一種用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括供水設(shè)備、測(cè)溫單元、紅外測(cè)溫單元、超聲波測(cè)距單元、控制器、顯示模塊，所述控制器用于獲取供水設(shè)備的供水時(shí)間、出水流量及水溫，以及獲取取水容器內(nèi)水的原始水溫、原始水面高度、實(shí)時(shí)水面高度，獲得取水容器內(nèi)混合水的水溫；方法包括獲得供水設(shè)備的供水總量和取水容器內(nèi)水的原始體積；再獲得混合后取水容器內(nèi)水的總體積，并獲得取水容器內(nèi)水的體積與溫度的乘積；利用取水容器內(nèi)水的體積與溫度的乘積和混合后取水容器內(nèi)水的總體積結(jié)合獲得取水容器內(nèi)混合水的水溫。本發(fā)明在供水時(shí)能實(shí)時(shí)檢測(cè)取水容器內(nèi)的水溫和顯示，測(cè)量準(zhǔn)確，在供水同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，方便及時(shí)的將取水容器內(nèi)的水溫反饋。
【專利說(shuō)明】一種用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)及方法，屬于水溫檢測(cè)的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]供水設(shè)備，逐漸在很多公共場(chǎng)所普及，比如學(xué)校、企業(yè)、飯店、食堂等，極大方便了人們的生活。供水設(shè)備可以為熱水供應(yīng)設(shè)備或者冷水供應(yīng)設(shè)備，如飲水機(jī)、開(kāi)水器、飲水器等。目前主流的供水設(shè)備通常具有燒開(kāi)水、保溫、出水、或提供冷水等功能，雖然滿足飲水的基本需求，但仍存在一些不足之處，不能很好地符合人們的使用習(xí)慣。比如，某類供水設(shè)備只提供供水，而人們習(xí)慣喝溫水，常常用取水容器如杯子中的未喝完的涼水與開(kāi)水，或?qū)厮c熱水混合，達(dá)到適宜的飲用溫度，但由于在接水的過(guò)程中無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)到水杯中的溫度，結(jié)果往往是水溫過(guò)高或者過(guò)低。因此，現(xiàn)有技術(shù)的供水系統(tǒng)無(wú)法在供水時(shí)一邊檢測(cè)取水容器的混合水溫一邊顯示，未能充分利用供水的同時(shí)檢測(cè)，由此使得使用上存在局限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)及方法，使得系統(tǒng)在供水時(shí)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)取水容器的混合水溫，利用取水容器接水時(shí)能夠較準(zhǔn)確測(cè)量取水容器中水溫并實(shí)時(shí)顯示的水溫，極大方便用戶的使用。
[0004]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題:
[0005]一種用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)，包括:供水設(shè)備，用于供水并記錄供水時(shí)間和出水流量；設(shè)置于供水設(shè)備內(nèi)的測(cè)溫單元，用于測(cè)得供水設(shè)備內(nèi)水的水溫；紅外測(cè)溫單元，用于測(cè)量取水容器內(nèi)水的原始水溫；超聲波測(cè)距單元，用于測(cè)量取水容器內(nèi)水的原始水面高度和混合過(guò)程中的實(shí)時(shí)水面高度；控制器，用于獲取供水設(shè)備的供水時(shí)間、出水流量及水溫，以及獲取取水容器內(nèi)水的原始水溫、原始水面高度、實(shí)時(shí)水面高度；所述控制器獲得供水設(shè)備的供水總量和取水容器內(nèi)水的原始體積；根據(jù)所述取水容器內(nèi)水的原始體積結(jié)合供水總量獲得混合后取水容器內(nèi)水的總體積，并將所述取水容器內(nèi)水的原始體積結(jié)合原始水溫、供水設(shè)備內(nèi)水的水溫結(jié)合供水總量后獲得取水容器內(nèi)水的體積與溫度的乘積；利用所述取水容器內(nèi)水的體積與溫度的乘積和混合后取水容器內(nèi)水的總體積結(jié)合獲得取水容器內(nèi)混合水的水溫；顯示模塊，與控制器連接，用于實(shí)時(shí)顯示取水容器內(nèi)混合水的水溫。
[0006]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述供水設(shè)備供應(yīng)熱水或者冷水。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述供水設(shè)備為飲水機(jī)或開(kāi)水器。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述紅外測(cè)溫單元為非接觸式紅外溫度傳感器。
[0009]一種基于如上所述用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)的方法，包括以下步驟:
[0010]步驟(I)、獲取取水容器內(nèi)水的原始水溫Tci和原始水面高度Hci，及獲取供水設(shè)備內(nèi)水的水溫T ;[0011]步驟(2)、由供水設(shè)備供水，并記錄供水時(shí)間t、出水流量Qtl及實(shí)時(shí)水面高度H ；
[0012]步驟(3)、根據(jù)供水設(shè)備的出水流量Qtl以及供水時(shí)間t，獲得單位時(shí)間Λ t內(nèi)取水容器內(nèi)水面上升高度Λ Hi,以獲得對(duì)應(yīng)時(shí)間下的取水容器截面積Si ；
[0013]步驟⑷、根據(jù)所得取水容器截面積Si,利用擬合算法獲得截面積S和實(shí)時(shí)水面高度H間的函數(shù)關(guān)系，經(jīng)積分運(yùn)算獲得取水容器內(nèi)水的原始體積V0Iumetl ；
[0014]步驟(5)、獲得混合后取水容器內(nèi)水的體積與溫度的乘積和混合后取水容器內(nèi)水的總體積，再計(jì)算得到取水容器內(nèi)混合水的水溫:
[0015]Tffi= (Volume0*T0+Q0*t*T) / (Volume0+Q0*t)。
[0016]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，能產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
[0017]本發(fā)明的用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)及方法，使得系統(tǒng)在供水時(shí)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)取水容器的混合水溫，利用取水容器接水時(shí)能夠較準(zhǔn)確測(cè)量取水容器中水溫并實(shí)時(shí)顯示的水溫，充分利用供水的同時(shí)檢測(cè)，提高測(cè)量精度、方便及時(shí)的將取水容器內(nèi)的水溫反饋至用戶，給用戶提供了極大的方便。解決了現(xiàn)有的供水系統(tǒng)所存在的技術(shù)問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明中取水容器的水面高度示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)，包括:供水設(shè)備，用于供水并記錄供水時(shí)間和出水流量；設(shè)置于供水設(shè)備內(nèi)的測(cè)溫單元，用于測(cè)得供水設(shè)備內(nèi)水的水溫；紅外測(cè)溫單元，用于測(cè)量取水容器內(nèi)水的原始水溫；超聲波測(cè)距單元，用于測(cè)量取水容器內(nèi)水的原始水面高度和混合過(guò)程中的實(shí)時(shí)水面高度；控制器，分別和供水設(shè)備、測(cè)溫單元、紅外測(cè)溫單元、超聲波測(cè)距單元連接，用于獲取供水設(shè)備的供水時(shí)間、出水流量及水溫，以及獲取取水容器內(nèi)水的原始水溫、原始水面高度、實(shí)時(shí)水面高度；所述控制器根據(jù)供水設(shè)備的供水時(shí)間和出水流量獲得供水總量；根據(jù)所述供水總量與取水容器內(nèi)水的實(shí)時(shí)水面高度、原始水面高度獲得取水容器內(nèi)水的原始體積；根據(jù)所述取水容器內(nèi)水的原始體積結(jié)合供水總量獲得混合后取水容器內(nèi)水的總體積量，并將所述取水容器內(nèi)水的原始體積結(jié)合原始水溫、供水設(shè)備內(nèi)水的水溫結(jié)合供水總量后獲得混合后取水容器內(nèi)水的體積與溫度的乘積；利用所述取水容器內(nèi)水的體積與溫度的乘積和混合后取水容器內(nèi)水的總體積結(jié)合獲得取水容器內(nèi)混合水的水溫。顯示模塊，與控制器連接，用于實(shí)時(shí)顯示取水容器內(nèi)混合水的水溫。
[0022]進(jìn)一步地，系統(tǒng)中的供水設(shè)備，可以根據(jù)需要，為一種熱水供應(yīng)設(shè)備或冷水供應(yīng)設(shè)備。而采用熱水供應(yīng)設(shè)備時(shí)，供應(yīng)熱水，取水容器如杯子中則為冷水，相反，若采用冷水供應(yīng)設(shè)備時(shí)，供應(yīng)冷水，取水容器如杯子中則為熱水，測(cè)量的均為取水容器中混合后的水溫。另夕卜，該供水設(shè)備可以為飲水機(jī)或開(kāi)水器，充分實(shí)現(xiàn)供應(yīng)功能。
[0023]對(duì)于紅外測(cè)溫單元，可以為非接觸式紅外溫度傳感器。利用紅外測(cè)溫模塊非接觸地測(cè)量取水容器中原始溫度，可以防止傳感器直接與取水容器內(nèi)的水面接觸，提高探測(cè)的準(zhǔn)確性和衛(wèi)生。優(yōu)選的可以使用TS118-3非接觸式紅外溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)液面溫度的測(cè)量。該傳感器溫度測(cè)量完成后，輸出電壓信號(hào)(模擬信號(hào))，控制器采集該信號(hào)，然后進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對(duì)應(yīng)的電壓值，再根據(jù)電壓與溫度的關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算便可獲得液面溫度值。
[0024]系統(tǒng)使用超聲波測(cè)距單元，實(shí)現(xiàn)液面高度的測(cè)量?？刂破鞑杉暡ɑ仨懶盘?hào)即模擬信號(hào)，進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換后分析該信號(hào)，然后通過(guò)對(duì)時(shí)間差的處理解算，獲得水面高度。
[0025]系統(tǒng)的測(cè)溫單元，可以優(yōu)選使用內(nèi)嵌DS18B20溫度傳感器的防水型水溫探頭，測(cè)量供水設(shè)備中的熱水溫度。DS18B20溫度傳感器通過(guò)I2C協(xié)議，以數(shù)字信號(hào)輸出溫度信息。控制器讀取到之后，再根據(jù)輸出值與真實(shí)水溫的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，便可獲得熱水或冷水的水溫。而其中的控制器優(yōu)選采用STM32F103VET6芯片作為主控制器。
[0026]在此系統(tǒng)上，本發(fā)明提出了用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)方法，由此方法可探測(cè)取水容器在接水時(shí)的內(nèi)部水溫，具體如下:
[0027]步驟(1)、將取水容器放置在供水設(shè)備的供水出口處，用戶接水前，此時(shí)的取水容器中水溫已經(jīng)穩(wěn)定，不存在上下水溫不一致的問(wèn)題，故直接使用紅外測(cè)溫單元即可準(zhǔn)確的獲得取水容器內(nèi)水的原始水溫Ttl ;然后利用超聲波測(cè)距單元，可以首先杯底與超聲波測(cè)距單元的距離，然后獲取水面與超聲波測(cè)距單元間的距離，將兩個(gè)相減即可獲得水面原始高度，記為成。并且，利用位于供水設(shè)備內(nèi)部的測(cè)溫單元測(cè)量得到供水設(shè)備內(nèi)水的水溫T。
[0028]步驟(2)、由供水設(shè)備開(kāi)始供水，在供水過(guò)程中由超聲波測(cè)距單元實(shí)時(shí)測(cè)量取水容器中實(shí)時(shí)水面高度H，并同時(shí)記錄供水時(shí)間t、出水流量Qtl ;根據(jù)供水設(shè)備的出水流量Qtl以及供水時(shí)間t，獲得單位 時(shí)間Λ t內(nèi)取水容器內(nèi)水面上升高度Λ Hi,以獲得對(duì)應(yīng)時(shí)間下的取水容器截面積 Si。
[0029]獲得取水容器中水的原始體積Volumeci具體過(guò)程為，如圖2所示，由超聲波傳感器測(cè)出取水容器中原始水面高度Htl，可設(shè)定水流量為Qtl，在極短的時(shí)間At內(nèi)(At足夠小時(shí)，可將變化的體積看作等截面積S)，測(cè)量水面高度為H1，再過(guò)At時(shí)間，測(cè)量水面高度為4……通過(guò)公式⑴可以計(jì)算獲得截面積S1, S2,……，Sn，由此可得點(diǎn)的序列(HpS1),(H2, S2)……(Hn, Sn)。
[0030]Si = (Q0* Λ t) / (H1-HiJ (I)
[0031]其中i為I以上的自然數(shù)，SP i = 1，2，......，n。
[0032]步驟⑷、由測(cè)量得到的實(shí)時(shí)水面高度H計(jì)算其高度變化的速率，結(jié)合已知的恒定出水速度后，采用擬合方法估計(jì)出取水容器中水的原始體積V0Iumetl,即根據(jù)所得取水容器截面積Si,利用擬合算法獲得截面積S與水面高度H的函數(shù)關(guān)系為S = g(H),由此通過(guò)公式(2)進(jìn)行積分運(yùn)算，可預(yù)測(cè)取水容器中水的原始體積Volun^。
【權(quán)利要求】
1.一種用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 供水設(shè)備，用于供水并記錄供水時(shí)間和出水流量； 設(shè)置于供水設(shè)備內(nèi)的測(cè)溫單元，用于測(cè)得供水設(shè)備內(nèi)水的水溫； 紅外測(cè)溫單元，用于測(cè)量取水容器內(nèi)水的原始水溫； 超聲波測(cè)距單元，用于測(cè)量取水容器內(nèi)水的原始水面高度和混合過(guò)程中的實(shí)時(shí)水面高度； 控制器，用于獲取供水設(shè)備的供水時(shí)間、出水流量及水溫，以及獲取取水容器內(nèi)水的原始水溫、原始水面高度、實(shí)時(shí)水面高度；所述控制器獲得供水設(shè)備的供水總量和取水容器內(nèi)水的原始體積；根據(jù)所述取水容器內(nèi)水的原始體積結(jié)合供水總量獲得混合后取水容器內(nèi)水的總體積，并將所述取水容器內(nèi)水的原始體積結(jié)合原始水溫、供水設(shè)備內(nèi)水的水溫結(jié)合供水總量后獲得取水容器內(nèi)水的體積與溫度的乘積；利用所述取水容器內(nèi)水的體積與溫度的乘積和混合后取水容器內(nèi)水的總體積結(jié)合獲得取水容器內(nèi)混合水的水溫； 顯示模塊，與控制器連接，用于實(shí)時(shí)顯示取水容器內(nèi)混合水的水溫。
2.根據(jù)權(quán) 利要求1所述用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述供水設(shè)備供應(yīng)熱水或者冷水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述供水設(shè)備為飲水機(jī)或開(kāi)水器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外測(cè)溫單元為非接觸式紅外溫度傳感器。
5.一種基于權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述用于供水設(shè)備的水溫檢測(cè)系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟(1)、獲取取水容器內(nèi)水的原始水溫Ttl和原始水面高度Htl，及獲取供水設(shè)備內(nèi)水的水溫T ； 步驟(2)、由供水設(shè)備供水，并記錄供水時(shí)間t、出水流量Qtl及實(shí)時(shí)水面高度H ； 步驟(3)、根據(jù)供水設(shè)備的出水流量Qtl以及供水時(shí)間t，獲得單位時(shí)間Λ t內(nèi)取水容器內(nèi)水面上升高度Λ Hi,以獲得對(duì)應(yīng)時(shí)間下的取水容器截面積Si ； 步驟(4)、根據(jù)所得取水容器截面積Si,利用擬合算法獲得截面積S和實(shí)時(shí)水面高度H間的函數(shù)關(guān)系，經(jīng)積分運(yùn)算獲得取水容器內(nèi)水的原始體積V0Iumetl ； 步驟(5)、獲得混合后取水容器內(nèi)水的體積與溫度的乘積和混合后取水容器內(nèi)水的總體積，再計(jì)算得到取水容器內(nèi)混合水的水溫:
T混=(Volume0*T0+Q0*t*T) / (Volume0+Q0*t)。
【文檔編號(hào)】G01J5/10GK104019904SQ201410246546
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】陳云, 吳奇, 鐘山, 劉建明 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)