基于动态监测及温差参数的燃气式淋浴装置及其控制系统
技术领域
本发明属于智能家居技术领域，特别是涉及基于动态监测及温差参数的燃气式淋浴装置及其控制系统。
背景技术
热水器就是指通过各种物理原理，在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置。按照原理不同可分为电热水器、燃气热水器、太阳能热水器、磁能热水器、空气能热水器，暖气热水器等。
在现代厨卫中，燃气热水器的使用较为普遍，燃气热水器又称燃气热水炉，是指以燃气作为燃料，通过燃烧加热方式，将热量传递到流经热交换器的冷水中，以达到制备热水目的的一种燃气用具。燃气热水器具有较好的经济性和快速性，便于家用。
另外，随着智能家居技术的逐渐平民化推广，智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。
在人们运动后，尤其是春夏时节，运动出汗后蒸发吸热，人体表皮温度快速降低，直接进行冷水或较热热水淋浴洗浴，都会对人体皮肤产生较大刺激，如何为不同身体状态下的人们提供一种匹配化、舒适化的淋浴洗浴体验，成为现代智能家居生活中提升人们生活品质的重要部分。
发明内容
本发明的目的在于提供基于动态监测及温差参数的燃气式淋浴装置及其控制系统，通过处理分析后对整个燃气热水器供气燃烧、管道通断、冷热比例调节等进行高效精准的调节，为不同身体状态下的人们提供一种匹配化、舒适化的淋浴洗浴体验。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为基于动态监测及温差参数的燃气式淋浴装置，包括用于洗浴的浴室，包括燃气热水器装置，燃气热水器装置中包括用于传感监测导入燃气热水器装置内的外界水体温度的内置水温传感器，浴室的斜上方装设有用于传感检测人体是否到达指定区域的红外传感器；浴室的一侧墙体上装设有用于传感检测人体身高的位置传感器；浴室的另一侧墙体上装设有用于调节淋浴端头高度的淋浴高度调节装置；浴室内设有用于采集人体语音指令的语音采集装置；浴室内设有用于采集人体洗浴前表皮温度的红外温度传感器；燃气式淋浴装置内设有位于淋浴设施中的四通管阀。
作为本发明的一种优选技术方案，红外温度传感器对人体部位进行测温区域与位置传感器所检测到的人体高度位置区域相配合；淋浴高度调节装置对淋浴端头的调节高度与位置传感器所检测到的人体高度参数信息相配合。
作为本发明的一种优选技术方案，四通管阀上包括热水器连接管、四通回流管、冷水输入端管和出水淋浴端管；热水器连接管、四通回流管、冷水输入端管和出水淋浴端管都装设有独立的电阀门。
热水器连接管与燃气热水器装置的热水出水管道相连；四通回流管与燃气热水器装置的冷水进入管道相连；冷水输入端管与浴室内的自来水管道相连；出水淋浴端管与淋浴端头的出水管道相连；四通管阀上的热水器连接管上配合安装有出水水温传感器。
基于动态监测及温差参数的燃气式淋浴控制系统：
包括用于系统内信息处理以及驱动调节控制的主处理控制器，浴室内的红外传感器检测到浴室内指定区域中有人体活动，同步驱动位置传感器对人体的具体身高参数进行传感检测，并通过淋浴高度调节装置对淋浴端头的高度位置进行调节。
根据人体具体升高参数，红外温度传感器向对应高度的人体面部、颈部范围内的人体表皮温度进行传感检测；浴室内的语音识别装置采集到人体发出的具体指令，驱动淋浴控制系统进行淋浴通断控制；主处理控制器驱动燃气热水器装置进行相应的热水供给操作；主处理控制器根据具体燃气热水器的冷水管道上外界水温信息，对燃气热水器的气体阀门通气量进行调控。
四通管阀上的出水水温传感器将监测到的热水器连接管上的实时水温信息传输给主处理控制器；主处理控制器对实时出水温度与人体表皮温度动态温差值进行计算分析，通过对动态温差值的分析判断，对四通管阀上的各个支管进行驱动控制；主处理控制器根据动态温差值对四通管阀上的冷水输入端管进行调控。
作为本发明的一种优选技术方案，主处理控制器内设置语音识别模块，对浴室内的语音识别装置采集到人体发出语音进行分析；当检测到“开始洗澡”，整个系统开启，进行热水燃烧、供应，以及各环节传感检测和驱动调节；当检测到“停止洗澡”，整个燃气淋浴系统全部关闭。
作为本发明的一种优选技术方案，设外界导入燃气热水器装置内的冷水水温为Wx；设人体表皮温度为Wr；存在待加热温差Wd＝Wr-Wx；主处理控制器根据待加热温差具体参数值，对燃气燃烧阀门的开阀大小进行调节。
作为本发明的一种优选技术方案，主处理控制器内设置淋浴时的最低出水温度为Wmin；主处理控制器内设置淋浴时的最高出水温度为Wmax；燃气热水器装置内进行热水加热时的阀门调节控制阈值受上述最低出水温度为Wmin、最高出水温度为Wmax参数影响。
作为本发明的一种优选技术方案，设四通阀中的出水温度传感器监测到的经过燃气热水器装置加热后的实时水温温度为Ws；设人体表皮温度为Wr；则存在动态温差值Wc＝Ws-Wr；主处理控制器内设定出水温差值范围为Wc1～Wc2，其中Wc2>Wc1>0。
对动态温差值Wc进行分析，判断Wc与[Wc1，Wc2]的所属关系。
⑴存在Wc∈[Wc1，Wc2]，四通管阀中的冷水输入端管的冷水管阀关闭，四通回流管道上的四通回流阀关闭，四通管阀中的出水淋浴端管上的淋浴阀打开；
⑵存在Wc<Wc1，四通管阀中的冷水输入端管的冷水管阀关闭，四通管阀中的出水淋浴端管上的淋浴阀关闭，四通回流管道上的四通回流阀打开；
⑶存在Wc>Wc2，四通管阀中的四通回流管道上的四通回流阀关闭，四通管阀中的冷水输入端管的冷水管阀打开，四通管阀中的出水淋浴端管上的淋浴阀打开，主处理控制器根据Wc具体的动态参数，对出水淋浴端管上的淋浴阀的开阀量进行线性调控。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过在浴室内设置用于监测传感人体状态信息的对应传感器，并通过对外界水温、燃气热水器然后供应的热水温度进行实时监测传感，将采集到的人体对应信息、各部件上的传感信息传输到处理控制器内，通过处理分析后对整个燃气热水器供气燃烧、管道通断、冷热比例调节等进行高效精准的调节，为不同身体状态下的人们提供一种匹配化、舒适化的淋浴洗浴体验；
2、本发明通过对外界水温与人体表皮温度进行传感分析，对燃气燃烧时的燃烧量进行调控，从而高效的对自来水或常温水进行快速匹配化的升温，既保证了升温效率，也适应性降低能耗；
3、本发明通过对人体表皮温度与四通阀内的热水器连接管内的热水水温进行对比分析，对应线性化的调控冷水管道的开阀比例，使得淋浴出水水温保持在合适的范围内，避免传输来的热水温度过高导致的人体洗浴时过热感觉。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中浴室内的系统装置结构示意图；
图2为本发明中四通管阀的结构示意图；
图3为本发明中的系统信息采集以及热水管道的逻辑示意图；
图4为本发明中动态温差及相关水温参数的逻辑示意图；
图5为本发明中燃气自动加热系统的逻辑示意图；
图6为本发明中燃气加热控制与水温参数的关系示意图；
图7为本发明中动态温差分析的逻辑示意图；
图8为动态温差与冷水调节的关系示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-浴室；2-红外传感器；3-位置传感器；4-淋浴高度调节装置；5-淋浴端头；6-语音采集装置；7-红外温度传感器；8-热水器连接管；9-四通回流管；10-冷水输入端管；11-出水淋浴端管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
实施例一
请参阅图1，燃气热水器装置中包括用于传感监测导入燃气热水器装置内的外界水体温度的内置水温传感器，浴室1的斜上方装设有用于传感检测人体是否到达指定区域的红外传感器2；浴室1的一侧墙体上装设有用于传感检测人体身高的位置传感器3；浴室1的另一侧墙体上装设有用于调节淋浴端头5高度的淋浴高度调节装置4；浴室1内设有用于采集人体语音指令的语音采集装置6；浴室1内设有用于采集人体洗浴前表皮温度的红外温度传感器7；红外温度传感器7对人体部位进行测温区域与位置传感器3所检测到的人体高度位置区域相配合；淋浴高度调节装置4对淋浴端头5的调节高度与位置传感器3所检测到的人体高度参数信息相配合。
请参阅图1、图2，燃气式淋浴装置内设有位于淋浴设施中的四通管阀。四通管阀上包括热水器连接管8、四通回流管9、冷水输入端管10和出水淋浴端管11；热水器连接管8、四通回流管9、冷水输入端管10和出水淋浴端管11都装设有独立的电阀门；热水器连接管8与燃气热水器装置的热水出水管道相连；四通回流管9与燃气热水器装置的冷水进入管道相连；冷水输入端管10与浴室1内的自来水管道相连；出水淋浴端管11与淋浴端头5的出水管道相连；四通管阀上的热水器连接管8上配合安装有出水水温传感器。
实施例二
请参阅图1、图3，包括用于系统内信息处理以及驱动调节控制的主处理控制器，浴室内的红外传感器检测到浴室内指定区域中有人体活动，同步驱动位置传感器对人体的具体身高参数进行传感检测，并通过淋浴高度调节装置对淋浴端头的高度位置进行调节。
请参阅图1、图3，根据人体具体升高参数，红外温度传感器向对应高度的人体面部、颈部范围内的人体表皮温度进行传感检测；浴室内的语音识别装置采集到人体发出的具体指令，驱动淋浴控制系统进行淋浴通断控制；主处理控制器驱动燃气热水器装置进行相应的热水供给操作；主处理控制器根据具体燃气热水器的冷水管道上外界水温信息，对燃气热水器的气体阀门通气量进行调控。
请参阅图2、图3、图7、图8，四通管阀上的出水水温传感器将监测到的热水器连接管上的实时水温信息传输给主处理控制器；主处理控制器对实时出水温度与人体表皮温度动态温差值进行计算分析，通过对动态温差值的分析判断，对四通管阀上的各个支管进行驱动控制；主处理控制器根据动态温差值对四通管阀上的冷水输入端管进行调控。
请参阅图3，主处理控制器内设置语音识别模块，对浴室内的语音识别装置采集到人体发出语音进行分析；当检测到“开始洗澡”，整个系统开启，进行热水燃烧、供应，以及各环节传感检测和驱动调节；当检测到“停止洗澡”，整个燃气淋浴系统全部关闭。
请参阅图5、图6，设外界导入燃气热水器装置内的冷水水温为Wx；设人体表皮温度为Wr；存在待加热温差Wd＝Wr-Wx；主处理控制器根据待加热温差具体参数值，对燃气燃烧阀门的开阀大小进行调节。
请参阅图4、图5，主处理控制器内设置淋浴时的最低出水温度为Wmin，主处理控制器内设置淋浴时的最高出水温度为Wmax，燃气热水器装置内进行热水加热时的阀门调节控制阈值受上述最低出水温度为Wmin、最高出水温度为Wmax参数影响。
请参阅图4、图7、图8，设四通阀中的出水温度传感器监测到的经过燃气热水器装置加热后的实时水温温度为Ws，设人体表皮温度为Wr，则存在动态温差值Wc＝Ws-Wr。主处理控制器内设定出水温差值范围为Wc1～Wc2，其中Wc2>Wc1>0。对动态温差值Wc进行分析，判断Wc与[Wc1，Wc2]的所属关系。
①.存在Wc∈[Wc1，Wc2]，四通管阀中的冷水输入端管的冷水管阀关闭，四通回流管道上的四通回流阀关闭，四通管阀中的出水淋浴端管上的淋浴阀打开；
②.存在Wc<Wc1，四通管阀中的冷水输入端管的冷水管阀关闭，四通管阀中的出水淋浴端管上的淋浴阀关闭，四通回流管道上的四通回流阀打开；
③.存在Wc>Wc2，四通管阀中的四通回流管道上的四通回流阀关闭，四通管阀中的冷水输入端管的冷水管阀打开，四通管阀中的出水淋浴端管上的淋浴阀打开，主处理控制器根据Wc具体的动态参数，对出水淋浴端管上的淋浴阀的开阀量进行线性调控。
实施例三
如图5、图6所示，图6为燃气燃烧阀门开阀大小与待加热温差Wd之间的逻辑关系，外界水温与人体表皮温度之间的差距越大，需要燃气燃烧时的燃烧量越大，从而高效的对自来水或常温水进行快速匹配化的升温，既保证了升温效率，也适应性降低能耗(若是单纯的大出口量供气燃烧，会增大燃气浪费程度)。
如图7、图8所示，Wc∈[Wc1，Wc2]时，可直接进行淋浴洗浴。Wc<Wc1时，可能是管道内存在初始的凉水，直接排出会浪费水资源，将凉水循环到燃气热水器的进水通道内，进行加热利用；Wc<Wc1，也有可能是管道内传导过来的水温受冰冷管道吸热影响，水温降低，也需要将这种水体循环回燃气热水器的进水通道内，进行再次加热。Wc>Wc2时，说明出水端的水温高于设定的动态温差上限值，为了避免人体感觉水温过热，需要冷水/自来水的介入，在冷水调节管道通入凉水时，可根据Wc具体超过Wc2的参数值，对应线性化的调控冷水管道的开阀比例，使得淋浴出水水温保持在合适的范围内。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
