感應器具電池剩餘壽命預測方法及系統的製作方法

2023-10-10 07:44:39 2

專利名稱：感應器具電池剩餘壽命預測方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及洗手間感應器具，尤指感應水龍頭、感應小便衝水器、感應大便衝水器、感應水箱等安裝在洗手間的器具，是涉及感應器具電池剩餘壽命預測方法及系統。
背景技術：
用於洗手間的感應器具，如感應水龍頭、感應小便衝水器、感應大便衝水器、感應 水箱等，具備衛生、使用方便特點，其中，採用電池供電的產品由於不存在觸電的安全隱患， 安裝配套少，使用越來越廣泛。但由於是電池供電，免不了需要更換電池。事實上，即使是 安裝在同一個洗手間的感應器具，也存在使用頻度差異。例如，靠近門口的感應水龍頭或衝 水器的使用頻度就大於靠裡的。因此，每個潔具的電池使用壽命可能差異很大，這就給更換 電池帶來困擾。目前一個典型的更換電池過程如下，電池發出欠電報警——用戶報障—— 供應商前往維護。圖1是現有更換電池流程圖。圖中粗實線箭頭表示電池電量消耗的發展 過程，當箭頭觸及維護人員方框時，表示電池發出欠電報警，維護人員接到報障信息。產品 安裝的數量越龐大，在同一時刻出現欠電警告的產品數量就越多。如圖，有3條標記為維護 的帶箭頭的線分別觸及報障的器具1、器具η、器具η+χ，表示派出3名維護人員分別處理器 具1、器具η、器具η+χ的故障。由於目前在感應潔具領域，並沒有電池的壽命預測的有效手 段，因此更換電池的業務採用消防員救火的方式運作。為了在合理的時間內(如市內24小 上門，郊區48小時)上門，供應商要維持一支規模龐大的維護人員隊伍，其成本將直接轉嫁 到用戶身上。另外，即使是用戶自行更換電池，例如，如果保證洗手間所有感應器具運行的 可靠性，以使用頻度最大的產品的電池壽命為依據，當使用頻度最大的產品的電池用完，就 統一更換所有產品的電池，這必然導致浪費。如果等到產品發出欠電警告後，才更換電池， 這樣電池電能的利用雖然充分，但也引致另一個問題。因為生產商通常為了保證產品發生 欠電時能可靠關閉水源，通常在發出欠電警告後就鎖定產品，產品不能使用，直至換上新電 池為止。因此換電池期間產品處於限制使用狀態，必將對洗手間的衛生環境構成沉重壓力。因此，如果能預測感應器具電池的壽命，就可以確定在什麼時間更換電池最為合 理，例如是在電池發出欠電警告前一個星期或一個月獲知電池的剩餘壽命，就可以獲得充 足的時間進行電池更換業務的均衡化處理，這樣既保證電池電能被合理利用，節省人手，同 時也消除了由於欠電導致產品限制使用的情況出現，保證洗手間能持續保持良好衛生環
境 ο

發明內容
本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種可實現洗手間器具故障前幹 預，使維護工作得到均衡，以降低維護成本，而且可以避免因不能及時更換電池對用戶洗手 間造成衛生困擾的不足的感應器具電池剩餘壽命預測方法，其特徵是包括如下步驟步驟1 設置電池放電容量和器具動作部件功率參數；步驟2 進行動作部件動作計數；
步驟3 提取動作部件動作次數；步驟4 計算器具動作部件耗電量；步驟5 計算電 池剩餘電量。進一步地，還設定器具靜態功率參數，計算出靜態功耗值，計算器具總耗電量。進一步地，還設置單位時間段；還進行動作部件單位時間段內增量動作計數；建 立增量動作次數和動作部件耗電量與時間的函數關係；通過所述的函數關係計算出所述電 池剩餘容量對應的時間。進一步地，將所述器具、安裝地址、電池剩餘壽命信息配對組成資料庫。本發明還提供感應器具電池剩餘壽命預測系統，其特徵是設有計數裝置、提取裝置、運算模塊和輸出界面；所述的計數裝置進行動作部件動作計數；設有計數模塊及數據輸出模塊，所述的 計數模塊與所述動作部件的電源輸入端電連接；所述的數據輸出模塊與計數模塊電連接；所述的提取裝置提取動作部件的動作次數，設有數據轉接模塊及存儲器，所述的 數據轉接模塊設有數據輸入接口和數據輸出接口，數據輸入接口與所述的計數裝置數據 輸出模塊連接，所述的存儲器存儲數據輸入接口輸入的數據；數據輸出接口與運算模塊連 接；所述的運算模塊計算出電池剩餘壽命；所述的輸出界面將所述的電池剩餘壽命信息輸出。進一步地，所述的運算模塊還輸入突發故障器具數據。進一步地，所述的運算模塊還將器具按電池壽命的長短排序生成器具維護先後次 序隊列。進一步地，所述的輸出界面顯示器和/或印表機。本發明提供的技術方案，通過記錄感應器具動作部件動作次數，預測感應器具電 池的壽命，就可以確定在什麼時間更換電池最為合理，例如是在電池發出欠電警告前一個 星期或一個月獲知電池的剩餘壽命，就可以獲得充足的時間進行電池更換業務的均衡化處 理，這樣既保證電池電能被合理利用，節省人手，同時也消除了由於欠電導致產品限制使用 的情況出現，保證洗手間能持續保持良好衛生環境。


圖1是現有維護作業流程圖。圖2是電池剩餘壽命預測方法流程圖。圖3是電池剩餘壽命預測系統邏輯框圖。圖4是計數裝置結構示意圖。圖5是提取裝置結構示意圖。圖6是採用感應器具電池剩餘壽命預測系統的維護作業流程圖。表1是動作部件動作次數記錄表。表2是器具電池壽命數據表。
具體實施例方式結合附圖和實施例對本發明進一步說明。本發明的實施例提供一種感應器具電池剩餘壽命預測方法，參閱圖2，該實施例包括如下步驟步驟201 設置電池放電容量和器具動作部件功率參數；其中，電池放電容量可 以從電池生產商處獲得，例如一個典型的電池參數表述為標稱電壓DC6. 0V，標稱容量 2，000mah(毫安時)。在實際的應用過程中，通常會設定一個修正百分比參數計算電池放電 容量，例如80%，即表示電池放電容量按標稱容量的80%計算。對於本實施例，電池放電容 量2，000mahx80%= 1，600mah。至於器具動作部件功率參數也可以從生產商處獲得。以感 應水龍頭為例，如果動作部件為電磁閥，一個典型的電磁閥參數表述為額定電壓DC6. 0V, 線圈電阻16歐姆，開啟脈衝寬度35ms (毫秒)，關閉脈衝寬度35ms (毫秒)。其中35ms (毫秒) =0. 035s (秒)=0. 00000972h (小時)，電流值為 6/16 = 0. 375a(安培)=375ma(毫安)。感應水龍頭開關一次的功耗375max0. 00000972hx2 = 0. 0073mah (毫安時)。步驟202 設置單位時間段；例如是以30日為單位時間段。建立動作次數與單位 時間段的對應關係。通過統計若干單位時間段內的動作次數，獲得器具使用頻度信息，進而 更合理地評估器具動作部件可能發生故障的時間。步驟203 進行動作部件動作計數；以電磁閥為例，對驅動電磁閥的脈衝信號進行 計數，即可實現感應水龍頭動作部件的動作計數。步驟204 提取動作部件動作次數；該步驟涉及的主要問題是提取數據的時間間 隔。該時間間隔與器具的使用頻度、提取數據的人手多寡等因素有關。例如，在感應水龍頭 使用的前幾個單位時間段，可以每周提取一次，在獲取該感應水龍頭的使用功耗的數據後， 就可以延長提取間隔時間為1. 5至2周。當電池剩餘放電容量僅為電池放電容量20%時， 可以將提取間隔時間調整為0. 25至0. 5周。本實施例假設感應水龍頭使用時間共計3個單位時間段。數據如表1所示。在第 一個單位時間段，動作部件的累計次數為5，000次，增量次數為5，000次；在第二個單位時 間段，動作部件的累計次數為20，000次，增量次數為15，000次；在第三個單位時間段，動作 部件的累計次數為60，000次，增量次數為40，000次。表1動作部件動作次數記錄表
項目單位時間段1單位時間段2單位時間段3累計動作次數5，00020，00060，000當期增量動作次數5，00015，00040，000權值138步驟205 計算器動作部件耗電量；首先計算動作部件的功耗。依據表1的數據， 動作部件累計動作60，000次，其功耗60, 000x0. 0073mah = 438mah。步驟206 計算電池剩餘壽命。將電池放電容量減去器具動作部件耗電量即為該
5電池剩餘放電容量，即1，600mah-438mah = 1，162mah。沿用表1數據。感應水龍頭，使用時間共計3個單位時間段。單位時間段平均功耗438mah/3 = 146mah,電池剩餘放電容量的 使用時間為1，162mah/146mah = 7. 96單位時間段，電池還可以用7. 96x30 = 238. 8天。如果就不同使用頻度的單位時間段設置相應的權重值，例如使用頻度高的單位時 間段設置較高的權。採用加權計算，其預測的剩餘使用壽命將更為接近於實際情況。沿用 表 1 數據。計算加權平均數(5，000x1+15, 000x3+40, 000x8) / (1+3+8) = 30，833 次 / 單位 時間段。加權單位時間段平均功耗30，833x0. 0073mah = 225. 08mah電池剩餘放電容量的使用時間為1，162mah/225. 08mah = 5. 16單位時間段，電池 還可以用5. 16x30 = 154. 8天。另外，與器具功耗有關的參數還有器具靜態功率參數，器具靜態功率參數具體指 器具例如是感應水龍頭在待機狀態的功耗，也是可以從生產商處獲得。一個典型的器具靜 態功率參數表述為靜態電流彡25ua(微安)= 0.025ma(毫安)。依據表1數據，單位時 間段內器具靜態功耗0. 025ma (毫安)x24h/d (小時/天)x30d (天)=18mah (毫安時)。 因此修正後的電池剩餘放電容量為1，600mah-438mah-3xl8mah = 1，108mah。以加權單位時 間段平均功耗計算修正後電池剩餘放電容量的使用時間。1，108/(225. 08+18) = 4. 56單位 時間段，電池還可以用4. 56x30 = 136. 8天。上述的電池剩餘壽命預測還涉及數據的識別問題，例如是資料庫系統如何判別接 收到數據是來自哪個器具。有多種公知的解決方法，例如是對器具進行編碼，即器具都有識 別碼，在器具傳送數據時，將識別碼合成到需要傳送的數據中，這樣數據接收端就可以通過 識別碼判別出所述數據是屬於哪個器具。顯然本發明所涉及的數據識別問題屬於公知技術 領域，直接應用現有技術即可以解決，本實施不做詳述。步驟207 輸出結果。將感應水龍頭、安裝地址、電池剩餘壽命信息配對組成數據 庫。理論上器具電池的壽命都可以預測計算，但是在實際的使用過程中，還有一些突發因素 導致電池故障，這些故障一般不可預測。通常，對於供應商來說，對於故障器具都有維護響 應時間的承諾，如市內24小上門，郊區48小時上門。因此如果出現不同的響應時間的故 障，就自然形成處理突發故障器具先後次序，相當於故障器具也有預測壽命，只是預測壽命 按承諾的維護響應時間的生成，如1天或2天。本實施例假設響應時間為1天和響應時間 為2天的器具故障各發生一例。一個簡化的例子，如表4所示，假設該表的生成日期是2009年4月1日凌晨。其 中Lv表示電池壽命，Lt表示故障響應時間，單位都為天。為了方便數據處理，將非突發故 障器具的Lt設為0天，將突發故障器具的Lv設為0天。表中，XXXX表示不同的器具都安 裝在XX市，但具體地址不同。表2是器具電池壽命數據表 表中，序號1至10的器具是應用感應器具電池剩餘壽命預測方法預測出的，序號 11的器具是突發故障器具，其維護響應時間為1天，序號12的器具也是突發故障器具，其維 護響應時間為2天。可以對表2進行常見的排序處理，例如是按壽命天數的多少升序排列， 那麼在隊列的前端就是1天壽命的器具，需要優先處理。本發明的實施例提供一種感應器具電池剩餘壽命預測系統，參閱圖3。感應器具電 池剩餘壽命預測系統3，設有計數裝置4、提取裝置5、運算模塊6和輸出界面7。參閱圖4，所述的計數裝置4進行動作部件動作計數，設有計數模塊40及數據輸 出模塊41，所述的計數模塊40與所述動作部件的電源輸入端(圖中未有畫出)電連接；例 如，採用電磁閥作為動作部件的器具，其執行動作可以描述為開和關。開的時候，動作部件 的電源輸入端輸入正脈衝，關的時候輸入負脈衝。因此計數模塊40與所述動作部件的電源 輸入端電連接就是通過採集脈衝信號實現動作部件動作次數的計數。對於採用微電機組件 的器具，原理是相同的。所述的數據輸出模塊41與計數模塊40電連接。其中所述的數據 輸出模塊41從計數模塊40中讀取動作次數，然後將所述動作次數編碼輸出至提取裝置5。 在數據編碼輸出方面，現在有多種方案可選，例如是紅外編碼輸出，RF編碼輸出等，這些技 術都是公知技術，本實施例不做詳細說明。參閱圖5，所述的提取裝置5提取所述的動作次數，並將該數據輸入運算模塊6。所 述的提取裝置5配合上述的計數裝置4使用，設有數據轉接模塊50及存儲器51。所述的數 據轉接模塊50設有數據輸入接口 500和數據輸出接口 501，該數據輸入接口 500與所述的 計數裝置數據輸出模塊41連接，所述的存儲器51存儲數據輸入接口 500輸入的數據。這 樣，一臺提取裝置5就可以提取若干臺器具上的計數裝置4中的數據，實現數據集中管理， 有利於進一步對電池剩餘壽命數據進行開發利用。
參閱圖3，對於本實施例，還包含運算模塊6和輸出界面7。所述的數據輸出接口 501將動作次數輸入運算模塊6，運算模塊6計算出電池剩餘壽命信息；所述的輸出界面7 輸出所述的剩餘使用壽命信息。例如一個簡單的運算模塊可以是一個運算程序和一個單片 機單元，該程序可以通過單片機單元執行。例如一個典型的輸出界面7為顯示器和/或打 印機。圖6是應用本感應器具電池剩餘壽命預測系統開展維護業務的作業流程圖，如圖 所示，圖中粗實線箭頭表示電池的放電過程，維護人員方框與粗實線箭頭之間的空心上下 箭頭表示器具電池壽命，其長度表示電池壽命的長短，由運算模塊6預測得出。如圖有3條 標記為維護的帶箭頭的線分別觸及即將發生故障的器具1、器具η、器具η+χ，維護人員方框 只有一條線與所述的維護線連接，表示只派出1名維護人員。實現故障前維護能使維護業 務均衡化。例如是，接到客戶產品報障，需要在24小時內上門處理，那麼可以在接到報障信 息後，利用感應器具電池剩餘壽命預測系統計算出器具電池的壽命，如果發現報障客戶附 近的存在電池即將用完的器具，這樣維護人員前往維護時，可以順便處理更換所述的電池 即將用完的器具，提高當次出行維護作業的效益，使維護工作得到均衡。而對於非特發故障 的維護業務，則可進行更為高效的均衡化處理。下面設計一個簡化模型，假設本預測過程沒有特發故障。假設1)感應水龍頭安裝總量為100，000套，在100日內有一天出現1%。故障率的概率 為100%，即在100日內出現一天內有100個感應水龍頭發生故障的概率為100%。2)在100日內出現故障的感應水龍頭的總數為1，000個。3) 一個維護人員每天處理5個不同地點的產品故障。4)承諾維護上門時間為24小時5)所有產品都安裝在XX市市區內。假設以2009年4月1日凌晨為資料庫系統處理數據的時間點，假定通過本發明提 供的預測系統得出50日後出現1%。故障率日，涉及100套產品，即該100套產品的預測壽命 最為接近。根據假設，該1%。故障率出現在2009年4月1日之後的第50日。依據假設，一個維護人員每天處理5個不同地點的產品故障。2位維護人員，則每 天可處理10個故障點。如果這2位維護人員從2009年4月1日(含當天)至2009年4 月10日(含當天)優先處理這100個故障點，即只需要10天時間，還剩下40天。因此在 處理所述100個故障產品的先後次序上有足夠的時間進行均衡化處理。2個人100日內能 均衡處理總數為1，000的故障點。即應用本發明的系統，最少2個人即可處理100，000套 感應水龍頭的維護工作。參閱圖1，傳統模式只能依據出現一天有100個故障點的概率為100%這個條件配 置人手。為了兌現為24小時上門維護的承諾，她需要配備的維護人員數量=100/5 = 20 人，同樣在100日內處理1，000個故障，但是應用消防員救火的方式運作，工作負荷不均衡， 人員的效率低下。結果應用感應器具電池剩餘壽命預測系統後，需要2人；傳統方式，需要20人。 因此應用感應器具電池剩餘壽命預測系統能實現故障前幹預，從而使維護工作負荷得到均 衡，節省人手，降低維護成本，有利於感應器具推廣應用，從而提高公共環境衛生水平。
以上所述的實施例，所涉及的數據和計算方法僅作為示意性說明，舉凡依本發明 申請專利範圍所做的等同設計，均應為本發明的技術所涵蓋。
權利要求
感應器具電池剩餘壽命預測方法，其特徵是包括如下步驟步驟1設置電池放電容量和器具動作部件功率參數；步驟2進行動作部件動作計數；步驟3提取動作部件動作次數；步驟4計算器具動作部件耗電量；步驟5計算電池剩餘電量。
2.根據權利要求1所述的感應器具電池剩餘壽命預測方法，其特徵在於， 還設定器具靜態功率參數，計算出靜態功耗值，計算器具總耗電量。
3.根據權利要求1或2所述的感應器具電池剩餘壽命預測方法，其特徵在於，還設置單位時間段；還進行動作部件單位時間段內增量動作計數；建立增量動作次數 和動作部件耗電量與時間的函數關係；通過所述的函數關係計算出所述電池剩餘容量對應 的時間。
4.根據權利要求1所述的感應器具電池剩餘壽命預測方法，其特徵在於，將所述器具、 安裝地址、電池剩餘壽命信息配對組成資料庫。
5.感應器具電池剩餘壽命預測系統，其特徵是 設有計數裝置、提取裝置、運算模塊和輸出界面；所述的計數裝置進行動作部件動作計數；設有計數模塊及數據輸出模塊，所述的計數 模塊與所述動作部件的電源輸入端電連接；所述的數據輸出模塊與計數模塊電連接；所述的提取裝置提取動作部件的動作次數，設有數據轉接模塊及存儲器，所述的數據 轉接模塊設有數據輸入接口和數據輸出接口，數據輸入接口與所述的計數裝置數據輸出模 塊連接，所述的存儲器存儲數據輸入接口輸入的數據；數據輸出接口與運算模塊連接； 所述的運算模塊計算出電池剩餘壽命； 所述的輸出界面將所述的電池剩餘壽命信息輸出。
6.根據權利要求5所述的感應器具電池剩餘壽命預測系統，其特徵在於， 所述的運算模塊還輸入突發故障器具數據。
7.根據權利要求6所述的感應器具電池剩餘壽命預測系統，其特徵在於，所述的運算模塊還將器具按電池壽命的長短排序生成器具維護先後次序隊列。
8.根據權利要求5至7之一所述的感應器具電池剩餘壽命預測系統，其特徵在於， 所述的輸出界面顯示器和/或印表機。
全文摘要
本發明涉及感應器具電池剩餘壽命預測方法，其特徵是包括如下步驟步驟1設置電池放電容量和器具動作部件功率參數；步驟2進行動作部件動作計數；步驟3提取動作部件動作次數；步驟4計算器具動作部件耗電量；步驟5計算電池剩餘電量。本發明提供的技術方案，通過記錄感應器具動作部件動作次數，並據此預測出電池剩餘壽命，以獲得充足的時間進行電池更換業務的均衡化處理，這樣既保證電池電能被合理利用，節省人手，同時也消除了由於欠電導致產品限制使用的情況出現，保證洗手間能持續保持良好衛生環境。
文檔編號G01R31/36GK101871998SQ20091003896
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月24日 優先權日2009年4月24日
發明者鄧樹培 申請人:鄧樹培