CN112645415A - 调节水质的方法、装置及净水机 - Google Patents

调节水质的方法、装置及净水机 Download PDF

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CN112645415A CN202011455769.4A CN202011455769A CN112645415A CN 112645415 A CN112645415 A CN 112645415A CN 202011455769 A CN202011455769 A CN 202011455769A CN 112645415 A CN112645415 A CN 112645415A
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孙天厚
魏中科
吴启军
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陈世穷
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Abstract

本发明实施例提供一种调节水质的方法、装置及净水机，应用于净水机，净水机包括电脱盐设备，用于对原水进行净化；方法包括：获取输入电脱盐设备的原水的第一总溶解固体值；在第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制电脱盐设备运行的工作电压；对电脱盐设备施加工作电压以对原水进行脱盐并输出净化水；获取净化水的第二总溶解固体值；根据第二总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值，通过差值通过PID反馈控制调节所述工作电压。

Description

调节水质的方法、装置及净水机
技术领域
本发明涉及家用电器技术领域，具体是一种调节水质的方法、装置及净水机。
背景技术
净水机利用电脱盐设备是一种常见的技术手段，电脱盐设备需要控制浓淡室进水水量，来获得特定的淡水回收比。电脱盐过程中，需要对电脱盐设备施加工作电压。同时为了能够实现净水机水质可调，需要去检测电脱盐设备的电流情况，以及电压情况并根据自来水水质，现有的电脱盐设备均采用固定的几种模式进行脱盐，但是随着环境水质的干涉以及其他因素，如各地区的原水水质存在差异，同一产品在不同地区的脱盐效果往往不理想，且哪怕原水水质很好的情况下，用户也需要等待一定时间，造成用户体验不佳。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种调节水质的方法、装置及净水机。
为了实现上述目的，在本申请的第一方面，一种用于调节水质的方法，应用于净水机，净水机包括电脱盐设备，用于对原水进行净化；方法包括：获取输入电脱盐设备的原水的第一总溶解固体值；在第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制电脱盐设备运行的工作电压；对电脱盐设备施加工作电压以对原水进行脱盐并输出净化水；获取净化水的第二总溶解固体值；根据第二总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值，通过差值通过PID反馈控制调节工作电压。
在本申请实施例中，在第一总溶解固体值小于目标总溶解固体值的情况下，停止向电脱盐设备施加工作电压。
在本申请实施例中，在第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制电脱盐设备运行的工作电压包括：接收第一总溶解固体值、目标总溶解固体以及进水流量；根据第一总溶解固体值和目标总溶解固体值确定水质调节量；根据水质调节量和进水流量确定用于控制电脱盐设备的工作电压。
在本申请实施例中，方法还包括：在第一总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值大于预设的第一阈值的情况下，或者在工作电压大于预设的最大额定值的情况下，向原水中混入调节水以减少第一总溶解固体值。
在本申请实施例中，向原水中混入调节水以减少第一总溶解固体值包括：将施加于电脱盐设备的工作电压调节到最大额定值；将经由电脱盐设备输出的净化水循环至电脱盐设备的进水端，以和输入至电脱盐设备的原水混合，减少原水的第一总溶解固体值。
在本申请实施例中，电脱盐设备为电渗析膜堆，方法还包括：电脱盐设备采用频繁倒极电渗析对原水进行净化。
在本申请实施例中，方法还包括：根据第一总溶解固体值控制电脱盐设备倒极的频率。
在本申请实施例的第二方面，还提供一种用于调节水质的装置，应用于净水机，装置包括：电脱盐设备，用于对原水进行净化；第一TDS传感器，设置于电脱盐设备的进水口处，用于检测原水经由电脱盐设备净化前的第一总溶解固体值；第二TDS传感器，设置于电脱盐设备的出水口处，用于检测原水经由电脱盐设备净化后的第二总溶解固体值；处理器，处理器被配置成：获取输入电脱盐设备的原水的第一总溶解固体值；在第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制电脱盐设备运行的工作电压；对电脱盐设备施加工作电压以将原水进行净化以输出净化水；获取净化水的第二总溶解固体值；根据第二总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值，通过所处差值通过PID反馈控制调节工作电压。
在本申请实施例中，处理器还被配置成：在第一总溶解固体值小于目标总溶解固体值的情况下，停止向电脱盐设备施加工作电压。
在本申请实施例中，处理器被配置成在第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制电脱盐设备运行的工作电压，包括处理器被配置成：接收第一总溶解固体值、目标总溶解固体以及进水流量；根据第一总溶解固体值和目标总溶解固体值确定水质调节量；根据水质调节量和进水流量确定用于控制电脱盐设备的工作电压。
在本申请实施例中，处理器还被配置成：在第一总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值大于预设的第一阈值的情况下，或者在工作电压大于预设的最大额定值的情况下，向原水中混入调节水以减少第一总溶解固体值。
在本申请实施例中，电脱盐设备为电渗析膜堆，处理器还被配置成：电脱盐设备采用频繁倒极电渗析对原水进行净化。
在本申请实施例中，处理器还被配置成：根据第一总溶解固体值控制电脱盐设备倒极的频率。
在本申请实施例的第三方面，提供一种净水机，包括净水机本体，还包括上述的用于调节水质的装置。
通过上述技术方案，通过获取原水的第一总溶固体值，可以反应原水的实际水质，可以根据第一总溶固体值以及电脱盐设备的运行功率可以推算可允许调整的范围以及目标总溶固体值，从而根据获取经由电脱盐设备处理后的水的第二总溶解固体值，根据用户所需的目标总溶固体值和第二总溶解固体值进行对比确定其偏差，根据偏差反馈调节电压控制器给予到电脱盐设备，则可以实现对电压控制器的工作电压进行控制，以更为针对性的改变电脱盐设备的脱盐率，从而对于不同地区原水的差异，均可以获得一个合理且高效的脱盐方式。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是发明实施例中提供的调节水质的装置的模块示意图；
图2是本发明实施例中净水机的装置的连接拓扑图；
图3是本发明实施例提供的调节水质的装置中PID控制电路的连接拓扑图；
图4是本发明实施例提供的调节水质的装置中***控制板所执行的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的调节水质的装置中***控制板所执行步骤S101的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的调节水质的装置中***控制板所执行步骤S1013的流程示意图；
图7是本发明实施例提供调节水质的装置的另一结构示意图；
图8是本发明实施例二所提供的一种用于调节水质的方法的流程图；
图9是本发明实施例二所提供的一种用于调节水质的方法中步骤S202的流程图；
图10是本发明实施例二所提供的一种用于调节水质的方法中步骤S401的流程图；以及
图11是本发明实施例二所提供的一种用于调节水质的方法中演示步骤S401时对应电脱盐设备的结构示意图。
附图标记说明
100、装置； 200、水路***；
300、用水终端； 400、浓水容腔；
10、电脱盐设备； 20、第一TDS传感器；
30、第二TDS传感器； 40、电压控制器；
50、用户交互设备； 60、进水口阀门；
70、水质调节口阀门； 80、PID控制电路；
90、电压检测器； 101、产水口；
102、浓水水质调节口； 103、第一进水口；
104、第二进水口； 105、回流管道；
106、进水端； 107、出水端；
108、水泵； 109、单向阀；
401、电渗析电源板； 402、***控制板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例一、
本发明实施例一首先提供调节水质的装置，具体来说为一种用于净水机的水质调节装置，该方法旨在解决现有净水机中调节水质均为固定的几种模式，而忽视了一些不可抗力因素，如各个地区水质的不同，如按照固定的模式效果不一，从而影响用户的用水质量的问题。以下通过具体的实施例予以阐述。
请参阅图1，图1是发明实施例中提供的调节水质的装置的模块示意图。具体来说是一种用于净水机进行净水的装置100，装置100包括：
电脱盐设备10，用于对原水进行净化；
第一TDS(Total Dissolved Solids：总溶解固体)传感器20，设置于电脱盐设备10的进水口处，用于检测原水经由电脱盐设备10净化前的第一总溶解固体值；
第二TDS传感器30，设置于电脱盐设备10的水质调节口处，用于检测水经由电脱盐设备10净化后的第二总溶解固体值；
电压控制器40，电压控制器40与电脱盐设备10电性连接，用于根据第一总溶解固体值和第二溶解固定值，对电脱盐设备10的工作电压进行控制，以改变电脱盐设备10的脱盐率；
可以理解，电压控制器40，即上位机，可以是单片机或者PC端，其电性连接电脱盐设备10、第一TDS传感器20、第二TDS传感器30，用于接收第一TDS传感器20以及第二TDS传感器30所反馈的第一总溶解固体值、第二总溶解固体值数据；并根据第一总溶解固体值、第二总溶解固体值触发电脱盐设备10调整脱盐率，从而实现更为智能动态的实现净水效果；
电脱盐设备10为反渗透膜设备，可以是电渗析装置和电容器脱盐装置中的任一种；在本发明实施例中，电脱盐设备10采用电渗析膜堆，优选地，电渗析膜堆采用频繁倒极电渗析(简称EDR)。
其中，上述所提到的原水通常可以是指市政自来水，但并不仅限于市政自来水，也可以是其它水源。
在一些实施例中，由于电脱盐设备10的类别和功率大小不同，或者由于净水机产品对净水速度有要求，该装置100还可以包括增压泵50，增压泵50设置于电脱盐设备10的进水口所在管道上，从而控制原水进入电脱盐设备10的流速。
第一总溶解固体值(总溶解固体值：又称溶解性固体总量或者TDS值，测量单位为毫克/升(mg/L)，它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体)和第二总溶解固体值，可以理解的是，总溶解固体值通常可以反应水质，其中第一总溶解固体值即反应原水的原始水质，而第二总溶解固体值即反应原水经由电脱盐设备10进行净化后的水质。通过经由电脱盐设备10净化后的水质对比，以及电压控制器40可以形成完整的闭环控制***。
本领域人员应当理解，本发明实施例主要提供一种调节水质的装置100，该装置100通过其包括的第一TDS传感器20和第二TDS传感器30所检测的第一总溶解固体值及第二总溶解固体值，反馈至电压控制器40从而形成闭环控制。
在上述所提到的术语“闭环控制”中，指代作为被控(即电脱盐设备10)的输出以一定方式(即第二总溶解固体值)返回到作为控制(电压控制器40)的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。
在一些实施例中，第一总溶固体值可以反应原水的实际水质，可以根据第一总溶固体值以及电脱盐设备的运行功率可以推算可允许调整的范围以及目标总溶固体值，从而根据目标总溶固体值和第二总溶解固体值进行对比确定偏差，根据偏差则可以反馈调节电压控制器40给予到电脱盐设备10的工作电压进行控制，以改变电脱盐设备的脱盐率，同时，由于电脱盐设备采用频繁倒极电渗析，在每次转换进行倒极，防止了因浓差极化引起的膜堆内部的沉淀结垢，从而获得一个合理且高效的脱盐方式。
可以理解，上述的方式仅仅对电压控制器40所要实施的方式进行功能性描述，即对电压控制器40可以通过该装置100获取第一总溶解固体值及第二总溶解固体值，继而根据第一总溶解固体值和第二总溶解固体值进行闭环控制的功能限定。因此，本领域技术人员应当理解，不应当对本发明所采用的闭环方法进行限定，也不依赖方法作为本发明的发明点，由此应当符合本申请的客体要求。
以下通过具体的实施例对上述方案进行详细描述。
本发明提供一个具体的实施例；
请参阅图2，图2是本发明实施例提供的调节水质的装置的连接拓扑图。该装置100包括：
电脱盐设备10，用于对原水进行净化；
第一TDS传感器20，设置于电脱盐设备10的进水口处，用于检测原水经由电脱盐设备10净化前的第一总溶解固体值；
第二TDS传感器30，设置于电脱盐设备10的水质调节口处，用于检测水经由电脱盐设备10净化后的第二总溶解固体值；
第一TDS传感器20、电脱盐设备10以及第二TDS传感器30沿着水路***200的水流方向依次设置；对于传感器(即第一TDS传感器20、第二TDS传感器30)的安装方式以及位置可以不予限定，可以如内壁上。
在本发明实施例中，电脱盐设备10采用电渗析膜堆，电渗析膜堆优选地采用电渗析频繁倒电极，即常说的频繁倒极电渗析(EDR)。电渗析膜堆可以配置成每小时倒电极3～4次。因此由于电极的变化，有效地破坏了极化层，从而防止了因浓差极化引起的膜堆内部的沉淀结垢，也减少了黏性污泥和微生物在膜面上的黏着和积累。同时也减少了原来清除沉积物时需使用的酸和防垢剂等的用量，减少了环境污染，提高水的回收率，降低运行和维修费用。
可以理解，倒极电渗析应用于家用净水机具有以下优势：1.频繁倒极去除膜表面杂质，不需要更换滤芯；2.淡水水质可调，通过控制EDR膜堆的电流大小，可以控制膜堆中离子浓度，得到不同纯净度的水；3.同时相比于传统净水机，基于电渗析原理的净水机回收率高，净水水质调节比例可达到90％。基于以上优势，倒极电渗析在家用净水机领域具有较大的应用潜力。
该装置100还包括电压控制器40，在本发明实施例中，电压控制器40可以是独立结构于净水机设置的设备，也可以是和净水机一体化生产的设备，其中，电压控制器40电性连接第一TDS传感器20、第二TDS传感器30以及电脱盐设备10，以读取第一总溶解固体值和第二总溶解固体值的数据。
在本发明实施例中，电压控制器40包括电渗析电源板401以及***控制板402，其中电渗析电源板401与***控制板402以及电脱盐设备10，即电渗析膜堆(本发明实施例电脱盐设备10采用电渗析膜堆)电性连接，以用于接收电压控制信号以对电脱盐设备10的工作电压进行控制
***控制板402，用于接收用户所输入的目标总溶解固体值；并根据目标总溶解固体值、第一总溶解固体值、以及第二溶解固定值向电渗析电源板发送电压控制信号；
该装置100还包括用户交互设备50，用户交互设备50可以是计算机交互屏，如手指触屏，或者按钮、键盘操作器件，用户可以通过用户交互设备50输入目标总溶解固体值，即用户所需的水质情况，如用户可以输入TD在100，100mg/L(默认单位为mg/L，下同)即是目标总溶解固定值。
可以理解的是，用户交互设备50可以相当于电压控制器40***独立的面板，***控制板402即***中的主控板，电渗析电源板401即对应主控板的驱动，以电脱盐设备10的工作电压作为控制目标进行控制。
在本发明实施例中，该装置100还包括：
进水口阀门60，设置于电脱盐设备10的进水口处，用于将水输入至电脱盐设备10；
水质调节口阀门70，设置于电脱盐设备10的水质调节口处，用于将经由电脱盐设备10净化后的水输出。
具体地，进水口阀门60用于连接电脱盐设备10和市水供应的进口，从而将市水引入至进水口阀门60，进水口阀门60通过开关可以控制电脱盐设备10的进水，水质调节口阀门70可以连接用水终端，用水终端可以是水龙头或者其他家用水质调节器件。
进水口阀门60和水质调节口阀门70电性连接***控制板，***控制板可以控制进水口阀门60和水质调节口阀门70的开启和关闭。从而完成整个***的水路控制。
其中进水口阀门60和水质调节口阀门70均采用电子阀门。
在本发明实施例中，装置100还包括
电压检测器90，用于检测电脱盐设备10的实际工作电压；
PID控制电路80，电性连接电脱盐设备10及电渗析电源板，用于根据电脱盐设备的实际工作电压和目标工作电压，对电压控制信号进行PID反馈控制控制。
电压检测器90可以是XC6135系列，从而实现超低消耗、高精度、感应端子分离的特点。
PID控制电路80，即比例(P)、积分(I)、微分(D)控制电路，本领域技术人员可以理解，通常PID控制电路80由带反相器的支路构成，其中一支路为与环路增益有关的比例电路，通过调节该比例电路上电阻的大小，使得反相器的增益在预设的范围内变化；另一路是与环路增益有关的积分电路，通过积分时间常数的变化，控制电阻大小起到相同的作用，最后为微分电路，时间常数由微分控制，将比例、积分、微分各电路输出倒相后合成为总的输出，即上述的电压控制信号。
PID控制电路80电性连接电脱盐设备10、电压检测器90以及电渗析电源板401，该PID控制电路80可以电性连接在电压检测器90的电压串口上，从而可接收电脱盐设备10的实际工作电压，同时电压控制器40根据所连接的第一TDS传感器20和第二TDS传感器30，可以获取到第一总溶解固体值和第二溶解固体值，根据第一总溶解固体值和目标总溶解固体值可以确定实际工作电压，根据第二总溶解固体值和目标总溶解固体值计算出给予到电脱盐设备10的目标工作电压，从而PID控制电路80根据目前的实际工作电压及目标工作电压，对电压控制信号进行PID反馈控制。
可以理解，PID反馈控制即代指PID的所输出的电压控制信号指令是正作用，如第二总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值增大时，此时增大电压控制信号，反之当第二总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值逐渐减小时，同时减少电压控制信号。因此，PID反馈控制控制可以是在基础比例环节上，通过第二总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值，通过积分调节工作电压(施加电压)，从而加大惯性响应速度,减弱超调趋势，即加快调节响应，使得电压控制信号不断进行调整，更快的进行调压(即调节电压控制信号)。
请参阅图3，图3是本发明实施例提供的调节水质的装置中PID控制电路的连接拓扑图。PID控制电路包括调节电路801，调节电路801可以是比例调节、或者积分调节或者微分调节的其中一种或者多种，根据电压检测器90所到电脱盐设备80检测的实际工作电压，以及所接受的目标工作电压，将实际工作电压和目标工作电压进行对比，从而进行PID反馈控制调节。
请参阅图2以及图4，图4是本发明实施例提供的调节水质的装置中***控制板所执行的流程示意图。通过上述，***控制板402被配置成：
步骤S101：接收所输入的目标总溶解固体值，根据目标总溶解固体值确定目标工作电压；
步骤S102：接收电压检测器所反馈电脱盐设备10的实际工作电压；
步骤S103：根据目标工作电压和实际工作电压的偏差，对电脱盐设备的目标工作电压进行PID反馈控制调节。
可以理解，而步骤S1中所提到的接收所输入的目标总溶解固体值即通过用户从用户交互设备50所输入的值，由于电脱盐设备10的损耗以及其他情况，往往电渗析电源板401给予到电脱盐设备10的目标工作电压，在实际过程中电脱盐设备10很难达到，从而导致脱盐不彻底的现象发生。而根据电压检测器所反馈电脱盐设备10的实际工作电压，计算目标工作电压和实际工作电压的偏差，根据偏差对电脱盐设备的目标工作电压进行PID反馈控制调节，如当偏差较大时，可以通过比例增加目标工作电压的调节量，从而确保电脱盐设备10进行脱盐的速度，增加对原水进行净化的速度的同时，由于PID反馈控制还可以确保电脱盐设备10位于准确的电压范围内，从而给予更为精准的脱盐率，侧面提高了用户的用水品质。
另一方面，综上实施例所提出的装置100，本发明实施例通过在电渗析膜堆净水的基础上，通过电压控制器40读取第一TDS传感器20以及第二TDS传感器30所传输的数据，对经由电脱盐设备10净化前的第一总溶解固体值进行采集，以及通过电脱盐设备10净化后的第二总溶解固体值进行采集，可以是基于以上对传感器(即第一TDS传感器20以及第二TDS传感器30)进行通道设置，若想获取传感器的数据，只需在电压控制器40对应的应用程序中调用获取传感器数据的函数接口即可。
继而通过第一总溶解固体值和第二溶解固定值，电压控制器可以对电脱盐设备10的电压进行电压控制。
请参阅图5，图5是本发明实施例提供的调节水质的装置中***控制板所执行步骤S101的流程示意图。即通过第一总溶解固体值和第二溶解固定值控制电压的方式，在其中的一个实施例中，执行步骤S101时的方式(由电压控制器40执行，在一个具体的实施例中为***控制板402执行)可以为以下步骤：
步骤S1011、接收所输入的目标总溶解固体值；
步骤S1012、根据第一总溶解固体值和目标总溶解固体值，确定电脱膜设备的最大工作电压；以最大工作电压作为目标工作电压控制电脱膜设备10进行脱盐；
步骤S1013、在电脱膜设备10以最大工作电压作为目标工作电压进行脱盐时，实时将目标总溶解固体值和第二总溶解固体值对比，根据对比情况调整目标工作电压。
可以理解，首先步骤S1011中接收所输入的目标总溶解固体值，即用户所需的水质模拟量转换成对应的数字量；继而步骤S1012，根据第一总溶解固体值和目标总溶解固体值确定所能调节的范围，如原水水质总溶解固体值的为500，目标水质总溶解固体值为100，此时则需要通过电脱盐设备10降低400的点，即脱盐的“调节量”，根据调解量确定电脱膜设备10的最大工作电压，如对应可以设定，当调解量在100以内时最大工作电压为a、当调节量在100～300时最大工作电压为b，当调解量在300以上是最大工作电压为c，从而以最大工作电压作为目标工作电压控制电脱膜设备10进行脱盐；采用该方式主要考虑到一些特殊情况下的脱盐效率问题，如当前原水的第一总溶解固体值位于和需要调节的目标总溶解固体值偏差较远时，采用固定斜率的方式进行调节需要很长的时间，假定当第一TDS传感器20所检测的第一总溶解固体值为500，但是目标总溶解固体值却需要调整到260以下，此时如果按照固定的目标工作电压对电脱盐设备10进行控制，很难在较短时间内达到预期的效果且增长用户的等待时间，使得用户体验感下降。因此在电脱盐设备10实施脱盐过程中中，即在电脱膜设备10以最大工作电压作为目标工作电压进行脱盐，可以加快脱盐速度，实现快速净化原水，给用户带来给好的使用体验。
继而实施步骤S1013实时将目标总溶解固体值和第二总溶解固体值对比，根据对比情况调整目标工作电压，该步骤可以理解为根据实际情况和用户目标对比，对目标工作电压进行微调，从而实现更为精准的调节。
请参阅图6，图6是本发明实施例提供的调节水质的装置中***控制板所执行步骤S1013的流程示意图。在其中一个实施例中，步骤S1013中在电脱膜设备以最大工作电压作为目标工作电压进行脱盐时，实时将目标总溶解固体值和第二总溶解固体值对比，根据对比情况调整目标工作电压可以是包括以下步骤：
步骤S10131、当目标总溶解固体值大于第二总溶解固体值时，控制电压控制器调节目标工作电压增大；
步骤S10132、当目标总溶解固体值小于第二总溶解固体值时，控制电压控制器调节目标工作电压减少。
其中，在执行步骤S10131至步骤S10132时，期间采用PID反馈控制算法进行电压调节。
可以理解，因为水路***200的整体电阻不变，目标工作电压增大导致电渗析***中的电脱盐设备10的电流增大，由于通常脱盐率和内部电流成正比，监测电脱盐设备10的电流波动，期间利用PID反馈控制来实现快速动态调压的目的，保持电流稳定，从而实现快速净化的目的。
综上，本发明实施例提供的装置，该装置具备可靠稳定，易实现，且兼顾安全性、和脱盐高效性的特点，极大提高了用户体验。
请参阅图7，图7是本发明实施例提供调节水质的装置的另一结构示意图。本发明提供一个具体的实施例；在于装置所布局结构上的改进；原水经由电脱盐设备10净化后生成浓水和纯水后，该电脱盐设备10的水质调节口包括：
产水口101、和用水终端300连通，用于给予用户提供纯水
浓水水质调节口102、和浓水容腔400接通，用于浓水的水质调节的排放；
用水终端300可以是水龙头或者其他家庭用水器械，浓水水质调节口102通过和浓水容腔400连通，可以将浓水排放至浓水容腔400内，用于后续的浇灌或者废水排放处理。
装置100还包括：
回流管道105，回流管道105的一端和浓水水质调节口102连接，或者和浓水容腔400连通，可选地采用连通浓水容腔400，优选地连接在浓水容腔400的中部位置，浓水在排入浓水容腔400后，由于其富含的离子，容易在底部沉淀，通过抽取浓水容腔400中部位置的浓水，以获取更好的纯净度。
电脱盐设备10的进水口包括：
第一进水口103、连接于市水供应口；
第二进水口104、连接回流管道105的另一端。
第一进水口103则可以引入市水，第二进水口104通过连接回流管道105的，浓水水质调节口102排出的浓水经由浓水容腔400后，在经过回流管道105后可以再次通过第一进水口103进入电脱盐设备10进行二次脱盐，防止原水的浪费。
在本发明实施例中，第一进水口处还设置有隔离筛网(图未示)，以隔离市水中的泥沙等大颗粒物质，防止其进入电脱膜设备10，增加电脱膜设备10的使用寿命。
需要说明的是，上述提供的流程方法仅为更方便理解该发明实施例，并不对该发明所保护的客体作限定，仅表示通过该装置可以实现以上流程的功能。也应当理解，本发明并不依靠上述方法作为发明的发明点。
实施例二
本发明实施例二提供一种用于调节水质的方法，具体来说为一种用于净水机的水质调节方法，该方法旨在解决现有净水机多采用固体模式或者反馈模式，由于地区水质，以及不同时间点，水质都会存在差异，导致达到用户在使用净水机时想要达到所需求的水质，净水时间要么固定模式的时长，要么不统一，比如在原水水质较差的情况下，用户需要等待很长的时间，从而影响用户体验，且不适合商用环境的问题。以下通过具体的实施例予以阐述其技术方案。
需要说明的是，本发明实施例二可以为实施例一所提供装置在控制上的改进，因此，本领域可以参照实施例一所提供的装置对实施例二予以理解。
请参阅图8，图8是本发明实施例二所提供的一种用于调节水质的方法的流程图。为解决以上问题，本发明实施例二提供一种用于调节水质的方法，应用于净水机，净水机包括电脱盐设备，用于对原水进行净化；方法包括：
步骤S201、获取输入电脱盐设备的原水的第一总溶解固体值；
步骤S202、在第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制电脱盐设备运行的工作电压；
步骤S203、对电脱盐设备施加工作电压以将原水进行脱盐以输出净化水；
步骤S204、获取净化水的第二总溶解固体值；
步骤S205、根据第二总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值，通过差值通过PID反馈控制调节工作电压。
可以理解，工作电压即上述实施例中所提到的电压控制信号，区别在于执行方不同，前者在于电脱盐设备所接收并运行的，后者在于PID控制电路所发出的。本发明实施例所提供的方法，用于解决由于原水水质存在差异，对原水进行净化时间不一的问题，其用于净化的设备为电脱盐设备，首先通过获取输入到电脱盐设备的原水的原始水质，即第一总溶解固体值，继而根据第一总溶解固体值的情况进行以下不同的执行步骤：
在第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，例如目标总溶解固体值为200ppm，第一总溶解固体值为300ppm，此时需要控制电脱盐设备进行脱盐处理，即上述的步骤S202，根据当前所检测原水的第一总溶解固体值、和目标总溶解固体值，确定控制电脱盐设备运行的工作电压。
进一步地，方法还包括：
步骤S301、在第一总溶解固体值小于目标总溶解固体值的情况下，停止向电脱盐设备施加工作电压。
可以理解，即通过步骤S201获取输入电脱盐设备的原水的第一总溶解固体值后，当第一总溶解固体值小于目标总溶解固体值得情况下，例如目标总溶解固体值为200ppm，当前的第一总溶解固体值为150ppm，此时原水的水质是可以直接到用水终端供用户使用的，因此，停止向电脱盐设备施加工作电压，直接向用户提供原水，因此无需按照传统的净水方式，无论原水水质是否满足用户需求均进行统一净化，导致用户需求等待时间过长，从而在公用的商业环境下无法满足用户需求，且造成了能源的浪费。
请参阅图9，图9是本发明实施例二所提供的一种用于调节水质的方法中步骤S202的流程图。本发明实施例继续从第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下阐述本方案，其中，步骤S202中在第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制电脱盐设备运行的工作电压可以包括：
步骤S2021、接收第一总溶解固体值、目标总溶解固体以及进水流量；
步骤S2022、根据第一总溶解固体值和目标总溶解固体值确定水质调节量；
步骤S2023、根据水质调节量和进水流量确定用于控制电脱盐设备的工作电压。
可以理解，方法所需的量包括前置反馈量：进水流量(F)，进水水质(Wi)即第一总溶解固体值，设定水质(WV)即目标总溶解固体值，后置反馈量：出水水质(Wo)。
可以理解，根据步骤S2021至步骤S2023，在步骤S2021中根据已知的进水温度Pi(通过温度传感器获取)、理想的出水温度WV(目标出水温度)，从而确定水质所需的调节量：WV-Wi，继而在步骤S2023中，根据进水流量F以及所预设的恒定时间t1，可以计算出***达到理想的水质所需要的功率，进一步可以计算出所需要的工作电压U：
U＝a(WV-Wi)*Ft1(公式1)
其中，公式1中的a为水质到工作电压的增益值，可以根据多组开环实验的数据确定。所预设的恒定时间可以根据***所适用的场景设定，如运用到办公区域，可以将恒定时间t1设置较短，也可以将***设置为多种模式，在每个不同的模式下对应不同的使用环境，设定不同的恒定时间t1。
需要注意的是，工作电压U不能超出电脱盐设备的额定功率。否则需要通过其他方式，具体随后详细解释。
更进一步地，执行步骤S203至步骤S205，即通过对电脱盐设备施加以上所计算得到的工作电压U，电脱盐设备开始工作，以将原水进行净化以输出净化水；获取净化水的第二总溶解固体值；根据第二总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值，通过差值通过PID反馈控制调节工作电压。
方法所需的量包括前置反馈量：进水流量(F)，进水水质(Wi)即第一总溶解固体值，设定水质(WV)即目标总溶解固体值，后置反馈量：出水水质(Wo)即第二总溶解固体值。通过第二总溶解固体值Wo和目标总溶解固体值WV的差值r作为变量，以工作电压U作为被控量建立PID反馈控制模型，从而基础比例环节上，通过第二总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值，通过积分调节工作电压(施加电压)，从而加大惯性响应速度,减弱超调趋势，即加快调节响应，使得电压控制信号不断进行调整，进行更快的进行调压，从而使得真实的净水时间t2要小于恒定时间t1，加快调整的时间，从而减少用户所需等待的时间，提高用户的使用体验。
综上，本发明实施例首先采用获取输入电脱盐设备的原水的第一总溶解固体值，在第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制电脱盐设备运行的工作电压，从而以通过预设的恒定时间，所计算得到的工作电压首先控制电脱盐设备进行工作，并通过检测获取净化水的第二总溶解固体值；根据第二总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值，通过差值通过PID反馈控制调节工作电压，使得实际的净化时间要小于所预设的恒定时间，保证用户在等待净化水的时间在合理的范围，提高用户的使用体验。
方法还包括：步骤S401、在第一总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值大于预设的第一阈值的情况下，或者在工作电压大于预设的最大额定值的情况下，向原水中混入调节水以减少第一总溶解固体值。
可以理解，第一总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值大于预设的第一阈值的情况下，即通常所说的水质太差，如果要在所预设的恒定时间内完成净化，工作电压需要超出电脱盐设备的额定功率运行，但是由于电脱盐设备无法承受额定电压以上的电压，此时又要保证净化的时效性。则需要通过以上控制予以实现：向原水中混入调节水以减少第一总溶解固体值。其中，调节水可以是预先存储好的较低的总溶解固体值的水，也可以是实时所产生的净化水重新循环至原水处，从而降低原水的原始目标总溶解固体值，以加快净化时间。
请参阅图10，图10是本发明实施例二所提供的一种用于调节水质的方法中步骤S401的流程图。在步骤S401中向原水中混入调节水以减少第一总溶解固体值可以包括：
S4011、将施加于电脱盐设备的工作电压调节到最大额定值；
S4012、将经由电脱盐设备输出的净化水循环至电脱盐设备的进水端，以和输入至电脱盐设备的原水混合，减少原水的第一总溶解固体值。
可以理解，首先将电脱盐设备的工作电压调节到最大额定值，使得功率最大化运行，同时，将电脱盐设备输出的净化水循环至电脱盐设备的进水端，以和输入至电脱盐设备的原水混合，减少原水的第一总溶解固体值。
为了更好地阐述以上方案，请参阅图11，图11是本发明实施例二所提供的一种用于调节水质的方法中演示步骤S401时对应电脱盐设备的结构示意图。
首先通过向电脱盐设备10的进水端106通入原水，对电脱盐设备10施加最大额定值的工作电压，通过流量比例阀(图未示)将出水端分成两路，一路通向用水终端，另一路连通进水端106以和原水混合再次进入。
进一步地，在进水端106和原水混合的一路上设有水泵108，以将出水端107的进水循环抽引至进水端106，水泵108连通有单向阀109，以保障流向的一致性。
同时从出水端107开始出净化水，本发明实施例中，首先采用将通过流量比例阀控制将所有的净化水全部通向原水形成混合，并不断通过第二TDS传感器30检测出水端107的水质，即第二总溶解固体值，在第二总溶解固体值低于或者等于目标总溶解固体值时，通过流量控制阀截断循环所在的管道，将净水机储水箱(未标号)中经由电脱盐设备10内部的水输出至用水终端。
通过以上的方式，向原水中混入调节水以减少第一总溶解固体值，减少电脱盐设备将原水脱盐至第二总溶解固体值得时间，导致用户需求等待时间过长，从而在公用的商业环境下无法满足用户需求，且造成了能源的浪费。
进一步对电脱盐设备进行限定。电脱盐设备为电渗析膜堆，方法还包括：电脱盐设备采用频繁倒极电渗析对原水进行净化。
在电渗析膜堆结构中包括上下两极，分别为第一阳极和第一阴极，在第一阳极和第一阴极之间包括可进水的多个进水通道，进水通道之间通过净化膜(可以是RO膜)间隔，也可以直接是净化膜所构成的进水通道，从进水通道的进水端进水后，水流经由第一阳极和第一阴极之间流过，此时第一阳极和第一阴极工作，以使得水在渗析作用下产生离散的离子，离子可以通过膜进行分离，从而实现净水效果。
本领域人员应当理解，通过本发明所演示的电渗析膜堆，可以给予上述方法实施例提供技术启示，但是不用于限定电渗析膜堆的具体结构和连接关系，在以上的基础上做出的改进，应当同样属于本发明实施例所涵盖的保护范围内。方法还包括：
S501、根据第一总溶解固体值控制电脱盐设备倒极的频率。
通过第一总溶解固体值控制电脱盐设备进行倒极，电渗析膜堆采用EDR(频繁倒极电渗析)膜堆，对频繁倒级电渗析现有技术中的名词解释如下：
ED(Electrodialysis：电渗析)法是利用阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐淡化和浓缩两个***。当向隔室通入盐水后,在直流电场作用下,阳离子向负极迁移,并只能通过阳离子交换膜,阴离子向正极迁移,只能通过阴离子交换膜,而使淡室中的盐水被淡化,浓室中的盐水被浓缩。一般来说,淡水作为产水被回收利用,浓水作为废水排掉。
ED法由于结垢问题，因此发展速度缓慢，EDR的原理和ED法基本是相同的。只是在运行过程中，EDR每隔一定时间(一般为15～20min)，正负电极极性相互倒换一次，因此称其为频繁倒极电渗析，它能自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢，以确保离子交换膜效率的长期稳定性及淡水的水质和水量。
可以理解，第一总溶解固体值过高时，通过改变电脱盐设备倒极的频率，防止电脱盐设备的生垢。
本领域技术人员也应当理解，如果将本发明方法或者清洗装置、经过简单变化、在其上述方法增添功能进行组合、或者在其装置上进行替换，如各组件进行型号材料上的替换、使用环境进行替换、各组件位置关系进行简单替换等；或者将其所构成的产品一体设置；或者可拆卸设计；凡组合后的组件可以组成具有特定功能的方法/设备/装置，用这样的方法/设备/装置替代本发明的方法和装置均同样落在本发明的保护范围内。
本发明实施例还提供一种净水机，包括如上述的调节水质的装置。应当理解的是，该净水机不限定尺寸、外形轮廓，仅需利用到了调节水质的装置对应的设备实现了相同或者相似的功能，均同样应属于本发明所保护的范围内。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种用于调节水质的方法，应用于净水机，其特征在于，所述净水机包括电脱盐设备，用于对原水进行净化；所述方法包括：
获取输入所述电脱盐设备的原水的第一总溶解固体值；
在所述第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据所述第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制所述电脱盐设备运行的工作电压；
对所述电脱盐设备施加所述工作电压以对所述原水进行脱盐并输出净化水；
获取所述净化水的第二总溶解固体值；
根据第二总溶解固体值和所述目标总溶解固体值的差值，通过所述差值通过PID反馈控制调节所述工作电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一总溶解固体值小于目标总溶解固体值的情况下，停止向所述电脱盐设备施加工作电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据所述第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制所述电脱盐设备运行的工作电压包括：
接收第一总溶解固体值、目标总溶解固体以及进水流量；
根据所述第一总溶解固体值和所述目标总溶解固体值确定水质调节量；
根据所述水质调节量和所述进水流量确定用于控制电脱盐设备的工作电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值大于预设的第一阈值的情况下，或者在所述工作电压大于预设的最大额定值的情况下，向所述原水中混入调节水以减少所述第一总溶解固体值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述向所述原水中混入调节水以减少所述第一总溶解固体值包括：
将施加于所述电脱盐设备的工作电压调节到最大额定值；
将经由所述电脱盐设备输出的所述净化水循环至所述电脱盐设备的进水端，以和输入至所述电脱盐设备的所述原水混合，减少所述原水的所述第一总溶解固体值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电脱盐设备为电渗析膜堆，所述方法还包括：所述电脱盐设备采用频繁倒极电渗析对所述原水进行净化。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述第一总溶解固体值控制所述电脱盐设备倒极的频率。
8.一种用于调节水质的装置，应用于净水机，其特征在于，所述装置包括：
电脱盐设备，用于对原水进行净化；
第一TDS传感器，设置于所述电脱盐设备的进水口处，用于检测所述原水经由所述电脱盐设备净化前的第一总溶解固体值；
第二TDS传感器，设置于所述电脱盐设备的出水口处，用于检测所述原水经由所述电脱盐设备净化后的第二总溶解固体值；
处理器，所述处理器被配置成：
获取输入所述电脱盐设备的原水的第一总溶解固体值；
在所述第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据所述第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制所述电脱盐设备运行的工作电压；
对所述电脱盐设备施加所述工作电压以将所述原水进行净化以输出净化水；
获取所述净化水的第二总溶解固体值；
根据第二总溶解固体值和所述目标总溶解固体值的差值，通过所处差值通过PID反馈控制调节所述工作电压。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：
在所述第一总溶解固体值小于目标总溶解固体值的情况下，停止向所述电脱盐设备施加工作电压。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置成所述在所述第一总溶解固体值大于目标总溶解固体值的情况下，根据所述第一总溶解固体值、目标总溶解固体值确定控制所述电脱盐设备运行的工作电压，包括所述处理器被配置成：
接收第一总溶解固体值、目标总溶解固体以及进水流量；
根据所述第一总溶解固体值和所述目标总溶解固体值确定水质调节量；
根据所述水质调节量和所述进水流量确定用于控制电脱盐设备的工作电压。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：
在所述第一总溶解固体值和目标总溶解固体值的差值大于预设的第一阈值的情况下，或者在所述工作电压大于预设的最大额定值的情况下，向所述原水中混入调节水以减少所述第一总溶解固体值。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置成向所述原水中混入调节水以减少所述第一总溶解固体值，包括所述处理器被配置成：
将施加于所述电脱盐设备的工作电压调节到最大额定值；
将经由所述电脱盐设备输出的所述净化水循环至所述电脱盐设备的进水端，以和输入至所述电脱盐设备的所述原水混合，减少所述原水的所述第一总溶解固体值。
13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电脱盐设备为电渗析膜堆，所述处理器还被配置成：所述电脱盐设备采用频繁倒极电渗析对所述原水进行净化。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：根据所述第一总溶解固体值控制所述电脱盐设备倒极的频率。
15.一种净水机，包括净水机本体，其特征在于，还包括根据权利要求8至14任一项所述的调节水质的装置。
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