监测净水装置的滤芯状态的方法、监测装置及净水装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种监测净水装置的滤芯状态的方法、监测装置及净水装置。该监测装置实时检测水流速、水温值及水压值，并通过一运算关系得到标准化水流速。该监测装置的控制模块获得标准化水流速的初始值；在滤芯工作过程中，检测多个水流参数的实时值，并基于检测的多个水流参数的实时值获得标准化水流速的实时值；基于标准化水流速的初始值和标准化水流速的实时值，确定滤芯的制水能力衰减指数，其中，多个水流参数包括水流速、水温、滤芯的入水端水流的压强、和纯水端水流的压强。由于本发明从制水能力和纯水能力两方面反映滤芯的状态，并且综合考虑了多种环境因素对水流速检测的影响，因此可较准确的监测滤芯的实际状态和剩余寿命。
【专利说明】监测净水装置的滤芯状态的方法、监测装置及净水装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及净水器【技术领域】，尤其是一种能监测滤芯状态的监测装置以及监测方 法，以及使用该监测装置的净水装置。
【背景技术】
[0002] 随着我国快速的工业化和城市化，水源污染问题已非常严重。环保部2010年环境 公报显示，全国113个环保重点城市共监测395个集中式饮用水源地中，其中不达标水量为 51. 8亿吨，占23. 5%。故此，越来越多的消费者选择净水器，以保证饮水的健康与安全。
[0003] 净水器的净水是通过滤膜的微小孔隙来滤除细菌、微生物、有机物等有害成分，使 得滤除后的水清洁无菌。然而，滤芯中的过滤膜在使用一定时间后会堵塞，直接影响其净水 能力。因此，为保证人们饮水的健康和安全，需及时更换滤芯并进行必要的冲洗维护，因而 对滤芯的状态的精确监测及寿命的准确计算是非常有必要的。
[0004] 目前对滤芯状态的监测手段主要有计时、流量累计、压差检测的方式。计时的方式 只是大致估测滤芯的剩余寿命，并不能反映滤芯的实际状态。流量累计的方式比计时方式 准确，但仅考虑总流量而未考虑其流速以及其他环境因素的影响，并不能准确反映滤芯的 状态。压差法通过检测入水端及出水端的压力差来反映滤芯的堵塞情况，但该方法对压力 传感器的精度依赖很大，一般适用于工业膜，用于压差较小的家用膜中会造成较大的误差。 中国实用新型专利说明书CN201988264U公开了一种滤芯寿命检测装置，该装置通过检测 流量和压力来反映滤芯的状态并计算滤芯寿命，但未考虑流速、温度等参数的影响。因此， 急需一种能较准确的反映滤芯状态及寿命的监测方案。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的为提供一种监测净水装置的滤芯状态的方法、监测装置及净水 装置，可较准确的反映滤芯的状态和寿命。
[0006] 本发明实施例提供一种监测装置，用于净水装置，该监测装置包括：
[0007] 多个水流参数传感器，用于检测多个水流参数，所述多个水流参数包括水流速、水 温、所述滤芯的入水端水流的压强、和纯水端水流的压强；
[0008] 控制模块，用于获得标准化水流速的初始值，并在滤芯工作过程中，从所述多个水 流参数传感器获得多个水流参数的实时值，并基于所述多个水流参数的实时值，获得标准 化水流速的实时值，进而基于所述标准化水流速的初始值和所述标准化水流速的实时值， 确定所述滤芯的制水能力衰减指数。
[0009] 本发明实施例另提供一种净水装置，包括滤芯及上述监测装置。
[0010] 本发明实施例又提供一种监测净水装置的滤芯状态的方法，该方法包括以下步 骤：
[0011] 获得标准化水流速的初始值；
[0012] 在滤芯工作过程中，检测多个水流参数的实时值，并基于所述检测的所述多个水 流参数的实时值获得标准化水流速的实时值；
[0013] 基于所述标准化水流速的初始值和所述标准化水流速的实时值，确定所述滤芯的 制水能力衰减指数，
[0014] 其中，所述多个水流参数包括水流速、水温、所述滤芯的入水端水流的压强、和纯 水端水流的压强。
[0015] 本发明实施例提供的净水装置、滤芯状态的监测装置及监测方法，将实时检测的 水流参数如水流速、水温值、以及水压值通过一运算关系得到标准化水流速，并通过标准化 水流速的初始值与实时值计算出滤芯的制水能力衰减指数。另外，本发明还实时检测纯水 的TDS值，并根据TDS的初始值和实时值，得到滤芯的纯水能力衰减指数。根据制水能力及 纯水能力的衰减指数可反映出滤芯的实时状态，并能计算出滤芯的剩余寿命。
[0016] 本发明综合考虑了多种环境因素对水流速检测的影响，根据水流参数的实时值计 算获得标准化水流速的实时值，由该标准化水流速的实时值和初始值确定制水能力衰减指 数，并以此来反映的滤芯状态和寿命更为准确。
[0017] 另外，本发明还可以进一步从制水能力和纯水能力两方面监测滤芯的状态，进一 步增加反映滤芯状态的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明第一实施例的净水装置的结构图；
[0019] 图2为本发明第一实施例的监测装置的结构方块图；
[0020] 图3为本发明第一实施例的滤芯状态的监测方法流程图；
[0021] 图4为本发明第二实施例的净水装置的结构图；
[0022] 图5为本发明第二实施例的监测装置的结构方块图；
[0023] 图6为本发明第二实施例的滤芯状态的监测方法流程图。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的各种实 施方式做进一步说明。这些实施方式只是示例性的，只用于解释本发明，不作为对本发明的 限制。
[0025] 图1为本发明第一实施例的净水装置的结构图。如图1所示，该净水装置10主要 包括滤芯110、控制模块120、第一压力传感器131、第二压力传感器132、第三压力传感器 133、温度传感器140、流量传感器150。
[0026] 如图1所示，第一压力传感器131设置在净水装置10的入水端111处，检测流过入 水端111的水流的压强。第二压力传感器132设置在净水装置10的纯水端112处，检测流 过纯水端112的水流的压强。第三压力传感器133设置在净水装置10的废水端113处，检 测流过废水端113的水流的压强。温度传感器140设置在入水端111处，检测水流的温度。 流量传感器150设置在纯水端112处，检测流过纯水端112的水流的总累计流量与水流速。 此外，温度传感器140还可设置在纯水端112处，本发明不以此为限。这里的第一压力传感 器131、第二压力传感器132、第三压力传感器133、温度传感器140和流量传感器150实际 上组成了多个水流参数传感器，对包括水流速、水温以及滤芯的入水端水流的压强、纯水端 水流的压强和废水端水流的压强在内的多个水流参数进行检测。
[0027] 另外，第一压力传感器131、第二压力传感器132、第三压力传感器133、温度传感 器140、流量传感器150均与控制模块120进行信号连接。并且，控制模块120与上述各传 感器作为净水器10的监测装置100的一部分（参见图2)。
[0028] 图2为本发明第一实施例的监测装置的结构方块图。如图2所示，监测装置100 除了包括控制模块120及上述提及的各传感器，还包括存储模块171、显示模块172、通知模 块173、安全监控模块174、冲洗模块175以及设置模块181、重置模块182及PC接口 183。 其中，存储模块171、显示模块172、通知模块173、安全监控模块174、冲洗模块175以及设 置模块181、重置模块182及PC接口 183均与控制模块120相连接。
[0029] 控制模块120可以为单片机、DSP等处理芯片，用于接收上述各传感器采集的信 号，并对所检测到的水流参数进行分析与计算，得出滤芯的状态及寿命。此外，控制模块120 还将所检测的参数及计算结果存储在存储模块171中，并显示在显示模块172中。当控制 模块120判断滤芯的寿命或状态达到警戒值时，控制通知模块173发出警报，或者控制冲洗 模块175进行冲洗。
[0030] 安全监控模块174用于监测管路是否漏水。设置模块181及重置模块182用于对 参数进行设置、重置。另外，通过PC接口 183,可将监测装置100与PC(未图示）进行连接， 并在PC上进行参数设置、调试以及数据分析。
[0031] 图3为本发明第一实施例的滤芯状态的监测方法流程图。下面结合图1、图2及图 3对本实施例的净水装置的滤芯状态的监测方法进行说明，其方法步骤如下：
[0032] 步骤S11 :在首次使用滤芯时，检测水流参数的初始值，获得标准化水流速的初始 值。
[0033] 在首次使用净水装置时，将净水装置接通电源，监测装置100便进入工作状态。当 有水流流过滤芯时，第一压力传感器131、第二压力传感器132、第三压力传感器133、温度 传感器140及流量传感器150开始对水流参数（水压、水温、水流速）进行采集。以上采集 数据均存储在存储模块171中。
[0034] 当上述监测装置100中的各传感器开始持续监测30s后，控制模块120对30s内 所采集的水流参数分别计算平均值。因此，可以得到首次检测的30s内的入水端水压的平 均值、纯水端水压的平均值、废水端水压的平均值以及水温平均值、水流速平均值。上述各 水流参数的平均值作为水流参数的初始值。这里的30s采集时长仅为示例，在实际中可以 根据实际情况灵活选择。
[0035] 根据各水流参数的初始值，控制模块120便可计算出标准化水流速的初始值，其 计算公式如下公式（1)所示：
【权利要求】
1. 一种监测净水装置的滤芯状态的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 获得标准化水流速的初始值； 在滤芯工作过程中，检测多个水流参数的实时值，并基于所述检测的所述多个水流参 数的实时值获得标准化水流速的实时值； 基于所述标准化水流速的初始值和所述标准化水流速的实时值，确定所述滤芯的制水 能力衰减指数， 其中，所述多个水流参数包括水流速、水温、所述滤芯的入水端水流的压强、和纯水端 水流的压强。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得标准化水流速的初始值包括： 在首次使用滤芯时，检测多个水流参数的初始值，并基于所检测的所述多个水流参数 的初始值，计算得到标准化水流速的初始值。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个水流参数还包括废水端水流的 压强； 所述标准化水流速的初始值通过以下公式计算：
其中，QN。为标准化水流速的初始值，Q。为检测到的水流速初始值，Pai为入水端水流的 标准压强，Pa为检测到的入水端水流的压强，Pbi为纯水端水流的标准压强，Pb为检测到的 纯水端水流的压强，Pu为废水端水流的标准压强，P。为检测到的废水端水流的压强，、为 反渗透膜标准渗透压，η为反渗透膜实际渗透压，TCFiS标准温度校正系数，TCF为实际温 度校正系数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述标准化水流速的初始值通过以下公 式计算：
其中^ N。为标准化水流速的初始值，Q。为检测到的水流速初始值，Pai为入水端水流 的标准压强，Pa为检测到的入水端水流的压强，Pbi为纯水端水流的标准压强，Pb为检测到 的纯水端水流的压强，TCFi为标准温度校正系数，TCF为实际温度校正系数。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多个水流参数还包括废水端水流 的压强； 所述标准化水流速的实时值通过如下公式计算：
其中，QN为标准化水流速的实时值，Q为检测到的水流速的实时值，Pai为入水端水流的 标准压强，Pa为检测到的入水端水流的压强，Pbi为纯水端水流的标准压强，Pb为检测到的
其中，釣为参考剩余寿命百分率，QA为总累计流量。
15. -种监测装置，适用于包括滤芯的净水装置，其特征在于，所述监测装置包括： 多个水流参数传感器，用于检测多个水流参数，所述多个水流参数包括水流速、水温、 所述滤芯的入水端水流的压强和纯水端水流的压强； 控制模块，用于获得标准化水流速的初始值，并在滤芯工作过程中，从所述多个水流参 数传感器获得多个水流参数的实时值，并基于所述多个水流参数的实时值，获得标准化水 流速的实时值，进而基于所述标准化水流速的初始值和所述标准化水流速的实时值，确定 所述滤芯的制水能力衰减指数。
16. 根据权利要求15所述的监测装置，其特征在于，所述多个水流参数传感器包括： 流量传感器，设置在所述净水装置的纯水端，用于检测水流速； 温度传感器，设置在所述净水装置的入水端或纯水端，用于检测水温； 第一压力传感器，设置在所述净水装置的入水端，用于检测入水端水流的压强； 第二压力传感器，设置在所述净水装置的纯水端，用于检测纯水端水流的压强。
17. 根据权利要求15所述的监测装置，其特征在于，所述控制装置进一步被设置为：在 首次使用滤芯时，接收由所述多个水流参数传感器发送来的多个水流参数的初始值，并基 于所接收到的多个水流参数初始值，计算得到标准化水流速的初始值。
18. 根据权利要求17所述的监测装置，其特征在于，所述多个水流参数还包括废水端 水流的压强； 所述控制装置通过以下公式计算标准化水流速的初始值：
标准压强，Pa为检测到的入水端水流的压强，Pbi为纯水端水流的标准压强，Pb为检测到的 纯水端水流的压强，Pd为废水端水流的标准压强，P。为检测到的废水端水流的压强，、为 反渗透膜标准渗透压，Η为反渗透膜实际渗透压，TCFiS标准温度校正系数，TCF为实际温 度校正系数。
19.根据权利要求17所述的监测装置，其特征在于，所述控制装置通过以下公式计算 标准化水流速的初始值：
其中^ N。为标准化水流速的初始值，Q。为检测到的水流速初始值，Pai为入水端水流 的标准压强，Pa为检测到的入水端水流的压强，Pbi为纯水端水流的标准压强，Pb为检测到 的纯水端水流的压强，TCFi为标准温度校正系数，TCF为实际温度校正系数。
20.根据权利要求15所述的监测装置，其特征在于，所述多个水流参数还包括废水端 水流的压强； 所述控制装置通过如下公式计算标准化水流速的实时值：
其中，QN为标准化水流速的实时值，Q为检测到的水流速的实时值，Pai为入水端水流的 标准压强，Pa为检测到的入水端水流的压强，Pbi为纯水端水流的标准压强，Pb为检测到的 纯水端水流的压强，Pu为废水端水流的标准压强，P。为检测到的废水端水流的压强，、为 反渗透膜标准渗透压，η为反渗透膜实际渗透压，TCFiS标准温度校正系数，TCF为实际温 度校正系数。
21.根据权利要求15所述的监测装置，其特征在于，所述控制装置通过如下公式计算 标准化水流速的实时值：
其中W N为标准化水流速的实时值，Q为检测到的水流速的实时值，Pai为入水端水流 的标准压强，Pa为检测到的入水端水流的压强，Pbi为纯水端水流的标准压强，Pb为检测到 的纯水端水流的压强，TCFi为标准温度校正系数，TCF为实际温度校正系数。
22.根据权利要求15所述的监测装置，其特征在于，所述控制模块通过以下公式计算 制水能力衰减指数：
其中，！^为制水能力哀减指数。
23.根据权利要求22所述的监测装置，其特征在于，所述控制模块还被设置为根据所 述制水能力衰减指数，按照以下公式计算所述滤芯的第一剩余寿命百分率：
其中，仍为第一剩余寿命百分率。
24. 根据权利要求23所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括水质参数传 感器，用于监测所述纯水端水流的水质参数； 所述控制模块进一步被设置为在首次使用滤芯时，接收所述水质参数传感器检测的纯 水端水流的水质参数的初始值；然后在滤芯工作过程中，接收所述水质参数传感器检测的 纯水端水流的水质参数的实时值，基于所述水质参数的初始值和所述水质参数的实时值， 确定所述滤芯的纯水能力衰减指数， 其中，所述水质参数包括溶解性固体总量。
25. 根据权利要求24所述的监测装置，其特征在于，所述水质参数传感器包括溶解性 固体总量检测模块，该溶解性固体总量检测模块设置在所述净水装置的纯水端，用于检测 纯水端水流的溶解性固体总量。
26. 根据权利要求25所述的监测装置，其特征在于，所述水质参数还包括浊度、污泥密 度指数或硬度。
27. 根据权利要求24所述的监测装置，其特征在于，所述控制模块被设置为通过以下 公式计算所述纯水能力衰减指数：
其中，η2为纯水能力衰减指数，TD&为所述水质参数的初始值，TDSN为所述水质参数 的实时值。
28.根据权利要求27所述的监测装置，其特征在于，所述控制模块还被设置为根据所 述纯水能力衰减指数利用如下公式计算所述滤芯的第二剩余寿命百分率：
其中，约为第二剩余寿命百分率。
29.根据权利要求28所述的监测装置，其特征在于，所述控制模块还被设置为根据所 述第一剩余寿命百分率及所述第二剩余寿命百分率，按以下公式计算所述滤芯的综合剩余 寿命百分率：
其中，为综合剩余寿命百分率。
30.根据权利要求29所述的监测装置，其特征在于，所述多个水流参数还包括所述纯 水端水流的总累计流量，所述控制模块还用于根据所述总累计流量，按以下公式计算所述 滤芯的参考剩余寿命百分率：
其中，约为参考剩余寿命百分率，QA为总累计流量。
31. 根据权利要求30所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括通知模块，该通 知模块被设置为当所述综合剩余寿命百分率小于或等于10%时，发出寿命通知信号。
32. 根据权利要求31所述的监测装置，其特征在于，所述通知模块进一步被设置为当 所述溶解性固体总量大于或等于50时，发出水质通知信号。
33. -种净水装置，其特征在于，所述净水装置包括滤芯以及根据权利要求15至32任 一项所述的监测装置。
【文档编号】G05B19/04GK104083936SQ201410341898
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】刘京, 谷玉良, 韩曙鹏 申请人:北京亚都环保科技有限公司