用于涉及凈化、循環(huán)和/或分離的水混合裝置的調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】本發(fā)明描述一種用于調(diào)節(jié)允許凈化和或者再生或分離水的混合裝置的方法，所述方法包括在測量點測量混合裝置的水中的水質(zhì)參數(shù)；基于水質(zhì)參數(shù)的量值決定水質(zhì)參數(shù)的限值，所述限值是潔凈水限值的參比；和如果在測量點中的水質(zhì)參數(shù)在水質(zhì)參數(shù)的限值外部，則在混合裝置中分離水，否則再生水。
【專利說明】
用于涉及凈化、循環(huán)和/或分離的水混合裝置的調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)允許凈化和或者再生或分離水的混合裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全部高級系統(tǒng)均具有某個種類的調(diào)節(jié)或控制系統(tǒng)。本發(fā)明涉及用于水凈化和循環(huán)或分離的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的例子是淋浴器或盥洗池等。在下文，這類裝置稱作混合裝置，這與再生或分離去除已經(jīng)用過的水(例如流入淋浴器中地漏的水)的能力相關(guān)。
[0003]本發(fā)明的一個目的提供用于這類混合裝置的調(diào)節(jié)方法，所述調(diào)節(jié)方法就系統(tǒng)水回路內(nèi)部的可靠性(無論水源是什么)和可能擾動而言改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]上述目的通過一種用于調(diào)節(jié)允許凈化和或者再生或分離水的混合裝置的方法實現(xiàn)，所述方法包括:
[0005 ]-在測量點測量混合裝置中水的水質(zhì)參數(shù)；
[0006]-基于水質(zhì)參數(shù)的量值決定水質(zhì)參數(shù)的限值，所述限值是潔凈水限值的參比；和
[0007]-如果在測量點中的水質(zhì)參數(shù)在水質(zhì)參數(shù)的限值外部，則在混合裝置中分開水，否則再生水。
[0008]在這種情況下，表述“調(diào)節(jié)”具有幾個同義詞，例如控制，這也由本發(fā)明體現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明涉及基于水質(zhì)參數(shù)的量值決定水質(zhì)參數(shù)的限值，這暗示不受確定限值的絕對值調(diào)節(jié)的主動調(diào)節(jié)構(gòu)思。否則，絕對值目前用來調(diào)節(jié)其他混合裝置。
[0010]相對于本發(fā)明，應(yīng)當指出調(diào)節(jié)方法涵蓋在系統(tǒng)中的相同位置即在一個和相同的傳感器中進行水質(zhì)參數(shù)測量以獲得瞬時值及決定限值的測量的情況，和其中在不同位置和因此在不同傳感器中進行這兩種測量的情況。因此，根據(jù)一個具體實施方案，在其中測量水質(zhì)參數(shù)瞬時值的測量點進行水質(zhì)參數(shù)測量以決定限值。在本發(fā)明的另一個具體實施方案中，在其中測量水質(zhì)參數(shù)瞬時值的測量點之外的另一個測量點進行水質(zhì)參數(shù)測量以決定限值。后一情況暗示雖然總是存在測量的水質(zhì)參數(shù)瞬時值，但是這個測量點并不必然地充當設(shè)定什么應(yīng)當視為系統(tǒng)中潔凈水的限值范圍的測量點。然而，本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法涉及動態(tài)調(diào)節(jié)并且不涉及使用絕對值。本發(fā)明提供了解決與下述事實相關(guān)的問題的調(diào)節(jié)方法:抵達混合裝置(如淋浴器)的給水正常情況下隨時間推移具有變動的質(zhì)量。
[0011]上文還暗示當聲稱“7K”時，應(yīng)當理解這可以指本發(fā)明混合裝置內(nèi)部容納的流的不同部分。
[0012]另外，取決于水的質(zhì)量，表述“混合裝置”與再生或分離的能力有關(guān)。如此推動調(diào)節(jié)過程，從而如果在測量點中的水質(zhì)參數(shù)在水質(zhì)參數(shù)的限值外部，則將水分離去除，因為認為它不適宜。然而，只要水具有良好質(zhì)量，則將水在混合裝置系統(tǒng)中再循環(huán)以便重復使用。還可以談到，分離去除的水可以通過凈化或另一個類型的處理作進一步加工，或可以引向棄去并且送至排水管。
[0013]另外，表述“如果在測量點中的水質(zhì)參數(shù)在水質(zhì)參數(shù)的限值外部”暗示具有指示不夠潔凈的水的值。取決于何種類型的水質(zhì)參數(shù)正在使用，這種“外部”可以指高于或低于測量值。提及表述“潔凈水”時，這暗示可接受在系統(tǒng)中再循環(huán)(即并非必須分離除去的)的水。另外，“分離除去”并不明確地意指拋棄，但是可以暗示分離去除隨后用于其他目的的水流。然而，當分離除去水時，它在系統(tǒng)的主要再循環(huán)回路中不再循環(huán)。
[0014]本發(fā)明具有幾個優(yōu)點。首先，調(diào)節(jié)過程提供對所用水源的自動調(diào)整。由于水及其特性對不同來源而言變動，因此一個優(yōu)點是使用如根據(jù)本發(fā)明的“智能系統(tǒng)”，從而水質(zhì)和水質(zhì)參數(shù)的限值可以針對特定條件單獨設(shè)定。第二，調(diào)節(jié)過程還確?；旌涎b置以恰當方式調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部的擾動。由于調(diào)節(jié)過程受動態(tài)調(diào)節(jié)推動并且不利用絕對值，所以系統(tǒng)可以調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部不影響水質(zhì)但實際上僅影響測量值的變。一個可能例子是測量用傳感器上污染狀況與水中致污物的差異。下文進一步討論這點。
[0015]作為又一個例子，本發(fā)明還可以處理例如在水入流上布置的傳感器和在水收集單元中布置于地漏內(nèi)的傳感器之間的永久偏移。如果在收集單元中傳感器上存在結(jié)垢或致污物，這種偏移可以例如發(fā)生。由于隨時間推移比較傳感器的值時，系統(tǒng)在這種情況下可以檢出該偏移，所以也可以通過本方法處理這種偏移，從而在考慮這種偏移時設(shè)定限值。
[0016]本發(fā)明還提供增加的基于不同需要和要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能力。不僅通過調(diào)節(jié)直接水質(zhì)參數(shù)，還通過考慮其他參數(shù)，這是可能的。例如，如果淡水供給量十分低，則可能有意義的是能夠以高度再循環(huán)模式調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而分離除去很少的水，即，如果這種水在后續(xù)單元中未凈化并且隨后返回混合裝置的話。隨后，混合裝置可以具有相對增加的濾器效應(yīng)，如通過包含更大或更多的濾器。在另一方面，當系統(tǒng)的總成本是關(guān)鍵因素時，則系統(tǒng)可以根據(jù)影響這點的參數(shù)(如濾器消耗量和例如水凈化成本)調(diào)節(jié)，這例如與水中的污染水平以及溫度有關(guān)。
附圖簡介
[0017]圖1顯示其中可以實施根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方案的調(diào)節(jié)方法的混合裝置的簡化流程圖。
[0018]圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的可能調(diào)節(jié)方法回路的程序流。
[0019]圖3顯示調(diào)節(jié)本發(fā)明混合裝置的圖。
【具體實施方式】
[0020]下文公開了本發(fā)明的一些具體實施方案。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方案，通過統(tǒng)計處理設(shè)定限值。根據(jù)另本發(fā)明的一個具體實施方案，通過計算移動平均值決定水質(zhì)參數(shù)的限值。計算移動平均值可能在上文提到的兩種情況下有意義，即當限值在與瞬時值相同的測量點中決定時和另外在另一個測量點作出這個決定的情況下。
[0022]計算移動平均值或另一個形式均值的指令允許系統(tǒng)調(diào)節(jié)水入流的天然變化。為時間段設(shè)定限值的存儲器應(yīng)當至少覆蓋正常使用情況。一個例子是超過5分鐘，因為6-7分鐘可以視為正常使用淋浴器形式的混合裝置。
[0023]另外，對于統(tǒng)計處理，可以使用許多不同的目的數(shù)學方法。因此，限值可以通過不同的數(shù)學運算設(shè)定。使用的可能運算的例子是K-均值聚類法和/或移動平均法(例如低通濾器)。1(-均值聚類法可以用來移除或濾去對應(yīng)于明顯污染的水的測量值或群組。作為一個例子，當觀察圖3時，在實際調(diào)節(jié)方法中可以濾去顯示出高值及本身明顯污染的值的峰內(nèi)部的測量值。因而，限值可以按又一種苛刻方式限制以確保系統(tǒng)中正在使用潔凈水的可靠性較高。移動平均法也可以用于相同目的，并且在這種情況下這涉及濾除短變異。這種特征提供了基于不同類型的條件和某些所需結(jié)果而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可能性。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的又一個具體實施方案，調(diào)節(jié)還包括預測，并且其中水的分離或再生還基于水質(zhì)參數(shù)的未來預測值。通過在調(diào)節(jié)方法中并入預測，系統(tǒng)還可以調(diào)節(jié)未來的合理水質(zhì)。這是本發(fā)明“智能系統(tǒng)”構(gòu)思中的另一個可能特征。為了能夠預測，未來值可可以消除或最大限度減少待解決的其他可能的系統(tǒng)問題，如從傳感器測量到系統(tǒng)內(nèi)部實際動作所需要的時間和當系統(tǒng)從再循環(huán)行進至分離或相反情況時閥門關(guān)閉/開放的延遲。
[0025]可以進一步談到，本發(fā)明的預測模式可以涉及計算水質(zhì)參數(shù)測量值導數(shù)的運行。一個可能例子是基于實際測量值進行預測。
[0026]用于測量水質(zhì)參數(shù)瞬時值的測量值可以在混合裝置內(nèi)部的不同位置獲得。根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方案，獲得水質(zhì)參數(shù)瞬時值的測量點在水收集單元中或之后執(zhí)行。水收集單元安置在混合裝置的開放部分之后。如圖1中所見，這個開放部分是其中水在使用者上方噴灑并且隨后收集于所謂收集單元內(nèi)的實際淋浴器。另外，在圖1中還顯示直接位于淋浴器下方的傳感器，在這種情況下所述傳感器是位于水收集單元內(nèi)的傳感器。
[0027]該收集單元可以包含半開式給水管線，但是可以是多種其他類型和形狀的。測量點合適地安置在收集單元內(nèi)部或與之緊鄰。然而，應(yīng)當指出測量點實際上也可以安置在收集單元之后，例如在罐中、在栗之前或之后或在濾器之前的某個地方，如圖1中所示。由于測量涉及混合裝置中的潔凈水與污染水，這個點不適合在濾器之后或在實際淋浴器噴嘴中。然而應(yīng)當指出，這些位置也可以包含用于測量的其他傳感器。作為一個例子，一個或多個傳感器，如一個電導率(EC)傳感器，可以布置在濾器之后。這種EC傳感器可以在濾器之后測量水質(zhì)參數(shù)并且本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法也可以通過利用來自這個EC傳感器的輸入執(zhí)行，例如動態(tài)地設(shè)定限值。
[0028]另一個例子是在濾器后測量壓力以獲得可能的經(jīng)濾器壓降值并且如此顯示濾器耗用水平的傳感器。另外，如果濾器有缺陷，這也可以按這種方式提示。
[0029]如從上文理解，本發(fā)明涉及確定什么應(yīng)當視為污染的水。為了能夠做到這點，必須定義潔凈水，這通過設(shè)定本發(fā)明水質(zhì)參數(shù)的限值或多個限值產(chǎn)生。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方案，通過在潔凈水存在的位置和時間處測量水質(zhì)參數(shù)決定水質(zhì)參數(shù)的限值。為了能夠根據(jù)上文運行系統(tǒng)，系統(tǒng)必須“知道”將在何處測量潔凈水。一個可能例子是在入流中或當確定罐僅容納潔凈水時在儲罐中測量水。當罐在已清空后剛充滿潔凈水時，后者可能顯而易見。
[0030]另外，用于決定限值的測量點可以位于不同位置。如上所述，這個測量點可也以是一個且與測量瞬時值的測量點相同的測量點。但是，其他位置也是可能的。根據(jù)一個具體實施方案，在到達混合裝置的入流水中進行水質(zhì)參數(shù)測量以決定限值。在另一個情況下，在容納入流水和/或再循環(huán)水的儲罐中進行水質(zhì)參數(shù)測量以決定限值。另一個備選項是系統(tǒng)中多個混合裝置的共用入流水中的中央傳感器。在這些情況下，存在幾種不同選項，如在熱水或冷水入流上局部具有一個傳感器，或在容納入流水和/或再循環(huán)水的儲罐中具有一個傳感器。
[0031]如上文提示，本發(fā)明的方法還可以涉及額外的調(diào)節(jié)特征。根據(jù)一個具體實施方案，提供來自傳感器的額外輸入，從而甚至進一步增加可靠性。
[0032]另外，調(diào)節(jié)方法還可以基于某些參數(shù)調(diào)整。一個這樣的參數(shù)是溫度。由于冷的污染水與熱的污染水相比具有低能量含量，所以調(diào)節(jié)過程還考慮水的溫度用于調(diào)節(jié)也可以是有意義的。因而，限值可以依賴于水的溫度。另外，水流量也可以是可以針對其調(diào)整方法的參數(shù)。在這種情況下，又一個問題是找到從再循環(huán)模式行進至分離模型和相反情況的最佳時程。因而，當運行從再循環(huán)模式行進至分離模式或相反時，本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法還可以涉及延遲的手段。延遲可以尤其基于半開式給水管線的長度并入，所述給水管線在其末端具有開口以便在水不足夠潔凈時使水流向分離，因而相對于流量而優(yōu)化從再循環(huán)模式行進到分離模型或相反情況的時序。
[0033]另外，例如，測量的經(jīng)濾器壓力差也可以用于調(diào)節(jié)過程。因而，可以增加濾器的耐久性并可以方式濾器壓裂。
[0034]水質(zhì)參數(shù)可以是一種或幾種參數(shù)。例子是密度、表面張力、電導率、滲透壓、去污力或濁度。電導率是優(yōu)選使用的參數(shù)，因為這個參數(shù)可以通過電導傳感器(如電導率(EC)傳感器)測量，所述電導傳感器從系統(tǒng)解決方案和成本角度均是有效備選。
[0035]附圖詳述
[0036]圖1顯示其中可以實施根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方案的調(diào)節(jié)方法的混合裝置的簡化流程圖。在這種情況下，混合裝置是淋浴器。水通過冷水和熱水管線流入系統(tǒng)。水輸入儲罐?？梢源嬖谝呀?jīng)安置在入流管線上或罐中的傳感器。當獨立傳感器用于決定限值時，這種傳感器可以是決定限值的傳感器。水可以從儲罐穿過凈化單元栗送，所述凈化單元一般包括一個或幾個濾器，例如一個預濾器和一個納米濾器。凈化水在用于淋浴器中并流入地漏中的收集單元。這種水收集單元一般可以包括在其末端具有與分離或再循環(huán)連接的開口的半開式給水管線。在半開式給水管線中提供一個或多個傳感器(參見下圖1的淋浴器)。在混合裝置的這個點中的傳感器或多個傳感器內(nèi)測量瞬時值，也可以通過使用例如移動平均法決定限值。
[0037]如果水足夠潔凈，則水再循環(huán)至儲罐，否則將水分離除去并且可能通過凈化或處理進一步加工或簡單地棄至排水管。
[0038]傳感器例如還可以布置在混合裝置的其他位置，如濾器后所示?？梢圆贾眠@個傳感器以提供甚至進一步的動態(tài)調(diào)節(jié)。
[0039]如上文提到，水質(zhì)參數(shù)可以是電導率并且傳感器(電導率(EC)傳感器)包含電極對。由于EC傳感器可以與隨時間推移改變的參比連接，所以可以限制或消除可能的結(jié)垢問題。因而，根據(jù)本發(fā)明的可以甚至傳感器電極上存在脂肪和其他沉積物層情況下進行電導率的測量。因此，本發(fā)明提供其中可以區(qū)分在電極上的污垢與水中污垢/致污物的“智能系統(tǒng)”。
[0040]就利用電導率和EC傳感器而言，還可以說這些傳感器可以在技術(shù)上涉及測量電阻，并且其中隨后通過轉(zhuǎn)換測量的電阻值獲得電導率。混合裝置還可以包括與EC連接的微處理器。另外，還應(yīng)當談到，電導率也可以用來測量除水質(zhì)之外的其他參數(shù)，如液位和流量。
[0041]就本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法而言，應(yīng)當指出這種方法可以用于一個和相同的混合裝置如淋浴器中的幾股相關(guān)流上。作為一個例子，來自混合淋浴器底板的水可以例如收集在具有獨立測量點的多個不同收集點中。
[0042]在圖2中顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一個調(diào)節(jié)回路。如可以從塊狀圖顯而易見，根據(jù)本發(fā)明存在幾種可能性，如在與用于瞬時值的測量點相同的測量點中或在另一個測量點中并且例如使用不同形式的統(tǒng)計處理，決定限值。另外，決定限值的步驟還可以包括考慮其他額外的測量參數(shù)，如溫度、壓降和/或流量，以調(diào)整調(diào)節(jié)方法。
[0043]在圖3中顯示根據(jù)本發(fā)明方法的一個調(diào)節(jié)過程的圖，在這種情況下，所述調(diào)節(jié)過程在本發(fā)明的混合淋浴器裝置中進行執(zhí)行。如可指出，點線代表在執(zhí)行調(diào)節(jié)過程時水質(zhì)隨時間推移的限值。黑線代表在其中相同時間段期間測量水質(zhì)的這個點中的水質(zhì)實際量值。
[0044]首先，系統(tǒng)是干涸的并且這是實際測量值為何如此相對低的原。隨后將水栗入系統(tǒng)并且隨后測量值(在這種情況下其為電導率)增加至另一個水平。在這個時間段期間并入不同的擾動，例如正在淋浴的使用者進行的洗發(fā)劑洗頭。當進行這種洗頭時，水質(zhì)量值增加并且當使用者已經(jīng)停止洗發(fā)劑洗頭時復返之前產(chǎn)生一個峰。如應(yīng)當理解，較高值暗示較低的水質(zhì)水平，即較不潔凈的水或至少較不適合在系統(tǒng)中再循環(huán)的水。
[0045]另外，也可以看到，限值隨時間推移基于實際測量值變化。盡管限值的這種變化相當小(這合乎需要)，它仍然隨時間推移受水質(zhì)實際測量值影響。因而，在系統(tǒng)中限值未作為一組固定值給出，而實際上依賴于系統(tǒng)中使用的水及還依賴于系統(tǒng)的實際使用情況，如使用者用洗發(fā)劑洗頭等。
【主權(quán)項】
1.一種用于調(diào)節(jié)允許凈化和或者再生或分離水的混合裝置的方法，所述方法包括: -在測量點測量混合裝置中水的水質(zhì)參數(shù)； -基于水質(zhì)參數(shù)的量值決定水質(zhì)參數(shù)的限值，所述限值是潔凈水限值的參比;和 -如果在測量點中的水質(zhì)參數(shù)在水質(zhì)參數(shù)的限值外部，則在混合裝置中分開水，否則再生水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在其中測量水質(zhì)參數(shù)瞬時值的測量點進行水質(zhì)參數(shù)測量以決定限值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在其中測量水質(zhì)參數(shù)瞬時值的測量點之外的另一個測量點進行水質(zhì)參數(shù)測量以決定限值。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中限值通過統(tǒng)計處理設(shè)定。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中對應(yīng)于明顯污染的水的測量值或群組從全部其他測量值或群組過濾。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其中通過計算移動平均值決定水質(zhì)參數(shù)的限值。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其中調(diào)節(jié)還包括預測，并且其中水的分離或再生還基于水質(zhì)參數(shù)的未來預測值。8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中獲得水質(zhì)參數(shù)瞬時值的測量點在水收集單元中或之后執(zhí)行。9.根據(jù)權(quán)利要求3-8中任一項所述的方法，其中通過在潔凈水存在的位置和時間處測量水質(zhì)參數(shù)決定水質(zhì)參數(shù)的限值。10.根據(jù)權(quán)利要求3-9中任一項所述的方法，其中在到達混合裝置的入流水中進行水質(zhì)參數(shù)測量以決定限值。11.根據(jù)權(quán)利要求3-9中任一項所述的方法，其中在容納入流水和/或再循環(huán)水的儲罐中進行水質(zhì)參數(shù)測量以決定限值。12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中方法中的調(diào)節(jié)過程基于水溫、經(jīng)濾器壓降和/或水流量調(diào)整。13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中當運行從再循環(huán)模式行進至分離模式或相反時，方法中的調(diào)節(jié)過程涉及延遲手段。14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中水質(zhì)參數(shù)是密度、表面張力、導電性、滲透壓、去污力或濁度。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中水質(zhì)參數(shù)是導電性。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中水質(zhì)參數(shù)是在電導率(EC)傳感器中測量的導電性。
【文檔編號】E03B1/04GK105980637SQ201480063937
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2014年12月19日
【發(fā)明人】埃里克·斯帕雷, 阿米爾·邁赫達德·瑪?shù)轮鼙恕ぜ{曼
【申請人】澳必托系統(tǒng)公司