一种基于直饮机的原水控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及直饮机，特别涉及一种基于直饮机的原水控制系统及其控制方法。

背景技术：

直饮机是一种具有将市政自来水净化处理为直接饮用水功能，并或者同时具有将净化处理后的水通过消耗电能的方法进行加热、制冷并进行分发的器具。

公告号为CN104310613B所公开的一种节水型净水装置，其主要由通过管道连接的滤芯、反渗透膜滤芯，还包括数据采集及智能分析系统，原水管路上设有原水TDS检测传感器，反渗透膜滤芯的净水管路上连接有储水箱，储水箱或净水管路上设有水温传感器和纯水TDS检测传感器；反渗透滤芯的废水管路连有可调节废水排放流量的废水比例器。通过对原水水质、纯水水质以及纯水水温进行测试、分析，然后再得出节水与净水的最优状态，用户根据数据显示自行的调节废水比例器，以使饮用水质量达到最佳。

公告号为CN105198111B所公开的自动清洗滤膜的家用净水器及方法，其主要由进水阀门，超滤膜，第一TDS传感器，高压泵，反渗透膜，比例阀，后置活性炭，第二TDS传感器，压力储罐，超滤膜后阀门，反渗透膜后阀门，罐前止回阀，出水阀门，分流阀门，冲洗阀门，第一至第三废水阀门，检测超滤膜的跨膜压差的检测部件，和控制该家用净水器工作的控制装置。控制装置根据跨膜压差与压差阈值的比值来控制家用净水器处于清洗模式或制水模式。当跨膜压差大于压差阈值时，控制装置使得家用净水器自动清洗滤膜。

直饮机由于本身的需要将市政自来水净化处理成能够直接饮用的饮用水，在制水过程中，为了避免水资源的浪费，则会将经过滤芯过滤的废水再次传输至原水箱中，和外接的自来水混合，再次进行制水，所以对于原水的水质的控制有很高的要求，若原水的水质超出一定的指标，则无法制备出能够直接饮用的饮用水，而上述的两种净水装置均具有通过TDS传感器对水质进行检测的方法，但是由于其检测方法过于简单，只是对原水的水质进行检测后直接进行判断是否合适，而无任何分析的过程，导致整体检测不够准确，容易出现误判断的情况，所以目前所使用的直饮机具有一定的改进空间。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种基于直饮机的原水控制系统，能够对原水的水质进行更加合理化的分析。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于直饮机的原水控制系统，包括对原水水质进行若干次间断性检测并将所检测到的水质数据S1依次进行输出的TDS检测模块，还包括耦接于TDS检测模块以接收水质数据S1并对TDS检测模块进行控制的控制模块、耦接于控制模块以接收控制模块所输出的水质数据S1并将水质数据S1进行存储的寄存模块、预设有记忆参考值V且耦接于控制模块以接收所调用的水质数据S1并将所调用的水质数据S1与记忆参考值V相互比较并输出比较信号至控制模块的比较模块以及耦接于控制模块且根据比较信号以实现报警的报警模块；

所述控制模块对寄存模块中的任意一个水质数据S1进行调用并将该水质数据S1与记忆参考值V进行比较，若水质数据S1大于记忆参考值V的P倍，则控制模块控制TDS检测模块进行M次连续性检测以获取水质数据S2并存储至寄存模块，所述控制模块对寄存模块中的水质数据S2均进行调用并将M个水质数据S2依次与记忆参考值V进行比较，若水质数据S2均大于记忆参考值V的P倍，则所述控制模块控制报警模块启动以进入报警模式；反之，进入待定模式。

采用上述方案，TDS检测模块对原水水质不断的进行检测，若出现水质数据S1大于记忆参考值V的P倍时，即TDS值与自来水的关系处于大于1200mg/L的情况下，处于该状态下的水质已经不适合再经过滤芯后直接饮用了，但是仅仅根据一次检测结果来评判能否直接饮用，容易出现误检测，所以在经过M次次间断性检测后，一旦出现水质数据S1大于记忆参考值V的P倍，则通过TDS检测模块对原水水质进行连续性的检测，如果出现所有的水质数据S2均大于记忆参考值V的P倍，则说明此时的水质已经彻底不适合饮用，通过报警模版进行报警以提醒使用者需要对原水箱进行清洗，降低废水浓度，如果只有部分的水质数据S2大于记忆参考值V的P倍，则进入待定模式，通过对原水水质的实施监控以及分析，以保证使用者能够通过直饮机能够饮用的水是符合标准的，提高使用者饮水的安全性。

作为优选，所述TDS检测模块对自来水的水质进行连续检测若干次，将所检测到的水质数据Q传输至控制模块并将水质数据Q存储至寄存模块，所述控制模块控制若干个水质数据Q进行相互比较，定义数值最大的水质数据Q为记忆参考值V。

采用上述方案，对自来水的水质进行直接检测，并且测量多次以取其中的最大值以定义为记忆参考值V，通过TDS检测模块对自来水的直接检测以适应各个地区的水质的要求不一的情况，使得直饮机的使用范围不会受到区域环境的影响，提高实用性，此过程在直饮机第一次启动的状态下进行检测定义，能够保证在没有其他废水影响的情况下，定义出一个基准，提高检测的准确性，以避免后期的检测过程中出现误检测的情况出现，提高检测的可靠性，让后续的检测能够有序的进行。

作为优选，还包括用于连通原水箱以及滤芯的增压水泵，每间隔增压水泵的工作时长T1，所述控制模块控制TDS检测模块以对原水水质进行间断性检测。

采用上述方案，增压水泵工作即处于制水的状态，增压水泵将对应的原水箱中的原水压入各种滤芯中以进行过滤，在通过逆渗透膜以将废水和存水分开，废水被重新循环利用传输到原水箱，而纯水则进入到净水箱中进行存储，所以当增压水泵工作结束时，则说明一次制水结束，此时废水已经被再次注入到原水箱中，故原水箱中的水质已经再次发生变化，需要重新在进行检测，故每次间隔压水泵的工作时长T1来原水的水质进行检测一次，以保证下次制水的时候，原水箱中的原水水质是符合标准的，提高整体的使用安全性。

作为优选，还包括耦接于控制模块且受控于控制模块以控制制水功能启闭的切断模块。

采用上述方案，切断模块的设置能够保证制水功能的切断，以实现对整体直饮机的控制，一旦原水箱中的水质出现问题，而使用者没有采用任何措施等，则控制模块控制切断模块启动以断开制水功能，强制要求使用者需要对直饮机进行维护或维修，避免使用者所饮用的水是不符合标准的，进而给使用者造成身体的不适。

作为优选，在进入报警模式时，所述控制模块控制报警模块间断性报警并持续若干分钟以结束报警并控制切断模块启动以断开直饮机的制水功能。

采用上述方案，一旦进入报警模式，则通过报警模块进行间断性报警，即通过间歇式的报警方式以使得使用者既能够获取到信息，因为持续性的报警给人的感觉会很厌烦，若使用者已经知道情况后仍然保持持续性报警，则容易让你暴躁；而急促的间断性报警，其一说明这个事情的严重性，给人一种催促感，而使用者也会有一种紧迫感需要赶紧处理这个事情；另外整个报警持续若干分钟后即结束报警，在通过切断模块启动直饮机的制水功能，保证在使用者不在家或者长时间没有注意的时候，能够自动完成切断的功能，降低功耗。

作为优选，在进入待定模式时，所述控制模块控制TDS检测模块进行Y次连续性检测以获取水质数据S3并存储至寄存模块，定义Y次为3的倍数次；所述控制模块对寄存模块中的水质数据S3均进行调用并将若干水质数据S3依次与P倍的记忆参考值V进行比较；Y个水质数据S3中的三分之二个均大于P倍的记忆参考值V，则所述控制模块控制报警模块启动以进入报警模式；反之，则进入稳定模式。

采用上述方案，一旦进入待定模式，则对原水水质继续检测，以完成再次的判断，降低出现误判断的风险；通过连续性的检测过程以获取到Y个水质数据S3，且Y是3的倍数次，通过对这个判断，当所有水质数据S3中的三分之二个均大于P倍的记忆参考值V，则说明此时的水质处于非常不稳定的情况，不适合也不建议进行制水饮用，可以通过清洗原水箱来提高原水水质的情况或者对直饮机进行整体的维护；反之，则说明之前的检测是一种误检测，此次制水获取的水是可以直接饮用的。

本发明的第二目的是提供一种提高原水水质检测精度以及准确性的控制方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种控制方法，包括上述的基于直饮机的原水控制系统，具体控制方法如下：

步骤一、将增压水泵的工作时间定位为T1，TDS传感器每间隔T1时长对原水进行检测并把水质数据记为S1；

步骤二、对水质数据S1依次进行判断，水质数据S1是否大于等于P倍的记忆参考值V；若水质数据S1大于等于P倍的记忆参考值V，则执行下一步；反之，则进入稳定模式；

步骤三、定义间隔时间T2，TDS传感器每隔T2时长对原水进行检测并把水质数据记为S2；

步骤四、连续执行步骤三M次；

步骤五、对M个水质数据S2进行判断，判断是否任意一个水质数据S2都大于等于P倍的记忆参考读数V；若任意一个水质数据S2都大于等于P倍的记忆参考读数V，则进入报警模式；反之，进入待定模式。

采用上述方案，多次的检测分析评判以实现对水质的准确的检测，以保证使用者在饮水制得的水是符合标准且安全的，提高直饮机的使用安全性以及可靠性，经过初次的检测，即一旦出现水质数据S1大于记忆参考值V的P倍，则进入再次检测的模式，通过TDS检测模块对原水水质进行连续性的检测，如果出现所有的水质数据S2均大于记忆参考值V的P倍，则说明此时的水质已经彻底不适合饮用，通过报警模版进行报警以提醒使用者需要对原水箱进行清洗，降低废水浓度，如果只有部分的水质数据S2大于记忆参考值V的P倍，则进入待定模式，通过对原水水质的实施监控以及分析，以保证使用者能够通过直饮机能够饮用的水是符合标准的，提高使用者饮水的安全性。

作为优选，进入报警模式后，具体步骤如下：

步骤一、通过报警模块每间隔1S报警一次，每次报警持续1S；

步骤二、持续执行步骤一3分钟；

步骤三、结束报警；

步骤四、断开增压水泵。

采用上述方案，报警模块进行间断性报警，即通过间歇式的报警方式以使得使用者既能够获取到信息；而急促的间断性报警，说明这个事情的严重性，给人一种催促感，而使用者也会有一种紧迫感需要赶紧处理这个事情；另外整个报警持续若干分钟后即结束报警，在通过切断模块启动直饮机的制水功能，保证在使用者不在家或者长时间没有注意的时候，能够自动完成切断的功能，降低功耗。

作为优选，进入待定模式后，具体步骤如下：

步骤一、控制模块控制TDS检测模块每隔T2时长检测一次原水水质以获取水质数据S3；

步骤二、循环执行步骤一Y次；

步骤三、定义Y次为3的倍数次；将水质数据S3依次与P倍的记忆参考值V进行比较；

步骤四、判断水质数据S3中的至少三分之二个是否都大于P倍的记忆参考值V；若是，则进入报警模式；反之，则进入稳定模式。

采用上述方案，对原水水质继续检测，以完成再次的判断，降低出现误判断的风险；通过连续性的检测过程以获取到Y个水质数据S3，且Y是3的倍数次，通过对这个判断，当所有水质数据S3中的三分之二个均大于P倍的记忆参考值V，则说明此时的水质处于非常不稳定的情况，不适合也不建议进行制水饮用，可以通过清洗原水箱来提高原水水质的情况或者对直饮机进行整体的维护；反之，则说明之前的检测是一种误检测，此次制水获取的水是可以直接饮用的。

作为优选，定义记忆参考读数V，具体步骤如下：

步骤一、TDS传感器对自来水进行检测；

步骤二、定义检测时间T4，TDS传感器每间隔T4分钟以获取若干水质数据Q；

步骤三、连续执行步骤二M次；

步骤四、将M个数据通过比较模块进行比较，并将最大值定义为记忆参考值V。

采用上述方案，对自来水的水质进行直接检测，并且测量多次以取其中的最大值以定义为记忆参考值V，通过TDS检测模块对自来水的直接检测以适应各个地区的水质的要求不一的情况，使得直饮机的使用范围不会受到区域环境的影响，提高实用性，此过程在直饮机第一次启动的状态下进行检测定义，能够保证在没有其他废水影响的情况下，定义出一个基准，提高检测的准确性，以避免后期的检测过程中出现误检测的情况出现，提高检测的可靠性，让后续的检测能够有序的进行。

综上所述，本发明具有以下有益效果：能够保证对原水箱中的水质更加合理的检测，保证使用者在使用过程中，能够获得符合标准的饮用水，若原水水质出现问题，则会通过报警来提醒使用者，便于使用者进行维护。

附图说明

图1为直饮机的系统示意图；

图2为原水控制系统的系统框图

图3为控制方法的系统框图；

图4为进入待定模式的系统框图；

图5为进入报警模式的系统框图；

图6为定义参考值V的系统框图。

图中：1、原水箱；2、进水电磁阀；3、增压水泵；4、熔喷纤维滤芯；5、颗粒活性炭滤芯；6、压缩活性炭滤芯；7、逆渗透膜；8、阳离子树脂滤芯；9、烧结活性炭滤芯；10、净水箱；11、加热装置；12、热水罐；13、制冷装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例一，公开的一种基于直饮机的原水控制系统，如图1所示，而目前所使用的直饮机包括供原水存放的原水箱1，将原水箱1中的原水通过进水电磁阀2以及增压水泵3依次传输至熔喷纤维滤芯4、颗粒活性炭滤芯5与压缩活性炭滤芯6，在通过逆渗透膜7将废水经过阳离子树脂滤芯8后循环至原水箱1，而净水则经过烧结活性炭滤芯9传输至净水箱10以供人们使用，若需要热水，则通过加热装置11对净水进行加热并存储至热水罐12中，加热装置11优选为热胆继电器或电热丝；若需要冷水，则直接通过制冷装置13对净水进行制冷，而制冷装置13优选采用制冷继电器或制冷片；而对应的显示装置则对整个直饮机的状态进行显示，优选采用液晶显示屏。

如图2所示，原水控制系统包括对原水水质进行若干次间断性检测并将所检测到的水质数据S1依次进行输出的TDS检测模块，TDS检测模块优选采用TDS传感器。目前世界卫生组织公布的直接饮用的水的标准是TDS值小于50；欧盟是小于70；美国是小于50；我国《生活饮用水卫生标准》对自来水的TDS值标准为小于等于1000。在我国，TDS值与自来水的关系如下：当TDS值少于300mg/L时，则处于很好状态；当TDS值处于300mg/L-600mg/L之间时，则处于较好状态；当TDS值处于600mg/L-900mg/L之间时，则处于一般状态；当TDS值处于900mg/L-1200mg/L之间时，则处于较差状态；当TDS值大于1200mg/L时，则处于无法饮用状态；故正常引用水最佳是处于较好以上的状态。TDS传感器的工作原理如下：通过在两个或多个电极之间施加电压。带正电的离子（如钠离子，钙离子，镁离子，氢离子，等等）向负电荷的电极移动，带负电荷的离子（如氯离子，硫酸根离子，碳酸氢根离子等）将向正电荷的电极移动，测定两电极间的电压，得出电导率，再通过计算得出水的TDS值。

对原水水质进行若干次间断性检测的间隔时间优选采用增压水泵3的工作时长T1，每个时长T1后控制模块控制TDS检测模块以对原水水质进行检测。TI优选为2个小时。

如图2所示，水控制系统还包括耦接于TDS检测模块以接收水质数据S1并对TDS检测模块进行控制的控制模块、耦接于控制模块以接收控制模块所输出的水质数据S1并将水质数据S1进行存储的寄存模块、预设有记忆参考值V且耦接于控制模块以接收所调用的水质数据S1并将所调用的水质数据S1与记忆参考值V相互比较并输出比较信号至控制模块的比较模块。

控制模块可以采用单片机、PLC等可编程控制器；优选采用单片机。通过单片机实现包括下述两种方案：

方案一：核心器件采用AT89C51单片机，AT89C51芯片有4K字节的内部FLASH PERAM，可以3V的低压下工作，而且该芯片与MCS-51系列单片机完全兼容，但是该芯片运用于电路设计中时由于没有具备ISP在线编程技术，所以当在对电路进行调试时，由于对错误的程序修改或对程序加入新增功能需要烧入程序时，需要拔插芯片进行烧制程序，而对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。

方案二：核心器件采用STC公司的STC89C52单片机作为处理器。该芯片沿用了经典的MCS-51内核，并且在MCS-51基础上做了很多改进；该芯片指令代码完全兼容传统的8051单片机；该芯片有12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任选，还具有8k字节可编程FLash存储器和512字节RAM；该芯片不需要专用编程器或专用仿真器，可以直接使用串口下载。相较于传统的51单片机，STC89C52的综合性能更高。

由于本方案中需要较高的处理速度和较强的抗干扰性能，因此选择STC89C52作为核心器件。STC89C52作为一款高性能的CMOS8位微控制器可以满足这一要求。

寄存模块优选采用单片机中内部的寄存器，能够更加的优选电路，降低电路成本，当然也可以通过外置的寄存器连接至单片机以实现，优选采用单片机内部的寄存器；存储模式可以采用堆栈式存储，也可以采用全部数据都进行存储在一段时间后进行数据导出。

比较模块可以采用外置的比较器来实现，也可以采用单片机中的程序实现，本实施例中优选采用单片机中的程序实现，能够大大降低电路的复杂程度，同时更加简单，容易实施，便于后续的记忆参考值V的设置。记忆参考值V的设置方式如下：TDS检测模块对自来水的水质进行连续检测若干次，此处的连续检测的时间间隔定义为T4，T4优选为3分钟，将对应所检测到的水质数据Q传输至控制模块并将水质数据Q存储至寄存模块，控制模块控制若干个水质数据Q进行相互比较，定义数值最大的水质数据Q为记忆参考值V。

如图2所示，原水控制系统还包括耦接于控制模块且根据比较信号以实现报警的报警模块；报警模块可以采用声音报警器和/或灯光报警器，本实施例中优选采用声音报警器与灯光报警器相互结合的方式，提高警示的显著度；声音报警器采用蜂鸣器实现，而灯光报警器采用频闪二极管实现。

如图2所示，原水控制系统还包括耦接于控制模块且受控于控制模块以控制制水功能启闭的切断模块。切断模块即通过切断开关以断开增压水泵3，以使得无法对滤芯中压入原水，即实现对制水功能启闭的控制。

以上的所有状态均可以通过显示装置进行显示。

具体对原水的检测控制如下：

控制模块对寄存模块中的任意一个水质数据S1进行调用并将该水质数据S1与记忆参考值V进行比较，若水质数据S1大于记忆参考值V的P倍，本实施例中的P倍均优选为3倍，则控制模块控制TDS检测模块进行M次连续性检测以获取水质数据S2并存储至寄存模块，实施例中的M次优选为3次，此处的连续性检测的时间间隔定义为T2，优选为1min，控制模块对寄存模块中的水质数据S2均进行调用并将M个水质数据S2依次与记忆参考值V进行比较，若水质数据S2均大于记忆参考值V的P倍，则控制模块控制报警模块启动以进入报警模式；反之，进入待定模式。

在进入报警模式时，控制模块控制报警模块间断性报警并持续若干分钟以结束报警并控制切断模块启动以断开直饮机的制水功能。蜂鸣器的报警方式为：1s一次，间隔1s，连续5次，1min为一个循环周期，同时报警时，RO系统暂停工作。

在进入待定模式时，控制模块控制TDS检测模块进行Y次连续性检测以获取水质数据S3并存储至寄存模块，连续性检测优选为时间间隔T2，即1min检测一次，定义Y次为3的倍数次，本实施例中Y次优选为3次或6次；控制模块对寄存模块中的水质数据S3均进行调用并将若干水质数据S3依次与P倍的记忆参考值V进行比较；Y个水质数据S3中的至少三分之二个均大于P倍的记忆参考值V，则控制模块控制报警模块启动以进入报警模式；反之，则进入稳定模式。

实施例二，一种控制方法，包括上述的基于直饮机的原水控制系统，如图3所示，具体控制方法如下：

步骤一、将增压水泵3的工作时间定位为T1，TDS传感器每间隔T1时长对原水进行检测并把水质数据记为S1；

步骤二、对水质数据S1依次进行判断，水质数据S1是否大于等于P倍的记忆参考值V；若水质数据S1大于等于P倍的记忆参考值V，则执行下一步；反之，则进入稳定模式；

步骤三、定义间隔时间T2，TDS传感器每隔T2时长对原水进行检测并把水质数据记为S2；

步骤四、连续执行步骤三M次；

步骤五、对M个水质数据S2进行判断，判断是否任意一个水质数据S2都大于等于P倍的记忆参考读数V；若任意一个水质数据S2都大于等于P倍的记忆参考读数V，则进入报警模式；反之，进入待定模式。

进入报警模式后，如图4所示，具体步骤如下：

步骤一、通过报警模块每间隔1S报警一次，每次报警持续1S；

步骤二、持续执行步骤一3分钟；

步骤三、结束报警；

步骤四、断开增压水泵3。

进入待定模式后，如图5所示，具体步骤如下：

步骤一、控制模块控制TDS检测模块每隔T2时长检测一次原水水质以获取水质数据S3；

步骤二、循环执行步骤一Y次；

步骤三、定义Y次为3的倍数次；将水质数据S3依次与P倍的记忆参考值V进行比较；

步骤四、判断水质数据S3中的三分之二个是否都大于P倍的记忆参考值V；若是，则进入报警模式；反之，则进入稳定模式。

定义记忆参考读数V，如图6所示，具体步骤如下：

步骤一、TDS传感器对自来水进行检测；

步骤二、定义检测时间T4，TDS传感器每间隔T4分钟以获取若干水质数据Q；

步骤三、连续执行步骤二M次；

步骤四、将M个数据通过比较模块进行比较，并将最大值定义为记忆参考值V。