防止水温加热系统中加热器干烧的方法、装置及水温加热系统

摘要

本发明公开一种防止水温加热系统中加热器干烧的方法、装置及水温加热系统，方法包括：获取所述水温加热系统的进水通道的进水温度；判断进水温度与预设的目标温度的差值所在的温差级别作为当前温差级别，获取与所述当前温差级别对应的提升规则作为当前提升规则；检测所述水温加热系统中与进水通道和加热器依次连通的出水通道的出水温度的变化是否满足当前提升规则，如果不满足当前提升规则，则停止所述加热器的加热。本发明通过对加热器加热后的出水温度进行检测，判断出水温度的变化是否满足规则，当不满足规则时，判断加热器出现故障，并停止加热器的加热，避免出现加热器干烧故障。

说明书

技术领域

本发明涉及水温加热相关技术领域，特别是一种防止水温加热系统 中加热器干烧的方法、装置及水温加热系统。

背景技术

水温加热系统，采用加热器对进水通道的水进行加热，加热后的水 从出水通道流出。然而，由于加热器与进水通道的连通有可能因为各种 原因断开，例如进水通道与加热器连接的水管脱落，则会导致加热器干 烧。加热器干烧会减少加热器的使用寿命，严重时会导致整个系统故障 或损坏。

现有技术为了防止加热器干烧，一般采用在加热器前设置流量计， 通过流量计判断，当有水进入时控制加热器的开启，当没有水时控制加 热器关闭。然而，采用流量计的方式并不能完全防止加热器干烧。当流 量计与加热器的连通断开或者进水通道只进气不进水，都会导致流量计 有进水信号，但没有水通过加热器，导致加热器干烧，造成损坏。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术并不能有效防止加热器干烧的技术问 题，提供一种防止水温加热系统中加热器干烧的方法、装置及水温加热 系统。

一种防止水温加热系统中加热器干烧的方法，包括：

获取所述水温加热系统的进水通道的进水温度；

判断进水温度与预设的目标温度的差值所在的温差级别作为当前温 差级别，获取与所述当前温差级别对应的提升规则作为当前提升规则；

检测所述水温加热系统中与进水通道和加热器依次连通的出水通道 的出水温度的变化是否满足当前提升规则，如果不满足当前提升规则， 则停止所述加热器的加热。

一种防止水温加热系统中加热器干烧的装置，包括：

进水温度获取模块，用于获取所述水温加热系统的进水通道的进水 温度；

提升规则确定模块，用于判断进水温度与预设的目标温度的差值所 在的温差级别作为当前温差级别，获取与所述当前温差级别对应的提升 规则作为当前提升规则；

出水温度检测模块，用于检测所述水温加热系统中与进水通道和加 热器依次连通的出水通道的出水温度的变化是否满足当前提升规则，如 果不满足当前提升规则，则停止所述加热器的加热。

一种水温加热系统，包括依次连通的进水通道、加热器和出水通道， 还包括与所述加热器连接，且控制所述加热器运行和停止的加热器控制 器，所述加热器控制器执行如下步骤：

获取所述进水通道的进水温度；

判断进水温度与预设的目标温度的差值所在的温差级别作为当前温 差级别，获取与所述当前温差级别对应的提升规则作为当前提升规则；

检测所述出水通道的出水温度的变化是否满足当前提升规则，如果 不满足当前提升规则，则停止所述加热器的加热。

本发明通过对加热器加热后的出水温度进行检测，判断出水温度的 变化是否满足规则，当不满足规则时，判断加热器出现故障，并停止加 热器的加热，避免出现加热器干烧故障。同时，根据进水温度与目标温 度的不同差值，采用不同的判断规则，对加热器出现故障做出更快的反 应。

附图说明

图1为本发明一种防止水温加热系统中加热器干烧的方法的工作流 程图；

图2为一个水温加热系统的例子的结构模块图；

图3为正常加热时的温度、流量、功率时间曲线表；

图4为干烧时的温度、流量、功率时间曲线表；

图5为本发明一种防止水温加热系统中加热器干烧的方法的一个例 子的工作流程图；

图6为本发明一种防止水温加热系统中加热器干烧的装置的结构模 块图；

图7为本发明一种水温加热系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示为本发明一种防止水温加热系统中加热器干烧的方法的 工作流程图，包括：

步骤S101，获取所述水温加热系统的进水通道的进水温度；

步骤S102，判断进水温度与预设的目标温度的差值所在的温差级别 作为当前温差级别，获取与所述当前温差级别对应的提升规则作为当前 提升规则；

步骤S103，检测所述水温加热系统中与进水通道和加热器依次连通 的出水通道的出水温度的变化是否满足当前提升规则，如果不满足当前 提升规则，则停止所述加热器的加热。

作为一个水温加热系统的例子，如图2所示，为智能座便器中的水 温加热系统，其中包括；进水管201、进水阀与滤网组件202、软管2131 依次组成了进水通道，通过进水温度传感器203，则可以得到进水通道的 进水温度。进水温度传感器203依次通过软管2132、流量计204和软管 2133与加热器205连接，水经过加热器205加热后进入软管2134，软管 2134、温度控制传感器206、软管2135、真空破坏器207、软管2136、 缓冲小水箱208、软管2137、出水温度传感器209、软管2138、分配器 210、软管2130组成出水通道，并与冲洗喷头211连接，为冲洗喷头211 供水。同时气泵212通过软管2139与分配器210连接。

在现有的情况下，当软管2133脱落或者管路中有气无水时，流量计 204有信号，但没有水通过加热管，不断加热，导致加热管损坏。

对加热器干烧和正常加热做了大量的测试，得到如图3所示的正常 加热的温度、流量、功率时间曲线表，以及如图4所示的干烧时的温度、 流量、功率时间曲线表。

从图3可以看出，在正常加热时，出水温度达到预设温度并稳定后：

a、出水温度（经过模数转换的AD值）的波动很小；

b、出水温度达到稳定后，加热指针读数也会有波动；

c、当进水温度和目标温度确定时，加热指针读数可预估。

在本例子中，采用加热指针测量加热器的加热功率。

从图4可以看出，在干烧时，

a、出水温度的AD值波动很小；

b、由于加热无法达到预期，加热指针的读数的趋势是逐渐增大。

因此，针对干烧时出水温度的变化趋势，可以判断加热器是否出现 干烧故障。

本发明实施例中，在步骤S102中，温差级别可以有多个，例如有两 个，一个与目标温度的差值较大，一个与目标温度的差值较小。对于不 同的温差级别，采用不同的提升规则。然而，仅采用两个温差级别与实 际的测量不能完全吻合，从多次的实验测量得到的经验来看，水温提升 至少有三种情况：

快速提升情况，该情况下进水温度与目标温度相差很远，加热器全 功率加热（考虑到可能的输入电压的偏差）也无法令出水温度达到目标 温度，此时要求温度有一定的爬升，否则判断为故障；

平稳提升情况，该情况下进水温度与目标温度相差不是很大，在加 热器全功率加热下，可以令到出水温度达到目标温度，此时要求加热温 度要达到或接近目标温度，否则判断为故障；

进水温度与目标温度很接近，加热器无需全功率加热即可令到出水 温度达到目标温度，此时可以通过获取加热指针的数据判断加热器的加 热功率，因为已经很接近目标温度，所以不可能大功率加热，如果加热 指针很大，判断为故障。

因此，对应的温差级别至少有三个：进水温度与目标温度差值很远 的快速提升温差级别、进水温度与目标温度差值一般的平稳提升温差级 别，以及进水温度与目标温度差值很近的缓慢提升温差级别

在其中一个实施例中，所述温差级别及对应的提升规则包括：

进水温度与目标温度差值大于预设的第一阈值的快速提升温差级 别，以及与快速提升温差级别对应的快速提升规则；

进水温度与目标温度差值大于预设的第二阈值且小于或等于预设的 第一阈值的平稳提升温差级别，以及与平稳提升温差级别对应的平稳提 升规则；

进水温度与目标温度差值小于或等于预设的第二阈值的缓慢提升温 差级别，以及与缓慢提升温差级别对应的缓慢提升规则；

且所述第一阈值大于所述加热器全功率加热下所能提升的温度，所 述第二阈值小于所述加热器全功率加热下所能提升的温度。

在其中一个实施例中：

所述快速提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，所 述采样温度最大值与所述目标温度的差值小于快速提升采样温度阈值；

所述平稳提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，所 述采样温度最大值与所述目标温度的差值小于平稳提升采样温度阈值；

所述缓慢提升规则为：所述加热器的加热功率小于或等于功率阈值。

在其中一个实施例中：

在预设采样时间内对所述出水通道的出水温度进行多次采样所得到 的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，多个采样温度的最小值为 采样温度最小值，当所述采样温度最大值与采样温度最小值之差小于稳 态阈值，则：

判断进水温度与预设的目标温度的差值所在的温差级别作为当前温 差级别，获取与所述当前温差级别对应的提升规则作为当前提升规则； 检测所述水温加热系统中与进水通道和加热器依次连通的出水通道的出 水温度的变化是否满足当前提升规则，如果不满足当前提升规则，则停 止所述加热器的加热。

当在预设采样时间内所述采样温度最大值与采样温度最小值之差小 于稳态阈值，则可以判断出水温度已经进入稳态，对进入稳态的出水温 度进行测量，能避免出水温度出现较大幅度所造成的误差。

在其中一个实施例中：

所述快速提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，且 在加热器进行加热的整个加热时间段内的出水温度最大值和出水温度最 小值之差大于快速提升出水温度阈值，且所述采样温度最大值与所述目 标温度的差值小于快速提升采样温度阈值；

所述平稳提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，且 在加热器进行加热的整个加热时间段内的出水温度最大值和出水温度最 小值之差大于平稳提升出水温度阈值，且所述采样温度最大值与所述目 标温度的差值小于平稳提升采样温度阈值。

其中，当采用快速提升规则或者平稳提升规则时，进水温度与目标 温度差距很大，因此加热至目标温度会有一个过程，即必定会从非稳定 状态进入稳定状态，若直接进入稳定状态，有可能是水路脱落，不经过 加热装置，此时会导致加热装置烧毁。加热器进行加热的整个加热时间 段内的出水温度最大值和出水温度最小值之差大于快速提升出水温度阈 值或者平稳提升出水温度阈值，指的就是处于非稳定状态，而所述采样 温度最大值与采样温度最小值之差小于稳态阈值，则是进入了稳定状态。 因此，当采用快速提升规则或者平稳提升规则时，加热状态从非稳定状 态转入稳定状态，表明加热器加热正常，否则判断为加热器故障。

如图5所示为本发明一种防止水温加热系统中加热器干烧的方法的 一个例子的工作流程图，包括：

步骤S510，加热器进行加热；

步骤S520，采集出水温度的AD值，同时执行步骤S521和步骤S530；

步骤S530，根据加热算法，决定下一次加热器的加热等级，根据加 热等级提升或者降低加热器的加热功率，执行步骤S510；

步骤S521，在需要加热的前提下（进水温度小于目标温度），以X 个基数为周期（在50HZ时基数为160ms），循环记录X个出水温度的AD 值（例：第一次在0-159ms之间取值，第二次在160ms-319ms之间取值， 第三次在320ms-479ms之间取值,……），取周期内最大值max和最小值 min，以及整个加热时间段的最大值MAX和最小值MIN作为判断数据，执 行步骤S522；

步骤S522，当max与min的差小于Y时，认为其已经达到稳态，开 始判断：

如果进水温度与目标温度差值大于30度，执行步骤S523，如果进水 温度与目标温度的差小于等于30度且大于2度，执行步骤S524，进水温 度与目标温度的差小于等于2度，执行步骤S525；

步骤S523，如果MAX与MIN的差值大于A，且max与目标温度的差 值小于B，则判断为满足快速提升规则，若不满足快速提升规则，且累积 到次数F，则停止加热器加热；

步骤S524，如果MAX与MIN的差值大于C，且max与目标温度的差 值小于D，则判断为满足平稳提升规则，若不满足平稳提升规则，且累 积到次数F，则停止加热器加热；

步骤S525，加热指针的读数的最大值不大于E，则判断为满足缓慢 提升规则，若不满足缓慢提升规则，则停止加热器加热。

本例子中，采用PID算法对加热功率进行控制，其中，PID指的是利 用比例（proportion）、积分（integral）、微分（derivative）进行闭 环控制的算法，采用16个过零信号为一组，每一个过零信号对应一级加 热等级，根据加热等级提升或者降低加热器的加热功率，对应的加热指 针读数从0～16不等，用于指示加热等级。在步骤S530中，采用PID算 法根据当前温度，之前温度，通过计算，对下一次加热时的16个过零信 号进行设置，从而设定下一次的加热等级。

暂定的参数：X=15（2.4s）、Y=5、A=10、B=50、F=5（0.8s）、C=6、 D=10、E=8。

以上参数都是有关联的，需要综合考虑可靠性和报警的灵敏度，其 中：

X：理论上越大越好，越大越精确，但是负作用是晚报故障，导致设 备干烧时间过长；

Y：实测2-3左右，放宽至5，越大越容易误判；

A：一般会超过30，但越大越容易误判，为了防止不可预知的情况， 这里采用10；

B：与进水温度和加热功率有关，加热功率越小，进水温度越小，B 需要大，目前的50是测试中得出的经验值；

C：要大于Y；

D：由加热器的算法效果决定，一般在15-0之间

E：加热器加热功率满功率时加热指针的读数为16，在这里取满功率 的50%，为8，一般会在0-3之间波动，越大越不容易误判，但越大则判 断时间变长，会导致设备干烧时间过长。

如图6所示为本发明一种防止水温加热系统中加热器干烧的装置的 结构模块图，包括：

进水温度获取模块601，用于获取所述水温加热系统的进水通道的进 水温度；

提升规则确定模块602，用于判断进水温度与预设的目标温度的差值 所在的温差级别作为当前温差级别，获取与所述当前温差级别对应的提 升规则作为当前提升规则；

出水温度检测模块603，用于检测所述水温加热系统中与进水通道和 加热器依次连通的出水通道的出水温度的变化是否满足当前提升规则， 如果不满足当前提升规则，则停止所述加热器的加热。

在其中一个实施例中，所述温差级别及对应的提升规则包括：

进水温度与目标温度差值大于预设的第一阈值的快速提升温差级 别，以及与快速提升温差级别对应的快速提升规则；

进水温度与目标温度差值大于预设的第二阈值且小于或等于预设的 第一阈值的平稳提升温差级别，以及与平稳提升温差级别对应的平稳提 升规则；

进水温度与目标温度差值小于或等于预设的第二阈值的缓慢提升温 差级别，以及与缓慢提升温差级别对应的缓慢提升规则；

且所述第一阈值大于所述加热器全功率加热下所能提升的温度，所 述第二阈值小于所述加热器全功率加热下所能提升的温度。

在其中一个实施例中：

所述快速提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，所 述采样温度最大值与所述目标温度的差值小于快速提升采样温度阈值；

所述平稳提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，所 述采样温度最大值与所述目标温度的差值小于平稳提升采样温度阈值；

所述缓慢提升规则为：所述加热器的加热功率小于或等于功率阈值。

在其中一个实施例中，还包括：

稳态检测模块，用于在预设采样时间内对所述出水通道的出水温度 进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，多个 采样温度的最小值为采样温度最小值，当所述采样温度最大值与采样温 度最小值之差小于稳态阈值，则调用加热器控制模块和出水温度检测模 块。

在其中一个实施例中：

所述快速提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，且 在加热器进行加热的整个加热时间段内的出水温度最大值和出水温度最 小值之差大于快速提升出水温度阈值，且所述采样温度最大值与所述目 标温度的差值小于快速提升采样温度阈值；

所述平稳提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，且 在加热器进行加热的整个加热时间段内的出水温度最大值和出水温度最 小值之差大于平稳提升出水温度阈值，且所述采样温度最大值与所述目 标温度的差值小于平稳提升采样温度阈值。

如图7所示为本发明一种水温加热系统的结构示意图，包括依次连 通的进水通道71、加热器72和出水通道73，还包括与所述加热器72连 接，且控制所述加热器72运行和停止的加热器控制器74，所述加热器控 制器74执行如下步骤：

获取所述进水通道71的进水温度；

判断进水温度与预设的目标温度的差值所在的温差级别作为当前温 差级别，获取与所述当前温差级别对应的提升规则作为当前提升规则；

检测所述出水通道73的出水温度的变化是否满足当前提升规则，如 果不满足当前提升规则，则停止所述加热器72的加热。

在其中一个实施例中，所述温差级别及对应的提升规则包括：

进水温度与目标温度差值大于预设的第一阈值的快速提升温差级 别，以及与快速提升温差级别对应的快速提升规则；

进水温度与目标温度差值大于预设的第二阈值且小于或等于预设的 第一阈值的平稳提升温差级别，以及与平稳提升温差级别对应的平稳提 升规则；

进水温度与目标温度差值小于或等于预设的第二阈值的缓慢提升温 差级别，以及与缓慢提升温差级别对应的缓慢提升规则；

且所述第一阈值大于所述加热器全功率加热下所能提升的温度，所 述第二阈值小于所述加热器全功率加热下所能提升的温度。

在其中一个实施例中：

所述快速提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，所 述采样温度最大值与所述目标温度的差值小于快速提升采样温度阈值；

所述平稳提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，所 述采样温度最大值与所述目标温度的差值小于平稳提升采样温度阈值；

所述缓慢提升规则为：所述加热器的加热功率小于或等于功率阈值。

在其中一个实施例中：

在预设采样时间内对所述出水通道的出水温度进行多次采样所得到 的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，多个采样温度的最小值为 采样温度最小值，当所述采样温度最大值与采样温度最小值之差小于稳 态阈值，则：

判断进水温度与预设的目标温度的差值所在的温差级别作为当前温 差级别，获取与所述当前温差级别对应的提升规则作为当前提升规则； 检测所述出水通道的出水温度的变化是否满足当前提升规则，如果不满 足当前提升规则，则停止所述加热器的加热。

在其中一个实施例中：

所述快速提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，且 在加热器进行加热的整个加热时间段内的出水温度最大值和出水温度最 小值之差大于快速提升出水温度阈值，且所述采样温度最大值与所述目 标温度的差值小于快速提升采样温度阈值；

所述平稳提升规则为：在预设采样时间内对所述出水通道的出水温 度进行多次采样所得到的多个采样温度的最大值为采样温度最大值，且 在加热器进行加热的整个加热时间段内的出水温度最大值和出水温度最 小值之差大于平稳提升出水温度阈值，且所述采样温度最大值与所述目 标温度的差值小于平稳提升采样温度阈值。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体 和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的 是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本 发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。