的出水龙头上即可，且监控机盒可以根据实际环境和需求选择安装在合适的位置，该水质监控系统相对于与饮水器是独立的，能够安装在多种类型的饮水器上，具有较高的通用性。
19.优选的，多参数检测模块包括光谱检测单元、温度检测单元、酸碱度检测单元和水硬度检测单元，检测水室穿过光谱检测单元的检测区域， 温度检测单元、酸碱度检测单元和水硬度检测单元的检测探头均位于检测水室内部。
20.优选的，还设有电磁阀，电磁阀设于饮水器的进水管路上用于控制进水管路的通断，电磁阀通过有线连接或无线通讯技术与控制电路板建立信号连接。
附图说明
21.图1为本发明饮水器水质监控系统实施例1的结构示意图。
22.图2为实施例1中多参数检测器的安装方式示意图。
23.图3为实施例1中宽光谱水质检测仪的结构示意图。
24.图4为实施例2中多参数检测器的安装方式示意图。
25.图5为实施例2中分路接头的结构示意图。
26.图6为实施例2中多参数检测器的结构示意图。
27.图7为实施例3中多参数检测器的安装方式示意图。
28.图8为实施例3中多参数检测器的结构示意图。
29.图9为本发明饮水器水质监控系统实施例4用于饮水器的安装示意图。
30.图10为本发明饮水器水质监控系统实施例4的结构示意图。
31.图11为实施例4中检测导液头的结构示意图。
32.图12为实施例4中多参数检测器的结构示意图。
33.图13为实施例4在饮水器上的另一种安装方式示意图。
34.附图标记：1、饮水器；10、龙头；11、出水管路；2、多参数检测器；20、宽光谱水质检测仪；200、多光谱led光源；201、准直透镜；202、聚焦透镜；203、光电检测器；204、检测区域；21、透明管；22、检测水室；23、温度传感器；24、ph值检测仪；25、水质硬度测定仪；3、控制器；30、触控屏；31、声光报警器；4、电磁阀；5、分路接头；50、原管路；51、检测管路；510、阀门；511、进液电子阀；512、排液电子阀；6、检测导液头；60、分支通道；61、主通道；7、监控机盒；70、排水口；8、检测导管；9、控制电路板。
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明做进一步描述。
36.实施例1：如图1至图3所示的饮水器水质监控系统，用于一种饮水器1，该饮水器1设有龙头10以及连通龙头10的出水管路11，出水管路11由饮水器1壳体内部穿出连接龙头10。
37.该饮水器水质监控系统包括有多参数检测器2、控制器3和电磁阀4，多参数检测器2包括光谱检测单元和透明管21，光谱检测单元采用宽光谱水质检测仪20，宽光谱水质检测仪20包括多光谱led光源200、准直透镜201、聚焦透镜202和光电检测器203，光电检测器203中设有光敏元件，准直透镜201和聚焦透镜202之间形成检测区域204，处于检测区域204中的液体可被检测。多光谱led光线通过准直透镜201照射到检测区域204中的待测水体上，经待测水体吸收后，再通过聚焦透镜202聚焦照射到光电检测器203，以检测待测水体的光吸收度。
38.透明管21设于饮水器1壳体内部的出水管路11上，即透明管21作为出水管路11的其中一段，作为宽光谱水质检测仪20的检测段，宽光谱水质检测仪20安装在透明管21的侧面，使得透明管21穿过宽光谱水质检测仪20的检测区域204，可以对流经透明管21的饮用水的toc（总有机碳）和浊度进行检测。
39.控制器3独立于饮水器1设置，可以根据饮水器1所处环境选择安装在适宜位置，如饮水器1的顶部、侧面或饮水器1附近的墙壁上。控制器3内置有控制电路板9，控制器3表面设有触控屏30和声光报警器31，控制电路板9包括微控制器3和微处理器，用于实现对多参数检测器2的检测数据和触控屏30的输入信号进行分析计算，并实现对电磁阀4和声光报警
器31的的控制。
40.宽光谱水质检测仪20通过无线通讯技术（具体可以采用蓝牙或wi-fi连接技术）与控制电路板9建立信号连接，触控屏30用于人工输入toc和浊度指标的预设值，预设值为正常水质的指标范围，宽光谱水质检测仪20实时地获取饮用水的toc和浊度值，并上传至控制电路板9与预设值做对比计算，从而判定水质是否合格。声光报警器31用于在判定水质不合格时发出声音和灯光提示信号，以告知用户和管理人员。
41.电磁阀4设于饮水器1的进水管路上，用于控制进水管路的通断，电磁阀4也通过无线通讯技术（具体可以采用蓝牙或wi-fi连接技术）与控制电路板9建立信号连接，当检测到水质不达标时，控制电路板9可以自动控制电磁阀4切断进水管路的通路，阻断饮水器1的供水。
42.实施例2：如图4至6图所示，本实施例与实施例1的技术内容基本一致，本实施例与实施例1的区别技术点在于多参数检测器的设置方式和检测方式，具体如下：饮水器水质监控系统设有分路接头5，分路接头5安装于出水管路11上用于将出水管路11分成原管路50和检测管路51，多参数检测器设于检测管路51上，检测管路51在多参数检测器的两端设有阀门510，多参数检测器包括检测水室22、光谱检测单元、温度检测单元、酸碱度检测单元，光谱检测单元、温度检测单元、酸碱度检测单元分别采用宽光谱水质检测仪20、温度传感器23、ph值检测仪24。
43.检测水室22两端连通检测管路51，检测水室22穿过宽光谱水质检测仪20的检测区域204， 温度传感器23和ph值检测仪24的检测探头均位于检测水室22内部。通过将出水管路11中的水引入检测水室22中，可以进行toc、浊度、温度、ph值的检测。
44.实施例3：如图7和图8所示，本实施例与实施例2基本相同，区别点主要在于在多参数检测器的结构和检测方式，具体如下：多参数检测器包括检测水室22、宽光谱水质检测仪20、温度传感器23、ph值检测仪24和水质硬度测定仪25，检测管路51连通至检测水室22，检测管路51设有进液电子阀511，检测水室22设有排液电子阀512，进液电子阀511和排液电子阀512，进液电子阀511和排液电子阀512均由控制电路板9控制。水通过进液电子阀511进入并充满检测水室22中后可以保持静止，而非流水状态，可以提高光谱检测的准确性，同时可以进行水体硬度测定；通过排液电子阀512将其排出可以避免检测后的水被人饮用；通过控制进液电子阀511和排液电子阀512的定时启闭，可以实现按规定时间对水质进行检测。
45.基于上述饮水器水质监控系统的一种饮水器1水质监控方法，包括如下步骤：步骤一：通过触控屏30输入各项参数的参数预设值（包括toc、浊度、温度、ph值和水质硬度），某项参数的参数预设值为正常水质下该参数的指标范围；步骤二：宽光谱水质检测仪20、温度传感器23、ph值检测仪24和水质硬度测定仪25分别获取各项参数的实际检测值；步骤三：控制电路板9对toc、浊度、温度、ph值和硬度的实际检测值与其对应的参数预设值进行对比计算，若全部参数的实际检测值均处于其所对应的参数预设值的范围内，则判定为水质
正常，进入步骤四；若其中一项或多项参数的实际检测值处于其所对应的参数预设值的范围之外，则判定为水质非正常，进入步骤五；步骤四：声光报警器31不发出声音并保持绿灯常亮，同时电磁阀4维持打开状态；步骤五：声光报警器31发出表示水质非正常的提示语音并亮起红灯，处于非正常范围的某一项或多项参数在触控屏30中显示，同时电磁阀4关闭切断进水管路的通路。
46.实施例4：如图9至图13所示，本实施例采用与实施例1和实施例2相同的检测原理，区别点主要在于水质监控系统的安装位置和结构，具体如下：本方案的饮水器水质监控系统包括有独立于饮水器1设置的监控机盒7、检测导液头6和检测导管8，检测导管8采用保温材料，监控机盒7内置有多参数检测模块、检测水室22和控制电路板9，监控机盒7外表面设有触控屏30和声光报警器31，触控屏30、声光报警器31和多参数检测器均与控制电路板9建立电路连接。
47.检测导液头6可拆卸安装于龙头10的出水口，检测导液头6内部形成用于连接检测导管8的分支通道60和用于保持龙头10正常出水的主通道61；检测导管8两端分别连通分支通道60和检测水室22，监控机盒7还设有排水口70，检测水室22连通排水口70。
48.多参数检测模块包括宽光谱水质检测仪20、温度传感器23、ph值检测仪24和水质硬度测定仪25，检测水室22穿过宽光谱水质检测仪20的检测区域204， 温度传感器23、ph值检测仪24和水质硬度测定仪25的检测探头均位于检测水室22内部。
49.监控机盒7和检测导液头6可以在无需拆开饮水器1或破坏饮水器1原有结构的前提下进行安装，仅需将检测导液头6连接在饮水器1的出水龙头10上即可，监控机盒7可以根据实际环境和需求选择安装在合适的位置，该水质监控系统相对于与饮水器1是独立的，能够安装在多种类型的饮水器1上。
50.以上所述是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。