一种饮水机的加热制冷控制方法及系统 【技术领域】
本发明涉及饮水机，更具体地说，涉及一种饮水机的加热制冷控制方法及系统。
背景技术
随着科技的进步，为了满足人们各种需求，饮水机也不断发展和推陈出新，但是目前的饮水机并不能自动记录用户的取水日期、时间和频次；不可对之前数周的数据进行分析，按照用户的取水使用习惯，在用户使用前即开始工作，在预期停机时间时停止工作，所以在用户想要喝水时，不能立即满足用户的需求，而需要用户事前开启加热或制冷功能，另外，不能准确加热或制冷到用户所需要的温度，使得用户需要在接热罐和冷罐中的水进行混合，才能满足需要。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的饮水机不能根据用户的取水使用习惯，在用户使用前即开始工作，将水加热或制冷到用户习惯饮用的温度，并且在预期停机时间时停止工作缺陷，提供一种饮水机的加热制冷控制方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种饮水机的加热制冷控制方法，其特征在于，所述饮水机具有两种工作模式：在定时启动模式时，控制单元读取数据存储单元中的取水信息数据，并根据热水温度变化公式或冷水温度变化公式，进行加热或制冷操作；在设置启动模式时，控制单元读取并分析按键单元发送的设置信号以进行相应的加热和/或制冷操作，并将与有效取水相对应的取水信息数据，存储到数据存储单元中。
在本发明所述的饮水机的加热制冷控制方法中，在定时启动模式时，包括以下步骤：
S11：饮水机上电，判断数据存储单元中是否有取水信息数据，如果是，进入步骤S12，否则，进入步骤S15；
S12：判断取水信息数据中的取水类型是否为热水，如果是，进入步骤S13，否则其为冷水，进入步骤S14；
S13：采集当前热罐中水的温度，并根据热水温度变化公式，以及取水信息数据中的取水时间和取水温度，计算加热启动时间；
S14：采集当前冷罐中水的温度，并根据冷水温度变化公式，以及取水信息数据中的取水时间和取水温度，计算制冷启动时间；
S15：结束。
在本发明所述的饮水机的加热制冷控制方法中，所述步骤S13包括以下步骤：
S131：采集当前热罐中水的温度，判断其是否小于取水温度，如果是，进入步骤S132，否则，进入步骤S133；
S132：根据加热变化公式，计算加热启动时间；
S133：根据冷却变化公式，计算加热启动时间。
在本发明所述的饮水机的加热制冷控制方法中，所述步骤S14包括以下步骤：
S141：采集当前冷罐中水的温度，判断其是否大于取水温度，如果是，进入步骤S142，否则，进入步骤S143；
S142：根据制冷变化公式，计算制冷启动时间；
S143：根据升温变化公式，计算制冷启动时间。
根据本发明的另一个方面，提供一种饮水机的加热制冷控制系统，其包括：数据存储单元、按键单元、控制单元、采集单元和计算单元，其中，
数据存储单元用于存储取水信息数据；
按键单元用于设置取水类型和取水时间并将相应的设置信号发送到控制单元；
控制单元用于根据取水信息数据进行定时启动，或根据设置信号进行设置启动，并将设置启动时与有效取水相对应的取水信息数据，存储到数据存储单元中；
采集单元用于采集热罐和冷罐中水的当前温度，以及热罐和冷罐中的水流量、取水总量、以及间断时间；
计算单元用于根据取水信息数据、热罐或冷罐中水的当前温度、热水温度变化公式或冷水温度变化公式，计算加热或制冷启动时间。
在本发明所述的饮水机的加热制冷控制系统中，所述取水信息数据包括取水类型、取水时间和取水温度。
在本发明所述的饮水机的加热制冷控制系统中，所述取水类型是热水或冷水；所述取水时间包括取水日期和取水时刻。
在本发明所述的饮水机的加热制冷控制系统中，所述有效取水为水流量大于15ml/s、取水总量大于100ml、并且取水间断时间小于3s。
在本发明所述的饮水机的加热制冷控制系统中，所述热水温度变化公式包括加热变化公式和冷却变化公式；所述冷水温度变化公式包括制冷变化公式和升温变化公式。
实施本发明的饮水机的加热制冷控制方法及系统，具有以下有益效果：可自动记录用户的取水日期、时间和频次；可对之前数周的数据进行分析，按照用户的取水使用习惯，在用户使用前即开始工作，在预期停机时间时停止工作，可以满足了用户的个性化需求，并且与传统的饮水机相比，具有较好的节能效果。
【附图说明】
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明饮水机的加热制冷控制系统的原理框图；
图2是图1所示系统加热制冷的温度变化曲线图；
图3是根据图2地温度变化曲线图进行取冷、热水时间的频次分析示意图；
图4是本发明饮水机的加热制冷控制方法的流程图。
【具体实施方式】
本发明一种饮水机的加热制冷控制技术方案中，该饮水机具有两种工作模式：在定时启动模式时，控制单元读取数据存储单元中的取水信息数据，并根据热水温度变化公式或冷水温度变化公式，进行加热或制冷操作；在设置启动模式时，控制单元读取并分析按键单元发送的设置信号以进行相应的加热和/或制冷操作，并将与有效取水相对应的取水信息数据，存储到数据存储单元中。
如图1所示，在本发明的饮水机的加热制冷控制系统中，包括：数据存储单元、按键单元、控制单元、采集单元和计算单元，其中，数据存储单元用于存储取水信息数据；按键单元用于设置取水类型和取水时间并将相应的设置信号发送到控制单元；控制单元用于根据取水信息数据进行定时启动，或根据设置信号进行设置启动，并将设置启动时与有效取水相对应的取水信息数据，存储到数据存储单元中；采集单元用于采集热罐和冷罐中水的当前温度，以及热罐和冷罐中的水流量、取水总量、以及间断时间；计算单元用于根据取水信息数据、热罐或冷罐中水的当前温度、热水温度变化公式或冷水温度变化公式，计算加热或制冷启动时间。在具体设计时，取水信息数据包括取水类型、取水时间和取水温度；取水类型是热水或冷水；取水时间包括取水日期和取水时刻；有效取水为水流量大于15ml/s、取水总量大于100ml、并且取水间断时间小于3s。热水温度变化公式包括加热变化公式和冷却变化公式；所述冷水温度变化公式包括制冷变化公式和升温变化公式，在本技术方案中，通过统计分析和方便修正，如图2所示，将加热变化公式、冷却变化公式、制冷变化公式和升温变化公式实施为热水温度增长曲线Chu、热水温度降低曲线Chd、冷水温度增长曲线Ccu、冷水温度降低曲线Ccd。在该种实施方式下，原始(温度)数据的采集的温度数据的准确性相当重要，因为四条温度增长、衰减曲线非常重要，它是进行计算系统工作、停止的参照数据。另外就是实测当前的水温，该数据也是参与计算的数据。温度数据的准确性直接影响着系统工作，所以要求采集的温度越接近实际越好，并且温度传感器的误差越小越好。
在该系统中，为了实现精确加热、制冷以及统计分析，其具有一独立供电电路，可准确的显示当前的日期和时间(该时钟所记录的日期和时间为以后进行数据分析之基础，故该时钟必须准确性很高，每月的时间误差应在3mins内)，在饮水机电源未接通状态下具有3年以上时间无需更换电池。在待机状态或5秒用户无操作时，饮水机壳体上的液晶显示屏(LCD)显示当前日期、时间及冷热水温度。在进行数据记录时，用户每进行一次有效取水，则记录一次取水的类型(热水、冷水)、取水的日期和时刻，以一天为一个子单元，从而存储在数据存储单元，数据保留5周以上。计算单元在进行数据分析时，以一周作为一个数据分析单元。如当前日期为2007年12月3日(周1)0点1分，则在此刻对前3周的周1的取水种类、时间进行统计分析。如果当前日期之前的数据不足3周则按实际周数进行分析；如果当前日期之前无任何数据饮水机则完全按手动模式进行工作(即用户每取一次冷、热水需开启一次制冷、热功能，取水后饮水机处于关机状态)。对前3周的周1的数据进行统计后会得到如下表1。
取热水时间 7:15(T1) 8:20(T2) 9:30 11:30 17:50 19:20…Tn 取冷水时间 9:03 13:20 17:50 20:36 23:10…
表1
如图3所示，对取冷、热水时间的进行频次分析：
1、在T0时刻(T1时刻之前0.5h)获得当前热罐里水温S0，根据加热温度上升曲线Chu，计算出在T1时刻达到指定加热温度时的工作时刻Tw1；
2、在Ts1时刻加热达到指定温度，(Ts1与T1时刻可能会有较小的出入，当|Ts1-T1|＜1min时，则认为温度曲线正常，如误差较大时则在下一天的第1次加热时刻重新修正温度曲线。)，此时进行音乐提示加热已完成，希望用户取水；
3、如此时用户取水，在取水完成后，系统根据当前的水温及Chu计算第2次的工作时刻Tw2及工作完成时刻Ts2。如果|Ts2-T2|＞1min时，则系统处于等待状态，并且根据加热温度下降曲线Chd和当前水温重新计算一次Tw2和Ts2时刻，在新的Tw2时刻开始加热。如在第一次计算Tw2、Ts2时，|Ts2-T2|＜1min则系统立即开始加热；
4、等待用户取水，重复上述系统分析；
5、如在系统工作过程中，用户每进行一次取水即为1个中断，每次取水完成后须立即分析当前的水温，根据温度曲线确定下一次工作的时刻。
该饮水机的壳体上设置的LCD显示屏的功能要求。在工作中，该饮水机首次加电或时钟供电电路电池耗完而更换电池时，需设定当前日期、时间。a、首次加电时，启动上电音乐，冷、热水温度显示当前水的温度。此时日期、时间显示闪烁，按设置键进行顺序选择日期的年、月、日、小时、分钟，每按加热键一次，闪烁数字加1，每按制冷键一次，则闪烁数字减1；当按住加热、制冷按键不放时则进行连续增加、减小。日期、时间调整后再按一次设置键或等待3秒，则调整日期、时间完成。b、在正常使用情况下，如果需调整日期、时间，则按设置键调出当前的日期、时间再用加热、制冷键进行调整。该系统的按键单元的设置键为参数设定的选择键，按设置键一次，加热设置温度闪烁显示(加热预设温度为92℃)；按设置键两次，制冷设置温度闪烁显示(制冷预设温度为7℃，压缩机制冷型)；按设置键三次，日期的年份闪烁显示；按设置键四次，日期的月份闪烁显示；按设置键五次，日期的日闪烁显示；按设置键六次，时间的小时闪烁显示；按设置键七次，时间的分钟闪烁显示；按设置键八次获等待3秒无操作，设置完成。
该饮水机共有两种工作模式：自动和手动。模式键用于自动、手动工作模式的切换。b.自动模式为系统根据用户的使用习惯(有数据)进行自动工作。手动模式为用户每取一次冷、热水需开启一次制冷、热功能，取水后饮水机处于关机状态。
该饮水机的按键单元具有加热键和制冷键，其功能为：a、在按下设置键后，再按加热或制冷键，则设置的参数将会加1或减1。b、在手动模式待机状态下，按加热、制冷键，加热、制冷图标动态显示，则加热、制冷功能开启；在手动模式加热、制冷工作状态下，按加热、制冷键，加热、制冷图标静态显示，则加热、制冷功能停止。c、在自动模式下按加热、制冷键无效。该按键单元还具有童锁键，同时按下模式和设置按键，则系统处于锁定或解锁状态。在非设置状态下，LCD显示的温度为热水、冷水的实测温度。
该系统将选择精确度较高的温度传感器，将温度误差控制在±1℃。
该饮水机的关键参数必须满足时钟的准确性，时钟走动的精确性非常重要，它直接决定了四条温度曲线，决定了工作时刻。所以要求时钟必须为独立供电电路，即使在无饮水机电源供电情况下，应保持3年无需更换电池。其时钟要求：a、独立供电设计，在无无饮水机电源供电情况下，应保持3年无需更换电池。在不复杂的前提下，可以考虑利用饮水机电源。b、时钟走时必须准确，每月误差控制在3mins以内。有效取水的判断，用户有效的取水判定也是非常重要的，因为有效的取水操作将会记录下来，是用来进行数据分析的基础，只有准确的判断出来取水的有效性才能较为获得较为准确的用户使用习惯。a、由于用户取水有时多、有时少、有时断续，所以用一段时间水的流量进行判定；目前因为水龙头的流量约1.2-2.4L/min，水流量约20ml/s-40ml/s。初步判定依据，当水流量＞15ml/s，取水总量＞100ml，间断时间＜3s，则认为是一次有效的取水操作。b.类似三通的传感器安装在水龙头的前端，该传感器的灵敏度要求较高。
如图4所示，在定时启动模式时，包括以下步骤：S11：饮水机上电，判断数据存储单元中是否有取水信息数据，如果是，进入步骤S12，否则，进入步骤S15；S12：判断取水信息数据中的取水类型是否为热水，如果是，进入步骤S13，否则其为冷水，进入步骤S14；S13：采集当前热罐中水的温度，并根据热水温度变化公式，以及取水信息数据中的取水时间和取水温度，计算加热启动时间；S14：采集当前冷罐中水的温度，并根据冷水温度变化公式，以及取水信息数据中的取水时间和取水温度，计算制冷启动时间；S15：结束。
其中，所述步骤S13包括以下步骤：S131：采集当前热罐中水的温度，判断其是否小于取水温度，如果是，进入步骤S132，否则，进入步骤S133；S132：根据加热变化公式，计算加热启动时间；S133：根据冷却变化公式，计算加热启动时间。步骤S14包括以下步骤：S141：采集当前热罐中水的温度，判断其是否大于取水温度，如果是，进入步骤S142，否则，进入步骤S143；S142：根据制冷变化公式，计算加热启动时间；S143：根据升温变化公式，计算加热启动时间。