多气泵系统
技术领域
本发明属于气泵技术领域，具体涉及一种多气泵系统。
背景技术
微型隔膜气泵一般由气泵和壳体组成，其中气泵中的电机可以是直流碳刷电机、直流电刷电机和直流无刷电机。现有的隔膜气泵的平均使用寿命在500小时至800小时之间，使用寿命较短。当气泵性能下降时，需要及时请专业人员维修或更换，维护成本很高，而且因为气泵性能下降造成其他需要充气放气的设备也无法正常工作，这就影响了生产效率或者工程进度。因此需要提供一种能够延长气泵的使用寿命的方法。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种多气泵系统，旨在解决现有技术中的气泵的使用寿命较短的问题。
本发明实施例是这样实现的，提供一种多气泵系统，其包括气泵单元、控制单元和性能反馈单元，所述控制单元分别与所述性能反馈单元和所述气泵单元连接，所述气泵单元为带有冗余设计的气泵组件，所述控制单元根据所述性能反馈单元输出的性能监测结果控制所述气泵单元中每个气泵的开关和每个气泵的输入电压。
进一步地，所述冗余设计包括气泵数量冗余和/或电压冗余。
进一步地，所述气泵数量冗余中，气泵单元中气泵数量比实际工作所需要的气泵数量至少大1。
进一步地，所述电压冗余中，气泵单元的输入电压小于气泵的最高工作电压。
进一步地，所述性能反馈单元包括传感单元和性能监测单元，所述传感单元用于采集气泵运行时的特征数据，并将特征数据传输给所述性能监测单元，所述性能监测单元根据特征数据判断气泵有无性能下降，得出性能监测结果，并将性能监测结果传输给所述控制单元。
进一步地，气泵出现性能下降时，所述控制单元提高所述气泵的输入电压，由此提高气泵的性能。
进一步地，所述传感单元包括声音传感器、气流量传感器、气压传感器、温度传感器和振动传感器中的一种或多种。
本发明实施例还提供一种延长气泵的使用寿命的方法，包括：
气泵单元中设置有冗余设计，所述冗余设计包括气泵数量冗余和/或电压冗余，
每次开启气泵时，只开启满足系统设计性能要求的数量的气泵，关闭冗余数量的气泵。
进一步地，上述方法还包括：
检测已开启的气泵有无性能下降，
当检测到有气泵发生性能下降时，关闭性能下降的气泵，然后每次开启气泵的时候，只开启满足系统设计性能要求的数量的气泵，或者提高性能下降的气泵的输入电压。
进一步地，在检测已开启的气泵有无性能下降的步骤中，所述检测包括声音检测、气流量检测、气压检测、温度检测和振动检测中的一种或多种。
本发明实施例还提供一种具有智能调节功能的家具，包括上述多气泵系统。
与现有技术相比，本发明提供的一种多气泵系统的有益效果为：采用气泵数量冗余，使得在有气泵出现性能下降时，冗余的气泵可以保证系统正常工作，不会出现一旦有气泵发生性能下降就导致其他需要充放气的设备也无法正常工作的情况，大大提高了系统运行的可靠性，相对于单个气泵，能够延长气泵的使用寿命。同时，本发明还通过对气泵的输入电压采用冗余设计，通过提高气泵的输入电压来提高气泵的性能，在有效供电的基础上实现了对气泵性能的有效控制，也在一定程度上节约了能源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1是本发明实施例提供的多气泵系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的延长气泵的使用寿命的方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，不用于特别的限定，“模块”与“单元”可以混合地使用。
如图1所示，本发明实施例提供了一种多气泵系统，该系统包括气泵单元、控制单元和性能反馈单元，控制单元分别与性能反馈单元和气泵单元连接。性能反馈单元包括传感单元和性能监测单元，传感单元与性能监测单元相连，性能监测单元与控制单元相连。传感单元用于采集气泵运行时的特征数据，并将特征数据传输给性能监测单元，特征数据包括声音、气流量、气压、温度和振动信号。性能监测单元根据特征数据判断气泵有无性能下降，得出性能监测结果，并将性能监测结果传输给控制单元。控制单元接收该性能监测结果并根据该性能监测结果控制气泵单元中每个气泵的开关和每个气泵的输入电压。
本发明实施例提供的多气泵系统，主要作为内置式气泵系统来使用，可以用于智能调节床垫，智能充气沙发，充气游泳池等产品，优选用于具有智能调节功能的产品。
气泵单元包括多个气泵，也就是两个及两个以上个数的气泵，气泵单元采用冗余设计，冗余设计包括气泵数量冗余。气泵数量冗余即气泵单元的气泵数量大于多气泵系统实际工作所需要的气泵数量。本发明实施例中的气泵单元包括冗余气泵，冗余气泵的数量可以为1个或者更多，优选为2个以上。由于气泵单元中气泵的数量采用冗余设计，因此每次开启气泵时，只开启满足系统设计性能要求的数量的气泵，关闭冗余气泵。
在现有的设置内置气泵的产品中，通常会考虑到成本，会设置需要数量的气泵，例如在智能床垫中，需要6个气泵，分别对应于床垫的六个部分进行充放气，这样可以节约成本，节省空间。但是，由于智能床垫，智能调节沙发等智能家居每天都要使用，如果出现性能下降，会严重影响用户的休息和体验，因此延长使用寿命、减少故障率，对于智能家居产品显得尤为重要。本发明通过设置冗余气泵，可以显著延长智能家居的使用寿命。
具体地，每次开启气泵时，只开启满足系统设计性能要求的数量的气泵，关闭冗余气泵，然后性能反馈单元实时检测已开启的气泵有无性能下降，并将性能监测结果发送给控制单元，控制单元根据该性能监测结果控制气泵单元；如果性能监测结果显示有气泵发生性能下降，控制单元控制气泵单元中性能下降的气泵关闭，同时控制数量与性能下降的气泵数量相同的冗余气泵开启，使得气泵单元中开启的气泵能够满足系统设计性能要求。
在本发明的一个具体的实施例中，气泵单元包括5个气泵，并且多气泵系统正常工作时只需要2个气泵就可以满足系统设计性能要求。由于增加了3个冗余气泵，使得气泵单元的总工作时长相比于仅由2个气泵组成的气泵单元的总工作时长最大能够延长150％，即为原来工作时长的2.5倍。也就是说，每次开启气泵时，只开启其中的2个气泵，当已开启的2个气泵的性能均正常时，关闭3个冗余气泵，并且控制这2个已开启的气泵的工作时长相同，此时气泵单元的总工作时长能够延长150％；当已开启的2个气泵中有1个气泵出现性能下降时，此时关闭性能下降的气泵，然后开启3个冗余气泵中的1个冗余气泵，使得气泵单元中开启的气泵数量仍然保持为2个，并且控制这2个已开启的气泵的工作时长相同，此时气泵单元的总工作时长能够延长100％；当已开启的2个气泵均发生性能下降时，此时关闭性能下降的2个气泵，然后开启3个冗余气泵中的2个冗余气泵，使得气泵单元中开启的气泵数量仍然保持为2个，并且控制这2个已开启的气泵的工作时长相同，此时气泵单元的总工作时长能够延长50％；当已开启的2个冗余气泵中有1个发生性能下降时，此时关闭性能下降的冗余气泵，然后开启剩余的1个冗余气泵，并且控制这2个已开启的气泵的工作时长相同，此时气泵单元的总工作时长与仅由2个气泵组成的气泵单元的总工作时长相同。
在本发明的其他具体实施例中，根据实际应用需要，气泵单元中气泵的个数还可以为其他数值。相应地，由于增加了冗余数量的气泵，使得气泵单元的使用寿命相比于现有技术中系统能够正常工作所需的气泵的使用寿命能够延长0.5-3倍。
冗余设计，就是增加多余的设备，以保证系统更加可靠、安全地工作。冗余设计也是计算机中常用的一种技术，是提高计算机系统可靠性的最有效方法之一。在设备出现问题时，冗余设计可以减少系统完全故障的可能性。本发明提供的多气泵系统通过对气泵单元采用气泵数量冗余，使得在有气泵出现性能下降时，冗余气泵可以保证系统正常工作，不会出现一旦有气泵发生性能下降就导致其他需要充气放气的设备也无法正常工作的情况，从而提高了系统运行的可靠性，相对于单个气泵，能够延长气泵的使用寿命。
另一方面，通过设置性能反馈单元，对每一个气泵进行监测，发现性能下降时及时报告，可以及时更换出现性能下降的气泵单体。由于智能家居每天都在使用，但不是一天24小时都在使用，因此在一天的某个不使用时间段，智能家居的供应商即可以安排人员上门更换出现性能下降的气泵单体，不影响智能家居的使用。且上门时间可以预约几天后，相对于只设置所需数量气泵的智能家居产品，不会导致用户无法使用的状况出现。
本发明实施例中，气泵单元的冗余设计还包括电压冗余。电压冗余即气泵单元的输入电压小于气泵的实际最高工作电压(满额度电压)。当气泵单元的输入电压超过满额度电压时，气泵会被烧坏，当气泵单元的输入电压等于或低于满额度电压时，气泵可以正常工作。例如设置气泵正常工作的满额度电压为12V，当输入电压为6-12V时气泵可以正常工作，优选的输入电压为6-8V。因为气泵的气流量、气压等性能参数和气泵的输入电压正相关，当气泵出现性能下降的时候，可以通过提高气泵的输入电压以提高气泵的性能。
具体地，每次开启气泵时，设置气泵单元中的每个气泵的输入电压为一个低于满额度电压的电压值，然后性能反馈单元实时检测气泵单元中的气泵有无性能下降，并将性能监测结果发送给控制单元，控制单元根据该性能监测结果进行控制气泵单元；如果性能监测结果显示有气泵发生性能下降，控制单元提高性能下降的气泵的输入电压以提高该性能下降的气泵的性能，使得气泵单元能够满足系统设计性能要求。例如，性能监测结果显示某个气泵的气流量偏低，则控制单元控制该气泵的输入电压升高，从而提高该气泵的气流量。本发明实施例通过对气泵的输入电压采用冗余设计，通过提高气泵的输入电压来提高气泵的性能，在有效供电的基础上实现了对气泵性能的有效控制，也在一定程度上节约了能源。
传感单元包括声音传感器、气流量传感器、气压传感器、温度传感器和振动传感器中的一种或几种的组合。采用上述多种不同类型的传感器的组合以获取气泵运行时的特征数据，可以更全面地采集气泵运行时的性能参数变化，提高了气泵性能下降检测的准确度。
传感单元可以为声音传感器，声音传感器采集气泵运行时的声音，性能监测单元根据声音进行算法或逻辑计算，判断气泵有无性能下降。具体地，气泵在正常运行和性能下降时的声音频谱是不同的，通过频谱识别可以判断出气泵有无性能下降。
传感单元可以为气流量传感器，气流量传感器采集气泵运行时的气流量，性能监测单元根据气流量进行算法或逻辑计算，判断气泵有无性能下降。具体地，有性能下降的气泵由于气密性或者电机的性能下降会造成气泵气流量的下降，当发现气流量明显下降时，可以判断出气泵出现性能下降。
传感单元可以为气压传感器，气压传感器采集气泵运行时的气压，性能监测单元根据气泵运行时的气压变化进行算法或逻辑计算，判断气泵有无性能下降。具体地，有性能下降的气泵由于气密性变差或者电机的性能下降会造成气泵气流量和充气气压的下降，当发现开启气泵用于充气时气压上升的速度有异常时，可以判断出气泵出现性能下降。
传感单元可以为温度传感器，温度传感器采集气泵运行时的温度，性能监测单元根据气泵运行时的温度变化进行算法或逻辑计算，判断气泵有无性能下降。具体地，有性能下降的气泵由于电机的性能下降导致温度变化出现异常，当检测到温度变化异常时可以判断出气泵出现性能下降。
传感单元可以为振动传感器，振动传感器采集气泵运行时的振动信号，性能监测单元根据气泵运行时的振动信号变化进行算法或逻辑计算，判断气泵有无性能下降。具体地，有性能下降的气泵由于电机或者电刷的性能下降导致电机振动的异常，电机不转时不震动，电刷出现性能下降时振动的频率不对，当检测到振动异常时可以判断出气泵出现性能下降。
控制单元可以为单片机、微处理器、FPGA或其他可编程设备的一种或多种。
参考图2，本发明实施例还提供一种延长气泵的使用寿命的方法，包括：
设置冗余数量的气泵，
每次开启气泵时，只开启满足系统设计性能要求的数量的气泵，关闭冗余气泵；
检测已开启的气泵有无性能下降；
当检测到有气泵发生性能下降时，先关闭全部气泵，然后按照顺序依次开启每个气泵进行检测，判断每个气泵有无性能下降，得到性能监测结果；
根据性能监测结果，关闭性能下降的气泵，然后每次开启气泵的时候，只开启满足系统设计性能要求的数量的气泵，或者提高性能下降的气泵的输入电压。
通过上述方法，相对于只采用单个气泵进行充放气，能够延长气泵的使用寿命，在气泵出现性能下降时，开启冗余的气泵或者提高性能下降的气泵的输入电压可以保证多气泵系统正常工作。
冗余的气泵可以为1个或多个，优选为2个以上。具体实施例中，冗余气泵的数量可以为必需的气泵数量的一倍以上。
在上述“检测已开启的气泵有无性能下降”的步骤中，所述检测包括声音检测、气流量检测、气压检测、温度检测和振动检测中的一种或多种。
在本发明的一个具体的实施例中，气泵单元包括5个气泵，并且多气泵系统正常工作时只需要其中的2个气泵就可以满足系统设计性能要求。上述延长气泵的使用寿命的方法包括：
每次开启气泵时，只开启其中的2个气泵，关闭3个冗余气泵，由于增加了3个冗余气泵，使得气泵单元的总工作时长能够延长150％；
当检测到已开启的2个气泵中有气泵发生性能下降时，按照顺序依次开启每个气泵进行检测，判断每个气泵有无性能下降，得到性能监测结果；
当性能监测结果为已开启的2个气泵中的某1个气泵发生性能下降时，关闭性能下降的气泵，然后开启3个冗余气泵中的1个冗余气泵，此时气泵单元的总工作时长能够延长100％；
当性能监测结果为已开启的2个气泵均发生性能下降时，关闭性能下降的2个气泵，然后开启3个冗余气泵中的2个冗余气泵，此时气泵单元的总工作时长能够延长50％；
当性能监测结果为已开启的2个冗余气泵中有1个冗余气泵发生性能下降时，关闭性能下降的冗余气泵，然后开启剩余的1个冗余气泵，此时气泵单元的总工作时长与仅由2个气泵组成的气泵单元的总工作时长相同。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序模块的形式实现。
本发明实施例还提供具有智能调节功能的家具或电子产品，例如智能调节床垫，智能调节沙发，智能调节充气游泳池，这些家具或电子产品包括上述多气泵系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
