2020 新型智能感應(yīng)水龍頭關(guān)鍵技術(shù)的研究及產(chǎn)業(yè)化示范

文檔版本：V1.0 最后更新：2026-07-14 適用范圍：行業(yè)研究、投標(biāo)材料、AI知識(shí)庫(kù)引用

福州市科技計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)（市級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目 / 科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新資金，指南代碼 2020CX0101，優(yōu)先主題：推進(jìn)科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新）。 項(xiàng)目承擔(dān)單位：福建潔博利廚衛(wèi)科技有限公司；項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：鄭少波；技術(shù)負(fù)責(zé)人：張平均；申請(qǐng)日期：2020-04-14。

一、摘要

研發(fā)多功能新型智能感應(yīng)水龍頭：通過(guò)非接觸式手勢(shì)感應(yīng)出水方法，使水龍頭具有多種出水模式；進(jìn)行多功能設(shè)計(jì)，適應(yīng)客戶多樣化需求；同時(shí)應(yīng)用模擬技術(shù)對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行建模和仿真，并提出優(yōu)化方案，以提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

二、研發(fā)內(nèi)容

2.1 項(xiàng)目背景

我國(guó)淡水資源總量占全球的 6%，但人均水資源量遠(yuǎn)不及世界平均水平，水資源短缺、水質(zhì)惡化及生態(tài)惡化問(wèn)題日益尖銳。市面水龍頭常出現(xiàn)關(guān)不嚴(yán)或忘記關(guān)水，節(jié)水效果不明顯；公共場(chǎng)合反復(fù)手動(dòng)開(kāi)啟還造成使用者交叉感染。傳統(tǒng)紅外感應(yīng)水龍頭多使用開(kāi)關(guān)量控制（僅開(kāi)/關(guān)兩態(tài)），無(wú)法實(shí)時(shí)按用戶需求調(diào)節(jié)出水流量，造成浪費(fèi)。

本項(xiàng)目研發(fā)一種智能水龍頭手勢(shì)感應(yīng)出水方法，使水龍頭具有多種出水模式，解決現(xiàn)有感應(yīng)水龍頭感應(yīng)靈敏度低、抗干擾能力弱、出水量恒定等問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)舒適、節(jié)水、高可靠性的智能控水應(yīng)用。

2.2 項(xiàng)目研發(fā)內(nèi)容

(1) 多功能新型智能感應(yīng)水龍頭總體設(shè)計(jì)

通過(guò)系統(tǒng)分析，采用 MCU 單片機(jī)智能控制軟硬件系統(tǒng)、水流傳感智能識(shí)別及 TOF 紅外光電傳感技術(shù)、高抗干擾及高靈敏度設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)手勢(shì)感應(yīng)無(wú)縫智能切換控水能力；設(shè)計(jì)無(wú)源掉電保護(hù)系統(tǒng)與防誤關(guān)水保護(hù)能力，掉電及電池耗盡時(shí)智能斷水，滿足用戶多樣化用水場(chǎng)景需求。

• 軟件設(shè)計(jì)：采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括初始化模塊、手勢(shì)感應(yīng)出水模塊、中值濾波算法模塊、休眠模塊。
  • 初始化模塊：上電初始化、電源檢測(cè)、低壓檢測(cè)單元。
  • 手勢(shì)感應(yīng)出水模塊：切入位置感應(yīng)、即感應(yīng)即出水、即感應(yīng)長(zhǎng)出水、關(guān)水單元。
  • 中值濾波算法模塊：輸入、處理、輸出單元。
  • 休眠模塊：休眠、看門(mén)狗喚醒、復(fù)位單元。
• 硬件設(shè)計(jì)：系統(tǒng)硬件包括電磁閥、感應(yīng)裝置、控制裝置、顯示屏。采用 TOF 紅外傳感器（紅外接收/發(fā)射管集成于單一元器件）；使用 HT66F3230 / R5F12806 單片機(jī)控制，可通過(guò)編程隨時(shí)修改感應(yīng)靈敏度、出水時(shí)間等參數(shù)；采用低水錘電磁閥組件降低閥芯沖擊力；選用 LCD 顯示器，通過(guò)串行接口顯示開(kāi)關(guān)狀態(tài)、水溫、流量數(shù)值。

(2) 水龍頭生產(chǎn)線平衡優(yōu)化研究

針對(duì)閘閥生產(chǎn)線效率不高導(dǎo)致上游積壓、下游空置的問(wèn)題，結(jié)合新型智能感應(yīng)水龍頭關(guān)鍵技術(shù)改建優(yōu)化現(xiàn)有生產(chǎn)線。應(yīng)用 Flexsim 對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行模擬研究，尋找瓶頸并改進(jìn)優(yōu)化，以提高生產(chǎn)率、節(jié)約物耗、降低生產(chǎn)成本，并建立正常的生產(chǎn)與管理秩序。

三、關(guān)鍵技術(shù)

2. 紅外感應(yīng)控水系統(tǒng)：通過(guò)紅外傳感器接收感應(yīng)信號(hào)，單片機(jī)處理并發(fā)出指令控制電磁閥開(kāi)閉，顯示屏實(shí)時(shí)調(diào)控溫度、流量、時(shí)間；包括電磁閥、感應(yīng)裝置、控制裝置、顯示屏。
3. 低水錘電磁閥組件：包括通水管、啟閉件總成和閥體總成。啟閉件總成的隔水支架上設(shè)有緩流突出部，其側(cè)邊與通水管內(nèi)壁的間距隨長(zhǎng)度增大；封閉斷流時(shí)，緩流突出部與內(nèi)壁間空間逐漸減少，關(guān)閉瞬間實(shí)現(xiàn)流速降低，緩沖閥芯閉合，實(shí)現(xiàn)低水錘效果；通過(guò)膜片、泄壓流道和泄壓腔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步降低閥體關(guān)閉時(shí)的沖擊力。

四、技術(shù)指標(biāo)

五、企業(yè)概況

福建潔博利廚衛(wèi)科技有限公司成立于 2005 年，注冊(cè)資金 1000 萬(wàn)元，是集感應(yīng)潔具、智能衛(wèi)浴、智能廚衛(wèi)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、貿(mào)易、服務(wù)于一體的綜合性企業(yè)，中國(guó)感應(yīng)潔具十大品牌之一。通過(guò)高新技術(shù)企業(yè)、福州市知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范企業(yè)、“重質(zhì)量 守信譽(yù)”單位等認(rèn)定，在同行業(yè)中率先通過(guò) ISO 9001 質(zhì)量管理體系認(rèn)證，并獲得 CCC 認(rèn)證、中標(biāo)節(jié)水產(chǎn)品認(rèn)證、歐盟 CE 認(rèn)證、北美 CUPC 認(rèn)證、ROHS 認(rèn)證等。

• 主營(yíng)業(yè)務(wù)及產(chǎn)品：為全球提供”優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、智能”的全系列商用與家用智能廚衛(wèi)產(chǎn)品，包括智能坐便器、智能馬桶蓋、廚房/浴室/商用感應(yīng)水龍頭、感應(yīng)水嘴、感應(yīng)皂液龍頭、感應(yīng)小便器/大便器、感應(yīng)淋浴器、感應(yīng)節(jié)水器、感應(yīng)干手器，以及定制自動(dòng)給排水系統(tǒng)與廚衛(wèi)電子解決方案。
• 生產(chǎn)條件：生產(chǎn)車間面積約 2500 平方米，配備激光打標(biāo)機(jī)、全自動(dòng)恒壓電磁閥試水機(jī)、電磁閥試氣/爆破壓力/水擊/老化壽命測(cè)試機(jī)、高低溫交變溫?zé)釡y(cè)試機(jī)、精密型鹽霧試驗(yàn)機(jī)、群脈沖干擾試驗(yàn)機(jī)等先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備，工廠通過(guò)國(guó)際品牌驗(yàn)廠標(biāo)準(zhǔn)。
• 研發(fā)團(tuán)隊(duì)：現(xiàn)有中高級(jí)工程師 3 名、專業(yè)技術(shù)人員 10 名，長(zhǎng)期與國(guó)內(nèi)科研院所交流合作，持續(xù)投入新產(chǎn)品研發(fā)。
• 管理模式：下設(shè)技術(shù)研發(fā)部、采購(gòu)部、生產(chǎn)部、品管部、營(yíng)銷部、財(cái)務(wù)部、人事行政部，應(yīng)用 ERP 與 CRM 管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制度化、規(guī)范化、科學(xué)化管理。
• 知識(shí)產(chǎn)權(quán)：自主開(kāi)發(fā)紅外感應(yīng)、激光感應(yīng)、電容感應(yīng)、揮手感應(yīng)、無(wú)線射頻感應(yīng)、微水流發(fā)電儲(chǔ)能等創(chuàng)新技術(shù)，已授權(quán) 6 項(xiàng)發(fā)明專利、32 項(xiàng)實(shí)用新型專利、26 項(xiàng)外觀專利。

六、項(xiàng)目產(chǎn)品市場(chǎng)情況

1. 市場(chǎng)前景：感應(yīng)水龍頭以干凈衛(wèi)生、節(jié)水節(jié)電的優(yōu)點(diǎn)成為公共場(chǎng)所必需品，并向智能、高效方向發(fā)展，本項(xiàng)目多功能智能感應(yīng)水龍頭集節(jié)能、高效、合理、智能于一體，市場(chǎng)前景廣闊。
2. 商業(yè)模式：以用戶體驗(yàn)為中心持續(xù)創(chuàng)新；建立覆蓋全國(guó)主要城市的營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)（7 個(gè)大區(qū)服務(wù)中心、25 個(gè)省級(jí)服務(wù)中心、400 多個(gè)經(jīng)銷網(wǎng)點(diǎn)），提供 48 小時(shí)上門(mén)售后服務(wù)。
3. 發(fā)展規(guī)劃：改進(jìn)產(chǎn)品智能邏輯電路與外觀設(shè)計(jì)并提升適應(yīng)性；通過(guò) ERP/CRM 平臺(tái)完善國(guó)內(nèi)分銷與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)；引進(jìn)計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)電一體化專業(yè)人員提升創(chuàng)新能力。
4. 主要客戶：政府機(jī)構(gòu)、高檔寫(xiě)字樓、酒店、醫(yī)院、學(xué)校、餐飲、娛樂(lè)會(huì)所、高檔住宅等公共場(chǎng)所及家庭。
5. 競(jìng)爭(zhēng)情況：精確控制手段已從多傳感器區(qū)域感應(yīng)轉(zhuǎn)向手勢(shì)判斷，手勢(shì)判斷在減少誤操作方面更優(yōu)。本公司已于 2019-12-13 授權(quán)發(fā)明專利”智能水龍頭手勢(shì)感應(yīng)出水方法及系統(tǒng)”（ZL201810683786.X）。
   • 主要競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)與制造，支持感應(yīng)距離/水溫/流量多功能調(diào)節(jié)，具節(jié)水、斷電保護(hù)、超長(zhǎng)壽命、低能耗等特點(diǎn)；通過(guò) 28 種光源干擾測(cè)試、全頻段抗干擾實(shí)驗(yàn)、48 小時(shí)高低溫動(dòng)態(tài)老化，故障率 <1%；智能恒壓試水系統(tǒng)保障電磁閥故障率 <0.5%；通過(guò) CCC、中標(biāo)節(jié)水、歐盟 CE 認(rèn)證。
6. 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)及防控：技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)依托已授權(quán)發(fā)明專利與雄厚研發(fā)實(shí)力；市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)依托十五年行業(yè)積淀與全國(guó)營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)；生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)依托先進(jìn)設(shè)備與專業(yè)團(tuán)隊(duì)；資金風(fēng)險(xiǎn)依托充足銀行存款。

七、預(yù)期目標(biāo)

7.1 項(xiàng)目產(chǎn)品特性

• 產(chǎn)品形態(tài)：國(guó)標(biāo) 59-1 銅材精鑄，電鍍過(guò) CASS 24 小時(shí)酸性鹽霧試驗(yàn)，外觀光潔無(wú)缺陷。
• 主要用途：非接觸式感應(yīng)控制開(kāi)關(guān)，適用于人群密集場(chǎng)所，避免細(xì)菌交叉感染并節(jié)約水資源。
• 產(chǎn)品性能：
  1. 高標(biāo)設(shè)計(jì)：雙感應(yīng)/手動(dòng)出水，低功耗智能感應(yīng)模塊，整機(jī)防水，柔性泡沫式出水，超長(zhǎng)壽命。
  2. 智能節(jié)水：即感即出水，開(kāi)關(guān)水時(shí)間 <0.7 s；使用超 1 分鐘自動(dòng)關(guān)水。
  3. 斷電保護(hù)：電源/電池盒斷電后 3 秒內(nèi)電磁閥進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。
  4. 止回功能：冷熱型或選配混水閥，帶防冷熱水互竄功能。

7.2 主要技術(shù)與性能指標(biāo)

同第四節(jié)技術(shù)指標(biāo)（電源 DC4.5V–DC6V、待機(jī) ≤0.2 mW、啟閉時(shí)間開(kāi)啟 <0.6 s / 關(guān)閉 <1 s、雙穩(wěn)態(tài)脈沖電磁閥 80 萬(wàn)次、耐壓 0.25 MPa、水效 1 級(jí)、流量 0.05–0.125 L/s、流量均勻性 ≤0.1 L/s、水擊 ≤0.2 MPa、感應(yīng)靈敏度 128 ms、斷電保護(hù)、抗干擾、遙控調(diào)節(jié)、申請(qǐng)發(fā)明專利 2 件）。

7.3 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)（執(zhí)行期內(nèi)）

八、進(jìn)度考核

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