隐蔽式卫生冲洗阀的改进安装和控制的系统及方法.pdf

本发明提供一种射频(RF)阀控制系统，其取代将按钮或把手实体上链接到冲洗阀的机械系统或将传感器/电子开关实体上链接到卫生设备内的阀致动器的硬接线电子控制系统。新系统的特征在于两个模块：用于定位在卫生器具(例如，抽水马桶或小便池)处或定位在卫生器具邻近处的用户界面模块(UIM)，和操作地连接到卫生器具的供水管线中的冲洗阀致动器或阀的阀界面模块(VIM)。UIM通常具有向VIM提供RF阀控制信号的功能，且VIM具有以下功能：接收、分析并响应RF阀控制信号，和将信号发送到阀致动器以起始冲洗循环，或起始阀控制过程以控制供水管线内的阀来开始或停止到达器具的水流。所述系统可部署成单个UIM/VIM对，或部署成多器具设备内的多个UIM/VIM对。在每一情况下，每一UIM/VIM对在学习模式和主动模式下与其各自的UIM或VIM进行通信。

1.  一种卫生器具安装和阀控制系统，其包含：
用户界面模块(UIM)，其安装在卫生器具邻近处，所述UIM模块具有用于在主动模式和学习模式下进行通信的UIM高频发射器和UIM低频接收器；
阀界面模块(VIM)，其具有用于与阀可操作地连接的阀界面，所述VIM用于控制穿过所述阀的流体流动，所述VIM包括用于与所述UIM进行通信的VIM高频接收器和VIM低频发射器；
其中所述UIM高频发射器、所述UIM低频接收器、所述VIM高频接收器和所述VIM低频发射器在所述学习模式下使得能够链接所述UIM与所述VIM之间的数字身份，且在所述主动模式下用于提供对所述阀的操作性控制。

2.  根据权利要求1所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述VIM包括VIM处理器，其在所述学习模式下用于解译来自所述UIM的高频主信号，并用于通过激活所述VIM低频发射器以发射所述VIM数字身份来响应所述高频主信号。

3.  根据权利要求1至2中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述VIM包括VIM处理器，其在所述主动模式下解译来自所述UIM的高频阀控制信号，并响应所述高频阀控制信号以控制穿过所述阀的流体流动。

4.  根据权利要求1至3中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述UIM包括UIM处理器，其可操作地连接到所述UIM高频发射器，用于控制所述UIM高频发射器在所述学习模式下发射高频主信号且在所述主动模式下发射高频阀控制信号。

5.  根据权利要求4所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述UIM包括激活系统，其可操作地连接到所述UIM处理器，所述激活系统响应于用户输入以促使所述UIM高频发射器在所述主动模式下发射所述高频阀控制信号。

6.  根据权利要求5所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述激活系统是主动式激活系统。

7.  根据权利要求5至6中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述激活系统是被动式激活系统。

8.  根据权利要求6至7中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述主动式激活系统是非触摸式激活系统。

9.  根据权利要求6至8中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述主动激活系统是触摸式激活系统。

10.  根据权利要求1至9中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述VIM启动所述阀的冲洗循环。

11.  根据权利要求4至10中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述UIM包括音频或视频输出系统，其可操作地连接到所述UIM处理器，用于在所述学习模式期间向用户提供音频或视频输出以用信号通知链接数字身份。

12.  根据权利要求4至11中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述UIM包括音频或视频输出系统，其操作地连接到所述UIM处理器，用于在所述主动模式期间向用户提供音频或视频输出。

13.  根据权利要求1至12中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其进一步包含学习模式激活装置，所述学习模式激活装置用于与UIM进行操作性通信以将所述UIM激活为所述学习模式。

14.  根据权利要求1至13中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述UIM高频发射器发射用前缀、数字ID、命令和后缀编码的高频信号。

15.  根据权利要求1至14中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其进一步包含电子控制器，其可操作地连接在至少一个VIM与至少一个相应阀之间，所述电子控制器用于从每一VIM接收冲洗信号，且用于基于预定算法而允许或拒绝将每一冲洗信号发送到每一相应的阀。

16.  一种卫生器具安装和阀控制系统，其包含：
用户界面模块(UIM)，其安装在卫生器具邻近处，所述UIM模块具有：
用于在主动模式和学习模式下进行通信的UIM高频发射器和UIM低频接收器；
UIM处理器，其可操作地连接到所述UIM高频发射器，用于控制所述UIM高频发射器在所述学习模式下发射高频主信号且在所述主动模式下发射高频阀控制信号；
激活系统，其可操作地连接到所述UIM处理器，所述激活系统响应于用户输入以促使所述UIM高频发射器在所述主动模式下发射所述高频阀控制信号；
阀界面模块(VIM)，其用于与阀可操作地连接以控制穿过所述阀的流体流动，且在所述学习模式下用于与所述UIM进行通信以链接所述UIM与所述VIM之间的数字身份，且在所述主动模式下用来提供对所述阀的操作性控制，所述VIM具有：
阀界面，其用于与所述阀进行操作性连接；
用于与所述UIM进行通信的VIM高频接收器和VIM低频发射器，；
VIM处理器，其用于在所述学习模式下解译来自所述UIM的高频主信号，并用于通过激活所述VIM低频发射器以发射VIM数字身份来响应所述高频主信号，且在所述主动模式下用于解译来自所述UIM的高频阀控制信号，并响应所述高频阀控制信号来控制穿过所述阀的流体流动。

17.  根据权利要求16所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述UIM包括音频或视频输出系统，其操作地连接到所述UIM处理器，用于在所述学习模式期间向用户提供音频或视频输出，以用信号通知链接数字身份。

18.  根据权利要求16至17中任一权利要求所述的卫生器具和阀控制系统，其中所述UIM包括音频或视频输出系统，其可操作地连接到所述UIM处理器，用于在所述主动模式期间向用户提供音频或视频输出，以用信号通知操作。

19.  一种在卫生设备中链接用户界面模块(UIM)与阀界面模块(VIM)并提供对卫生器具的操作性控制的方法，所述UIM具有UIM高频发射器和UIM低频接收器，且所述VIM具有VIM高频接收器和VIM低频发射器，所述方法包含以下步骤：
在学习模式下：
将高频主信号从所述UIM发射到所述VIM；
激活所述VIM以响应于所述高频主信号；
以低频率将唯一数字身份从所述VIM发射到所述UIM，和将所述唯一数字身份记录在所述UIM中；以及
在主动模式下：
将用所述唯一数字身份编码的高频阀控制信号从所述UIM发射到所述VIM；和
在所述VIM中激活阀控制过程以响应于所述阀控制信号。

20.  根据权利要求19所述的方法，其中将至少两个VIM链接到单个UIM。

隐蔽式卫生冲洗阀的改进安装和控制的系统及方法
技术领域
本发明提供一种射频(RF)阀控制系统，其取代将按钮或把手实体上链接到冲洗阀的机械系统或将传感器/电子开关实体上链接到卫生设备内的阀致动器的硬接线电子控制系统。新系统的特征在于两个模块：用于在卫生器具(例如，抽水马桶或小便池)处定位或邻近卫生器具定位的用户界面模块(UIM)，和操作地连接到卫生器具的供水管线中的冲洗阀致动器或阀的阀界面模块(VIM)。UIM通常具有向VIM提供RF阀控制信号的功能，且VIM具有以下功能：接收、分析并响应RF阀控制信号，和将信号发送到阀致动器以起始冲洗循环，或起始阀控制过程以控制供水管线内的阀来开始或停止到达器具的水流。所述系统可部署成单个UIM/VIM对，或部署成多器具设备内的多个UIM/VIM对。在每一情况下，每一UIM/VIM对在学习和主动模式两者下与其各自的UIM或VIM通信。
背景技术
在商务/公共机构卫生产业中，存在与商务建筑中典型的抽水马桶和小便池安装相关联的许多问题。
抽水马桶或小便池安装通常将需要耗时和复杂的手工安装。明确地说，具有机械按钮、把手、电子器件、管子和导线的隐蔽式卫生器具的安装要求这些组件中的每一者必须精确地定位并穿墙布线，结果导致安装工作耗时且昂贵。
举例来说，使用机械按钮或把手的隐蔽式冲洗阀的安装要求机械链接的对准和从阀到暴露的墙壁前方的距离必须精确，结果造成在安装这些装置时发生许多错误。此外，电子器件必须相对于器具而定位在特定位置处。
此外，安装期间发生的错误要求进行安装后的修理或由于破坏行为或组件故障而要求进行修理，这些通常难以实现且代价较高，因为装修过的墙壁、地板和台面表面可能必须被去除、拆卸或替换，以获得通道并最终解决问题。
标准的暴露式商务卫生设备的另一问题是，在抽水马桶的情况下，大多数机械和电子致动器定位在抽水马桶器具后方。组件的此配置要求用户必须靠近抽水马桶来冲洗器具，这令人感到不舒服。
因此，需要一种解决上述缺点的用于改进卫生设备的系统和方法。更明确地说，需要一种卫生器具控制系统，其可容易且快速安装而不需要电子器件的复杂的布线或穿墙接线。此外，需要在组件发生故障或损坏的情况下可更容易地被修理的卫生系统。
发明内容
通过提供一种具有单独的用户界面模块和阀界面模块的系统来解决上述问题，所述模块以无线的方式链接，使得卫生设备不要求在卫生设备的用户侧与墙壁后侧之间布线。
根据本发明第一实施例，提供一种卫生器具安装和阀控制系统，包含：用户界面模块(UIM)，其用于邻近卫生器具安装，UIM模块具有用于在主动模式和学习模式下通信的UIM高频发射器和UIM低频接收器；阀界面模块(VIM)，其具有用于与阀进行操作性连接的阀界面，所述VIM用于控制穿过阀的流体流动，所述VIM包括用于与UIM进行通信的VIM高频接收器和VIM低频发射器；其中UIM高频发射器、UIM低频接收器、VIM高频接收器和VIM低频发射器在学习模式下使得能够链接UIM与VIM之间的数字身份，且在主动模式下用于提供对阀的操作性控制。
在其他实施例中，VIM包括VIM处理器，其在学习模式下用于解译来自UIM的高频主信号，并用于通过激活VIM低频发射器以发射VIM数字身份来响应高频主信号。VIM处理器优选地还将在主动模式下解译来自UIM的高频阀控制信号，并响应高频阀控制信号以控制穿过阀的流体流动。在另一实施例中，UIM包括UIM处理器，其可操作地连接到UIM高频发射器以命令UIM高频发射器在学习模式下发射高频主信号且在主动模式下发射高频阀控制信号。
在另一实施例中，UIM包括激活系统，其可操作地连接到UIM处理器，所述激活系统响应用户输入以促使UIM高频发射器在主动模式下发射高频阀控制信号。激活系统可以是主动式或被动式，且可以是触摸式或非触摸式。
在一个实施例中，VIM启动阀的冲洗循环。
在另一实施例中，UIM包括音频或视频输出系统，其可操作地连接到UIM处理器，用于在学习模式期间向用户提供音频或视频输出以用信号通知链接数字身份，且/或用于在主动模式期间向用户提供音频或视频输出。
在另一实施例中，所述系统包括学习模式激活装置，所述学习模式激活装置用于与UIM操作地通信以将UIM激活为学习模式。
在另一实施例中，所述系统提供用于可操作地连接在至少一个VIM与至少一个相应的阀之间的电子控制器，电子控制器用于从每一VIM接收冲洗信号，且用于基于预定的算法而允许或拒绝将每一冲洗信号发送到每一相应的阀。
在更具体的实施例中，本发明还提供一种卫生器具安装和阀控制系统，包含：用户界面模块(UIM)，其用于安装在卫生器具邻近处，UIM模块具有：UIM高频发射器和UIM低频接收器，其用于在主动模式和学习模式下通信；UIM处理器，其操作地连接到UIM高频发射器以命令UIM高频发射器在学习模式下发射高频主信号且在主动模式下发射高频阀控制信号；激活系统，其操作地连接到UIM处理器，所述激活系统响应用户输入以促使UIM高频发射器在主动模式下发射高频阀控制信号；阀界面模块(VIM)，其用于与阀进行操作性连接以控制穿过阀的流体流动，且在学习模式下用于与UIM通信以链接UIM与VIM之间的数字身份，且在主动模式下用来提供对阀的操作性控制，所述VIM具有：阀界面，其用于与阀进行操作性连接；VIM高频接收器和VIM低频发射器，其用于与UIM进行通信VIM处理器，其在学习模式下用于解译来自UIM的高频主信号，并用于通过激活VIM低频发射器以发射VIM数字身份来响应高频主信号，且在主动模式下用于解译来自UIM的高频阀控制信号，并响应高频阀控制信号以控制穿过阀的流体流动。
在另一实施例中，本发明还提供一种在卫生设备中链接用户界面模块(UIM)与阀界面模块(VIM)并提供对卫生器具的操作性控制的方法，所述UIM具有UIM高频发射器和UIM低频接收器，且所述VIM具有VIM高频接收器和VIM低频发射器，所述方法包含以下步骤：在学习模式下：将高频主信号从UIM发射到VIM；响应于高频主信号而激活VIM；以低频率将唯一数字身份从VIM发射到UIM，和将唯一数字身份记录在UIM中；以及在主动模式下：将用唯一数字身份编码的高频阀控制信号从UIM发射到VIM；和响应于阀控制信号在VIM中激活阀控制过程。
附图说明
参看以下附图描述本发明，其中：
图1A是根据本发明典型的卫生器具安装的示意图；
图1B是根据本发明替代安装的示意图；
图2是用户界面模块的示意图；
图3是阀界面模块的示意图；
图4是典型的多器具安装的平面图；
图5是典型的多器具安装的示意平面图，其展示高频信号和低频信号的典型范围；
图6是详细描述根据本发明的安装过程的流程图；
图7是详细描述根据本发明的主动模式过程的流程图；和
图8是详细描述根据本发明阀界面模块内的命令过程的流程图。
具体实施方式
参看附图，描述一种隐蔽式卫生冲洗阀的安装的改进的系统和方法。
更明确地说，本发明提供一种射频(RF)阀控制系统，其取代将按钮或把手实体上链接到冲洗阀的机械装置以及通过电缆而连接到阀致动器的电子阀控制系统。所述系统的特征在于两个模块：定位在卫生器具(例如，抽水马桶、水龙头或小便池)的用户侧的用户界面模块(UIM)，和操作地连接到个别卫生器具的冲洗阀(或水龙头)的阀界面模块(VIM)。UIM通常具有向VIM提供RF阀控制信号的功能，且VIM具有接收、分析并响应RF阀控制信号，和起始冲洗循环，或起始阀控制过程以便控制供水管线内的阀来开始或停止到达器具的水流的功能。所述系统可部署成单个UIM/VIM对，或部署成多器具安装内的多个UIM/VIM对。在每一情况下，如下文将更详细解释，每一UIM/VIM对在学习和主动模式两者下与其各自的UIM或VIM通信。
在图1A所示的典型安装中，用户界面模块(UIM)10安装在每一卫生器具30处，且冲洗阀27安装成与器具的供水管线31形成操作性连通，且阀界面模块(VIM)20操作地连接到冲洗阀27。VIM 20可包括用于起始冲洗循环的致动器，或在一个实施例中包括附接到供水管线31的整合阀。在许多安装中，尤其是商业安装中，UIM安装在器具上或墙壁33的用户侧32，且VIM安装在墙壁33的后方，可能在服务区域中或管道凹槽34中。
通常，在安装期间，当UIM和VIM处于学习模式下时，安装工人将在特定的UIM/VIM对之间建立主动且特定的通信链接。建立主动通信链接之后，UIM/VIM将在主动模式下操作。在主动模式下，如下文将更详细地描述，用户靠近卫生器具并以主动或被动的方式启动阀控制过程。
图1B说明另一安装，其中将另一电子控制器100安装在复数个VIM(图1B中展示为VIM 1和VIM 2)与其相应的阀(阀1和阀2)之间。所述安装预期在公共机构环境中进行，其中可能需要对卫生器具进行全系统的水流控制。所述安装特别预期用于监狱，其中同狱犯人的协同行动可对卫生系统造成损坏。
在此安装中，电子控制器100从经配置的VIM的每一者接收冲洗信号，且将根据预定的控制算法允许或拒绝将冲洗信号发送到相应的阀。举例来说，在电子控制器100在指定的时间内从预定数目的VIM接收多个冲洗信号的情况下，控制器可防止将冲洗信号发射到相应的阀，以防止系统超载。
用户界面模块10
参看图2，UIM 10通常包括：六个子系统；高频RF发射器11，其用于将高频RF阀控制信号发送到阀界面模块20；低频RF接收器12，其用于在学习模式期间从关联的阀模块20接收低频RF信号；激活系统13，其用于起始阀控制过程；微控制器15，其用于控制UIM子系统；可选的音频或视频组件16，其用于将反馈提供给用户或安装工人；和电源14，其将电力供应给UIM 10子系统。
为了描述的目的，低频无线电波是发射范围约为5-10英尺的无线电波且是方向性的，且高频无线电波是范围达300+英尺的无线电波且是全方向性的。
此外，激活系统可以是主动或被动的。也就是说，在UIM的一个实施例中，通过用户引导的动作(例如，触摸按钮(触摸式激活))或通过用户特定地靠近近程式传感器(非触摸式激活)来主动地起始阀控制过程。在UIM的另一实施例中，通过用户传感器被动地起始阀控制过程，所述用户传感器检测用户到达或离开由传感器检测的区域的大致移动。
阀界面模块20
如图3所说明，阀界面模块20优选地包括六个组件：高频RF接收器21，其用于从UIM 10的高频RF发射器11接收高频RF信号；低频RF发射器22，其用于在RF身份训练(如下文将描述)期间将低频RF信号发送到相关的UIM 10；阀致动器界面23，其用于与冲洗阀致动器建立界面连接以起始冲洗循环或与某一阀建立界面连接以打开和关闭供水管线31内的阀；电源，其用于将电力供应给所有阀模块20子系统；和可选的音频或视频组件26，其用于将反馈提供给安装工人或用户。
一般操作
在典型的公共厕所中，可如图4所示紧密接近地配置若干器具30。为了允许对每一器具30进行独立的阀控制，每一用户界面模块10只与一个器具30关联，且能够将特定的阀控制信号发送到其相应的阀界面模块20以使得只有所述相应的器具30受到控制。因此，阀界面模块20必须明确地确认阀控制信号是由相应的用户界面模块10起始，而不响应由其它紧密间隔的器具30的其它用户界面模块10周期性起始的阀控制信号。为了允许此程度的特别性，在学习模式期间安装期间将数字身份分配给每一UIM/VIM对。
学习模式
举例来说且参看图5，单独的器具30a、30b和30c可与相应的阀界面模块20a、20b和20c一起安装在厕所内。优选地，每一阀界面模块具备唯一的在工厂中安装的数字身份以最小化具有相同数字ID的邻近VIM的风险。然而，预期VIM可使得能够手工地设定数字身份。将VIM正确地连接到冲洗阀之后，安装工人接着将通过选择用户界面模块(例如，10a)并保持用户界面模块10a紧密接近其相应的阀界面模块20a(优选地如图5所示抵着墙壁33)来起始单个UIM/VIM对的RF身份训练过程。安装工人将通过适当的动作(例如，按下或按下并维持UIM按钮，通过单独的键或通过另一模式变换动作进行激活)来激活学习模式，这将促使UIM 10a的高频RF发射器11产生高频RF主信号。
此高频信号将在发射用户界面模块10a的发射范围90内发射到所有阀界面模块20。因此，在图5所说明的情况下，所有阀模块20a、20b和20c将在其高频RF接收器21处接收高频RF主信号。每一VIM将通过从其低频RF发射器22产生低频RF信号，通过发射其唯一数字身份来响应RF主信号。
如上文所限定，低频RF发射95a、95b和95c具有有限的范围和方向，因此由用户界面模块10a的低频接收器接收的仅低频信号将是相应的阀界面模块20a的低频信号(即，信号95a)。UIM接着将在UIM内记录相应的VIM的数字身份。已在UIM内成功地记录数字身份之后，已完成了学习模式。
在一个实施例中，当身份学习完成时，用户界面模块10的音频/视频组件16(如果存在的话)将发出可听或可视的信号来指示用户界面模块10已学习了阀界面模块20的身份。如果需要的话，安装工人接着将把UIM完全固定或附接在其针对器具的适当位置处。接着将针对其余的器具30b和30c重复身份训练过程。为了清楚起见，图6中大体展示上述身份训练过程。
主动模式
安装之后，UIM和VIM将在主动模式下操作。学习模式与主动模式之间的切换可在完成学习模式时自动进行，或可被手工激活。
参看图7，在主动模式期间，触发UIM的激活系统将促使高频RF发射器11产生高频RF阀控制信号。在一个实施例中，音频或视频信号可同时由用户界面模块10产生以通知用户已起始了阀控制过程。
高频RF信号用其相应的VIM的特定数字身份进行编码，且将由阀界面模块20(以及范围内的其它VIM)的高频RF接收器21接收。具有由高频RF信号编码的数字身份的VIM将响应高频RF信号并起始阀控制过程或冲洗循环。在各种实施例中，阀控制过程将由特定器具的特定水/用户要求确定。
安装后服务
安装后的任何时间，如果需要进行现场修理或替换，那么可重复上述学习程序来将任何用户界面模块10与任何所需的阀界面模块20配对。在UIM内重新激活学习模式将擦除任何先前学习的阀界面模块20数字身份，进而允许用户界面10与阀模块20的新的配对。
其它实施例
学习模式的激活和钝化的程序和方法应优选受到保护以免公众未经授权或无意间进行摆弄。这些步骤可包括例如隐藏的或编码序列按钮、键或隔离电子装置的系统。
在隔离的电子装置的实例中，此激活装置可以是低频发射器，其可将低频激活和/或钝化RF信号发射到个别的用户界面模块，或可以是高频RF发射器，其发出主信号以促使阀界面模块发出其低频数字身份以供由用户界面模块学习。
如上所述，UIM的高频阀控制信号与高频主信号的不同之处在于，阀控制信号发出唯一数字身份。参看图8，当阀模块内的高频RF接收器22接收高频RF信号时，阀界面模块20将确定所述信号是否含有数字身份。
在其他实施例中，可通过编码RF信号内的附加信息将附加的功能引入到系统。在优选实施例中，高频RF或低频信号将含有以下信息：
前缀-数字ID-命令-后缀
在此情况下，相应的高频或低频接收器将接收信号并基于编码格式解译所述信号。举例来说，VIM微控制器将检查信号的数字ID，并确定其是否对应于可接受的ID(也就是说，VIM ID或其表示主ID)。在任一情况下，如果接受了ID，那么可执行特定命令(例如，冲洗阀、发射VIM数字ID、激活音频/视频模块，或任何其它功能)。
在其他实施例中，可提供具有HF和LF发射器/接收器两者的掌上装置，HF和LF发射器/接收器使掌上装置能够操作用户界面模块或阀界面模块。举例来说，掌上装置可用来通过发射HF主信号(具有冲洗命令)来冲洗范围内的所有VIM。或者，也可发送具有发射数字ID命令的HF主信号。更进一步，也可发送具有激活最近的用户模块命令的LF主信号。
电源14、24可以是电池或AC电源。