多功能水表的制作方法

1.本实用新型属于水计量技术领域，具体是涉及一种多功能水表。


背景技术：

2.水表是测量水流量的仪器，大多是水的累计流量测量。
3.传统的机械水表一般分为容积式水表和速度式水表两类。由于机械水表安装简易以及经济耐用的优点，被广泛使用；但是机械水表本身存在的抄表不便，在市场上逐渐被智能水表替代。
4.然而，随着水污染的日益严重，自来水的水质不能够得到保证，特别是高楼层二次供水更容易存在水质污染的情况。现有智能水表无法让用户及时的了解到自己的用水水质信息变化情况，无论水质好坏，都可以用水，不仅严重损害身体健康，还会对涉水家电造成损坏，尤其是当水质突变时，损害更加严重。
5.水的硬度是评价水质的参数之一，由于地域性差异，部分地区水源水硬度较高，原因是这些水中钙镁离子含量偏高，会对生活、生产带来不利的影响。生活中使用硬度较高的水，不仅影响生活质量，还会影响人体健康；生产中使用硬度较高的水，容易使锅炉等换热设备结垢，不仅影响正常生产，清理更是费时费力。因此，对硬度较高的水需要除去多余的钙镁离子，进行软化。目前，常用的软化方法有反渗透法和离子交换法。反渗透设备的主要元件反渗透膜可以滤过水中绝大多数离子，产生软水。不过，反渗透膜需要压力驱动，单位时间内产水量小。离子交换设备的主要元件为离子交换树脂，通过阳离子交换除去钙镁离子，实现水的软化。但是，离子交换树脂需要定期再生以恢复交换容量，操作繁琐。此外，采用反渗透法和离子交换法的软水设备体积较大，占用空间大。


技术实现要素：

6.本实用新型针对现有技术中水软化装置与水表分别独立设置，装配时分别装配，导致成本高、占用空间大的技术问题，以及水软化度不可控的技术问题，提出了一种多功能水表，可以解决上述问题。
7.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：
8.一种多功能水表，包括：
9.壳体；
10.主管路，其位于所述壳体内；
11.计量模块，其设置在所述主管路上；
12.所述多功能水表还包括：
13.软水装置，其设置在所述主管路上；
14.第一水硬度检测装置，其设置在所述主管路上且位于所述软水装置的上游，用于检测软水装置的进水硬度；
15.第二水硬度检测装置，其设置在所述主管路上且位于所述软水装置的下游，用于
检测软水装置的出水硬度；
16.控制模块，用于根据所述进水硬度和出水硬度调节所述软水装置的工作参数。
17.进一步的，所述软水装置为电渗析软水装置，其包括：
18.软化舱；
19.离子交换膜，其设置在所述软化舱中；
20.电源模块，其与所述控制模块连接，用于向所述软化舱提供直流电压，所述控制模块通过控制所述电源模块输出的直流电压值调节所述软水装置的软水强度。
21.进一步的，所述离子交换膜为平板式或者卷式。
22.进一步的，所述软化舱还连接有排污管，所述排污管中设置有排污阀，所述排污阀与所述控制模块连接。
23.进一步的，所述软水装置设置在所述计量模块的上游。
24.进一步的，所述主管路中设置有流量传感器，流量传感器与所述控制模块连接。
25.进一步的，所述多功能水表还包括通讯模块，其与所述控制模块连接，用于发送用水量信息以及水硬度信息。
26.进一步的，所述多功能水表还包括：
27.tds传感器，其设置在所述主管路上，位于所述计量模块的上游；
28.水质检测支路，并接于所述tds传感器和所述计量模块之间的主管路上；
29.水质检测模块，其设置在所述水质检测支路上；
30.开关模块，受所述控制模块的控制，用于在所述tds传感器检测的tds值符合标准时导通所述主管路并关闭所述水质检测支路；用于在所述tds值不符合标准时导通所述水质检测支路并关闭所述主管路；用于在所述水质检测模块检测的水质符合标准时导通所述主管路并关闭所述水质检测支路；用于在所述水质不符合标准时关闭所述主管路和所述水质检测支路。
31.进一步的，所述tds传感器位于所述软水装置的下游，所述水质检测支路位于所述tds传感器的下游。
32.进一步的，所述开关模块包括：
33.第一电磁阀，其设置在所述主管路上，所述第一电磁阀与所述水质检测支路并联；
34.第二电磁阀，其设置在所述水质检测支路上。
35.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
36.1、本实用新型的多功能水表，通过将软水装置设置在水表的主管路中，集成度高，使得能够在计量的同时实现是水软化的功能，在装配时一体装配，不需要另外单独装配软水装置，占用空间小。
37.2、通过检测软水装置上、下游的水硬度调节软水装置的工作参数，使经过其软化的水达到设定要求，实现水软化度的可调可控。
38.结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
39.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使
用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是本实用新型提出的多功能水表的一种实施例结构示意图；
41.图2是图1中的局部结构示意图；
42.图3是本实用新型提出的多功能水表的再一种实施例结构示意图。
具体实施方式
43.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
44.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.实施例一
46.如图1所示，本实施例提出了一种多功能水表，包括壳体11、主管路12、计量模块13。其中，主管路12位于壳体11内，主管路12一端用于连接自来水管网，另外一端用于连接用水终端，计量模块13位于主管路12上，用于计量用水终端的用水量，计量模块13可带有显示表盘，用于显示计量值。
47.本实施例的多功能水表还包括软水装置14、第一水硬度检测装置15、第二水硬度检测装置16以及控制模块17，软水装置14设置在主管路12上，用于对流经主管路12中的自来水进行软化。
48.第一水硬度检测装置15设置在主管路12上，且位于软水装置14的上游，用于检测软水装置14的进水硬度gh1。
49.第二水硬度检测装置16设置在主管路12上，且位于软水装置14的下游，用于检测软水装置14的出水硬度gh2。
50.控制模块17根据进水硬度gh1和出水硬度gh2可得到软化度，并根据软化度调节软水装置14的工作参数。通过调节软水装置14的工作参数，即可实现调节软水装置14的软水能力，进而调节其对水的软化度，以使其达到理想的软化度。
51.主管路12位于壳体11内，是外部水源进入用户用水端的主要途径。主管路12包括进水口和出水口，进水口和出水口伸出壳体11，主管路12的进水口接外部水源
‑
自来水，主管路12的出水口接用户用水管路。
52.本实施例的多功能水表，通过将软水装置14设置在水表的主管路12中，集成度高，使得能够在计量的同时实现是水软化的功能，在装配时一体装配，不需要另外单独装配软水装置，占用空间小。
53.可以理解地，检测软水装置14的上游和下游是指：根据水流方向，来水的一侧为上游，出水的一侧为下游。本实施例中的水表一般设置在用户终端，用于记录用户用水量情况，自来水厂通过自来水管网向用水终端供水，因此水流方向是固定的，因此，软水装置14
的上游和下游也是固定的。
54.通过检测软水装置14进、出水的水硬度，即可得到该软水装置的软化度，进而可根据软化度调节软水装置的工作参数，使经过其软化的水达到设定要求，实现水软化度的可调可控，用户可以根据自己的实际需要调节设置软化度。
55.优选将软水装置设置在计量模块13的上游，使得经过计量模块13的水为软化后的水，起到保护计量模块13的作用。
56.本实施例的软水装置14优选采用电渗析软水装置实现，电渗析是指利用离子交换膜的选择透过性(阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过)，在外加直流电场的驱动下，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动的过程，水中离子作定向迁移，从而达到含盐水淡化的目的。目前自来水中含有较高的钙镁离子，导致水硬度较高，水软化过程就是过滤掉水中钙镁离子的过程，本方案中通过采用电渗析软水的方式，阻隔作为阳离子的钙镁离子通过，达到水软化的目的。
57.如图2所示，本实施例中软水装置14包括软化舱141、离子交换膜142以及电源模块143，软化舱141的两端分别具有进水端1411和出水端1412，进水端1411和出水端1412分别连接至主管路12中。离子交换膜142设置在软化舱141中，电源模块143与控制模块17连接，用于向软化舱141提供直流电压，在直流电场的驱动下，离子运动，离子交换膜将钙镁阳离子吸附阻挡，可通过出水端1412排出软化水。
58.离子交换膜142可以采用平板式或者卷式实现。
59.电源模块143可采用ad转换模块实现，其用于将输入的交流电转换为直流电压输出，电源模块143受控制模块的控制。
60.离子移动交换的能力与所施加直流电场的强度有关，具体地说，所施加的直流电压越大，离子的移动速度越大，因此能够吸附阻挡更多的钙镁离子，对水的软化能力越强，反之，对水的软化能力就越弱。
61.基于以上，控制模块17通过控制电源模块143输出的直流电压值，进而达到调节软水装置的软水强度的目的。
62.软化度反应了对水的软化强度，可根据软化前后的水硬度得到。控制模块通过获取所设定的目标软化度，将实际的软化度与目标软化度进行比较，并根据比较结果调节软水装置的工作参数。
63.当实际的软化度大于目标软化度时，说明对水进行了过软化，相应可调小电源模块143输出的直流电压值。
64.当实际的软化度小于目标软化度时，说明对水进行的软化强度不够，相应可调大电源模块143输出的直流电压值。
65.本实施例中通过将电渗析软水装置设置在水表的壳体11中，电渗析软水具有占用空间小、电学原理软水不污染环境、无需外部设置增压泵驱动、制水成本低等优点，电渗析软水装置体积小，进而得以与水表相结合，实现水表计量功能的同时，可以进行水软化。
66.当电源模块143输出的直流电压值已增加到一定值时，软化度仍然不够，说明离子交换膜142吸附较多的阳离子，达到饱和状态，需要进行清除。
67.软化舱141还连接有排污管144，排污管144中设置有排污阀145，清理掉的包含有大量钙镁离子的污水可通过排污管144排放。
68.主管路12中设置有流量传感器18，用于检测主管路12中是否具有水流，反应了用户的用水状态，排污阀145和流量传感器18分别与控制模块17连接，流量传感器18将所检测的数据发送给控制模块17，控制模块17可控制排污阀145的开闭状态。
69.当电源模块143输出的直流电压值已增加到一定值，且仍然达不到目标软化度时，则应当执行清除离子交换膜142上钙镁离子的控制逻辑，清除钙镁离子应该在用户未用水的状态下进行，防止所清除的含有大量钙镁离子的污水进入用户终端的管路中以及用水设备中造成污染。
70.本多功能水表还可以实现与用水家电以及服务器的联动，将水表接入智慧家庭，实现数据的传输和共享。基于此，该多功能水表还包括通讯模块，其与控制模块连接，用于发送用水量信息以及水硬度信息。
71.本实施例的多功能水表还具有水质检测功能，如图3所示，还包括tds传感器19、水质检测支路20、水质检测模块21以及开关模块，tds传感器19设置在主管路12上，位于计量模块13的上游。tds传感器19用于检测水的tds值。由于水污染时，溶解于水中的总固体含量tds首先发生变化，因而，本实施例首先通过tds传感器19实时检测tds值，通过tds值判断是否需要进行精确检测，在tds值符合标准无需进行精确检测时，水质检测模块21不工作，在tds值不符合标准需要进行精确检测时，再通过水质检测模块21进行精确检测，此种检测方式可以有效减小水质检测模块的使用频率，提高水质检测模块的使用寿命， 同时还能够保证检测精度。
72.水质检测支路20接于tds传感器19和计量模块13之间的主管路12上。
73.水质检测模块20位于水质检测支路上，水质检测模块20用于在水质检测支路导通时进行水质检测。其中，水质检测模块20能够进行精确的水质检测，可以进行toc、cod、浊度、ph等指标的检测，水质检测模块20至少包括检测上述指标的任意一个传感器，通过上述指标判断水质。优选的，水质检测模块20为能够同时检测多个指标的集成检测模块，通过多个指标综合判断水质。
74.开关模块用于受控打开或关闭主管路12和水质检测支路20。本实施例中，开关模块包括位于主管路12上的第一电磁阀71和位于水质检测支路20上的第二电磁阀72。当然，开关模块也可以是一个二通电磁阀。开关模块还包括位于水质检测支路20上水质检测模块20下游的单向阀73，保证水质检测支路20水的流向。
75.控制模块用于在tds传感器19检测的tds值符合标准时导通主管路12（第一电磁阀71打开）并关闭水质检测支路20（第二电磁阀72关闭）。控制模块用于在tds值不符合标准时导通水质检测支路20（第二电磁阀72打开）并关闭主管路12（第一电磁阀71关闭）。通过水质检测模块20进行精确水质检测，控制模块用于在水质检测模块20检测的水质符合标准时导通主管路12（第一电磁阀71打开）并关闭水质检测支路20（第二电磁阀72关闭）。控制模块用于在水质不符合标准时关闭主管路12（第一电磁阀71关闭）和水质检测支路20（第二电磁阀72关闭），强制停水，进行锁水保护。和/或，控制模块用于在水质不符合标准时报警，提醒用户处理。和/或，控制模块用于在水质不符合标准时关闭关联的用水家电的进水，保护用水家电。
76.tds传感器19可以对水质进行整体检测，起到水质预警的作用。并且能够在水质不符合标准时关闭主管路12和水质检测支路20，强制停水，进行锁水保护。
77.优选tds传感器19位于软水装置14的下游，水质检测支路20位于tds传感器19的下游。用于对最终进入用户终端的水质进行评价。
78.实施例二
79.本实施例提出了一种多功能水表控制方法，本控制方法所采用的多功能水表可参见实施例一及图1
‑
图3所示，该方法包括以下步骤：
80.分别检测电渗析软水装置的进水硬度gh1和出水硬度gh2；
81.第一水硬度检测装置15用于检测电渗析软水装置的进水硬度，第二水硬度检测装置16用于检测电渗析软水装置的出水硬度。
82.根据进水硬度gh1和出水硬度gh2计算软化度b。
83.对软化度b进行判断，当软化度b满足设定条件时，保持电渗析软水装置当前的工作状态，也即保持当前的软水装置14的工作电压。
84.当软化度b不满足设定条件时，调整电渗析软水装置的工作电压或者停止输出软水并报警。
85.本实施例中软化度b的计算方法为：
86.b=1
‑ꢀ
gh2/ gh1。
87.软化度反应了对水的软化强度，可根据软化前后的水硬度得到。控制模块通过获取所设定的目标软化度，将实际的软化度与目标软化度进行比较，并根据比较结果调节软水装置的工作参数。
88.对于电渗析软水装置而言，其原理是利用离子交换膜的选择透过性(阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过)，在外加直流电场的驱动下，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动的过程，水中离子作定向迁移，从而达到含盐水淡化的目的。目前自来水中含有较高的钙镁离子，导致水硬度较高，水软化过程就是过滤掉水中钙镁离子的过程，本方案中通过采用电渗析软水的方式，阻隔作为阳离子的钙镁离子通过，达到水软化的目的。
89.控制模块控制电源模块向电渗析软水装置提供直流工作电压，在直流电场的驱动下，离子运动，离子交换膜将钙镁阳离子吸附阻挡，电渗析软水装置通过出水端排出软化水。
90.离子移动交换的能力与所施加直流电场的强度有关，具体地说，所施加的直流电压越大，对水的软化能力越强，反之，对水的软化能力就越弱。
91.调节电渗析软水装置的工作参数也即调节电渗析软水装置的工作电压，本方案中控制模块17通过控制电源模块143输出的直流电压值，进而达到调节软水装置的软水强度的目的。
92.对软化度b进行判断的步骤包括：
93.将软化度b与预设值a进行比较，当b＝a时，软化度b满足设定条件，则保持电渗析软水装置当前的工作状态；
94.软化度b不满足设定条件包括两种情况，一种是软化度b偏高，一种是软化度b偏低。因此，本方案中对于两种情况采取不同的处理方式。
95.当b＞a时，也即软化度b偏高，调整电渗析软水装置的工作电压，具体地说，应当调小工作电压，以降低软化度b，使其接近预设值a。
96.当b＜a时，也即软化度b偏低，调大工作电压，以提高软化度b。
97.当调大工作电压之后，再次检测软化度b，当软化度b未增加或者增量小于预期值时，则说明当前离子交换膜142处于饱和状态，无法继续高效制软水，此时应当停止输出软水并报警。
98.工作电压的调节量v= v0
×
（b
‑
a）
×
α，其中，α为修正系数，v0为标准电压。v可为正值，也可为负值，当v为正值时，是将工作电压调大的控制，当v为负值时，是将工作电压调小的控制。
99.预设值a可设置在控制模块或者另外独立设置的存储模块中。当预设值a设置在存储模块中时，控制模块从存储模块中读取该预设值a。
100.当b＜a时，还包括检测当前主管路中是否具有水流，当具有水流时，则调整所述电渗析软水装置的工作电压和/或停止输出软水并报警。
101.当没有水流时，将电渗析软水装置的工作电压进行倒极，同时开启排污阀。也即，将电渗析软水装置输入电压的两极进行交换，改变离子的运动方向，因此，附着于离子交换膜142的钙镁离子离开离子交换膜142，此时开启排污阀，可以将含有大量钙镁离子的污水通过排污管排掉，达到电渗析软水装置保持最优软化性能的目的。
102.调整电渗析软水装置的工作电压之后，返回计算软化度步骤，软化度b与预设值a接近或者相等，以达到目标软化度。
103.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。