用于连接、监控和控制生物垃圾容器的装置、系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本发明要求2014年12月19日提交的、题为“apparatus，systemandmethodforconnecting，controlingandcontrollingbodilywastereceptacles”的美国临时申请no.62/094,648的优先权，其内容作为参考被全部合并于此。

背景

技术领域本发明涉及水管理装置、系统和方法，以及更具体地，涉及控制生物垃圾和相关容器、以及对生物垃圾和相关容器进行数据收集和管理的装置、系统和方法。

背景技术：

水管理是一个重要问题。例如，在具有现代卫生设备的国家，人类和动物垃圾卫生系统是水资源的大量消耗者。对于人类垃圾管理，消耗来源可以被视为一些水流：即家庭、公共建筑、私人建筑、政府建筑等。

上述所有都从厕所或其他来源接收垃圾。厕所垃圾来自两个主要来源，即小便器和便桶(坐便器)。

在美国、亚太地区(日本、中国)和欧盟，以及在大多数发达国家，厕所人类垃圾容器都受到冲水周期中使用的水的用量控制。冲水周期可以手动或自动启动。

因此，存在对水管理装置、系统和方法的需求，以及更具体地，存在对用于控制生物垃圾容器、以及用于对生物垃圾容器进行数据收集和管理的装置、系统和方法的需求。

技术实现要素：

本公开提供至少一种用于适于控制、数据收集和远程管理的容器的装置、系统和方法。示例性的容器可以包括用于容纳至少一个粘性成分(例如水、空气或肥皂)的盆；至少一个物理上与所述盆相关联的传感器；以及至少一个响应于所述至少一个传感器的执行机构，其中所述执行机构的致动将所述粘性成分输出到所述盆。所述容器还可以包括至少部分地物理上靠近所述盆并且能够控制所述至少一个执行机构的致动的控制器；以及至少通过开放的数据路径与所述本地控制器通信的控制系统，其中所述控制系统向所述控制器施加多个规则。

因此，本公开提供了水管理装置、系统和方法，并且更具体地，提供了用于控制生物垃圾和相关容器、以及用于对垃圾容器进行数据收集和管理的装置、系统和方法。

附图说明

包括附图以提供对所公开实施例的进一步理解。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，以及：

图1示出了根据本公开的示例性容器的一个方面的示意性框图；

图2示出了根据本公开的示例性方法的流程图；

图3示出了根据本公开的用于便桶容器的示例性操作的流程图；

图4示出了根据本公开的示例性检测模式的状态图；

图5示出了根据本公开的示例性检测模式的状态图；以及

图6示出了根据本公开的诊断模式的示例性状态和示例性流程。

具体实施方式

应当理解，本公开的附图和说明书已被简化以示出与清楚理解本公开有关的元件，同时为了清楚和简洁的目的，删除了类似的装置、系统和方法中可以找到的许多其他元件。因此，本领域普通技术人员可以知道在实现本公开时期望和/或需要的其它元件和/或步骤。然而，因为这些元件和步骤在本领域中是众所周知的，并且因为它们不利于更好地理解本公开，所以这里不提供对这些元件和步骤的讨论。然而，在此的公开内容涉及对本领域技术人员已知的所公开的元件和方法的所有这样的变形和修改。

当前所公开的容器装置、系统和方法(以下也称为“冲洗机构”)提供了优于现有技术的优点。例如，冲洗机构可以提供基于处理器的控制器和检测器电路(“控制器”)。控制器可以以许多不同的配置来实现，作为非限制性示例，例如使用具有支持电路的独立计算机处理单元(cpu)，具有支持电路的芯片系统(soc)，和/或具有支持电路的网络控制器单元(ncu)。cpu/soc/ncu例如通过有线或无线技术可以管理用于网络连接的数据和控制接口；可以允许通过应用规则集来跨过一个或多个设施远程控制一个或多个容器的操作，可以提供用于输入和实施规则集的可编程图形用户界面；并且可以允许在许多其它方面中进行诊断和报告。

作为特定示例，这种冲洗管理机构可以允许控制和跟踪由容器消耗的水量。该跟踪可能受制于如果存在故障则提供警报的规则集，例如其中当检测不到用户周期或用户存在时容器开始冲洗。

此外，上述通信连接可以允许本地或远程功能，例如一个或多个生物垃圾容器的参考诊断。同样地，当前公开的实施例的网络性质可以允许以隔离、远程或连接的模式进行诊断。类似地，远程连接的方面可以允许对所公开的装置、系统和方法进行远程激活、去激活、重置、控制和跟踪。

图1是示出当前公开的系统和方法的示例性实施例中的硬件和软件装置的示意性框图。如图所示，硬件和组合硬件/软件方面可以包括可以是例如垃圾容器、水分配器等的便桶/垃圾容器12。容器12可以具有与其相关联的一个或多个螺线管、电动机、微控制器等如14，其可以由硬件和/或硬件和软件(以下也称为“容器硬件14”)组成，并且当其被致动时，可以(非限制性的方式例如)执行冲洗、水分配等，即，可以执行粘性成分的输出。容器硬件14还可以包括例如可受控制器18的监视和控制的存在检测、环境传感器等。

硬件/软件方面还可以包括用于控制执行机构/螺线管/电动机14的本地、远程或部分本地控制器18，该控制器18包括例如通过有线或无线通信到完全本地的、完全远程的、或部分本地的和部分远程的控制系统24的数据路径20。数据路径20可以是或包括有线以太网、wi-fi、蓝牙、zigbee、和/或诸如usb、rs232或rs422、ir等的串行接口，并且可以形成一个或多个网络21的一部分。控制器18和控制系统24可以是或包括用于在各种环境中和在各种条件下控制螺线管/电动机的操作的数据和/或规则集。因此，控制系统24可以具有与其相关联的用于存储一个或多个数据库、规则集、算法等的一个或多个计算存储器。

控制器18和控制系统20可以是或包括中央处理单元(cpu)或微控制单元(mcu)，例如，从而可以从硬件编码到cpu/mcu中、或驻留在与cpu/mcu通信关联的存储设备中的固件/软件提供控制和/或监视功能。固件软件还可以提供与其相关联的图形用户界面(gui)，可以从该图形用户界面执行报告、监视、修改或升级。类似地，对操作或应用代码的修改或升级可以自动(或者手动地，例如通过gui)修改控制器18功能或功能性。

控制器18可以包括cpu可控设备，例如功率fet/双极或类似晶体管、微控制器、和其它电压/电流设备，以允许控制螺线管、电动机、传感器、继电器、开关、机电设备等如14，诸如可用于激活所需功能的类似物，所需功能例如冲洗器、淋浴喷头、浴盆填充口、水龙头、坐浴盆、清洁系统等如12。

cpu/软件控制的装置、系统和方法的实现允许依照与控制系统关联存储和/或输入到控制系统中的规则集来管理容器12部署的资源，即水、电和其他消耗品。此外，使用这种系统、装置和方法允许对在坐便器、小便器和其他装置中使用的资源进行实时配置。

作为非限制性示例，在实施例中，冲水量的动态配置可以是系统的可编程特征。大多数地方通过地方或联邦法规定义标准冲水量。更具体地，小便器被定义为每次冲水消耗1加仑(0.5gca)或更少，以及坐便器被定义为消耗每次冲水消耗1.6加仑(1.28gca)或更少。例如，在商业应用中，使用cpu/软件控制的冲洗器允许根据规则改变来调节水量，而不需物理访问每个容器的地点，例如，基于假设设备的物理设计可以适应水量的变化并且仍然在可接受的范围内执行。

在另外的示例中，冲水次数和冲水量可以基于使用模式而变化，例如在棒球或足球场中的小便器基于时间的使用。例如，在大联盟棒球比赛第七局或国家足球联赛的半场比赛中，预计会大量使用小便器。在这种情况下，cpu/软件控制的小便器可以将冲水周期从每个用户改变为每n＝4个用户，其中n可以通过控制系统24进行编程。对于职业体育场馆或场地，在比赛事件期间这可能会在整个赛事中减少水使用超过50％或以上。

cpu/软件控制器18还可以管理清洗和/或气味控制流体在大流量或小流量情况下和/或作为正常维护操作的一部分注入冲水周期。在另外的示例性实施例中，动态水量控制可以是基于地理位置的，例如基于地方水分使用限制，其中冲水量和持续时间可以被远程编程以确保适当的冲水和调节整体的使用。

此外，所公开的装置、系统和方法可以允许不同的冲水流机制来解决冲水的有效性问题。作为非限制性实例，在大多数已知的应用中，冲水是连续的水流。然而，在所公开的示例性实施例中，冲水流可以包括自适应流算法，其包括长或短的水或流体的迸发，以便于清除诸如碗或盆的表面，所述水或流体的迸发在低流量应用中可能特别有效。作为示例，容器可以以预定时间段或基于触发事件以50％冲水，以及此后可以每次冲水以不同的时间段或基于触发事件切换到最大水量的75％至100％。

如参考的，所公开的示例性实施例可以包括作为控制系统24的一部分的数据收集和分析规则。关键数据分析区域可以包括但不限于：水流量使用(计量)；电力使用(如果是硬连线)；电池状态(如果电池运行)，或替代的电源健康(太阳能、液压、燃料电池等)；故障；有效时间；服务活动；环境温度(用于管道维护等)；安全问题；安装/激活后的时间；代码状态(版本等级、更新等)；双冲水和单冲水激活的数量(在双冲水马桶应用中)等等。

可以经由上述gui提供分析报告，和/或可以例如通过应用程序(“app”)、移动应用程序、纸质格式、电子邮件等，向设施的所有者(例如厕所，容器，设施，地理上同心的设施，使用平台，费用平台等等)、向政府/公用设施、向供应商/制造商(诸如为了保修和维护服务)直接提供分析报告。同样，例如通过移动应用程序中的gui，动态报告可以允许进行现场故障排除和分析。在实施例中，应用程序(或多个单独的应用程序)可以包括诸如以下特征：开/关；冲水模式和周期；水使用算法；电源模式控制算法；诊断(本地和远程)；物理入侵和损坏警报；黑客警报等等。

如参考的，容器硬件14可以包括传感器等，包括用于评估与容器12相关的个人的存在的传感器。这种用户存在检测器14可以采用作为示例的红外(ir)、声波、雷达或可见光作为检测介质，例如使用在cpu上运行的处理算法。通过使用cpu和基于软件的用户检测和水管理控制结构，而不是典型的简单的ir(发送/接收)方法，可以提供多种检测和功能控制操作模式。这种结构允许自动冲水管理功能，例如避免“假的”或长期的冲水，从而限制水浪费。

目前，用于在容器处检测用户的最普遍的技术是使用透射光和接收光电池(areceivingphoto-cell)的简单的反射红外系统。在实施例中，存在检测可以通过使用非限制性的例如红外、声波、雷达、触摸或可见光作为用于存在检测的传输介质。存在检测器可以使用被动检测器来激活主动的存在检测，例如以确保真实的存在和不存在检测。例如，被动检测可以包括声波反射、噪声水平增加或降低、触摸、照片阴影或透射光变化。例如通过使用宽范围的环境传感器，可以使用本文所公开的cpu/软件管理的系统来明显增强被动检测。这些被动检测方法还可以允许对存在的主动监控，例如其中被动检测可以用作如上所述的主动(和更多资源密集型)检测的前兆，或者诸如其中存在检测可以被选择为使用相同的传感器/检测器套件的被动和主动。

这里讨论的基于cpu的管理系统可以包括如上所述的控制器18和控制系统24，并且这些控制元件可以根据情况以可变方式进行控制。例如，控制元件可以监督来自存在检测器的信息的控制和处理；可以使用机电激活(例如螺线管或电动机)来激活机械水(或清洁器)分配器；可以管理通过诸如wifi、蓝牙或zigbee的有线或无线功能到诸如互联网的网络的系统连接(作为非限制性示例，系统连接可以包括控制器来控制系统链路)；可跟踪分配率和材料使用情况；可以监控系统健康并运行系统诊断；可执行“清洁”周期，以避免污染/细菌积聚；可执行系统重置；可执行远程分配激活；可以监控功率(例如当前的充电水平，和/或系统充电，诸如如果系统具有可充电电源)；并且可以检测手动的用户动作，例如分配按钮按压检测。

图2是示出了根据本公开的方法的流程图。如图所示，在步骤50，可以通过至少一个传感器中的一个或多个来检测在盆处的用户存在(或基于应用，检测不存在)。可选地，在步骤52，可以验证用户存在。

在步骤54，本地控制器可以接收对盆的操作指令，诸如可以在步骤58处输入到远程控制系统。这些指令可以基于传感器读数指示动作，并且可以基于传感器读数从控制系统被实时中继到控制器，或者可以在控制器上永久地或暂时地存储。

基于步骤50(和/或可选地52)处的传感器检测，在步骤62，控制器引起对盆的方面的尝试致动，例如引起冲水、肥皂输出、热空气输出、清洁周期输出等。在步骤64，基于传感器检测(步骤50，52)和/或对盆的尝试致动(步骤62)，将反馈提供给控制器，并且可选地提供给控制系统。也就是说，在步骤62的尝试致动可以用于提供反馈，或者可以由反馈引起。步骤64的反馈可以包括例如错误、故障、操作次数、操作时间、环境因素等。例如，在步骤64处的反馈中包括错误或故障，在步骤70可以向控制器提供补救步骤，例如重置、用于现场维护的错误报告等。

如图3所示，并且在用于容器冲水的示例性操作中，所公开的装置、系统和方法可以以存在检测模式112开始。当在步骤114处系统检测到周围环境检测状态已经改变时，如果适用(如果不适用，则系统可以仅参与单级用户检测)系统可以从被动变到主动检测116。在步骤118、120、122、123在检测状态下，适用的受体(照片、声波、雷达、触摸等)可以提供用于cpu/软件进行分析的输出信号，以确定用户的存在。如果存在用户，cpu/软件可以进入检测周期内的等待周期以等待用户的离开124。在该状态下，cpu/软件可以继续分析来自存在检测器的输出信号。

一旦确定用户不再存在124、126、128、132、134、136，或者现在存在，基于该实施例(诸如应用上述示例性延迟以确保用户存在)，控制器可以将系统变到激活周期。cpu/软件可以固定的时间间隔激活螺线管或电动机，例如在步骤128以固定和已知量分配水。然后可以在预定的有效间隔结束时，或基于不存在检测，去激活螺线管或电动机。

基于完成分配周期，在步骤134和136，cpu/软件可以报告例如更新计数和材料使用量，以及可以更新充电功率电平，然后可以转换回到被动检测状态。在每个分配周期结束时，或者基于完成预定数量的周期，系统可以向中央主机和/或跟踪系统发送完成周期的分配数据。可替换的，系统可以以批处理模式传输数据，例如在固定时间、以冲水计数间隔、按照来自主机系统的需要、或在维护间隔期间。

如上所述，诊断可以在系统空闲时间(例如被动检测模式)和/或以固定的时间间隔运行，如图4的示例性状态图所示。健康诊断可以监视功能缺陷状态，作为非限制性示例，例如：检查当用户不存在时系统的重复周期(112、406、408)；当用户存在时的缺少周期(112、410、412)；检测电路卡在被动或主动模式(112、414、416e4、112、418、420e5、112、422、424e6)；螺线管或电机卡滞(打开或关闭)(112、402、404)；电池或充电状态(112、502、504)；和/或预计的电池寿命(例如原始电池和/或可再充电电池的充电状态)(112、506、508)，并且可以在检测到错误时向控制系统提供错误标志。例如，功率使用监控和诊断可以监控任何和所有容器输出设备上的电流消耗，从而允许电气和机电设备的功率使用管理和预测故障分析。功率使用、监控和功率诊断将遵循先前在图4、5和6中所示的诊断模型。

可以将分配动作和用户存在的周期计数在诸如本地存储器(动态或非易失性)中和/或在与cpu相关的远程存储器中维护。所述计数可以调节(reconcil)，并且可以与错误差值的差距进行比较，以评估是否符合正常操作。在正常参数之外的偏差可能导致系统产生错误状态标志，该标志可以通过通信信道被传送到发生设备错误的监控系统(例如建筑物中央管理控制计算机、中央主机等等——例如所述中央主机可以被构造为基于逐个建筑物地进行监视)。该设备可以相应地运行诊断周期和/或可以传送信息到主机或中央控制系统以帮助诊断错误状况。

一旦检测到错误(例如，通过图4或5和图6的处理)，例如图6的示例性流程图中所示的本地诊断模式可以将错误与功能隔离，并且可以将错误传送到中央监控系统，例如用于基于规则集请求用于纠正动作的指令，如步骤340所示。在步骤342，中央系统可以记录错误，并且可以远程调用控制器模块的本地方面以记录错误和/或输入支持更详细级别的诊断工作的本地诊断状态。例如，在诊断状态中，正常操作可以被覆写或不被覆写以进一步隔离错误状况。覆写正常操作可能需要发出主机命令来执行以下操作：作为非限制性示例，在每个规定的动作间隔或测试间隔执行分配动作；系统去激活；系统重置；或其他相关测试命令，如步骤344所示。可以通过直接本地激活或远程激活来调用诊断。基于任何诊断和任何纠正措施346的结果，系统可以被去激活或重新激活到正常操作，诸如基于解决了错误状况原因348、350。

本领域技术人员将理解，本文描述的装置、系统和方法可以接受各种修改和替代构造。不意图将本公开的范围限于本文所述的具体结构。相反，本文描述的装置、统和方法旨在覆盖落入本公开及其等同物的范围和精神内的所有修改、替代构造和等同物。