CN104605737A - 智能饮水机 - Google Patents

Abstract

智能饮水机，包括中央处理模块、对饮水机内胆内所装水进行加热的加热器、与加热器串接且由中央处理模块进行控制的继电器模块、对饮水机内胆内所装水的水温进行实时监测的热敏电阻模块、通过wifi模块与中央处理模块进行双向通信的智能终端设备；所述的中央处理模块通过IIC总线和AD转换模块相连，AD转换模块通过数据通路连接热敏电阻模块；所述的中央处理模块的输出端通过数据通路串联继电器模块并且和加热器形成加热控制电路回路，中央处理模块通过数据通路设置高低电平控制继电器模块的开关；所述的中央处理模块的信号接收端连接wifi模块，用户通过使用智能终端设备向所述wifi模块发送智能控制信息，wifi模块将接收到的智能控制信息再向所述的中央处理模块传输。

Description

智能饮水机

技术领域

本发明涉及一种智能饮水机，尤其是基于智能手机客户端通过socket可远程监控的智能饮水机。

背景技术

近年来，随着物联网、智能家居等技术的兴起，对传统家电设备的智能化改造也如火如荼地进行着。其中饮水机作为最常用的家电设备之一，国内外研究者、工程师设计了各种针对传统饮水机的智能化、数字化改造方案，如利用红外开关设计的自动出水型饮水机、利用温度传感器检测温度自动切断电源的节能型饮水机、利用烟雾检测和人员活动监测传感器设计的安防型饮水机等，这些方案通过结合信息技术和计算机技术对传统饮水机进行数字化改造，有效地弥补了传统饮水机在交互、节能、安全等方面的不足。

这里所述的传统饮水机指传统家用台式或柜式饮水机，该类饮水机一般是将桶装纯净水(或矿泉水)升温或降温并方便人们饮用的装置。显然，传统饮水机是不支持远程监控功能的，用户必须在接近饮水机的时候才能获得饮水机的一些信息及进行相关操作控制。为此，国内外研究者和工程师在提高传统饮水机的交互、安全、节能等方面都做出了重点研究，如林奇盛等(南昌航空大学，2012)研究基于单片机的饮水机温控系统的设计，主要利用软件编程实现饮水机的智能温控，来解决传统饮水机的“千滚水”问题，此外还能够对保温温度、保温时间和预加热时间自由设定，使得饮水机使用起来更加方便；杨晓成等(西南科技大学信息学院嵌入式实验室，2013)研究基超低功耗单片机的智能饮水机系统的设计，通过综合红外线遥控、超声波检测、重力传感器、语音识别、LCD显示、GSM等模块，实现了饮水机的远近距离的智能化控制；韩媛媛等(河北电力自动化研究所，2009)研究基于PIC16F505单片机的智能饮水机设计，主要利用红外线感应原理检测房间内是否有人，来调整饮水机的加热和保温模式，从而避免了“千滚水”，节约了电能；郭毅飞等(郑州城市职业学院，2012)研究基于AT89C51单片机的智能饮水机的控制系统，利用单片机作为核心部件，实现了智能化控制饮水机通断电、显示、定时的功用；段清明等(吉林大学仪器科学与电气工程学院，2014)研究基于单片机的可控温智能多功能安全饮水机的设计，通过加入温度检测、水位检测、温度设定和模式设定、液晶显示等电路，设计了智能化和标准化的饮水机电子控制的系统结构，从而显著提升了其整体性能；吴慧峰等(桂林航天工业高等专科学校电子工程系，2012)研究智能型家用饮水机系统的设计，通过引入单片机控制系统，加入温度和水位的测量，实现对饮水机性能的升级；尹勋等(宁波大红鹰学院，2012)研究智能饮水机的设计，通过采用AT89S52和DS12C887实现饮水机的温度和时间的数显和报警功能；宋娟等(青岛黄海学院，2014)研究饮水机的远程无线控制系统的设计，主要通过安装在远端电脑上的Web客户端实现向家庭中的ARM控制主机发送命令，ARM控制主机再通过红外线实现和饮水机的信息交互，最终实现饮水机的远程控制；邹志勇等(四川农业大学，2013)研究基于ZigBee和GPRS饮水机自动叫水智能系统的设计，通过水位检测和自发短信来实现自动叫水的智能化功效；赵龙等(上海理工大学，2012)研究基于单片机的数字式智能饮水机的设计，主要在测温、数显和断电报警方面进行了改进；田昊等(山东大学电气工程学院，2010)研究基于Atmega16L的智能温控饮水机的设计，主要在测温、数显、红外水阀控制方面进行了优化。

上述对传统饮水机智能化改造方案虽然有助于改进其在人机交互、安全和节能等方面的不足，但是仍存在成本较高、人机交互功能单一、功能模块冗余等弊端，如仅仅利用微控制器、传感器、显示和报警模块实现的只是近距离交互的效果，此外，采用低性能的单片机所驱动的显示模块也很难有丰富的人机交互界面，而采用ARM作为Web主机的策略虽然实现了远程监控，但是显然存在价格相对较高、设计推广和部署相对较复杂、必须依赖具有Web客户端程序等弊端。出现上述问题的原因正是当前具有远程监控的智能饮水机未能大量普及应用的本质因素。

发明内容

为了克服现有可远程监控的智能饮水机中交互效果差、部署安装复杂、硬件成本高、监控端移动性差等缺陷，本发明提供一种新型配备监控客户端的智能饮水机。该饮水机一方面可借助家庭WiFI网络进行远程通信来降低硬件成本，另一方面可借助智能手机来实现动态化显示水温变化、图形化远程控制烧水、定时开关机、自动叫水、历史数据保存分析、健康饮水提醒等良好的人机交互效果。

本发明采用的技术方案是：

智能饮水机，其特征在于：包括中央处理模块、对饮水机内胆内所装水进行加热的加热器、与加热器串接且由中央处理模块进行控制的继电器模块、对饮水机内胆内所装水的水温进行实时监测的热敏电阻模块、通过wifi模块与中央处理模块进行双向通信的智能终端设备以及分别与中央处理模块相接的数据存储单元、计时电路、加热器启动控制模块和电源模块；所述的wifi模块、继电器模块、AD转换模块、电源模块均与中央处理模块相接；

所述的中央处理模块通过IIC总线和AD转换模块相连，所述的AD转换模块通过数据通路连接热敏电阻模块，所述的AD转换模块将热敏电阻模块采集的信息转换为数字信号并将数字信号传输给中央处理模块，中央处理模块通过串口通信和wifi模块通信连接并将数据发送给智能终端设备；

所述的中央处理模块的输出端通过数据通路串联继电器模块并且和加热器形成加热控制电路回路，中央处理模块通过数据通路设置高低电平控制继电器模块的开关；所述的中央处理模块的信号接收端连接wifi模块，用户通过使用智能终端设备向所述wifi模块发送智能控制信息，wifi模块将接收到的智能控制信息再向所述的中央处理模块传输。

所述的智能控制信息包括对所述饮水机内胆内所装水进行加热或不加热的指令信息，当用户在智能终端设备中点击加热按钮时，智能终端设备向中央处理模块发送烧水命令，中央处理模块接收到加热命令后控制继电器模块的开关打开加热器进行烧水；当用户在智能终端设备中点击关闭按钮时即控制饮水机加热停止。

所述的智能控制信息包括获取饮水机内实时数据的指令信息，当用户在智能终端设备中点击更新饮水机内实时状态按钮时，智能终端设备向中央处理模块发出获取饮水机实时数据的请求，当中央处理模块收到请求时会将当前饮水机的实时数据封装成帧然后发送给智能终端设备。

所述的智能终端设备是具有基于安卓客户端的可视化监控应用软件部分的智能手机，所述的可视化监控应用软件部分具有基于socket通信、SurfaceView视图绘制饮水机水温动态效果的应用软件，通过按动应用软件上面的开关按钮实现远程控制饮水机烧水的开关。

所述的中央处理模块是STC89C52单片机。

所述的电源模块是220V交流电转5V直流稳压模块。

所述的继电器模块包括ULN2003芯片和5V控220V交流继电器。中央处理模块通过保持高低电压控制ULN2003芯片就能实现继电器的开关选择，从而实现低压控制高压的作用。

所述的热敏电阻模块包括PCF8591模拟信号转数字信号模块和NTC热敏电阻器。所述的NTC热敏电阻器的电阻会随着温度的升高而减小，采用串联10千欧的电阻加载5V的直流电压，再将其分压通过PCF8591模块转换为数字信号传给中央处理模块完成温度采集。

所述的wifi模块是普通的工作电压为5V的wifi转串口模块，中央处理模块通过串口通信的两个引脚采用串口通信协议就能实现和wifi模块的通信，从而可以实现硬件部分接入互联网的功能。

智能饮水机一旦通电便处于等待客户端命令的状态，当客户端发送获取饮水机实时状态的命令被饮水机的硬件部分接收到时，硬件部分会采集饮水机的状态信息然后通过网络发送给客户端，当客户端接收到硬件部分的回应时，会解析信息然后采用动画动态的方式展示饮水机状态。当客户端发送的是开关烧水命令被硬件部分接收到时，硬件部分会通过控制继电器来控制饮水机是否加热。

本发明的有益效果体现在：

1、用户可通过安装在智能手机上的客户端对所述的智能饮水机进行远程状态监测、历史数据保存，并把信息可视化展示出来，同时也可以远程控制所述智能饮水机进行烧水的开与关、定时开关机、健康饮水提醒等。

2、充分利用家庭的无线wifi网络，采用廉价的通信机制，实现饮水机的远程测控。

3、利用智能手机应用的人机交互性高及智能手机的携带方便等特性，设计具有良好交互性的可视化操作应用。

4、通过借助现有设备，将改造传统饮水机电器系统的硬件成本转化到上位机应用软件的开发上，通过这种部分硬件软件化的方法也获得了更好的人机交互效果。

附图说明

图1为智能饮水机装置图。

图2为智能饮水机硬件部分结构图。

具体实施方式

参照图1至图2，智能饮水机，包括中央处理模块5、对饮水机4内胆内所装水进行加热的加热器41、与加热器41串接且由中央处理模块5进行控制的继电器模块10、对饮水机内胆内所装水的水温进行实时监测的热敏电阻模块8、通过wifi模块3与中央处理模块5进行双向通信的智能终端设备1以及分别与中央处理模块5相接的数据存储单元、计时电路、加热器启动控制模块和电源模块7；所述的wifi模块3、继电器模块10、AD转换模块6、电源模块7均与中央处理模块5相接；

所述的中央处理模块5通过IIC总线9和AD转换模块6相连，所述的AD转换模块6通过数据通路11连接热敏电阻模块8，所述的AD转换模块6将热敏电阻模块8采集的信息转换为数字信号并将数字信号传输给中央处理模块5，中央处理模块5通过串口通信2和wifi模块3通信连接并将数据发送给智能终端设备1；

所述的中央处理模块5的输出端通过数据通路11串联继电器模块10并且和加热器41形成加热控制电路回路，中央处理模块5通过数据通路设置高低电平控制继电器模块的开关；所述的中央处理模块的信号接收端连接wifi模块3，用户通过使用智能终端设备1向所述wifi模块3发送智能控制信息，wifi模块3将接收到的智能控制信息再向所述的中央处理模块传输。

所述的智能控制信息包括对所述饮水机内胆内所装水进行加热或不加热的指令信息，当用户在智能终端设备中点击加热按钮时，智能终端设备向中央处理模块发送烧水命令，中央处理模块接收到加热命令后控制继电器模块的开关打开加热器进行烧水；当用户在智能终端设备中点击关闭按钮时即控制饮水机加热停止。

所述的智能控制信息包括获取饮水机内实时数据的指令信息，当用户在智能终端设备中点击更新饮水机内实时状态按钮时，智能终端设备向中央处理模块发出获取饮水机实时数据的请求，当中央处理模块收到请求时会将当前饮水机的实时数据封装成帧然后发送给智能终端设备。

所述的智能终端设备1是具有基于安卓客户端的可视化监控应用软件部分的智能手机，所述的可视化监控应用软件部分具有基于socket通信、SurfaceView视图绘制饮水机水温动态效果的应用软件，通过按动应用软件上面的开关按钮实现远程控制饮水机烧水的开关。

所述的中央处理模块5是STC89C52单片机。

所述的电源模块7是220V交流电转5V直流稳压模块。

所述的继电器模块10包括ULN2003芯片和5V控220V交流继电器。中央处理模块通过保持高低电压控制ULN2003芯片就能实现继电器的开关选择，从而实现低压控制高压的作用。

所述的热敏电阻模块8包括PCF8591模拟信号转数字信号模块和NTC热敏电阻器。所述的NTC热敏电阻器的电阻会随着温度的升高而减小，采用串联10千欧的电阻加载5V的直流电压，再将其分压通过PCF8591模块转换为数字信号传给中央处理模块完成温度采集。

所述的wifi模块3是普通的工作电压为5V的wifi转串口模块，中央处理模块通过串口通信的两个引脚采用串口通信协议就能实现和wifi模块的通信，从而可以实现硬件部分接入互联网的功能。

智能饮水机一旦通电便处于等待客户端命令的状态，当客户端发送获取饮水机实时状态的命令被饮水机的硬件部分接收到时，硬件部分会采集饮水机的状态信息然后通过网络发送给客户端，当客户端接收到硬件部分的回应时，会解析信息然后采用动画动态的方式展示饮水机状态。当客户端发送的是开关烧水命令被硬件部分接收到时，硬件部分会通过控制继电器来控制饮水机是否加热。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.智能饮水机，其特征在于：包括中央处理模块、对饮水机内胆内所装水进行加热的加热器、与加热器串接且由中央处理模块进行控制的继电器模块、对饮水机内胆内所装水的水温进行实时监测的热敏电阻模块、通过wifi模块与中央处理模块进行双向通信的智能终端设备以及分别与中央处理模块相接的数据存储单元、计时电路、加热器启动控制模块和电源模块；所述的wifi模块、继电器模块、AD转换模块、电源模块均与中央处理模块相接；

所述的中央处理模块通过IIC总线和AD转换模块相连，所述的AD转换模块通过数据通路连接热敏电阻模块，所述的AD转换模块将热敏电阻模块采集的信息转换为数字信号并将数字信号传输给中央处理模块，中央处理模块通过串口通信和wifi模块通信连接并将数据发送给智能终端设备；

所述的中央处理模块的输出端通过数据通路串联继电器模块并且和加热器形成加热控制电路回路，中央处理模块通过数据通路设置高低电平控制继电器模块的开关；所述的中央处理模块的信号接收端连接wifi模块，用户通过使用智能终端设备向所述wifi模块发送智能控制信息，wifi模块将接收到的智能控制信息再向所述的中央处理模块传输。

2.如权利要求1所述的智能饮水机，其特征在于：所述的智能控制信息包括对所述饮水机内胆内所装水进行加热或不加热的指令信息，当用户在智能终端设备中点击加热按钮时，智能终端设备向中央处理模块发送烧水命令，中央处理模块接收到加热命令后控制继电器模块的开关打开加热器进行烧水；当用户在智能终端设备中点击关闭按钮时即控制饮水机加热停止。

3.如权利要求1或2所述的智能饮水机，其特征在于：所述的智能控制信息包括获取饮水机内实时数据的指令信息，当用户在智能终端设备中点击更新饮水机内实时状态按钮时，智能终端设备向中央处理模块发出获取饮水机实时数据的请求，当中央处理模块收到请求时会将当前饮水机的实时数据封装成帧然后发送给智能终端设备。

4.如权利要求3所述的智能饮水机，其特征在于：所述的智能终端设备是具有基于安卓客户端的可视化监控应用软件部分的智能手机，所述的可视化监控应用软件部分具有基于socket通信、SurfaceView视图绘制饮水机水温动态效果的应用软件，通过按动应用软件上面的开关按钮实现远程控制饮水机烧水的开关。

5.如权利要求4所述的智能饮水机，其特征在于：所述的中央处理模块是STC89C52单片机。

6.如权利要求5所述的智能饮水机，其特征在于：所述的电源模块是220V交流电转5V直流稳压模块。

7.如权利要求6所述的智能饮水机，其特征在于：所述的继电器模块包括ULN2003芯片和5V控220V交流继电器。

8.如权利要求7所述的智能饮水机，其特征在于：所述的热敏电阻模块包括PCF8591模拟信号转数字信号模块和NTC热敏电阻器。