智能节水控制系统的制作方法

1.本发明涉及工业水洗或水质维护设备技术领域，尤其是指一种智能节水控制系统。


背景技术：

2.在工业水洗或水质维护设备领域，为保持水质良好，通常采用动态调节清水的注入量来达到调整水质的作用。以检测水箱内ph值为例，ph检测装置用于检测水箱内水的ph值，流量控制装置装设于清水注水孔，当水箱内水质过酸或过碱时，其水质的ph值会偏大或偏小，流量控制装置会调大清水的注水量，以使水箱内的ph值回归到设定值，然而这种调节方式没有考虑到水资源的节约问题，流量控制装置调大之后，需要等到ph值达到另一个设定的触发值时才会减小清水的注水量，在此过程中，尽管实现对水质的ph值维持，但用水量较大，生产成本居高不下。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种在有效维持水质ph值的前提下有效降低用水量的智能节水控制系统。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种智能节水控制系统，包括节水设备及与节水设备连接的控制终端，所述控制终端包括用于监测节水设备中水槽内水质ph值的ph检测装置、用于调节注液量的流量控制装置、处理单元及预警装置，该流量控制装置装设于节水设备的注水口；ph检测装置、流量控制装置及预警装置与处理单元电连接；所述处理单元设置有上限值、上限触发值、下限触发值和下限值，上限触发值和下限触发值处于上限值和下限值之间；
5.ph检测装置反馈的ph值处于上限触发值和下限触发值之间时，在处理单元的控制下，流量控制装置按照预先设定的节水比例减小注液量，当处理单元接收到的ph值达到上限触发值或下限触发值时，在处理单元的控制下，流量控制装置自动调大注液量至接收到的ph值回归到上限触发值或下限触发值时停止调节，随后在处理单元的控制下，流量控制装置再次按照预先设定的节水比例减小注液量，如此反复循环。
6.优选的，所述节水比例为10％至25％。
7.优选的，还包括与控制终端无线连接的云存储平台，处理单元按照时间轴记录水槽内水质的ph值、节水比例、流量控制装置的流量值及持续时间值进行存储并发送至云存储平台。
8.优选的，当处理单元接收到的ph值达到上限值或下限值时，处理单元生成处理指令并发送至云端和/或预警装置。
9.优选的，所述预警装置包括微信小程序、微信公众号、手机app客户端和/或电子接收终端。
10.优选的，所述预警装置包括用于更改或调节流量控制装置的图形界面，该图形界
面设置有用于修改处理单元中上限值、上限触发值、下限值、下限触发值和流量控制装置的参数值的对话框以及用于选择报警方式的对话框。
11.优选的，所述控制终端在设定的间隔时间内上传ph检测装置及流量控制装置监测的ph数值、流量值和通过图形界面输入的参数值。
12.优选的，当所述处理单元接收到ph值等于-1时，预警装置发出ph检测装置与处理单元通信失败的警示；当所述处理单元接收到ph值等于14时，预警装置发出ph检测装置脱离水槽内水质的警示。
13.优选的，所述控制终端包括用于检测水箱内水质电导率的电导率传感器，当所述处理单元接收到导电率值等于-1时，预警装置发出电导率传感器与处理单元通信失败的警示；当所述处理单元接收到导电率值等于0时，预警装置发出电导率传感器脱离水槽内水质的警示。
14.优选的，当所述流量控制装置检测到的流量值小于设定值时，且上传次数小于设计次数时，预警装置发出注水流量过低的警示。
15.本发明的有益效果在于：本发明提供了一种智能节水控制系统，通过增加设定上限触发值和下限触发值，ph检测装置反馈的ph值达到上限触发值时，处理单元将自动生成出发指令给流量控制装置，通过提高添加水流量用以调高水洗池内药水的ph值，直至水洗池内的ph值回归至上限触发值和下限触发值之间，此时，水洗池内的水质符合生产需要。此时，流量控制装置自动在处理单元的控制作用下按照预先设定的节水比例值减小注液量，以达到节约用水的目的，在设定时间段之后，若水洗池内的ph值依然维持在上限触发值和下限触发值之间，则流量控制装置自动在处理单元的控制作用下继续按照预先设定的节水比例值进一步减小注液量；若通过若干次流量调节之后，ph检测装置反馈的ph值达到上限触发值，则重复上述调节，直至水洗池内的ph值回归至上限触发值和下限触发值之间。在上述调节过程中，实现了对用水量的精准管控和节能减排效果，实施生产效果最大化，减少不必要的排放与溢流，性价比高，实用性强。
附图说明
16.图1为本发明智能节水控制系统的结构原理示意图。
17.图2为智能节水系统上传数据进行分析而产生的报警记录的界面。
18.图3为案例一中节水控制系统使用前的流量-ph值变化曲线图。
19.图4为案例一中节水控制系统使用后的流量-ph值变化曲线图。
20.图5为案例二中节水控制系统使用前的流量-ph值变化曲线图。
21.图6为案例二中节水控制系统使用后的流量-ph值变化曲线图。
具体实施方式
22.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
23.如图1至图2所示，一种智能节水控制系统，包括节水设备及与节水设备连接的控制终端，所述控制终端包括用于监测节水设备中水槽内水质ph值的ph检测装置、用于调节注液量的流量控制装置、处理单元及预警装置，该流量控制装置装设于节水设备的注水口；
ph检测装置、流量控制装置及预警装置与处理单元电连接；所述处理单元设置有上限值、上限触发值、下限触发值和下限值，上限触发值和下限触发值处于上限值和下限值之间；ph检测装置反馈的ph值处于上限触发值和下限触发值之间时，在处理单元的控制下，流量控制装置按照预先设定的节水比例减小注液量，当处理单元接收到的ph值达到上限触发值或下限触发值时，在处理单元的控制下，流量控制装置自动调大注液量至接收到的ph值回归到上限触发值或下限触发值时停止调节，随后在处理单元的控制下，流量控制装置再次按照预先设定的节水比例减小注液量，如此反复循环。
24.以电路板的蚀刻水洗液为例，需要维持水洗池内的水质ph值在2.8至8之间，本发明的智能节水控制系统会增加设定上限触发值和下限触发值，ph检测装置反馈的ph值达到上限触发值时，处理单元将自动生成出发指令给流量控制装置，通过提高添加水流量用以调高水洗池内药水的ph值，直至水洗池内的ph值回归至上限触发值和下限触发值之间，此时，水洗池内的水质符合生产需要。此时，流量控制装置自动在处理单元的控制作用下按照预先设定的节水比例值减小注液量，以达到节约用水的目的，在设定时间段之后，若水洗池内的ph值依然维持在上限触发值和下限触发值之间，则流量控制装置自动在处理单元的控制作用下继续按照预先设定的节水比例值进一步减小注液量；若通过若干次流量调节之后，ph检测装置反馈的ph值达到上限触发值，则重复上述调节，直至水洗池内的ph值回归至上限触发值和下限触发值之间。在上述调节过程中，实现了对用水量的精准管控和节能减排效果，实施生产效果最大化，减少不必要的排放与溢流，性价比高，实用性强。
25.本实施例中，所述节水比例为10％至25％，优选的方式是节水比例为10％，即流量控制装置自动在处理单元的控制作用下减小10％的流量，即按照当前流量的90％继续加注水。水的加注量的减小幅度即节水比例可以根据生产加工场合、加注设备的大小和效率确定，在保证药水ph值调节准确性的前提下提高了调节效率，提高了蚀刻水洗的加工质量，可靠性高。
26.本实施例中，还包括与控制终端无线连接的云存储平台，处理单元按照时间轴记录水槽内水质的ph值、节水比例、流量控制装置的流量值及持续时间值进行存储并发送至云存储平台。基于物联网的控制器及传感器数据收集，作出物联网数据采集，实现对数据进行采集与分析，得出合理控水方案，以动态调节，并实时下发指令进行变更与修改；此外，利用云存储平台还能为使用者单独建档，用于记录和保存生产加工和控制信息，通过操作记录把每个帐号的下发帐号信息进行记录在案，利于设备的控前控后及跟进。
27.结合产品上传参数属性进行分析与组合，进行使用者用水产品的评估判断，并做出产品的预警操作，并以手机或微信小程序推送给平台负责人员，进行评估硬件问题或优化执行方案，实现全面多功能的预警提醒，达到生产效果提升、品质保证、高效管理、便捷操作等多功能提升人员效率；
28.本实施例中，当处理单元接收到的ph值达到上限值或下限值时，处理单元生成处理指令并发送至云端和/或预警装置。具体的，所述预警装置包括微信小程序、微信公众号、手机app客户端和/或电子接收终端。
29.具体的，所述控制终端在设定的间隔时间内上传ph检测装置及流量控制装置监测的ph数值、流量值和通过图形界面输入的参数值。通过结合流速控制设备、方法和存储介质的发明结合物联网设备数据，进行控制与实现各种参数及数据变化；针对效果数据分析结
果，下发个性化指令进行控制改变使用效果，生产指令通过云端下发相关参数，让设备作出相关工艺调节，达到精准用水的控制。
30.由于对生产场景有丰富的数据收集与行业经验，可根据设备采集数据，配合行业经验，制定出行之有效的生产参数，无需到达现场指导调节和维护；通过4g网络达到长时间握手通讯，确保指令的精准下发，与按收生效生产参数；结合上传数据的属性值，做出行业的判断依据，达到精确分析产线生产情况，做到每时刻的监控；优秀的平台架构，以公司-产线-设备-属性等多纬度进行层级管理，提供多样的查看权限与设置权限；操作方便，实用性强。
31.本实施例中，所述预警装置包括用于更改或调节流量控制装置的图形界面，该图形界面设置有用于修改处理单元中上限值、上限触发值、下限触发值、下限值和流量控制装置的参数值的对话框以及用于选择报警方式的对话框。
32.上限触发值和下限触发值设计，为处理单元划定出了合理的触发区间，且上限触发值和下限触发值处于上限值至下限值之间，智能节水控制系统在该触发区间内进行调节控制时，能有效避免水洗池内的水质ph值超出上限值至下限值的区间范围，进一步保证了蚀刻水洗加工的质量，可靠性高。
33.本实施例中，当所述处理单元接收到ph值等于-1时，预警装置发出ph检测装置与处理单元通信失败的警示；当所述处理单元接收到ph值等于14时，预警装置发出ph检测装置脱离水槽内水质的警示。
34.本实施例中，所述控制终端包括用于检测水箱内水质电导率的电导率传感器，当所述处理单元接收到导电率值等于-1时，预警装置发出电导率传感器与处理单元通信失败的警示；当所述处理单元接收到导电率值等于0时，预警装置发出电导率传感器脱离水槽内水质的警示，具体的，当所述流量控制装置检测到的流量值小于设定值时，且上传次数小于设计次数时，预警装置发出注水流量过低的警示，以提醒操作员人工介入处理。
35.需要补充说明的是：本发明针对智能设备还可以进行数据状态收集，1)区分每一条属性值，以行业经验进行数据属性分析，进行组合判断机制，形成不同类型的产品应用模式，结合成产品应用在不同场合下都实用，2)通过属性的变化趋势进行做出预警判断，结果应用在不同场景下进行预警处理，通过预警判断做出相关数据输出，并进行核心推送到关键岗位人员，如产品经理，研发人员，生产人员进行问题处理及情况分析；达到预想的效果，达到对用水的精准管控，实施生产效果最大化，减少不必要的排放与溢流；应用pcb线路板行业生产溢流用水场景，设备应用在注水口，针对生产必要环境及品质进行监测与获取数据，根据实际生产环境进行控制，控制水流的流速与品质相互交集，达到实现保持生产品质，与用水效率的节省效果。
36.通过智能数据采集，制定各类型预警信息及处理机制，实现对智能节水的精准控制与模式切换，在动态控制过程中节约水资源，从而达到进一步节水的效果，经济效益更高。
37.在实际应用中：通过收集设备参数信息进行属性的判断、分析、对比、组合、最终实现产品反馈真实应用场景，并做出对应的预警分析与便捷的通知机制；结合产线生产前后的对比，以控制前的水质来制定后续的控水方案，并根据产线水质进行下发云端大数据计算的控水方案指标，实现产线精准用水指标及水质保证；产线的指标会根据用水量与水槽
品质而改变，本地收集数据并上传至云端，通过大数据分析平台汇总大量数据进行整合，提炼最优的流速控制方案，并进行下发指令，实现控制后监控；
38.水质范围判定：剔除偏离值保证80％-90％以上的水质参数位于区间内。
39.方案1：切比雪夫不等式【对于任意分布的数据，至少有(1-1/k2)的数据落在
±
k个标准差之内，其中k是大于1的任意数(不一定是整数)】
40.ph值平均值(查询范围内剔除1、2后的所有值)
41.ph值标准差：
[0042][0043]
剔除20％偏差大的数据，取每个数据的偏差值剔除最大的10％-20％数目d对应的ph值xi，选定剩余数据中ph值值的最小值-最大值，作为ph值区间。
[0044]
以上为监控到的正常生产的ph值范围，再依据我国对于工业用水自来水的水质标准ph值范围6.5-8.5，设定出产线需要管控的ph值范围，硬件会在此范围内管控水质。
[0045]
对于流量的设定，监控期，会依照生产时的平均流量作为传统流量，传统流量＝用水量/注水时间。从而定义管控的大小流量大：大流量＝传统流量*110％，小流量＝传统流量*70％，在水质满足要求状况下，会以小流量注水，水质超标，会以大流量注水，直至水质符合要求。后台会计算，启用功能后，每日大小流量的占比时间，以及节水效果，从而优化大小流量的值。从而达到用水的精确管控，和节水效果的最优值。
[0046]
本发明的节水器的效果验证方法如下：
[0047]
一、以“实际注水时间”与“累计水用量”两项参数对比评估，
[0048]
二、实际的注水时间获取方式：由节水系统后台提供，控前时间与控后时间保持一致；
[0049]
三、累计水用量获取方式：由节水系统后台的统计量或单注水口水表中的总用量；
[0050]
验证对比方法：
[0051]
控水前，同样注水时间内产生的累计用水量，
[0052]
控水后，同样注水时间内产生的累计用水量，算出最终节省比例；
[0053]
验证公式为：节水效果＝(控前累计用水量-控后累计用水量)/(控前累计用水量)
×
100％。
[0054]
见图3和图4，案例一为江苏某企业的蚀刻水洗设备的节水对比数据：
[0055][0056]
见图5和图6，案例二为深圳某企业酸洗设备的节水对比数据：
[0057][0058]
通过上述案例可知，在保证正常生产加工和用水的前提下，节水率达到23％以上，节水效果明显。
[0059]
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(x)”、“纵向(y)”、“竖向(z)”“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
[0060]
此外，如有术语“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或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0061]
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
[0062]
以上所述实施例仅表达了本发明的若干实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。