技术领域
[0001] 本实用新型属于供水设备技术领域，特别涉及一种用于高层楼顶居民二次供水的
超声波水箱。
背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 本实用新型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。实用新型内容
[0006] 本实用新型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
[0007] 为达上述目的，本实用新型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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 上述超声波水箱的控制过程，包括如下步骤：
[0017] (1)供水控制包括：
[0018] (1-1)初始化设置；
[0019] (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；
[0020] (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；
[0021] (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；
[0022] (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；
[0023] (2)清洗消毒控制包括：
[0024] (2-1)初始化设置；
[0025] (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)；
[0026] (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；
[0027] (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；
[0028] (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。
[0029] 所述超声波换能器优选为夹心式压电陶瓷换能器。
[0030] 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。
[0031] 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，继电器采用六个引脚且其控制
电压DC5V，继电器驱动电平采用HD74LS244P芯片，工作电压DC5V。
[0032] 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。
[0033] 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。
[0034] 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。
[0035] 与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：
[0036] (1)本实用新型通过超声波系统产生超声波和结合进水来进行清洗杀菌消毒，清洗时无需添加清洗剂，同时，由于超声波在水层中传播时产生的
空化效应，在清洗时还会杀灭残留于水箱体上的细菌病毒；清洗采用纯粹的物理手段，不会对水质带来新的污染和负面效应，是一种安全可靠、绿色、环保的技术。
[0037] (2)本实用新型通过控制系统自动控制进水和供水等，能够解决现有水箱清洗对水资源的浪费问题。
[0038] (3)本实用新型通过控制系统自动控制清洗消毒，清洗时完全不需要人工操作，只需要定期检查与维护，清洗时也不需停止对居民的用水供应，是一种智能型供水水箱。
[0039] (4)本实用新型的箱体为密闭箱体，能够避免雨水流入对
饮用水的污染。
[0040] (5)本实用新型的系统结构简单、易于推广，且能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。
[0041] (6)本实用新型的箱体可分成若干个分区水箱，各分区水箱可交替供水和清洗，可以不中断对用户的供水，具有供水便利、效率高等优点。
附图说明
[0042] 图1是本实用新型超声波水箱的总体结构示意图。
[0043] 图2是图1所示超声波水箱的前视图。
[0044] 图3是图1所示超声波水箱的侧视图。
[0045] 图4是图1所示控制系统的结构示意图。
[0046] 图5是图1所示水箱的供水控制的流程示意图。
[0047] 图6是图1所示水箱的清洗消毒控制的流程示意图。
具体实施方式
[0048] 下面结合
实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0049] 实施例
[0050] 如图1所示，本用于高层楼顶居民二次供水的超声波水箱包括箱体、超声波系统和控制系统，所述箱体为由箱盖10、四周侧板、底板14构成的密闭箱体；所述超声波系统与箱体的底板14连接，所述箱体的四周侧板设有进水口1、清洗进水槽9、供水口4和排水口5；所述进水口1通过进水阀门外接进水管道，所述清洗进水槽9通过清洗阀门外接清洗进水管道，所述供水口4通过供水阀门外接供水管道，所述排水口5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2和水空传感器3，所述控制系统分别与水满传感器
2、水空传感器3、进水阀门、供水阀门、排水阀门、超声波系统连接。
[0051] 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，所述超声波发生器分别与控制系统连接；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14上；各超声波换能器为同一种或不同频率的超声波换能器。
[0052] 所述箱体内部设有将箱体内部分割两个分区水箱的隔板11，分别为分区水箱12和分区水箱13；每个分区水箱均设有所述的进水口1、供水口4、排水口5、水满传感器2和水空传感器3。
[0053] 所述进水口1设置在箱体四周侧板的上端；所述水满传感器2设置在箱体四周侧板的内壁上端；所述供水口4和排水口5均分别设置在四周侧板的下端，所述水空传感器3设置在箱体四周侧板的内壁下端；所述清洗进水槽9为四周侧板的其中一侧板与箱盖10之间所开设的间隙槽，所述清洗阀门设置在清洗进水槽9的外侧。
[0054] 如图3所示，所述进水口1和水满传感器2低于四周侧板上端的最高点20mm，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4和水空传感器3高于四周侧板下端的最低点20mm。排水口5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。
[0055] 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10为可开合的盖体，必要时打开箱盖10，可进入箱体内部检修，箱盖10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。
[0056] 如图2所示，所述底板14与水平面呈一定角度设置，并在底板14下方设置有若干个支撑柱。所述底板14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。
[0057] 所述底板14与水平面的夹角为10度；所述支撑柱的个数为3个，分别为支撑柱6、支撑柱7、支撑柱8，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。
[0058] 如图4所示，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2、水空传感器3连接。
[0059] 上述超声波水箱的控制过程，包括如下步骤：
[0060] (1)如图5所示，供水控制包括：
[0061] (1-1)初始化设置；
[0062] (1-2)分区水箱中的水满传感器2采集其水位信号，并将水位信号发送至水位检测模块；
[0063] (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；
[0064] (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；
[0065] (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；
[0066] (2)如图6所示，清洗消毒控制包括：
[0067] (2-1)初始化设置；
[0068] (2-2)分区水箱中的水空传感器3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)；
[0069] (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9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；
[0070] (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；
[0071] (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。
[0072] 本超声波水箱中，各分区水箱可循环供水操作：控制系统初始化后，分区水箱13开始供水，水满传感器2感应，待分区水箱13供水完毕，水空传感器3感应，转为分区水箱12供水，同时，分区水箱13的清洗阀门与排水阀门同时打开，接通超声波发生器，使超声波换能器产生高频振动，对分区水箱13进行清洗，清洗时间的长短根据分区水箱13面积大小设定，切断超声波发生器，完成对分区水箱13清洗，同时关闭分区水箱13排水口5阀门、分区水箱13周围清洗阀门。打开分区水箱13进水阀门向分区水箱13进水，达到预定深度后关闭分区水箱13进水阀门，此时仍由分区水箱12向用户供水。待分区水箱12水位降至最低时对分区水箱12进行清洗，转为分区水箱13供水，如此循环。根据用户需要，清洗可以设置为几个供
水循环清洗一次。
[0073] 所述超声波换能器为夹心式压电陶瓷换能器。
[0074] 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。
[0075] 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，继电器采用六个引脚且其控制电压DC5V，继电器驱动电平采用HD74LS244P芯片，工作电压DC5V。
[0076] 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4阀、排水阀、清洗阀门的开启和关闭。
[0077] 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。
[0078] 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。
[0079] 实施例2
[0080] 本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：所述进水口1和水满传感器2低于四周侧板上端的最高点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4和水空传感器3高于四周侧板下端的最低点40mm。排水口5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。
[0081] 所述底板14与水平面的夹角为15度；所述支撑柱的个数为5个。
[0082] 实施例3
[0083] 本实施例除下述特征外其他结构同实施例1：所述进水口1和水满传感器2低于四周侧板上端的最高点30mm，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4和水空传感器3高于四周侧板下端的最低点30mm。排水口5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。
[0084] 所述底板与水平面的夹角为13度；所述支撑柱的个数为4个。
[0085] 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
