全新物聯(lián)網(wǎng)解決方案，可手機控制的健康飲水機智能控制系統完整方案

一，項目性能指標

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201706/346851.htm

1 具有常規飲水機的取水、加熱、保溫功能?？梢苑奖闳∮美渌蜔崴?。

2 改變燒水時(shí)的續水模式，在接開(kāi)水時(shí)，熱水膽中不會(huì )在有新水注入，直至全部熱水放出后，再注入熱水加熱，從而防止部分水水被反復燒開(kāi)形成“千滾水”。

3 改變加熱保溫模式

用戶(hù)可以通過(guò)按鍵人工設置熱水保溫溫度、時(shí)間等，并選擇多種加熱模式以滿(mǎn)足客戶(hù)對不同溫度熱水的需求。

4 綁定手機，智能遙控

飲水機的開(kāi)關(guān)可以由與其綁定的手機遠程控制，同時(shí)飲水機加熱保溫達到一定時(shí)間后，會(huì )向使用者發(fā)送短信通知，用戶(hù)可以通過(guò)短信形式向飲水機發(fā)送控制命令，實(shí)現飲水機模式設定、溫度設定以及打開(kāi)關(guān)閉等操作。

二、項目設計中包含的創(chuàng )新思想

我們的項目立意基于對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探索。

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實(shí)現互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò )；在本項目中，飲水機通過(guò)GSM裝置連入2G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現電器設備運行狀況時(shí)時(shí)通信，以及運行狀態(tài)遠程控制。

三、項目設計中低功耗與環(huán)保理念的體現

傳統家用飲水機使用過(guò)程中主要有兩個(gè)問(wèn)題，一是會(huì )造成極大的能源浪費，飲水機是家庭的“耗電大戶(hù)”，以制造1升熱水為例，在不關(guān)機的狀態(tài)下，功率為0.5千瓦的傳統家用飲水機日均要耗電1.8度。因為其“燒燒停停”的工作原理，造成了90%以上的能源浪費，十分不環(huán)保；二是部分熱水會(huì )被反復加熱形成“千滾水”，令水中的礦物質(zhì)、微量元素形成不可溶微粒，對我們的健康是極大的影響。

因此我們設計了飲水機智能控制系統并對飲水機結構進(jìn)行了改造，改變常規加熱和保溫模式，避免了反復燒開(kāi)導致的“千滾水”，保證了飲用水的健康安全問(wèn)題，也減少不必要的電能浪費，降低飲水機的電能消耗，實(shí)現低能耗的環(huán)保理念。同時(shí)，我們的飲水機的保溫溫度是可以人工調節的，熱水膽中的水可以保持在用戶(hù)設定的保溫溫度上，不用長(cháng)時(shí)間保持在較高溫度，減少了不必要的能源浪費。

四、項目設計的實(shí)際應用價(jià)值

1 使用方便

利用現有手機實(shí)現狀態(tài)信息傳遞和操作控制，無(wú)需購置其他控制終端，減少消費者的資金投入，用戶(hù)友好。

2 健康電器

飲水機的溫水反復加熱,形成所謂的“千滾水”,令水中的微量元素、礦物質(zhì)積累形成不可溶微粒，這對我們的健康有著(zhù)極大的影響。本項目對飲水機的加熱和保溫方式進(jìn)行了改進(jìn)，并對飲水機熱水膽結構進(jìn)行了改造，防止“千滾水”的形成，符合現代人的健康生活理念。

3 智能電器的市場(chǎng)需求

在三網(wǎng)融合及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用的推動(dòng)下，家電也步入了智能化時(shí)代，可以遠程監控的家電將是未來(lái)家庭的重要組成部分，也是信息系統的重要環(huán)節。但目前市場(chǎng)上的智能化家電多集中在空調、洗衣機等較為大型、大投入的設備上，小家電智能化具有很大的市場(chǎng)缺口，因此智能化的飲水機將是對智能化家電的很好的探索形式，具有極大的市場(chǎng)潛力。

五、項目中關(guān)于AVR MCU特性的使用情況

AVR微控制器具有AD轉換快、中斷響應快、功耗低等特點(diǎn)，這便于我們實(shí)現對溫度的高精度監測，對控制命令的即時(shí)響應，節能等功能。

我們主要使用了AVR MCU的I/O端口，串口，按鍵，定時(shí)器，計時(shí)器，AD轉換等部分。

系統軟件架構：

系統硬件結構

六、項目設計中遇到的困難以及運用創(chuàng )新思維解決問(wèn)題的方法

1.我們在設計之初想要找到合適的水位傳感器，通過(guò)查閱資料，我們發(fā)現水位傳感器比較大，很難應用于我們的系統，而且水位傳感器可能會(huì )對水質(zhì)進(jìn)行影響。我們放棄了之前的想法，我們想到用壓力傳感器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。我們通過(guò)壓力傳感器的值來(lái)反饋熱水膽中的水位。

2.我們的系統剛完成時(shí)候并沒(méi)有加入加熱檔位的設置。后來(lái)，我們在討論的時(shí)候，想到有些時(shí)候我們會(huì )需要特定溫度的熱水，例如泡茶需要80°左右的溫度，于是我們有了設置加熱檔位的想法，即調整到某檔位之后，熱水會(huì )加熱到特定溫度，然后進(jìn)入保溫模式。

3.對于遠程控制功能的實(shí)現，我們想到了用藍牙、無(wú)線(xiàn)通信等多種方式，但是它們都有距離短、調試不方便等不足，我們最終采用了GSM模塊，將飲水機控制系統和手機綁定，通過(guò)手機短信來(lái)控制，這樣有效地增加了系統的實(shí)用性。

七、項目設計的最終效果

我們的作品實(shí)現了一下功能:

1.更好的人際界面，

我們的作品可以顯示飲水機熱水膽的水溫和用戶(hù)設定的保溫溫度，保溫溫度可以手動(dòng)調節。

2.多種加熱保溫模式

我們?yōu)轱嬎畽C設置了三種加熱模式，三種加熱模式對應了加熱檔A/B/C檔，A檔位常規加熱，熱水會(huì )被少開(kāi)，然后進(jìn)入保溫模式；B檔熱水會(huì )被加熱到80°，然后進(jìn)入保溫模式，這個(gè)溫度使用于泡茶等；C檔熱水會(huì )被加熱到50°，然后進(jìn)入保溫模式，這個(gè)溫度適合直接引用。

3.全新的熱水續水模式，杜絕“千滾水”

我們的飲水機在水桶和熱水膽之間加入了電磁閥，電磁閥的開(kāi)關(guān)由AVR控制的繼電器控制。熱水機熱水膽下方裝有壓力傳感器，通過(guò)壓力傳感器的數值來(lái)判定水位變化。在接開(kāi)水時(shí)，熱水膽中不會(huì )在有新水注入，直至全部熱水放出后，再注入熱水加熱，從而防止水被反復燒開(kāi)形成“千滾水”。

4.綁定手機，智能遙控

我們的飲水機通過(guò)GSM模塊實(shí)現了手機與微控制器的通信。我們可以通過(guò)綁定的手機控制飲水機的開(kāi)關(guān)和加熱模式的選擇；飲水機加熱保溫達到一定時(shí)間后，會(huì )向綁定的手機發(fā)送短信通知，詢(xún)問(wèn)飲水機是否需要繼續工作，用戶(hù)可以通過(guò)短信形式向飲水機發(fā)送控制命令，實(shí)現飲水機模式設定、溫度設定以及通斷電等操作。