阅读说明：本技术 一种粪尿分集免水可冲装置 (Fecaluria diversity does not need water to wash device ) 是由 *** 吴昊 苏一元 许庆华 龙涛 尹雷 张学昆 戴建伟 张明胜 李金航 刘建宏 于 2019-12-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种粪尿分集免水可冲装置,包括蹲便器、落尿管、冲洗管、用于提供冲洗动力的冲洗泵、吸尿管、尿液收集箱、粪污收集箱、用于粉碎粪污并提供抽吸动力的粉碎抽吸泵、粉碎盘、红外感应传感器、用于控制冲洗泵抽吸、用于控制粉碎抽吸泵粉碎、抽吸和用于控制红外感应传感器的控制系统。本发明不仅可以完全实现粪尿分集免水可冲生态厕所的免水、卫生、零排放、零污染、资源化,而且还能实现粪污的机械或自动清运及液肥浇灌,从而能够更加广泛地应用。(The invention relates to a separately-collecting and water-free excrement and urine device which comprises a squatting pan, a urine dropping pipe, a flushing pump for providing flushing power, a urine sucking pipe, a urine collecting box, an excrement and sewage collecting box, a crushing and sucking pump for crushing excrement and sewage and providing sucking power, a crushing disc, an infrared induction sensor and a control system for controlling the suction of the flushing pump, the crushing and sucking of the crushing and sucking pump and the control of the infrared induction sensor. The invention not only can completely realize the water-free, sanitary, zero-emission, zero-pollution and recycling of the ecological toilet with the excrement and urine separated and water-free, but also can realize the mechanical or automatic cleaning and transportation of the excrement and the liquid fertilizer irrigation, thereby being widely applied.)

一种粪尿分集免水可冲装置

技术领域

本发明涉及一种粪尿分集免水可冲装置，特别是一种对粪尿同步进行分别收集，并对收集的尿液进行除臭、灭菌处理后用于冲洗便器的装置，属于卫生环保技术领域。

背景技术

目前现有的在一些景区使用的粪尿分集、免水冲厕所存在着便器不能进行冲洗，卫生保洁条件较差的问题，现有技术中免水可冲便器没有对大便和小便进行分区，大小便皆混合粉碎收集，尿液收集不完全，利用不充分，导致用来冲洗的尿液不够，需要额外加水，对于水资源缺乏地区的使用更加不便。同时，便器下面放置收集桶进行粪尿收集，收集桶装满后需要人工进行换桶和清运，工作繁重、条件差。这两大弊端及痛点直接影响了粪尿分集、免水冲厕所的使用效果，限制了这一技术及产品的使用范围。

另外，现在市场上应用的免水可冲技术及产品虽然解决了用尿液处理后冲洗便器的问题。但是，在自动识别大小便、有效收集小便及自动控制系统方面还存在一些不足。例如，有的技术利用如厕人在厕间停留时间的长短进行大小便识别，时间短的自动识别为小便，同时将小便收集到尿液收集箱用于冲洗便器；时间长的识别为大便，经过与冲洗的小便混合粉碎后进入粪污收集箱。然而，这种识别技术一方面会因如厕人习惯、动作快慢而异或在一些特定情况产生较大误差，出现大小便识别错误，直接影响使用效果。另外一方面，在如厕人同时***大小便时会造成小便连同大便一起排入粪污收集箱，导致小便收集量减少；小便收集量减少会直接导致尿液不够冲洗便器，这又需要加水补充才能保证正常冲厕。而在一些缺水地方，补充水是比较困难的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种粪尿分集免水可冲装置，用以解决现有技术中免水冲厕所无水可冲以及免水可冲厕所中大小便识别不准确、小便收集不完整的问题，实现粪尿分集与免水可冲两种技术与产品的完美结合。

本发明的技术方案是：一种粪尿分集免水可冲装置，包括蹲便器、落尿管、冲洗管、用于提供冲洗动力的冲洗泵、吸尿管、尿液收集箱、粪污收集箱、用于粉碎粪污并提供抽吸动力的粉碎抽吸泵、粉碎盘、红外感应传感器、用于控制冲洗泵抽吸、用于控制粉碎抽吸泵粉碎、抽吸和用于控制红外感应传感器的控制系统。

所述蹲便器分为大便收集区和小便收集区，大便收集区设有大便落口，小便收集区设有小便落口，小便落口与落尿管连通，落尿管与尿液收集箱连通，冲洗管一端安装在大便收集区和小便收集区的区域内、另一端与冲洗泵连通，吸尿管一端与冲洗泵连通、另一端与尿液收集箱连通，大便落口处安装有粉碎盘，粉碎盘与粉碎抽吸泵连接，在尿液冲洗下将粪污粉碎并抽吸到粪污收集箱。粉碎抽吸泵通过管道与粪污收集箱连通，控制系统分别与冲洗泵、粉碎抽吸泵和红外感应传感器连接，红外感应传感器安装在蹲便器上，用于监测如厕人进入、离开厕间，给控制系统发送信号。

进一步地，所述控制系统包括可将220V交流电源转换为直流+24V和直流+5V的电源模块P1，型号为STC12C5A60S2的单片机模块U1，型号为104的瓷片电容C1，按键开关S1，定值为10uF的电解电容C2，定值为22pF的瓷片电容C3、C4，型号为12MHz的晶振Y1，型号为103的排阻RP1，定值为10k的电阻R1、R2、R3、R4，型号为S8550的三极管Q1、Q2、Q3，型号为4007的二极管D1、D2、D3，单路5V继电器JK1、JK2、JK3；所述按键开关S1的一端与所述电源模块P1的+5V相连，另一端与所述单片机模块U1的9端口相连；所述电解电容C2的一端与所述电源模块P1的+5V相连，另一端与所述单片机模块U1的9端口相连；所述电阻R1的一端与所述电源模块P1的GND相连，另一端与所述单片机模块U1的9端口相连；瓷片电容C3、C4的一端与所述电源模块P1的GND相连，瓷片电容C3的另一端与所述晶振Y1的1端口相连，瓷片电容C4的另一端与所述晶振Y1的2端口相连；所述排阻的1端口与所述电源模块P1的+5V相连，2端口与所述单片机模块U1的39端口相连，3端口与所述单片机模块U1的38端口相连，4端口与所述单片机模块U1的37端口相连，5端口与所述单片机模块U1的36端口相连，6端口与所述单片机模块U1的35端口相连，7端口与所述单片机模块U1的34端口相连，8端口与所述单片机模块U1的33端口相连，9端口与所述单片机模块U1的32端口相连；所述电阻R2的一端与所述单片机模块U1的1端口相连，另一端与所述三极管Q2的b极相连；所述三极管Q2的e极与所述电源模块P1的+5V相连，c极与所述继电器JK2的2端口相连；所述二极管D2的正极端与所述电源模块P1的GND相连，负极端与所述继电器JK2的2端口相连；所述继电器JK2的1端口与所述电源模块P1的GND相连，3端口与所述电源模块的+24V相连；所述红外感应传感器的1端口与所述电源模块P1的+5V相连；2端口与所述单片机模块U1的4端口相连，3端口与所述电源模块P1的GND相连；所述电阻R3的一端与所述单片机模块U1的28端口相连，另一端与所述三极管Q1的b极相连；所述三极管Q1的e极与所述电源模块P1的+5V相连，c极与所述继电器JK1的1端口相连；所述二极管D1的正极端与所述电源模块P1的GND相连，负极端与所述继电器JK1的1端口相连；所述继电器JK1的2端口与所述电源模块P1的GND相连，3端口与所述电源模块的+24V相连，4端口与所述冲洗泵的2端口相连；所述冲洗泵的1端口与所述电源模块P1的GND相连；所述电阻R4的一端与所述单片机模块U1的26端口相连，另一端与所述三极管Q3的b极相连；所述三极管Q3的e极与所述电源模块P1的+5V相连，c极与所述继电器JK3的1端口相连；所述二极管D3的正极端与所述电源模块P1的GND相连，负极端与所述继电器JK3的1端口相连；所述继电器JK3的2端口与所述电源模块P1的GND相连，3端口与所述电源模块的+24V相连，4端口与所述粉碎抽吸泵的2端口相连；所述粉碎抽吸泵的1端口与所述电源模块P1的GND相连。

进一步地，所述冲洗管环绕设置在大便收集区和小便收集区的上边缘处，冲洗管上安装有多个冲洗喷嘴。

进一步地，还包括用于存储给尿液除臭、灭菌的处理剂的尿液处理剂储存箱，尿液处理剂储存箱通过管道与所述尿液收集箱连通，尿液处理剂可采用自然滴加方式或人工添加或自动控制等添加方式加注到尿液收集箱内。

进一步地，所述尿液收集箱***包裹有用于低温环境下给尿液收集箱内的尿液加热，以防止其在低温环境下结冰而影响正常使用的陶瓷PTC加热板，所述陶瓷PTC加热板与控制系统连接，具体为，所述陶瓷PTC加热板的1端口与所述控制系统内的继电器JK2的4端口相连，2端口与所述电源模块P1的GND相连。

进一步地，所述尿液收集箱内安装有用于检测尿液收集箱内尿液温度的温度检测器，所述温度检测器与所述控制系统连接，具体为，所述温度检测器的1端口与所述控制系统的电源模块P1的+5V相连，2端口与所述控制系统的单片机模块U1的21端口相连，3端口与所述电源模块P1的GND相连。

进一步地，所述粪污收集箱底部安装有粪污收集箱重量监测器，所述粪污收集箱重量监测器与所述控制系统连接，具体为，所述粪污收集箱重量监测器的1端口与所述控制系统的电源模块P1的+5V相连，2端口与所述控制系统的单片机模块U1的5端口相连，3端口与所述电源模块P1的GND相连。

进一步地，还包括语音报警器，用于根据粪污收集箱装载情况进行粪污清运的语音报警提示。所述语音报警器与所述控制系统连接，具体为，所述语音报警器的1端口与所述控制系统的电源模块P1的GND相连，2端口与所述电源模块P1的+5V相连，3端口与所述控制系统的单片机模块U1的11端口相连，4端口与所述单片机模块U1的10端口相连。

尿液收集箱中经过添加尿液处理剂除臭灭菌处理的尿液通过冲洗泵加压后进入冲洗管用于冲洗便器；冲洗后的尿液再次分别进行收集，冲洗小便收集区的尿液仍然回流到尿液收集箱，而冲洗大便收集区的尿液则与粪污落入大便落口进行粉碎，然后进入粪污收集箱；控制系统只需要直接控制冲洗泵冲洗便器时间和粉碎抽吸泵粉碎粪污抽吸排放的时间，简化了目前免水可冲技术的自动控制程序，大大降低了制造成本。

本发明的有益效果是：

(1)实现了免水冲、粪尿分集便器的冲洗功能，解决了长期以来免水冲、粪尿分集便器不能冲洗、不便保洁的难题及痛点。

(2)对大小便进行了分区，使得尿液具有专门的收集区，防止尿液与大便混合，可以完整收集尿液。

(3)解决了以如厕时间长短识别大、小便的不确定性或容易发生识别错误的现有产品缺陷，避免了小便浪费或大便混入尿液收集桶。

(4)简化了现有免水可冲技术及产品的自动控制系统，减少了润盆、识别大小便程序和相关电路、电磁阀元件，提高了设备的可靠性。

(5)解决了粪尿分集、免水冲厕所目前需要人工更换收集桶的痛点，减轻了保洁人员的工作强度。

(6)降低了目前免水可冲生态厕所的成本，使其更容易进行市场推广，被更多的用户接受。

(7)不仅可以完全实现粪尿分集免水可冲生态厕所的免水、卫生、零排放、零污染、资源化，而且还能实现粪污的机械或自动清运及液肥浇灌，从而能够更加广泛地应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明蹲便器的俯视图；

图3是本发明控制系统的电路图。

图中：1-蹲便器，2-大便收集区，3-大便落口，4-小便收集区，5-小便落口，6-落尿管，7-冲洗管，8-冲洗喷嘴，9-冲洗泵，10-吸尿管，11-尿液收集箱，12-温度检测器，13-陶瓷PTC加热板，14-尿液处理剂储存箱，15-粪污收集箱，16-粉碎抽吸泵，17-粉碎盘，18-红外感应传感器，19-粪污收集箱重量监测器，20-语音报警器，21-控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

如图1-2所示，一种粪尿分集免水可冲装置，包括蹲便器1、落尿管6、冲洗管7、冲洗泵9、吸尿管10、尿液收集箱11、粪污收集箱15、粉碎抽吸泵16、粉碎盘17、红外感应传感器18、用于控制冲洗泵9抽吸、用于控制粉碎抽吸泵16粉碎、抽吸和用于控制红外感应传感器18的控制系统21。

所述蹲便器1分为大便收集区2和小便收集区4，大便收集区2设有大便落口3，小便收集区4设有小便落口5，小便落口5与落尿管6连通，落尿管6与尿液收集箱11连通，冲洗管7一端安装在大便收集区2和小便收集区4的区域内、另一端与冲洗泵9连通，吸尿管10一端与冲洗泵9连通、另一端与尿液收集箱11连通，大便落口3处安装有粉碎盘17，粉碎盘17与粉碎抽吸泵16连接，粉碎抽吸泵16通过管道与粪污收集箱15连通，控制系统21分别与冲洗泵9、粉碎抽吸泵16和红外感应传感器18连接，红外感应传感器18安装在蹲便器1上。

所述大便收集区2和小便收集区4解决了现有技术中小便收集不完整的问题。现有的便池没有对大小便进行分区，使得仅仅能收集如厕人小便时的尿液，大便时的尿液往往随着大便一起粉碎为粪浆，导致小便收集不完整，尿液量不够冲洗使用，需要额外加水，造成了浪费。

大便收集区2和小便收集区4使得如厕人不论是在大便时还是小便时的尿液，均可单独、完整的收集，提高了尿液的收集量和利用率，实现真正的免水可冲。

如图3所示，所述控制系统21包括可将220V交流电源转换为直流+24V和直流+5V的电源模块P1，型号为STC12C5A60S2的单片机模块U1，型号为104的瓷片电容C1，按键开关S1，定值为10uF的电解电容C2，定值为22pF的瓷片电容C3、C4，型号为12MHz的晶振Y1，型号为103的排阻RP1，定值为10k的电阻R1、R2、R3、R4，型号为S8550的三极管Q1、Q2、Q3，型号为4007的二极管D1、D2、D3，单路5V继电器JK1、JK2、JK3；所述按键开关S1的一端与所述电源模块P1的+5V相连，另一端与所述单片机模块U1的9端口相连；所述电解电容C2的一端与所述电源模块P1的+5V相连，另一端与所述单片机模块U1的9端口相连；所述电阻R1的一端与所述电源模块P1的GND相连，另一端与所述单片机模块U1的9端口相连；瓷片电容C3、C4的一端与所述电源模块P1的GND相连，瓷片电容C3的另一端与所述晶振Y1的1端口相连，瓷片电容C4的另一端与所述晶振Y1的2端口相连；所述排阻的1端口与所述电源模块P1的+5V相连，2端口与所述单片机模块U1的39端口相连，3端口与所述单片机模块U1的38端口相连，4端口与所述单片机模块U1的37端口相连，5端口与所述单片机模块U1的36端口相连，6端口与所述单片机模块U1的35端口相连，7端口与所述单片机模块U1的34端口相连，8端口与所述单片机模块U1的33端口相连，9端口与所述单片机模块U1的32端口相连；所述电阻R2的一端与所述单片机模块U1的1端口相连，另一端与所述三极管Q2的b极相连；所述三极管Q2的e极与所述电源模块P1的+5V相连，c极与所述继电器JK2的2端口相连；所述二极管D2的正极端与所述电源模块P1的GND相连，负极端与所述继电器JK2的2端口相连；所述继电器JK2的1端口与所述电源模块P1的GND相连，3端口与所述电源模块的+24V相连；所述红外感应传感器18的1端口与所述电源模块P1的+5V相连；2端口与所述单片机模块U1的4端口相连，3端口与所述电源模块P1的GND相连；所述电阻R3的一端与所述单片机模块U1的28端口相连，另一端与所述三极管Q1的b极相连；所述三极管Q1的e极与所述电源模块P1的+5V相连，c极与所述继电器JK1的1端口相连；所述二极管D1的正极端与所述电源模块P1的GND相连，负极端与所述继电器JK1的1端口相连；所述继电器JK1的2端口与所述电源模块P1的GND相连，3端口与所述电源模块的+24V相连，4端口与所述冲洗泵9的2端口相连；所述冲洗泵9的1端口与所述电源模块P1的GND相连；所述电阻R4的一端与所述单片机模块U1的26端口相连，另一端与所述三极管Q3的b极相连；所述三极管Q3的e极与所述电源模块P1的+5V相连，c极与所述继电器JK3的1端口相连；所述二极管D3的正极端与所述电源模块P1的GND相连，负极端与所述继电器JK3的1端口相连；所述继电器JK3的2端口与所述电源模块P1的GND相连，3端口与所述电源模块的+24V相连，4端口与所述粉碎抽吸泵16的2端口相连；所述粉碎抽吸泵16的1端口与所述电源模块P1的GND相连。

为了能适应没有电力供应条件下的场景，本发明全部元器件采用直流、低电压24伏供电。这样既可以在有市政供电条件下使用，也可以在没有市政供电的条件下采用太阳能供电使用。同时，直流、低电压还提高了厕所用电的安全性。

所述冲洗管7环绕设置在大便收集区2和小便收集区4的上边缘处，冲洗管7上安装有多个冲洗喷嘴8。

尿液收集箱11中的尿液通过添加尿液处理剂进行除臭、灭菌处理即可用于冲洗便器；冲洗便器时，尿液收集箱11中经过处理的尿液通过冲洗泵9提高压力后直接通过冲洗管7及冲洗喷嘴8对蹲便器1进行冲洗；冲洗后的尿液分成两部分，冲洗蹲便器1小便收集区4的尿液仍然通过小便落口5和落尿管6回流到尿液收集箱11，用于下次冲洗；冲洗蹲便器1大便收集区2的尿液则随着大便落入大便落口3下部的粉碎抽吸泵16与大便一起粉碎成为粪浆并抽吸送到粪污收集箱15。

还包括尿液处理剂储存箱14，尿液处理剂储存箱14通过管道与所述尿液收集箱11连通。

尿液处理剂储存箱14可根据如厕人流量自动添加尿液处理剂的喷洒量，也可通过液体重力自然滴加方式控制尿液处理剂的喷洒量。

所述尿液收集箱11***包裹有陶瓷PTC加热板13，所述陶瓷PTC加热板13与控制系统21连接，具体为，所述陶瓷PTC加热板13的1端口与所述控制系统21内的继电器JK2的4端口相连，2端口与所述电源模块P1的GND相连。

所述尿液收集箱11内安装有温度检测器12，所述温度检测器12与所述控制系统21连接，具体为，所述温度检测器12的1端口与所述控制系统21的电源模块P1的+5V相连，2端口与所述控制系统21的单片机模块U1的21端口相连，3端口与所述电源模块P1的GND相连。

所述粪污收集箱15底部安装有粪污收集箱重量监测器19，所述粪污收集箱重量监测器19与所述控制系统21连接，具体为，所述粪污收集箱重量监测器19的1端口与所述控制系统21的电源模块P1的+5V相连，2端口与所述控制系统21的单片机模块U1的5端口相连，3端口与所述电源模块P1的GND相连。

粪污收集箱重量监测器19对粪污收集箱15的重量进行监测，当达到警戒重量时，通过语音报警器20发出语音提示，以保证粪污收集箱15不出现满溢，确保厕所的正常使用。

还包括语音报警器20，所述语音报警器20与所述控制系统21连接，具体为，所述语音报警器20的1端口与所述控制系统21的电源模块P1的GND相连，2端口与所述电源模块P1的+5V相连，3端口与所述控制系统21的单片机模块U1的11端口相连，4端口与所述单片机模块U1的10端口相连。

所述控制系统21的工作原理为：当红外感应传感器18检测到如厕人进入厕间时，给单片机模块U1的4端口发送信号S1；红外感应传感器18检测到如厕人离开厕间后，从2端口给单片机模块U1的4端口发送信号S2；单片机模块U1的4端口收到信号S1和信号S2后，从28端口发送信号给所述继电器JK1；继电器JK1收到信号后启动冲洗泵9对蹲便器进行冲洗，此时单片机模块U1开始计时；当冲洗时间到达3-5秒时，所述单片机模块U1从26端口发送信号给所述继电器JK3，所述继电器JK3收到信号后启动所述粉碎抽吸泵16；此时所述单片机模块U1开始计时；当时间到达5-10秒时，所述单片机模块U1从26端口和28端口发送信号给所述继电器JK1和继电器JK3，JK1和JK3收到信号后，同步停止所述冲洗泵9和粉碎抽吸泵16。所述温度检测器12实时对所述尿液收集箱11中的尿液温度进行监测，并从2端口发送信号给所述单片机模块U1的20端口，所述单片机模块U1判断温度是否正常，若温度低于0-3摄氏度，则从1端口发送信号给所述继电器JK2；所述继电器JK2收到信号后启动所述陶瓷PTC加热板开始加热；当加热到温度高于0-3摄氏度时，所述单片机模块U1从1端口发送信号给所述继电器JK2，所述继电器JK2收到信号后停止所述陶瓷PTC加热板加热；所述粪污收集箱重量监测器19实时对所述粪污收集箱15中的粪污进行监测；若粪污已满，则所述粪污收集箱15从2端口发送信号给所述单片机模块U1的5端口；所述单片机模块U1收到粪污已满的信号后，则通过10端口和11端口控制所述语音报警器19给出语音告警，提示进行粪污清运。

本发明的工作过程为：如厕人进入厕间并蹲至粪尿分集免水冲蹲便器1的脚踏位置，红外感应传感器18感应到如厕人后，给系统控制电路模块21提供控制信号，为后面的动作做准备；如厕人如厕完毕，无论大、小便，当如厕人离开厕间后，红外感应传感器18感应到如厕人离开后，给系统控制电路模块21提供控制信号，系统控制电路模块21即向冲洗泵9发出信号，冲洗泵9通过吸尿管10将尿液收集箱11中的尿液加压后进入冲洗管7，冲洗管7中的尿液再通过冲洗喷嘴8将尿液喷出，对便器进行冲洗；冲洗泵9经过3-5秒的运行时间，系统控制电路模块21即向粉碎抽吸泵16发出信号，粉碎抽吸泵16对粪污进行粉碎及抽吸输送；冲洗泵9在前述3-5秒的运行时间后再与粉碎抽吸泵16同时延续运行5-10秒后停止运行；粉碎抽吸泵16与冲洗泵9同步延续5-10秒时间运行，将粪污粉碎、抽吸、输送到粪污收集箱15贮存；粪污收集箱15中的粪污贮存到一定量时，粪污收集箱重量监测器19监测到提示清运粪污液位时，语音报警器20即发出进行粪污清运的语音提示，保洁或管理人员可根据实际情况安排粪污清运工作，至此，整个如厕、冲洗、粉碎抽吸、输送及粪污清运工作完成。

另外，尿液处理剂储存箱14可采用自然滴加方式或自动控制添加方式加注到尿液收集箱，对收集的尿液进行除臭、灭菌处理后用于冲洗便器。

所述冲洗泵9可选用的型号为JT-800AX，所述温度检测器12可选用的型号为DS18B20，所述粉碎抽吸泵16可选用的型号为达福乐FL-65B，所述红外感应传感器18可选用的型号为HC-SR501，所述粪污收集箱重量监测器19可选用的型号为GPB200。

所述尿液收集箱11和粪污收集箱15可以是铝制的，也可以是不锈钢、塑料、混凝土制造的。

粪污收集箱15中收集的，经过添加尿液处理剂和粉碎的粪浆，要么直接作为生物液肥使用；要么经过进一步的发酵、脱水、烘干等加工处理，作为固体肥料用于绿化和农业生态、有机种植，实现人粪尿还田、粪污固液资源化利用。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。