用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱及其控制方法，包括箱体、超声波系统和控制系统，所述箱体为由箱盖、四周侧板、底板构成的密闭箱体；所述超声波系统与箱体的底板连接，所述箱体的四周侧板设有进水口、清洗进水槽、供水口和排水口；所述进水口通过进水阀门外接进水管道，所述清洗进水槽通过清洗阀门外接清洗进水管道，供水口通过供水阀门外接供水管道，排水口处设有排水阀门；箱体四周侧板的内壁上设有水满传感器和水空传感器，控制系统分别与水满传感器、水空传感器、进水阀门、供水阀门、排水阀门、超声波系统连接。本发明专利技术可实现对水箱的自动清洗消毒、自动供水，具有节能、安全可靠、绿色环保等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于供水设备
，特别涉及一种用于高层楼顶居民二次供水的超声 波水箱及其控制方法。
技术介绍
目前，国内城市居民所饮用的自来水大多数源于高层楼顶水箱存储的自来水，楼 顶水箱基本为灰砖结构。自来水在高层水箱等容器的储存过程中，极易滋生浮游生物和微 生物。调查表明，高层水箱中有近百种藻类生长繁殖，部分藻类产生毒素，水箱中细菌总数 超标率达100 %，大肠菌群数超标率达97.6%，水的色度合格率极低。为保证二次供水的水质，目前唯一的方法是定时人工清洗。在人工清洗时，往往 先将水箱中的水放掉，造成对水资源的浪费，同时还需停止对居民供水，给居民用水带来不 便。事实上，由于管理等方面问题，绝大多数水箱未得到及时清洗，甚至常年得不到清洗。城市居民的饮水安全已经成为了社会、政府和民众广泛关注的民生问题。在国内 市场上已有不锈钢水箱问世，现有的不锈钢水箱采用高压水加清洗剂冲洗的办法来实现对 水箱的清洗，清洗时间一般设定在用户用水量最小的深夜，但仍未解决对水的浪费问题，且 在清洗过程中需要定期添加清洗剂，对水质带来一定的负面影响，同时也不便在管网赖压 能力较小的老城区使用。本专利技术的目的主要是实现对水箱的自动清洗，同时还达到不影响对居民供水、节 约水资源和对水箱中细菌病毒有一定杀灭作用的目的。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合 理，实现对水箱的自动清洗消毒、给用户自动供水的用于高层楼顶居民二次供水的超声波 水箱本专利技术的另一目的还在于提供上述超声波水箱的控制方法。为达上述目的，本专利技术采用如下的技术方案用于高层楼顶居民二次供水的超声 波水箱，包括箱体，所述箱体为由箱盖、四周侧板、底板构成的密闭箱体；所述超声波水箱 还包括超声波系统和控制系统，所述超声波系统与箱体的底板连接，所述箱体的四周侧板 设有进水口、清洗进水槽、供水口和排水口 ；所述进水口通过进水阀门外接进水管道，所述 清洗进水槽通过清洗阀门外接清洗进水管道，所述供水口通过供水阀门外接供水管道，所 述排水口处设有排水阀门；所述箱体四周侧板的内壁上设有水满传感器和水空传感器，所 述控制系统分别与水满传感器、水空传感器、进水阀门、供水阀门、排水阀门、超声波系统连 接。所述超声波系统包括依次连接的超声波发生器和超声波振动系统，所述超声波发 生器与控制系统连接；所述超声波振动系统包括若干个超声波换能器，所述超声波换能器 贴置在底板上；各超声波换能器为同一种频率的超声波换能器。所述箱体内部设有将箱体内部分割若干个分区水箱的隔板；每个分区水箱均设有 所述的进水口、供水口、排水口、水满传感器和水空传感器。所述进水口设置在箱体四周侧板的上端；所述水满传感器设置在箱体四周侧板的 内壁上端；所述供水口和排水口均分别设置在四周侧板的下端，所述水空传感器设置在箱 体四周侧板的内壁下端；所述清洗进水槽为四周侧板的其中一侧板与箱盖之间所开设的间 隙槽，所述清洗阀门设置在清洗进水槽的外侧。所述进水口和水满传感器低于四周侧板上端的最高点20 40mm，这样的效果是 不会因为水满而引起水的溢出导致浪费水资源；所述供水口和水空传感器高于四周侧板下 端的最低点20 40mm。这样的效果是不会因为水满而引起水的溢出导致浪费水资源；排 水口与箱体的底部最低点相切，这样的效果是有利于沉淀杂物之类的顺利排出，起到最佳 的清洗效果。所述进水阀门、供水阀门、排水阀门、清洗阀门均为电磁阀门；所述箱盖为可开合 的盖体，必要时打开箱盖，可进入箱体内部检修，箱盖封闭箱体以阻挡雨水流入箱体内部， 可根据用户需要任意调整。所述底板与水平面呈一定角度设置，并在底板下方设置有若干个支撑柱。所述底 板与水平面的夹角视箱体的总体大小进行调整，有利于清洗时灰尘、杂物的排出。所述底板与水平面的夹角为10 15度；所述支撑柱的个数为3个或3个以上，且 均呈砖块状，对箱体起到牢固的支撑效果，支撑柱高度与支撑柱之间的间隔由箱体的大小 和容量而定。底板与水平面的夹角的大小及支撑柱的个数视水箱的大小和容量而定。所述控制系统包括时钟管理芯片、水位检测模块和控制电路，控制电路分别与时 钟管理芯片、水位检测模块、进水阀门、供水阀门、排水阀门、清洗阀门、超声波系统连接，所 述水位检测模块分别与水满传感器、水空传感器连接。上述超声波水箱的控制方法，包括如下步骤(1)供水控制包括(1-1)初始化设置；(1-2)分区水箱中的水满传感器采集其水位信号，并将水位信号发送至水位检测 模块；(1-3)控制系统中的水位检测模块对水位信号进行检测判断，若检测到水位未满， 则控制电路发送信号，控制打开该分区水箱中的进水阀门，此时该分区水箱中的排水阀门 关闭，通过进水管向该分区水箱送水；若检测到水位已满，则控制电路发送信号，控制关闭 该分区水箱的进水阀门；(1-4)控制系统中的控制电路发送信号，控制打开供水阀门，将箱体中的该分区水 箱的水向高层楼顶居民供水使用，完成供水；(1-5)判断箱体内的下一个分区水箱是否需要供水，若是，则执行步骤(1-2) (1-4)，对下一分区水箱进行供水操作，否则，所述下一分区水箱进入等待状态；(2)清洗消毒控制包括(2-1)初始化设置；(2-2)分区水箱中的水空传感器分别采集其水位信号，并将水位信号发送至水位 检测模块；水位检测模块根据水位信号检测箱体内的分区水箱的水位是否为最低水位，若是，则该分区水箱需要清洗，则进行步骤(2-3)，否则该分区水箱不需要清洗，进入等待状 态，进行步骤(2-5)；(2-3)控制系统中的控制电路发送信号，控制打开该分区水箱中的排水阀门和清 洗阀门，关闭供水阀门和进水阀门，通过清洗进水槽向该分区水箱输送清洗水；同时，控制 电路发送信号，控制启动超声波系统中的超声波发生器，通过超声波发生器驱动超声波换 能器产生超声波，对该分区水箱进行清洗消毒；(2-4)控制系统中的时钟管理芯片检测清洗消毒时间是否已达到设定时间，若是， 则通知控制电路发送信号，控制关闭排水阀门和清洗阀门，同时，切断超声波系统中的超声 波发生器，停止清洗消毒；否则，继续进行清洗消毒，直到达到设定时间，才停止清洗消毒；(2-5)返回步骤(2-2) (2_4)，对下一分区水箱进行清洗消毒，依次循环操作。所述超声波换能器优选为夹心式压电陶瓷换能器。在垂直于箱体四个侧面的两个相互垂直的方向上，设置不锈钢拉筋以抵抗水对箱 体四周的压力。控制电路采用八位51系列单片机控制芯片，可加工成电路板，这样的效果是成本 低，编写程序方便，控制敏捷，灵敏度高，反应快，具有结构清晰严整有序、防水防晒防尘的 实施效果。控制电路中，包括继电器，继电器采用六个弓I脚且其控制电压DC5V，继电器驱动 电平采用HD74LS244P芯片，工作电压DC5V。控制电路控制超声波发生器的工作与否和工作时间，控制进水阀、供水口阀、排水 阀、清洗阀门的开启和关闭。超声波驱动电平采用HD74LS04P芯片，工作电压DC5V ；各阀门采用工作电压DC9V、 且带有过滤装置的电磁阀门，上拉DC9V，电阻250欧姆。时钟管理芯片的效果是可以方便的控制消毒灭菌的时间与周期。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果(1)本专利技术通过超声波系统产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱，包括箱体，所述箱体为由箱盖、四周侧板、底板构成的密闭箱体；其特征在于：所述超声波水箱还包括超声波系统和控制系统，所述超声波系统与箱体的底板连接，所述箱体的四周侧板设有进水口、清洗进水槽、供水口和排水口；所述进水口通过进水阀门外接进水管道，所述清洗进水槽通过清洗阀门外接清洗进水管道，所述供水口通过供水阀门外接供水管道，所述排水口处设有排水阀门；所述箱体四周侧板的内壁上设有水满传感器和水空传感器，所述控制系统分别与水满传感器、水空传感器、进水阀门、供水阀门、排水阀门、超声波系统连接。

【技术特征摘要】
用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱，包括箱体，所述箱体为由箱盖、四周侧板、底板构成的密闭箱体；其特征在于所述超声波水箱还包括超声波系统和控制系统，所述超声波系统与箱体的底板连接，所述箱体的四周侧板设有进水口、清洗进水槽、供水口和排水口；所述进水口通过进水阀门外接进水管道，所述清洗进水槽通过清洗阀门外接清洗进水管道，所述供水口通过供水阀门外接供水管道，所述排水口处设有排水阀门；所述箱体四周侧板的内壁上设有水满传感器和水空传感器，所述控制系统分别与水满传感器、水空传感器、进水阀门、供水阀门、排水阀门、超声波系统连接。2.根据权利要求1所述的用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱，其特征在于所 述超声波系统包括依次连接的超声波发生器和超声波振动系统，所述超声波发生器与控制 系统连接；所述超声波振动系统包括若干个超声波换能器，所述超声波换能器贴置在底板 上；各超声波换能器为同一种频率的超声波换能器。3.根据权利要求2所述的用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱，其特征在于所 述箱体内部设有将箱体内部分割若干个分区水箱的隔板；每个分区水箱均设有所述的进水 口、供水口、排水口、水满传感器和水空传感器。4.根据权利要求3所述的用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱，其特征在于所 述进水口设置在箱体四周侧板的上端；所述水满传感器设置在箱体四周侧板的内壁上端； 所述供水口和排水口均分别设置在四周侧板的下端，所述水空传感器设置在箱体四周侧板 的内壁下端；所述清洗进水槽为四周侧板的其中一侧板与箱盖之间所开设的间隙槽，所述 清洗阀门设置在清洗进水槽的外侧。5.根据权利要求4所述的用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱，其特征在于所 述进水口和水满传感器低于四周侧板上端的最高点20 40mm ；所述供水口和水空传感器 高于四周侧板下端的最低点20 40mm ；排水口与箱体的底部最低点相切。6.根据权利要求1所述的用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱，其特征在于所 述进水阀门、供水阀门、排水阀门、清洗阀门均为电磁阀门；所述箱盖为可开合的盖体。7.根据权利要求1所述的用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱，其特征在于所 述底板与水平面呈一定角度设置，并在底板下方设置有若干个支撑柱。8.根据权利要求7所述的用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱，其特征在于所 述底板与水平面的夹角为10 15度；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢义刚，孙小广，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]