专利名称：微生物环保厕所数字智能控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于自动控制领域，尤其是涉及一种微生物环保厕所数字智能控制系统。
在城市、旅游区、大型公共设施车站、机场、码头等人流集聚地都存在普通冲水公共厕所耗用自来水多，粪便污染环境，卫生状况差等问题。已有推广较多的沼气化粪池厕所，能就地处理粪污，但出水的水质不佳和不稳定，多消耗自来水又不能达标。已开始推广的打包(免冲洗)厕所，又有粪尿污染转移和不合乎无害化处置的后患。而微生物环保厕所可就地处理人粪尿，具有节水、卫生、占地少、无污染物排放、无臭味、易维护等特点，能适应现代化环保城市、景区发展的需求。但现有的微生物环保厕所未实现全自动化控制，因此需要大量繁琐的人力操作。
本发明的目的在于提供一种微生物环保厕所数字智能控制系统，以实现粪便生物处理的自动化管理、冲洗水的自动控制运行以及厕所间的非接触式自动化操作，从而节省了大量繁琐的人力操作，并使微生物环保厕所稳定和高效运行，进一步完善服务功能。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的微生物环保厕所数字智能控制系统采用可编程控制器(PLC)或单片机为核心，液位传感器、温度传感器、红外传感器的信号分别输入PLC或单片机，经运算、比较后，PLC或单片机发出操作命令，分别驱动相应继电器组件，控制水循环系统的提水设备、曝气设备、加热器、系统净化水杀菌消毒设备、厕所门开闭电机、冲水设备、洗手设备、照明设备。
上述方案中，人体感应器的信号输入PLC或单片机，经运算、比较后PLC或单片机发出操作命令，驱动相应继电器组件，控制厕所间排气扇的启闭。
上述方案中，红外传感器的信号输入PLC或单片机，经运算、比较后PLC或单片机发出操作命令，驱动相应继电器组件，控制烘手设备的启闭。
上述方案中，人体感应器的信号输入PLC或单片机，经运算、比较后PLC或单片机发出操作命令，驱动相应继电器组件，控制指示灯及语音提示和背景音乐的启闭。
上述方案中，将PLC或单片机与调制解调器相连，通过电话线路或网络线路与管理终端的调制解调器、电脑相连，以实现系统的远程监控和报警。
上述方案中，微生物环保厕所数字智能控制系统采用可编程控制器(PLC)为核心，反应器(RA1)的液位传感器(LT1)的信号输入PLC的X0、X1脚，经运算、比较后，PLC通过Y0脚和Y15脚发出操作命令，分别驱动相应继电器组件(J1、J23)，控制水循环系统的提升水泵(P1)和曝气系统的曝气风机(F1～F4)；反应器(RA4)的液位传感器(LT2)的信号输入PLC的X2、X3脚，经运算、比较后，PLC通过Y1脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J2)，控制水循环系统的提升水泵(P2)；高位水箱(1)液位传感器(LT3)和小储水箱(2)液位传感器(LT4)的信号分别输入PLC的X4、X5脚和X6、X7脚，经运算、比较后，PLC通过Y2脚和Y3脚发出操作命令，分别驱动相应继电器组件(J3、J4)，控制补水电磁阀(EC1、EC2)；反应器(RA1)的超高液位传感器(LT5)的信号输入PLC的X8、X9脚，经运算、比较后，PLC通过Y4脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J5)，控制备用水泵(P3)；消毒器(3)液位传感器(LT6)的信号输入PLC的XA、XB脚，经运算、比较后，PLC通过Y5脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J6、J7)，分别控制紫外消毒灯(UV1～4、UV5～8)；反应器(RA1、RA2)的温度传感器(TT1、TT2)的信号分别输入PLC的XE、XF脚，经A/D转换并与设定数值比较后，PLC通过Y8脚和Y9脚发出操作命令，分别驱动相应继电器组件(J10、J11)，控制加热器(H1～2、H3～4)；厕所门外的红外传感器(IRT9、IRT10)和厕所门内的红外传感器(IRT11、IRT12)的信号分别输入PLC的X18脚、X19脚和X1A脚、X1B脚，经运算、比较后，PLC通过Y1A脚、Y1B脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J22、J28)，控制门开启电机(DE1、DE2)；大便器旁的红外传感器(IRT1、IRT2)和小便器旁的红外传感器(IRT3、IRT4)的信号输入PLC的X10脚、X11脚和X12脚、X13脚，经运算、比较后，PLC通过YA脚、YB脚和YC脚、YD脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J12、J13和J14、J15)，控制电磁阀(EC3、EC4和EC5、EC6)；洗手池前的红外传感器(IRT5、IRT6)的信号输入PLC的X14脚、X15脚，经运算、比较后，PLC通过YE脚、YF脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J16、J17)，控制电磁阀(EC7、EC8)；干手器前的红外传感器(IRT7、IRT8)的信号输入PLC的X16脚、X17脚，经运算、比较后，PLC通过Y10脚、Y11脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J18、J19)，控制干手器(DH1、DH2)；厕所间的人体感应器(MT1、MT2)的信号输入PLC的XC脚、XD脚，经运算、比较后，PLC通过Y6脚、Y7脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J8、J9)，控制排气扇、指示灯、功放(FLM1、FLM2)，同时通过Y18脚、Y19脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J26、J27)，控制公共信息显示屏(SC)、语音提示器和背景音乐(MU)；厕所间的光敏传感器(GT)的信号输入PLC的X1C脚，经运算、比较后，PLC通过Y17脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J25)，控制照明灯(LG1-2)；按设定时间PLC通过Y12、Y13、Y15、Y16脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J20、J21、J23、J24)，控制回流泵(P4)、回泥泵(P5)、大风机(F1～F4)、小风机(F5)；PLC的RS232接口通过调制解调器与电话线路或网络线路相连；PLC的RS422接口用于连接电脑、编程器或监视器。
本发明的微生物环保厕所数字智能控制系统具有四个系统、六项功能。四个系统是1、信息收集系统；2、信息处理系统；3、功能执行系统；4、远程联网监控系统。六项功能是1、厕所水循环系统的提水设备和曝气设备的自控运行；2、反应器温度的自动恒定；3、系统净化水自动杀菌消毒；4、厕间的设备非接触化控制；5、现场信息自动显示，包括厕所间内语音提示和背景音乐及公用(如气象、短新闻、时间和人体健康状况)信息显示和控制器面板上系统状态的显示；6、有远程监控和报警功能(含编程器和现场监视器)。
本发明具有以下特点1、实现了粪便生物处理的自动化管理，能随入厕人数的变化自动调整系统的运行模式，稳定系统处理性能，保证系统按设计程序正常运转，从而节省了大量繁琐的人力操作，达到了节水、节电、节约人力资源的目的。设有自动温度控制使微生物厕所使用不受地域和季节的限制。用通信网络可把系统运行数据记录和参数传送到管理服务器，对某一个区域的多套公共卫生间的使用和运行状态进行远程联网监控和报警，目的是对产品使用、运行信息(包括运行故障报警)的及时收集，令售后服务更及时、到位。
2、实现冲洗水的自动控制运行，达到节能、节水、卫生、无污染物排放，保障系统稳定和高效运行。
3、如厕人从入厕门、冲便、洗手、烘手和离开的全过程，采用多只红外传感器实现了非接触自动执行功能，能阻断病菌的交叉感染。
4、有完善的信息传送和显示服务功能，设有背景音乐、为入厕人提供语音提示和人体健康信息等完善的服务功能，能利用厕间内显示屏传送公用信息(如气象、短新闻、时间)，提高公厕的文化内涵，让人们方便的同时，充分享受新技术给社会带来的现代文明。
下面结合附图进一步详述本发明，但本发明不仅限于附图所示实施例。
图1是本发明实施例的连接关系示意框图。
图2是本发明实施例的PLC接口示意图。
图1中，RA1是一号反应器，RA2是二号反应器，RA3是三号反应器，RA4是四号反应器；LT1是一号反应器的液位传感器，LT2是四号反应器的液位传感器，LT3是高位水箱的液位传感器，LT4是小储水箱的液位传感器，LT5是反应器(RA1)的超高液位传感器，LT6是消毒器的液位传感器；TT1是一号反应器的温度传感器，TT2是二号反应器的温度传感器；IRT1～4是大便器旁和小便器旁的红外传感器，IRT5～6是洗手池前的红外传感器，IRT7～8是干手器前的红外传感器；J1～J28是控制水泵、风机、电磁阀、紫外消毒灯、加热器、电机、干手器、排气扇、指示灯、功放、公共信息显示屏、语音提示器、背景音乐、照明灯、回流泵、回泥泵等设备的继电器组件；PLC是可编程控制器；F1～F4是曝气风机；F5是小风机；P1、P2、P3是提升水泵；P4是回流泵；P5是回泥泵；DH1～2是干手器；1是高位水箱；2是小储水箱；3是消毒器；4是便器；5是洗手池；6是自来水入口；SC是公共信息显示屏；MU是语音提示器和背景音乐；RS422和RS232是PLC的接口；7是编程器、监视器；8是调制/解调器；9是电话线；10是远程监控和报警；图1中的线条
表示PLC的信号输入线路；
表示PLC的信号输出线路；
表示厕所的循环水路；
表示洗手水的水路。
表一 液位传感器的控制说明
表二 人体感应器的控制说明
表三 温度感应器的控制说明
表四 便器附近红外感应器的控制说明
表五 洗手和干手器红外感应器的控制说明
表六 按时间控制设备说明
表七 曝气设备控制说明
表八 现场信息显示说明
表九 远程监控说明
如图1、图2和表一至表九所示，本实施例的微生物环保厕所数字智能控制系统采用可编程控制器PLC为核心，一号反应器RA1的液位传感器LT1的信号输入PLC的X0、X1脚，经运算、比较后，PLC通过Y0脚和Y15脚发出操作命令，分别驱动相应继电器组件J1、J23，控制水循环系统的提升水泵P1和曝气系统的曝气风机F1～F4；四号反应器RA4的液位传感器LT2的信号输入PLC的X2、X3脚，经运算、比较后，PLC通过Y1脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J2，控制水循环系统的提升水泵P2；高位水箱1的液位传感器LT3和小储水箱2的液位传感器LT4的信号分别输入PLC的X4、X5脚和X6、X7脚，经运算、比较后，PLC通过Y2脚和Y3脚发出操作命令，分别驱动相应继电器组件J3、J4，控制补水电磁阀EC1、EC2；一号反应器RA1的超高位液位传感器LT5的信号输入PLC的X8、X9脚，经运算、比较后，PLC通过Y4脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J5，控制备用水泵P3；消毒器3液位传感器LT6的信号输入PLC的XA、XB脚，经运算、比较后，PLC通过Y5脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J6、J7，分别控制紫外消毒灯UV1～4、UV5～8；一号反应器RA1和二号反应器RA2的温度传感器TT1和TT2的信号分别输入PLC的XE、XF脚，经A/D转换并与设定数值比较后，PLC通过Y8脚和Y9脚发出操作命令，分别驱动相应继电器组件J10和J11，控制加热器H1～2、H3～4；厕所门外的红外传感器IRT9、IRT10和厕所门内的红外传感器IRT11、IRT12的信号分别输入PLC的X18脚、X19脚和X1A脚、X1B脚，经运算、比较后，PLC通过Y1A、Y1B脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J22、J28，控制门开启电机DE1、DE2；大便器旁的红外传感器IRT1、IRT2和小便器旁的红外传感器IRT3、IRT4的信号输入PLC的X10脚、X11脚和X12脚、X13脚，经运算、比较后，PLC通过YA脚、YB脚和YC脚、YD脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J12、J13、J14、J15，控制电磁阀EC3、EC4、EC5、EC6；洗手池前的红外传感器IRT5、IRT6的信号输入PLC的X14脚、X15脚，经运算、比较后，PLC通过YE脚、YF脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J16、J17，控制电磁阀EC7、EC8；干手器前的红外传感器IRT7、IRT8的信号输入PLC的X16脚、X17脚，经运算、比较后，PLC通过Y10脚、Y11脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J18、J19，控制干手器DH1、DH2；厕所间的人体感应器MT1、MT2的信号输入PLC的XC脚、XD脚，经运算、比较后，PLC通过Y6脚、Y7脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J8、J9，控制排气扇、指示灯、功放FLM1、FLM2，同时通过Y18脚、Y19脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J26、J27，控制公共信息显示屏SC、语音提示器和背景音乐MU；厕所间的光敏传感器GT的信号输入PLC的X1C脚，经运算、比较后，PLC通过Y17脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J25，控制照明灯LG；按设定时间PLC通过Y12、Y13、Y15、Y16脚发出操作命令，驱动相应继电器组件J20、J21、J23、J24，控制回流泵P4、回泥泵P5、大风机F1～F4、小风机F5；PLC的RS232接口通过调制解调器MODEM与电话线路LAN或网络线路相连；PLC的RS422接口用于连接电脑、编程器或监视器。
本实施例的工作过程如下系统水的循环、曝气和消毒控制过程LT1液位传感器反映RA1反应器的液位情况，当低位和高位同时接通，在PLC的X0和X1输入端都是高电平时，表明该反应器已满，经PLC输出端Y0接通继电器J1开启1#提升水泵P1，到LT1液位传感器高位和低位都断开，X1和X0都是低电平时，表明该反应器不满，经PLC输出端Y0断开继电器J1，停止1#提升水泵P1，若只有低位接通时则维持原有状态。当LT1液位传感器在延时一定时间后，还没有第二次动作信号，表明该系统使用处于轻负荷，系统通过Y15驱动继电器J23把系统曝气设备将由连续运行方式转为间歇方式运行，使系统保障各微生物活性的需求。LT2液位传感器反映RA4反应器的液位情况，同样控制2#水泵P2的启停，这样就构成了冲洗水的水循环。LT3液位传感器反映高位水箱的液位情况，当高位和低位接点都断开时，X5和X4都处于低电平时，PLC驱动Y2接通继电器J3，开启补水电磁阀EC1，向高位水箱补水，当LT3液位传感器低位和高位都接通时，PLC的X5和X4都处于高电平时，PLC断开继电器J3，停止向高位水箱补水。LT6液位传感器高位信号接通信号送到PLC的XB输入端时，表明有水流过，Y5使继电器J5动作开启紫外消毒灯对流水进行消毒，并延时，以保证流过水的绝大部分菌被杀灭。通过实现以上自动调整系统的运行模式，维持系统稳定，使处理的效果始终保持在同一个水平，同时达到节水、节能的目的。
反应器的温度恒定控制过程TT1温度传感器反映RA1反应器的温度情况，信号从XE输入端进入PLC，经A/D转换并与设定数值(如30℃)比较后，当RA1反应器内温度低于设定数值时，Y8使继电器J10动作，接通RA1反应器内加热器开始加热。当RA1反应器内加热超过设定数值时，PLC的Y8使继电器J10断开，即停止加热器加热，从而实现RA1反应器的恒温控制。同样，TT2温度传感器管理着RA2反应器的加热器，实现RA2反应器的恒温控制。
厕所间内的控制过程红外传感器的信号反映人入厕后的具体位置。当在1#厕所间有人在门前时，红外传感器IRT9将有人的信号送到PLC的X18，在Y1A输出使继电器J22动作，接通门电机开门，待人进入后，关门并反锁，避免有第二人入厕。人体感应器MT1的信号送到Xc输入端，PLC的Y6输出使继电器J8动作，开启1#厕所间排气扇、“有人”指示灯及语音提示和背景音乐的运行。当人体感应器MT1感应信号消失时，PLC的Y6断开继电器，停止排气扇、“有人”指示灯及语音提示和背景音乐的运行。当大便器旁的红外传感器IRT1，将有人的信号送到PLC的X10，并便后离开时，YA才驱动继电器J12，开启电磁阀EC3实现水冲洗大便器。同样在小便器旁的红外传感器IRT2，将有人的信号送到PLC的X11，YB驱动继电器J13送一个短暂脉冲，将小便池淋湿，待人便后离开时，YB再一次驱动继电器J13送一个冲水脉冲，开启电磁阀EC4实现水冲洗小便器。同样，洗手或烘干红外传感器是有人手时，立即开启相应的电磁阀或干手器。当人欲出厕时，需要出门离开是由门内红外传感器IRT10，将监控到的信号输入X19，也使PLC的Y1A输出使继电器J22动作，开锁并将再一次接通门电机实现第二次开门，便于人离开。从而实现厕间的完全非接触自动控制功能。当天色暗到一定程度光敏传感器GT将信号输入PLC的X1C，在Y17使继电器J25接通厕间的照明灯LG，由于0点至5点期间使用人很少，照明灯LG仍然处于关闭状态，以实现节约用电。
系统的远程监控和报警的实现过程将PLC的RS232接口与调制解调器相连，利用电话线路(或网络线路)与管理终端(调制解调器、电脑)相连，组成一个完整的网络。用通信网络可把保存在内存中连续记录几十天的系统运行数据，包括每天运行数据入厕次数、提升泵的运行次数及每数小时记录一次两个反应器的温度记录，传送到经营管理的服务器上。还可将若干同类厕所组成网络系统，实行集中的统一管理，实现管理者对该系统的远程监控，了解全部信息。按厕所统一编码记录产品运行状况，便于统一管理。运行故障报警警报以间歇方式通过控制器的RS232端口到调制解调器，再通过电话线发到管理者手机上。使管理者在第一时间内，得到情况，组织维修。可将网络中接收公用信息传送到所有厕间。
系统控制器的程序编制为梯形图，包含有判断、计算、定时、通信、报警、记录、A/D转换、显示等数个功能块的程序。
权利要求
1.一种微生物环保厕所数字智能控制系统，其特征在于采用可编程控制器(PLC)或单片机为核心，液位传感器、温度传感器、红外传感器的信号分别输入PLC或单片机，经运算、比较后，PLC或单片机发出操作命令，分别驱动相应继电器组件，控制水循环系统的提水设备、曝气设备、加热器、系统净化水杀菌消毒设备、厕所门开闭电机、冲水设备、洗手设备、照明设备。
2.根据权利要求1所述的微生物环保厕所数字智能控制系统，其特征在于人体感应器的信号输入PLC或单片机，经运算、比较后PLC或单片机发出操作命令，驱动相应继电器组件，控制厕所间排气扇的启闭。
3.根据权利要求1所述的微生物环保厕所数字智能控制系统，其特征在于红外传感器的信号输入PLC或单片机，经运算、比较后PLC或单片机发出操作命令，驱动相应继电器组件，控制烘手设备的启闭。
4.根据权利要求1所述的微生物环保厕所数字智能控制系统，其特征在于人体感应器的信号输入PLC或单片机，经运算、比较后PLC或单片机发出操作命令，驱动相应继电器组件，控制指示灯及语音提示和背景音乐的启闭。
5.根据权利要求1所述的微生物环保厕所数字智能控制系统，其特征在于将PLC或单片机与调制解调器相连，通过电话线路或网络线路与管理终端的调制解调器、电脑相连，以实现系统的远程监控和报警。
6.根据权利要求1、2、3、4、5所述的微生物环保厕所数字智能控制系统，其特征在于微生物环保厕所数字智能控制系统采用可编程控制器(PLC)为核心，反应器(RA1)的液位传感器(LT1)的信号输入PLC的X0、X1脚，经运算、比较后，PLC通过Y0脚和Y15脚发出操作命令，分别驱动相应继电器组件(J1、J23)，控制水循环系统的提升水泵(P1)和曝气系统的曝气风机(F1～F4)；反应器(RA4)的液位传感器(LT2)的信号输入PLC的X2、X3脚，经运算、比较后，PLC通过Y1脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J2)，控制水循环系统的提升水泵(P2)；高位水箱(1)液位传感器(LT3)和小储水箱(2)液位传感器(LT4)的信号分别输入PLC的X4、X5脚和X6、X7脚，经运算、比较后，PLC通过Y2脚和Y3脚发出操作命令，分别驱动相应继电器组件(J3、J4)，控制补水电磁阀(EC1、EC2)反应器(RA1)的超高液位传感器(LT5)的信号输入PLC的X8、X9脚，经运算、比较后，PLC通过Y4脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J5)，控制备用水泵(P3)；消毒器(3)液位传感器(LT6)的信号输入PLC的XA、XB脚，经运算、比较后，PLC通过Y5脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J6、J7)，分别控制紫外消毒灯(UV1～4、UV5～8)；反应器(RA1、RA2)的温度传感器(TT1、TT2)的信号分别输入PLC的XE、XF脚，经A/D转换并与设定数值比较后，PLC通过Y8脚和Y9脚发出操作命令，分别驱动相应继电器组件(J10、J11)，控制加热器(H1～2、H3～4)；厕所门外的红外传感器(IRT9、IRT10)和厕所门内的红外传感器(IRT11、IRT12)的信号分别输入PLC的X18脚、X19脚和X1A脚、X1B脚，经运算、比较后，PLC通过Y1A脚、Y1B脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J22、J28)，控制门开启电机(DE1、DE2)；大便器旁的红外传感器(IRT1、IRT2)和小便器旁的红外传感器(IRT3、IRT4)的信号输入PLC的X10脚、X11脚和X12脚、X13脚，经运算、比较后，PLC通过YA脚、YB脚和YC脚、YD脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J12、J13和J14、J15)，控制电磁阀(EC3、EC4和EC5、EC6)；洗手池前的红外传感器(IRT5、IRT6)的信号输入PLC的X14脚、X15脚，经运算、比较后，PLC通过YE脚、YF脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J16、J17)，控制电磁阀(EC7、EC8)；干手器前的红外传感器(IRT7、IRT8)的信号输入PLC的X16脚、X17脚，经运算、比较后，PLC通过Y10脚、Y11脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J18、J19)，控制干手器(DH1、DH2)；厕所间的人体感应器(MT1、MT2)的信号输入PLC的XC脚、XD脚，经运算、比较后，PLC通过Y6脚、Y7脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J8、J9)，控制排气扇、指示灯、功放(FLM1、FLM2)，同时通过Y18脚、Y19脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J26、J27)，控制公共信息显示屏(SC)、语音提示器和背景音乐(MU)；厕所间的光敏传感器(GT)的信号输入PLC的X1C脚，经运算、比较后，PLC通过Y17脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J25)，控制照明灯(LG1-2)；按设定时间PLC通过Y12、Y13、Y15、Y16脚发出操作命令，驱动相应继电器组件(J20、J21、J23、J24)，控制回流泵(P4)、回泥泵(P5)、大风机(F1～F4)、小风机(F5)；PLC的RS232接口通过调制解调器与电话线路或网络线路相连；PLC的RS422接口用于连接电脑、编程器或监视器。
全文摘要
本发明是一种微生物环保厕所数字智能控制系统，采用可编程控制器(PLC)或单片机为核心，液位传感器、温度传感器、红外传感器的信号分别输入PLC或单片机，经运算、比较后，PLC或单片机发出操作命令，分别驱动相应继电器组件，控制水循环系统的提水设备、曝气设备、加热器、系统净化水杀菌消毒设备、厕所门开闭电机、冲水设备、洗手设备、照明设备。以实现粪便生物处理的自动化管理、冲洗水的自动控制运行以及厕所间的非接触式自动化操作，从而节省了大量繁琐的人力操作，并使微生物环保厕所稳定和高效运行，进一步完善服务功能。
文档编号G05B19/00GK1395149SQ02133579
公开日2003年2月5日 申请日期2002年8月5日 优先权日2002年8月5日
发明者裴锡理 申请人:裴锡理