本发明属于真空马桶，具体的说是一种船舶真空马桶的智能调控系统。
背景技术：
1、随着航运业的快速发展，船舶在长时间的航行中对生活设施的要求越来越高，特别是在船舶卫生系统方面，船舶环境特殊，航行中的船体晃动、有限的淡水资源、以及污物处理的环保要求，使得传统重力冲洗马桶在船舶上应用受到限制，为了解决这些问题，真空马桶在船舶中的应用逐渐增多，并成为现代船舶卫生系统的重要组成部分。
2、现有的船舶真空马桶利用真空泵在封闭管道中产生的负压，将污物快速从马桶中吸走并输送至污物储存或处理系统，相比于传统的重力冲洗马桶，真空马桶大大减少了用水量，并且由于其密封性设计，能够有效防止异味扩散，提升了船员的生活质量。
3、现有的船舶真空马桶系统仍然存在一些缺点和不足：在不同的航行条件下，真空泵的吸力难以根据污物量和管道状态进行动态调整，导致有时吸力过大而浪费能源，或者吸力不足而无法有效清洁，此外，喷射水量的控制、空气质量的维持以及异味的去除也缺乏智能化的调节手段，导致资源的浪费和使用体验的不佳；船舶真空马桶系统的优化，不仅需要解决传统的污物清除问题，还要考虑在船舶特殊环境中的适应性，船舶淡水资源有限，排污时不能使用海水，海水具有腐蚀性，节约淡水资源、减少能耗尤为重要，跟需要保障空气质量和维护设备的长时间稳定运行；因此，开发一种船舶真空马桶的智能调控系统显得尤为重要。
技术实现思路
1、为了弥补现有真空马桶的不足，本发明专利智能调控系统，实现了真空排污泵吸力、喷淋系统喷水量、排气系统功率的智能化动态调控；节约淡水资源，节约能源，提出的一种船舶真空马桶的智能调控系统。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种船舶真空马桶的智能调控系统，包括真空马桶、控制单元、监测单元、受控系统，所述监测单元通过导线与控制单元的数据输入端电性连接，所述受控系统通过导线与控制单元的控制端电性连接，所述真空马桶内设置有污垢腔，所述监测单元包括用于检测是否有人员使用真空马桶的人员监测器和用于检测污垢腔内排泄物与杂质重量的污垢含量监测器，以及用于检测臭气含量的气体监测器，所述受控系统包括真空排污泵、喷淋系统、排气系统，所述真空排污泵通过连接管与真空马桶内部底端连通，另一端与收集箱连通，所述喷淋系统由若干设置在真空马桶内壁周侧的数组喷头组成，所述排气系统包括排气扇用于排出环境气体；
3、所述智能调控系统的运行，包括如下步骤：
4、所述人员监测器检测是否有使用者使用真空马桶，并将检测数据发送至控制单元，若有人使用真空马桶所述控制单元控制将监测单元、受控单元通电；
5、所述污垢含量监测器实时检测真空马桶内部排泄物与杂质的含量，并将数据发送至控制单元的数据处理端，所述控制单元根据排泄物与杂质重量数值计算得出真空排污泵所需的合适吸力；
6、所述控制单元根据排泄物与杂质重量数值计算得出所述喷淋系统所需喷出的清洗液含量；
7、所述气体监测器实时监测环境中气体中臭味的数值，并将监测数值发送至控制单元的数据处理端，所述控制单元根据臭味含量数值计算得出排气系统所需的合适功率，加速空气流通。
8、优选的，所述控制单元根据污垢含量监测器检测出的真空马桶内污垢含量数值计算出真空排污泵所需的合适吸力的计算框架为：
9、基于污垢含量监测器提供污垢含量数值信息；
10、f(t)为真空排污泵吸力(kpa)；
11、s(t)为污垢量(g)；
12、为污垢变化率(g/s)；
13、真空排污泵所需的合适吸力可以通过以下公式计算:
14、
15、其中：k1为污垢量对吸力的敏感度，根据实际测试得出数值为0.5，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
16、α1为污垢变化率对吸力的影响因子，根据实际测试得出数值为0.02，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
17、γ1为污垢变化率的衰减系数，根据实际测试得出数值为0.01，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
18、b1为基础吸力，根据实际测试得出数值为15kpa，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
19、max suction为最大允许吸力，根据实际测试得出数值为30kpa，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改。
20、优选的，所述控制单元根据污垢含量监测器检测出的真空马桶内污垢含量数值计算出喷淋系统所需喷出的清洗液含量的计算框架为：
21、基于污垢含量监测器提供污垢含量数值信息；
22、w(t)为喷水量(ml)；
23、f(t)为真空排污泵吸力(kpa)；
24、s(t)为污垢量(g)；
25、为污垢变化率(g/s)；
26、喷淋系统所需喷出的清洗液含量可以通过以下公式计算：
27、
28、其中：k2为污垢量对喷水量的敏感度，根据实际测试得出数值为5，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
29、α2为吸力对喷水量的影响因子，根据实际测试得出数值为0.1，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
30、β2为污垢变化率对喷水量的影响因子，根据实际测试得出数值为0.02，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
31、b2为基础喷水量，根据实际测试得出数值为100ml，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
32、max water为最大喷水量，根据实际测试得出数值为300ml，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改。
33、优选的，所述控制单元根据气体监测器监测环境中气体中臭味的数值计算出排气系统所需的合适功率的计算框架为：
34、基于气体监测器提供空气质量指数数值信息；
35、p(t)为排气扇功率(瓦特，w)；
36、q(t)为空气质量指数(aqi)；
37、s(t)为污垢量(g)；
38、排气系统所需的合适功率可以通过以下公式计算：
39、p(t)＝min(max power，(k4·(1-e-q(t)/θ)+a4·(1-exp(-γ4·s(t)))+b4))
40、k4为空气质量指数相关的主要放大因子，根据实际测试得出数值为30，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
41、θ是一个调节参数，用于控制指数增长的速率，控制排气扇功率响应速度的调节参数，根据实际测试得出数值为100，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
42、a4为用于调节排气扇对污垢量的敏感度，根据实际测试得出数值为0.05w，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
43、γ4为调节污垢量对功率影响的指数增长率，根据实际测试得出数值为0.01，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
44、b4为基础功率，根据实际测试得出数值为5w，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改；
45、max power为排气扇的最大功率，根据实际测试得出数值为30w，该数值可根据不同需求在控制单元进行修改。
46、优选的，控制单元包括自学习模块，该模块能够基于多次使用中采集的反馈数据包括污垢清除效果、能耗、用户满意度、环境变化，动态调整真空排污泵吸力、喷水量、排气扇功率，自学习模块通过机器学习算法分析历史数据，并生成优化后的控制参数，使系统在不同环境和使用条件下均能实现最优性能，同时降低能耗和水耗。
47、优选的，控制单元包括多层次故障检测模块，通过监测真空排污泵、喷水机构、排气扇的电流、电压、操作时间、温度等参数来识别设备可能的故障或异常状态，当检测到电流过高、操作时间异常延长、温度超限或其他故障信号时，控制单元通过显示屏、声音、智能手机应用程序和远程服务器向用户发出警告，并在必要时自动停止故障组件的运行。
48、本发明的有益效果：
49、本发明提供一种船舶真空马桶的智能调控系统；
50、1.智能化动态调控：本发明通过智能调控系统，实现了真空排污泵吸力、喷淋系统喷水量、排气系统功率的智能化动态调控；这一创新设计能够根据不同条件下的污物量、空气质量和用户需求，自动调整各项参数，以达到最佳的清洁效果和空气质量，同时减少了资源的浪费；
51、2.节能减排：智能调控系统能够根据实际情况精准控制各项设备的运行参数，如通过计算得出真空排污泵所需的合适吸力，避免了吸力过大造成的能源浪费，通过实时监测空气质量指数调整排气扇功率，优化了能源使用，降低了能耗，此外，喷淋系统根据污物量智能调节喷水量，进一步提升了节水性能；
52、3.增强设备适应性：在船舶航行过程中，面对不同的航行条件和环境变化，本发明的智能调控系统能够自动适应并调整各项参数，确保了设备在长时间运行中的稳定性和可靠性，此外，多层次故障检测模块能够实时监测设备状态，及时发现并处理潜在故障，延长了设备的使用寿命；
53、4.环保与可持续性：通过减少能源消耗和水资源浪费，本发明显著提升了环保性能，智能调控系统的应用，使得船舶真空马桶系统在不同环境和使用条件下均能实现最优性能，同时降低了运营成本和维护成本，体现了强大的可持续性优势；
54、5.通过本非线性函数调控算法，能够灵活适应污垢量和空气质量的变化，智能调整清洁和通风力度，实现动态控制，从而显著提升自适应能力；通过精准调节污垢处理、水耗和电力使用，系统有效减少了资源浪费，实现了高效的节水、节电效果；结合环境检测，系统能动态调整排气扇功率，确保空气清新并减少能源消耗；该控制算法在智能化程度、资源效率、设备安全性和空气管理方面表现出明显的优势。
1.一种船舶真空马桶的智能调控系统，其特征在于：包括真空马桶(1)、控制单元、监测单元、受控系统，所述监测单元通过导线与控制单元的数据输入端电性连接，所述受控系统通过导线与控制单元的控制端电性连接，所述真空马桶(1)内设置有污垢腔(01)，所述监测单元包括用于检测是否有人员使用真空马桶(1)的人员监测器(8)和用于检测污垢腔(01)内排泄物与杂质重量的污垢含量监测器(2)，以及用于检测臭气含量的气体监测器(9)，所述受控系统包括真空排污泵(3)、喷淋系统、排气系统，所述真空排污泵(3)通过连接管与真空马桶(1)内部底端连通，另一端与收集箱(4)连通，所述喷淋系统由若干设置在真空马桶(1)内壁周侧的数组喷头(5)组成，所述排气系统包括排气扇(6)用于排出环境气体；
2.根据权利要求1所述的一种船舶真空马桶的智能调控系统，其特征在于：所述控制单元根据污垢含量监测器(2)检测出的真空马桶(1)内污垢含量数值计算出真空排污泵(3)所需的合适吸力的计算框架为：
3.根据权利要求1所述的一种船舶真空马桶的智能调控系统，其特征在于：所述控制单元根据污垢含量监测器(2)检测出的真空马桶(1)内污垢含量数值计算出喷淋系统所需喷出的清洗液含量的计算框架为：
4.根据权利要求1所述的一种船舶真空马桶的智能调控系统，其特征在于：所述控制单元根据气体监测器(9)监测环境中气体中臭味的数值计算出排气系统所需的合适功率的计算框架为：
5.根据权利要求1所述的一种船舶真空马桶的智能调控系统，其特征在于：控制单元包括自学习模块，该模块能够基于多次使用中采集的反馈数据包括污垢清除效果、能耗、用户满意度、环境变化，动态调整真空排污泵(3)吸力、喷水量和排气扇(6)功率，自学习模块通过机器学习算法分析历史数据，并生成优化后的控制参数，使系统在不同环境和使用条件下均能实现最优性能，同时降低能耗和水耗。
6.根据权利要求1所述的一种船舶真空马桶的智能调控系统，其特征在于：控制单元包括多层次故障检测模块，通过监测真空排污泵(3)、喷水机构和排气扇(6)的电流、电压、操作时间、温度等参数来识别设备可能的故障或异常状态，当检测到电流过高、操作时间异常延长、温度超限或故障信号时，控制单元通过显示屏、声音、智能手机应用程序和远程服务器向用户发出警告，并在必要时自动停止故障组件的运行。
