本发明涉及一种净水机设计方法，具体涉及一种臭氧净水机的系统设计方法，属于净水机技术领域。
背景技术：
随着社会的进步及工业的迅速发展，水资源的污染越来越严重，而人们对水质的要求越来越高，这一对矛盾越来越突出；为了解决饮水不受污染，保障身体健康，随之各种各样的净水器和净水机也蕴育而起；净水器是以过滤原理进行自来水净化；常见的是一个或几个串联在一起的过滤筒形式的净水器，过滤筒内装有各种不同的过滤材料，按密度不同分为几级过滤，自来水在自身水压作用下通过过滤筒阻挡、吸附作用达到净化目的；净水机按照工作原理可分为过滤型和投加净化剂型，过滤型净水机是靠小型高压泵将水加压通过渗透膜，达到净化目的，其净化效率要高于净水器；投加净化剂的净水机主要是臭氧净水机，它不但具有净水器和过滤型净水机的所有水净化功能，更重要的是它还具有杀菌和降解有害物质的功能，并且臭氧净水机产生的臭氧在作用完毕后很快分解成氧气，因此不存在二次污染的问题。臭氧的杀菌效果和溶于水中的臭氧浓度有着直接的关系，在相同的温度和浓度下，可以通过增加臭氧和水的接触面积来增加溶解度，从而提高臭氧的杀菌效果；臭氧杀菌非常快，比氯快上百倍，所以可以实现瞬间杀灭细菌的效果，同时，臭氧还可以分解水中有害的有机物和无机物，因此，利用臭氧净水可以达到非常理想的效果。然而，日前的臭氧杀菌净水机在系统设计上有缺陷，臭氧量不足对净化效果产生不利的影响；这种弊端的根源在于：这些净水机的臭氧发生管的电极上所加高压脉冲的频率和占空比一般是固定不变的，当净水机的入机水温、水压等外界环境因素变化时，臭氧净水机产生的臭氧水中的臭氧浓度随之变化不能保持较高水平，所以净水机的水净化效果受到较大影响。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提出了一种臭氧净水机的系统设计方法，通过大量的实验，运用非线性辨识方法建立自来水的温度、压力、空气湿度、臭氧管上所加高压脉冲的频率、占空比之间的非线性模型；简化控制器的设计，建立模糊模型，通过模糊控制实现对臭氧管上高压电场的控制。
本发明的臭氧净水机的系统设计方法，所述方法包括如下步骤：
第一步，非线性关系建立，在设计控制器之前，分析不同使用条件下臭氧管上所加高压脉冲的频率、占一空比与臭氧产生量之间的关系；臭氧产生量的各个影响因素中，水温水压为不可控因素，只能从传感器获取信息，臭氧净水机中的臭氧发生器中空气湿度完全可以通过干燥装置加以控制，而臭氧管上所加高压脉冲的频率和占空比是可以通过电路加以控制的因素，所以当外界环境条件变化时，只有净水机控制器自动调整臭氧管上所加高压脉冲的频率和占空比，才能使臭氧浓度保持较高值；找到臭氧净水机的外界环境和对应的臭氧管高压脉冲的频率和占空比之间的对应变化关系，使得外界环境变化时，净水机的控制器能相应的调整臭氧管上高压脉冲的频率和占空比，从而使净水机保持较高的臭氧浓度；直接找到高压脉冲的频率、占空比与外界条件之间的非线性关系模型，以使外界条件变化时，控制器能够通过模型找到对应的高压脉冲的频率和占空比；由于臭氧浓度难以在线实时测量，通过大量的实验，离线运用bp神经网络建立该非线性模型；
进行实验时，保证实验准确性，采用静态ph值实验方法，由于臭氧净水机的臭氧发生器前端装有干燥筒，因此，完全消除湿度因素对于杀菌效果的影响；因此实验时，主要考虑自来水的温度、压力及臭氧管上高压脉冲的频率和占空比的变化；在自来水所能达到的的温度和压力范围内，以均匀的间隔配置外界环境条件，在每种环境条件下分别测试高压脉冲的频率和占空比变化时的臭氧浓度，在每种外界环境条件下选取能保持较高臭氧浓度值的高压脉冲的频率和占空比，得到一组实验数据，最后根据不同外界环境条件下所获取的所有试验数据，采用bp神经网络便可确定高压脉冲的频率和占空比与外界环境条件下的非线性模型关系；
第二步，将有关非线性关系模糊化，建立模糊模型，并采用模糊控制器对不同使用条件下臭氧管上的高压脉冲的频率、占空比进行控制，从而克服了臭氧净水机适应环境能力差的弱点，使得臭氧浓度能够保持一个较高的水平；
第三步，臭氧净水机的系统的实现，系统的输入自来水和空气；自来水是净化对象，空气是臭氧的来源；自来水和臭氧的气水混合物进入系统的两路通道，第一路通道用于给储水罐加水，第二路通道用于洗涤；储水罐中的储水用于饮用，可分作两路分别进入制冷罐和加热罐，从而得到冷水和热水；洗涤水从尾气分离筒中流出，用于洗涤食物。
作为优选的实施方案，所述第一步中自来水所能达到的温度范围为0~40℃，压力范围为0~0.6mpa。
本发明与现有技术相比较，本发明的臭氧净水机的系统设计方法，通过大量的实验，运用非线性辨识方法建立自来水的温度、压力、空气湿度、臭氧管上所加高压脉冲的频率、占空比之间的非线性模型；简化控制器的设计，本发明将有关非线性关系模糊化，建立模糊模型，通过模糊控制实现对臭氧管上高压电场的控制；所设计的臭氧净水机安全、可靠，且成本低。
具体实施方式
本发明的臭氧净水机的系统设计方法，所述方法包括如下步骤：
第一步，非线性关系建立，在设计控制器之前，分析不同使用条件下臭氧管上所加高压脉冲的频率、占一空比与臭氧产生量之间的关系；臭氧产生量的各个影响因素中，水温水压为不可控因素，只能从传感器获取信息，臭氧净水机中的臭氧发生器中空气湿度完全可以通过干燥装置加以控制，而臭氧管上所加高压脉冲的频率和占空比是可以通过电路加以控制的因素，所以当外界环境条件变化时，只有净水机控制器自动调整臭氧管上所加高压脉冲的频率和占空比，才能使臭氧浓度保持较高值；找到臭氧净水机的外界环境和对应的臭氧管高压脉冲的频率和占空比之间的对应变化关系，使得外界环境变化时，净水机的控制器能相应的调整臭氧管上高压脉冲的频率和占空比，从而使净水机保持较高的臭氧浓度；直接找到高压脉冲的频率、占空比与外界条件之间的非线性关系模型，以使外界条件变化时，控制器能够通过模型找到对应的高压脉冲的频率和占空比；由于臭氧浓度难以在线实时测量，通过大量的实验，离线运用bp神经网络建立该非线性模型；
进行实验时，保证实验准确性，采用静态ph值实验方法，由于臭氧净水机的臭氧发生器前端装有干燥筒，因此，完全消除湿度因素对于杀菌效果的影响；因此实验时，主要考虑自来水的温度、压力及臭氧管上高压脉冲的频率和占空比的变化；在自来水所能达到的的温度和压力范围内，以均匀的间隔配置外界环境条件，在每种环境条件下分别测试高压脉冲的频率和占空比变化时的臭氧浓度，在每种外界环境条件下选取能保持较高臭氧浓度值的高压脉冲的频率和占空比，得到一组实验数据，最后根据不同外界环境条件下所获取的所有试验数据，采用bp神经网络便可确定高压脉冲的频率和占空比与外界环境条件下的非线性模型关系；
第二步，将有关非线性关系模糊化，建立模糊模型，并采用模糊控制器对不同使用条件下臭氧管上的高压脉冲的频率、占空比进行控制，从而克服了臭氧净水机适应环境能力差的弱点，使得臭氧浓度能够保持一个较高的水平；
第三步，臭氧净水机的系统的实现，系统的输入自来水和空气；自来水是净化对象，空气是臭氧的来源；自来水和臭氧的气水混合物进入系统的两路通道，第一路通道用于给储水罐加水，第二路通道用于洗涤；储水罐中的储水用于饮用，可分作两路分别进入制冷罐和加热罐，从而得到冷水和热水；洗涤水从尾气分离筒中流出，用于洗涤食物。
其中，所述第一步中自来水所能达到的温度范围为0~40℃，压力范围为0~0.6mpa。
本发明的臭氧净水机的系统设计方法，通过大量的实验，运用非线性辨识方法建立自来水的温度、压力、空气湿度、臭氧管上所加高压脉冲的频率、占空比之间的非线性模型，考虑到臭氧净水机将用于千家万户，因此，控制器的成本不能过高；为了简化控制器的设计，本发明将有关非线性关系模糊化，建立模糊模型，通过模糊控制实现对臭氧管上高压电场的控制；所设计的臭氧净水机安全、可靠，且成本低。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。