CN109542004A - 智慧生态厕所智能管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及厕所领域，尤其涉及智慧生态厕所智能管理系统。传感执行器基本层包含综合控制部分，综合控制部分通信连接着传感器以及执行器，传感器以及执行器位于终端如厕结构中；传感执行器基本层通信连接着物联网、互联网传输层，物联网、互联网传输层为通信连接层，还包含大数据云服务托管层，所述的大数据云服务托管层为整体控制部分，其通过物联网、互联网传输层通信连接则传感执行器基本层的综合控制部分；还包含可显示系统，所述的可显示系统为显示屏。本系统可以保障智慧生态厕所高可靠性、低人工成本的精细化管理运行。
Description
技术领域
本发明涉及厕所领域，尤其涉及智慧生态厕所智能管理系统。
背景技术
现有的厕所管理十分混乱，智能化程度不高。
发明内容
发明的目的：为了提供一种效果更好的智慧生态厕所智能管理系统，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。
为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：
为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：
智慧生态厕所智能管理系统，其特征在于，
包含电源，电源为以下整体系统供电；
整体系统包含传感执行器基本层，所述的传感执行器基本层包含综合控制部分，综合控制部分通信连接着传感器以及执行器，传感器以及执行器位于终端如厕结构中；传感执行器基本层通信连接着物联网、互联网传输层，物联网、互联网传输层为通信连接层，还包含大数据云服务托管层，所述的大数据云服务托管层为整体控制部分，其通过物联网、互联网传输层通信连接则传感执行器基本层的综合控制部分；
还包含可显示系统，所述的可显示系统为显示屏。
本发明进一步技术方案在于，
所述的综合控制部分包含控制箱，控制箱中包含中控部分；中控部分通信连接着传感器以及执行器；所述的传感器包含温度传感器，温度传感器能够测定终端如厕结构的温度，所述的执行器包含加热装置，当所述的温度传感器温度过低，则通过加热装置进行加热。
本发明进一步技术方案在于，所述的传感器包含红外传感器，所述的红外传感器能够检测人体，其位于终端如厕结构中能检测其中是否有人在使用；中控部分能够获得中控部分的使用情况并通过物联网、互联网传输层传输到大数据云服务托管层并将其在终端机显示。
本发明进一步技术方案在于，所述的执行器包含换气扇，所述的换气扇通信连接着中控部分，挡检测到人体在终端如厕结构中使用的时候，打开换气扇，并在人体使用后的时间T内继续开启换气扇。
本发明进一步技术方案在于，所述的电源通信连接着电负荷错峰保护装置。
本发明进一步技术方案在于，所述的执行器包含冲水部分，所述的冲水部分包含管道以及管道上的自动阀门，冲水部分能够对终端如厕结构的便槽进行冲洗；自动阀门通信连接着中控部分。
本发明进一步技术方案在于，所述的终端机通过手机APP能够随时获知多个终端如厕结构的使用情况。
本发明进一步技术方案在于，还包含和通信部分通信连接的报错模块，所述的报错模块能够在终端机或者终端如厕结构的显示装置中提示厕所正在维修或者有故障。
本发明进一步技术方案在于，所述的终端如厕结构的显示装置位于终端如厕结构的门体上，其上包含显示屏。
采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：本系统根据智慧生态厕所技术特性、管理方式、进化趋势进行设计，充分利用当今智能科技领域前沿、成熟可靠的控制及物联网、大数据技术，采用标准化的机电零部件组成本系统产品，以保障智慧生态厕所高可靠性、低人工成本的精细化管理运行。
附图说明
为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：
图1为发明逻辑链路连接示意图；
图2为发明壳体外部显示示意图；
图3、图4为两个显示界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。
一、本系统由三层体系构成：
(一)传感执行器(基本硬件)层。由综合控制箱、总线、传感器模组、执行器模组构成。
1.综合控制箱：主控制器、直流电源、过欠压保护器(自复式)、人机界面、可控硅输出模组、大功率继电器、交流接触器等组成。其中主控制器由本公司联合工业控制领域专业厂商定制，输入输出充分隔离，支持工业标准RS485及RS232接口标准，可接驳人机界面及DTU(数据传输单元)，程序容量大，可以同时控制4路智慧生态厕所固液分离器、1路搅拌机、5路换气扇各自工作互不影响。
2.总线：为实现智慧生态厕所标准化生产、快速运输、系统组装的要求，综合控制箱至传感器模组和执行器模组的线路采用总线组装结构。现场直接接驳即可，无需专业人员临时接线，大大简化安装流程，减少成本，提升系统运行可靠性。
3.传感器模组：主要由环境温湿度、人体热释电红外、磁感应等传感器组成。主控制器由传感器模组采集的信息判断当前固液分离器工作位置、如厕人员状态、系统运行环境状态，并根据程序作出相应动作。
4.执行器模组：主要由搅拌电机、固液分离器电机、换气扇、照明指示灯等接触器或继电器组成。模组接受主控制器指令完成相应动作。
(二)物联网、互联网传输层。由DTU(数据传输单元)模组、总控模组(物联网数据集中器)组成。对于单个分散智慧生态厕所，其综合控制箱直接与DTU模组相连，综合控制箱相关数据由DTU模组(内置4G流量卡)直接与云服务器对接，上行数据与下达指令由本系统层完成。对于大景区或者客户具体要求的情况下，多个智慧生态厕所较为集中的环境下，先通过物联网由数据集中器把各个厕所数据信息汇总后再通过DTU向上对接。因数据传输包结构设计合理所以实际数据流量非常节省，进一步降低了运行成本。
(三)大数据云服务托管层。所有数据上传至云服务器后，由专门配套的大数据后台软件存储，同时提供管理操作界面，实现厕所运行状态(各装置动作位置、环境参数、如厕人次等重要信息)实时查看，部分参数历史曲线查询，部分指令远程操控(紧急停止等)。随着智慧生态厕所不断改进(投料、取料自动化等)，在大数据云服务支撑下，未来将实现远程托管服务，以极少人工管控遍及全国乃至更广泛区域的智慧生态厕所。
二、本系统基本运行原理(搅拌、固液分离、换气、计数、加温子系统)
(一)搅拌子系统：具备手自动模式。可任意设定搅拌频率、时间间隔，根据环境温度及运行负荷，在公司多年累积测算数据基础上，由程序自行控制搅拌装置运行，达到最低能耗与最佳生物菌剂作用环境营造目的。出料时以手动操作完成，未来可升级为自动出料模式。
(二)固液分离子系统：具备手自动模式。手动模式下用于维护维修及检修。支持如厕人员手动操作，当如厕人员完毕后未手动操作时，系统支持自动操作完成清理。系统兼容未来更为先进的清理方法或新装置控制。
(三)换气子系统：为营造清新如厕环境，并利于生物菌剂高效分解，系统根据内置程序参数自动执行换气动作。如厕时自动换气(独立控制)，如厕后按参数自动换气(凌晨无人时自动执行)。
(四)计数子系统：本系统根据人体热释电红外传感器模组信号，精准计算如厕人次，自动统计当日、当月单厕如厕人次，当日当月总如厕人次，累计总人次，临时统计，菌剂运行负荷日期等，自动提示菌剂更换时间，本子系统所有数据均可上传至大数据云服务器分析。
(五)加温子系统：本系统根据环境温湿度传感器信息，决定实施加温动作，以利于菌剂高效运作，同时保障室内温度水平。可以灵活自由设置工作频率，系统在搅拌机运行时，可以错峰运行加温子系统，保障总用电负荷不至于过高引起不必要跳闸事件发生。
三、系统设计特点
(一)高可靠性
1.自复式过欠压保护：智慧生态厕所一般用于野外或户外环境，供电条件相对恶劣，电压过高或过低时有发生，对于精密的工业控制主机是非常不利的，本系统产品安装过欠压自复式保护器，可防止此类事件引起的设备损坏。
2.固液分离器保护程序：固液分离器是智慧生态厕所核心机电装置，即使因极为少见的传感器故障，也不会发生固液分离器无限制动作烧毁电机或引发其他故障，系统程序内置超限防护。
3.加温装置保护程序：在高寒地区或环境温度过低条件下运行时，系统会启动加温装置保障整体运行，当环境温度持续过低时，系统仍然会自动调整循环间隔，防止加温过负荷。
4.电负荷错峰保护程序：当多个大负荷装置同时运行时，系统自动调整运行时段，可实现错峰运行，降低整体用电负荷，防止超负荷引起电压降落过多或者线路故障。
5.如厕自动清理程序：当人员如厕后未执行手动清理操作时，系统可以自动检测并执行自动清理动作，以保障良好的如厕环境。
(二)高科技含量
1.总线式结构。系统产品所有模组之间采用装配式总线结构，规范了现场机电标准，提高了安装效率，无需专业人员在场即可迅速组装。对于特种场合，可以根据客户要求安装冗余总线，即使总线损坏，也可以迅速恢复功能。
2.手自动模式。为方便临时检修调试，系统各子系统均可设定为各自的手动自动模式。个别系统在手动模式下，也设置了限制范围，以防止人员疏忽导致的不可预料后果发生。
3.大数据托管。随着智慧生态厕所现场安装数量越来越多，实施有效综合管理极其重要。主控制器程序内置通信子程序，可随时接驳物联网(多个厕所集中片区)或者互联网(单个厕所环境)，实现智慧城市管理体制下托管服务。
4.升级及模块化设计。系统部分功能可根据用户需求加以定制，无需改动线路就能实现功能升级。系统产品本身预留部分额外控制接口，可以为定制需求客户增加功能而整体成本不变。
假设终端如厕结构为蹲位，以下为示例的接线端子图和示意实现图；
接线端子图
说明：
蹲位1传感器/按钮：人体传感器与冲厕按钮可并在一起，二者也可单独使用
PLC继电器板有两组，一组为8路，一组为6路。例如：K8_2_2为8路继电器中第2路的2号端子。K6_2_3为6路继电器中第2路的3号端子。
温度参数说明
温度参数设定值为模拟量读取值，而不是温度值，具体关系可参考“温度参数表”界面，本界面并未示出；
当温度大于“加热上限”值时，停止加热，当温度低于“加热下限”值时打开加热；
当温度高于“报警上限”值时，停止加热并报警，当温度低于“报警下限”值时，停止加热并报警；
进入“手动界面”
点击“手动界面”按钮(该按钮左上角有一把锁的符号，说明进入该界面需要密码，密码为：888888)
蹲位手动；
体传感器：人体传感器或冲厕按钮状态显示
打开限位：绿色表示蹲位完全打开
关闭限位：绿色表示蹲位完全关闭
打开按钮：手动控制蹲位打开
关闭按钮：手动控制蹲位关闭
自动按钮：模拟人体传感器或冲厕按钮触发动作
自动ALL按钮：各蹲位同时自动运行
搅拌机手动(注意：需将“搅拌机手动/自动”旋钮旋转至手动状态)
正转按钮：搅拌机手动正转
反转按钮：搅拌机手动反转
打开电加热按钮
按钮按下(绿色)，系统通过温度传感器自动加热发酵池，使发酵池保持一定温度
按钮释放(红色)，加热系统关闭
进入“温度波形”界面
该界面显示温度历史波形(5分钟内的温度走势)
开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。
Claims (9)
1.智慧生态厕所智能管理系统，其特征在于；
包含电源，电源为以下整体系统供电；
整体系统包含传感执行器基本层，所述的传感执行器基本层包含综合控制部分，综合控制部分通信连接着传感器以及执行器，传感器以及执行器位于终端如厕结构中；传感执行器基本层通信连接着物联网、互联网传输层，物联网、互联网传输层为通信连接层，还包含大数据云服务托管层，所述的大数据云服务托管层为整体控制部分，其通过物联网、互联网传输层通信连接则传感执行器基本层的综合控制部分；
还包含可显示系统，所述的可显示系统为显示屏。
2.如权利要求1所述的智慧生态厕所智能管理系统，其特征在于；
所述的综合控制部分包含控制箱，控制箱中包含中控部分；中控部分通信连接着传感器以及执行器；所述的传感器包含温度传感器，温度传感器能够测定终端如厕结构的温度，所述的执行器包含加热装置，当所述的温度传感器温度过低，则通过加热装置进行加热。
3.如权利要求1所述的智慧生态厕所智能管理系统，其特征在于，所述的传感器包含红外传感器，所述的红外传感器能够检测人体，其位于终端如厕结构中能检测其中是否有人在使用；中控部分能够获得中控部分的使用情况并通过物联网、互联网传输层传输到大数据云服务托管层并将其在终端机显示。
4.如权利要求3所述的智慧生态厕所智能管理系统，其特征在于，所述的执行器包含换气扇，所述的换气扇通信连接着中控部分，挡检测到人体在终端如厕结构中使用的时候，打开换气扇，并在人体使用后的时间T内继续开启换气扇。
5.如权利要求3所述的智慧生态厕所智能管理系统，其特征在于，所述的电源通信连接着电负荷错峰保护装置。
6.如权利要求1所述的智慧生态厕所智能管理系统，其特征在于，所述的执行器包含冲水部分，所述的冲水部分包含管道以及管道上的自动阀门，冲水部分能够对终端如厕结构的便槽进行冲洗；自动阀门通信连接着中控部分。
7.如权利要求3所述的智慧生态厕所智能管理系统，其特征在于，所述的终端机通过手机APP能够随时获知多个终端如厕结构的使用情况。
8.如权利要求1所述的智慧生态厕所智能管理系统，其特征在于，还包含和通信部分通信连接的报错模块，所述的报错模块能够在终端机或者终端如厕结构的显示装置中提示厕所正在维修或者有故障。
9.如权利要求8所述的智慧生态厕所智能管理系统，其特征在于，所述的终端如厕结构的显示装置位于终端如厕结构的门体上，其上包含显示屏。
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