CN111023576A - 一种基于物联网的热水器监控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物联网领域，其公开了一种基于物联网的热水器监控装置，解决传统技术中无法实时地了解到智能水控的信息，不便于管理和控制，在出现故障时，无法及时知晓故障状态，不能及时进行设备维护的问题。其包括：wifi主控单元、按键单元、继电器单元、供电单元和蓝牙单元；按键单元的信号输出端连接wifi主控单元的信号输入端；wifi主控单元的信号输出端连接继电器单元；wifi主控单元通过互联网连接至云端，并通过蓝牙单元与热水器建立连接，wifi主控单元在收到云端的控制指令或者在用户被赋予执行权限情况下收到按键单元的输出信号时，通过继电器继电器单元控制热水器的电源开关，供电单元为热水器监控装置提供工作电源。
Description
技术领域
本发明涉及物联网领域，具体涉及一种基于物联网的热水器监控装置，主要应用于学校、公司、企业集体性居住统一收费的热水器管理。
背景技术
在当今社会，由于学习、工作的需要，集体居住的现象还是普遍存在，例如学校、一些提供员工宿舍的大型公司等。而在集体的群居生活中，譬如空调，热水器，冰箱等基本的一些生活设备是必不可缺的。而这些生活设备有时需要被监控，方便维修和计费。
在管理热水器设备中，热水器的管理和收费更是必要环节。现在市面上一般的ID智能水控是通过蓝牙连接或者刷IC卡通信来记录消费。有一个最大的问题是无法实时的了解到智能水控的信息，不便于管理和控制。此外，在出现故障时，无法及时的知晓故障状态，不能及时进行设备维护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于物联网的热水器监控装置，解决传统技术中无法实时地了解到智能水控的信息，不便于管理和控制，在出现故障时，无法及时知晓故障状态，不能及时进行设备维护的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种基于物联网的热水器监控装置，包括：wifi主控单元、按键单元、继电器单元、供电单元和蓝牙单元；
所述按键单元的信号输出端连接wifi主控单元的信号输入端；所述wifi主控单元的信号输出端连接继电器单元；所述wifi主控单元通过互联网连接至云端，并通过所述蓝牙单元与热水器建立连接，wifi主控单元在收到云端的控制指令或者在用户被赋予执行权限情况下收到按键单元的输出信号时，通过继电器继电器单元控制热水器的电源开关，所述供电单元为热水器监控装置提供工作电源。
作为进一步优化，该装置还包括报警单元和状态指示单元；所述报警单元和状态指示单元连接wifi主控单元的信号输出端。
作为进一步优化，所述wifi主控单元包括wifi芯片U1、第三电阻R3，第四电阻R4，第二开关K2，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第三开关K3；
所述第三电阻R3与第二开关K2构成复位电路连接wifi芯片U1的REST端，所述第四电阻R4连接wifi芯片U1的CH_PD端，所述第五电阻R5连接wifi芯片U1的TXD端，所述第六电阻R6连接wifi芯片U1的RXD端，所述第七电阻一端连接wifi芯片U1的GPIO15端，另一端接地；所述第八电阻R8和第三开关K3构成模式选择电路连接wifi芯片U1的GPIO0端。
作为进一步优化，所述蓝牙单元包括蓝牙模块U2、第四开关K4和第五开关K5；所述蓝牙模块U2的RXD端通过第四开关K4和第五电阻R5连接至wifi芯片U1的TXD端，所述蓝牙模块U2的TXD端通过第五开关K5和第六电阻R6连接至wifi芯片U1的RXD端。
作为进一步优化，所述按键单元包括第十电阻R10和第六开关K6；所述第十电阻R10和第六开关K6串联接在wifi芯片U1的GPIO5端与地之间。
作为进一步优化，所述状态指示单元包括第九电阻R9和发光二极管Dm1；所述发光二极管Dm1的正极通过第九电阻R9连接3.3V电压，负极连接wifi芯片U1的GPIO4端。
所述报警单元包括第十二电阻R12和蜂鸣器J4；所述蜂鸣器J4通过第十二电阻R12连接wifi芯片U1的GPIO12端。
作为进一步优化，所述供电单元包括市电接口J1、保险丝FU1、第一变压器T1、第二变压器T2、第一整流桥D1、第二整流桥D2、第一可复式保险丝F1、第二可复式保险丝F2、第一TVS二极管Z1、第二TVS二极管Z2、第一电容C1、第二电容C2、第五二极管D5、第七二极管D7、USB接口、稳压芯片、电感L1、第三电容C3和第四电容C4；
所述市电接口J1的一个端子通过保险丝FU1连接第一变压器T1的一次侧，另一个端子连接第二变压器T2的一次侧；所述第一变压器T1的二次侧通过第一整流桥D1连接第一可复式保险丝F1；所述第一电容C1一端连接第一可复式保险丝F1，另一端接地；所述第一TVS二极管Z1与第一电容C1并联；所述第二变压器T2的二次侧通过第二整流桥D2连接第五二极管D5的正极，第五二极管D5的负极通过第二可复式保险丝F2连接稳压芯片的输入端；所述稳压芯片的输出端连接电感L1；所述第三电容C3和第四电容C4并联在电感L1两侧；所述USB接口的VBUS端通过第七二极管D7连接第五二极管D5的负极。
作为进一步优化，所述继电器单元包括：继电器K1、第三二极管D3、第一电阻R1、第四二极管D4、三极管Q1和第二电阻R2；所述第三二极管D3的正极连接第一可复式保险丝F1，负极通过继电器K1的输出端连接热水器J2；所述继电器K1的输入端连接三极管Q1的集电极；所述三极管Q1的基极通过第二电阻R2连接wifi芯片U1的GPIO13端，发射极接地；所述第四二极管D4为继电器K1的内部线圈蕴含能量提供释放的回路；所述第一电阻R1连接在第一可复式保险丝F1与继电器K1之间作为限流电阻。
本发明的有益效果是：
通过本发明的热水器监控装置可以实时监控热水器的状态信息，从而便于管理，并且能够实现对特定用户在特定时间开放，控制灵活；在热水器出现故障时，能够及时让管理员知晓，从而便于及时维护，因此，本发明能够最大程度的节省人力物力的消耗。
附图说明
图1为本发明的实施例中的热水器监控装置的电路图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种基于物联网的热水器监控装置，解决传统技术中无法实时地了解到智能水控的信息，不便于管理和控制，在出现故障时，无法及时知晓故障状态，不能及时进行设备维护的问题。本发明主要通过互联网连接监控装置上的wifi模块，通过其上外设的蓝牙模块来间接监控智能水控，这样就能让单片机和互联网联系起来，更加方便管理机制远程对热水器的控制，减少人力资源的消耗。
实施例：
如图1所示，本实施例中的物联网的热水器监控装置由ESP8266-WIFI主控、继电器部分、220V系统和USB供电部分,按键部分，LED部分，蓝牙模块通信部分组成。下面具体介绍各个部分的电路设计：
(1)ESP8266-WIFI主控部分及其外设设计：ESP8266-WIFI主控芯片是低功耗WIFI芯片，有着成本低、使用简便、功能强大等特点。是硬件电路与网络的桥梁，能通过英特网连接到云端，实现数据发送到云端和接受云端控制指令实现物联网的效果。第三电阻R3和第二开关K2构成了复位电路，实现主控芯片不断电重启，R3达到限流的作用。而R8和K3组成了ESP8622-WIFI芯片的工作模式选择，当K3断开时，此时芯片GPIO0处于高电平，芯片为工作模式；当K3闭合时，芯片GPIO0下拉，进入下载模式。R5,R6组成串口TTL，将把芯片与串口TTL的TXD和RXD交叉连接。这样ESP8622-WIFI芯片就能与电脑连接、用串口助手进行测试并且编译程序进入芯片，同时K4，K5，U2又组成了蓝牙模块(HC-05主从机一体蓝牙模块)，而蓝牙模块开启由开关K4，K5控制。当芯片处于下载模式时，K4和K5是处于断开的，以防止蓝牙模块对串口TTL下载编程程序时的干扰；而当芯片处于工作模式时，K4和K5同时导通闭合，蓝牙模块开始工作，对智能水控进行自动匹配，直到匹配成功。通过蓝牙模块实现ESP8266芯片和智能水控(单片机)的互通，从而达到实时的信息交互，其中R5，R6无论是对串口TTL还是对蓝牙模块的作用都是实现阻抗匹配，保证数据传输稳定性。R9，Dm1、R10，K6、R12，J4分别组成了LED，按键和蜂鸣器外设，其中R9，R10，R12电阻均为限流作用。在这之中R3，R4，K2，R5，R6，R7，R8，K3组成了ESP8622-WIFI芯片最小系统(注意：GPIO2是被禁用的，不能硬件拉低)。
电源模块设计：电源模块主要由220V系统和USB供电组成。由FU1，T1，T2构成的变压器一次侧，其中FU1保险丝允许通过的最大电流为1A，若超出范围，将及时熔断，对电路进行断电保护。而T1和T2两个变压器分别是220V变12V和220V变6V，其中12V是对智能水控的供电，而6V则是后面经过AMS1117的稳压3.3V后对ESP8266芯片的供电。D1、D2都是全桥整流电路，其主要作用是将变压器二次侧的交变电压通过整流为直流电压。C1，C2则是为刚经过整流过的电压进行滤波。F1，Z1、F2，Z2形成了防止瞬间高脉冲对电路的保护。其中F1和F2叫做PPTC即高分子聚合物正系数温度元件，又称可复式保险丝或聚合物保险丝。当电路受到高脉冲时，Z1和Z2对这瞬间高脉冲进行抑制，防止高脉冲对其他元件的损害，而TVS的抑制时间极短就会被击穿，所以电路中加入PPTC保险丝，这样在TVS还未被击穿时，PPTC先行断开，等电路被维修好可自动恢复。即达到对AMS1117以及其后面电路的保护。L1，C3，C4组成滤波电路，其中也有L1也有稳流的作用；C3，C4具有稳压的作用。C3为大电容，滤低频。而C4为小电容，滤高频。整套供电系统除了220V供电，也支持USB供电，方面维修人员修改和升级。当然USB供电端口是隐藏在封装盒子里的，不对外部用户提供。D5，D7是普通二极管，其作用是防止USB电源和T2变压器二次侧进行电源互相接通，防止USB外接电源被损毁。
继电器部分：继电器部分主要由K1(12V继电器)，R1，Q1，R2，D4组成。其中D4是给继电器内部线圈蕴含能量提供释放的回路，减少继电器开关动作时产生的反电动势对电路的影响。R1，R2的作用都是限流，其中R2的限流作用防止芯片端口损坏。管理员可以通过管理芯片的GPIO13来控制智能水控的电源供电系统，当GPIO置为高电平时，Q1三极管不导通，使得继电器无法形成常关状态，则此时智能水控无法得到电源供电。
当该套设备成功安装上，该设备其实作为一个网络和智能水控的中转，当设备连上网络和通过蓝牙连接智能水控后，每个设备被命名好之后(可以用寝室号或者排号)。设备有两种工作模式，一种是云端赋予了设备——用户执行权限时，用户可以通过手动模式实现对ESP8266的开发管理，另一种是云端没有赋予设备——用户执行权限，热水器电源由云端统一管理，设备一切手动开发被禁用，用户的操作无效。每一个热水器都可以安装一个此设备，统一由一个云端管理员管理(后勤或者安保)，即可实现控制大量的的智能热水器设备管理。
Claims (9)
1.一种基于物联网的热水器监控装置，其特征在于，
包括：wifi主控单元、按键单元、继电器单元、供电单元和蓝牙单元；
所述按键单元的信号输出端连接wifi主控单元的信号输入端；所述wifi主控单元的信号输出端连接继电器单元；所述wifi主控单元通过互联网连接至云端，并通过所述蓝牙单元与热水器建立连接，wifi主控单元在收到云端的控制指令或者在用户被赋予执行权限情况下收到按键单元的输出信号时，通过继电器继电器单元控制热水器的电源开关，所述供电单元为热水器监控装置提供工作电源。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网的热水器监控装置，其特征在于，
该装置还包括报警单元和状态指示单元；所述报警单元和状态指示单元连接wifi主控单元的信号输出端。
3.如权利要求2所述的一种基于物联网的热水器监控装置，其特征在于，
所述wifi主控单元包括wifi芯片(U1)、第三电阻(R3)，第四电阻(R4)，第二开关(K2)，第五电阻(R5)，第六电阻(R6)，第七电阻(R7)，第八电阻(R8)和第三开关(K3)；
所述第三电阻(R3)与第二开关(K2)构成复位电路连接wifi芯片(U1)的REST端，所述第四电阻(R4)连接wifi芯片(U1)的CH_PD端，所述第五电阻(R5)连接wifi芯片(U1)的TXD端，所述第六电阻(R6)连接wifi芯片(U1)的RXD端，所述第七电阻(R7)一端连接wifi芯片(U1)的GPIO15端，另一端接地；所述第八电阻(R8)和第三开关(K3)构成模式选择电路连接wifi芯片(U1)的GPIO0端。
4.如权利要求3所述的一种基于物联网的热水器监控装置，其特征在于，
所述蓝牙单元包括蓝牙模块(U2)、第四开关(K4)和第五开关(K5)；
所述蓝牙模块(U2)的RXD端通过第四开关(K4)和第五电阻(R5)连接至wifi芯片(U1)的TXD端，所述蓝牙模块(U2)的TXD端通过第五开关(K5)和第六电阻(R6)连接至wifi芯片(U1)的RXD端。
5.如权利要求4所述的一种基于物联网的热水器监控装置，其特征在于，
所述按键单元包括第十电阻(R10)和第六开关(K6)；
所述第十电阻(R10)和第六开关(K6)串联接在wifi芯片(U1)的GPIO5端与地之间。
6.如权利要求5所述的一种基于物联网的热水器监控装置，其特征在于，
所述状态指示单元包括第九电阻(R9)和发光二极管(Dm1)；
所述发光二极管(Dm1)的正极通过第九电阻(R9)连接3.3V电压，负极连接wifi芯片(U1)的GPIO4端。
7.如权利要求6所述的一种基于物联网的热水器监控装置，其特征在于，
所述报警单元包括第十二电阻(R12)和蜂鸣器(J4)；
所述蜂鸣器(J4)通过第十二电阻(R12)连接wifi芯片(U1)的GPIO12端。
8.如权利要求7所述的一种基于物联网的热水器监控装置，其特征在于，
所述供电单元包括市电接口(J1)、保险丝(FU1)、第一变压器(T1)、第二变压器(T2)、第一整流桥(D1)、第二整流桥(D2)、第一可复式保险丝(F1)、第二可复式保险丝(F2)、第一TVS二极管(Z1)、第二TVS二极管(Z2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第五二极管(D5)、第七二极管(D7)、USB接口、稳压芯片、电感(L1)、第三电容(C3)和第四电容(C4)；
所述市电接口(J1)的一个端子通过保险丝(FU1)连接第一变压器(T1)的一次侧，另一个端子连接第二变压器(T2)的一次侧；所述第一变压器(T1)的二次侧通过第一整流桥(D1)连接第一可复式保险丝(F1)；所述第一电容(C1)一端连接第一可复式保险丝(F1)，另一端接地；所述第一TVS二极管(Z1)与第一电容(C1)并联；所述第二变压器(T2)的二次侧通过第二整流桥(D2)连接第五二极管(D5)的正极，第五二极管(D5)的负极通过第二可复式保险丝(F2)连接稳压芯片的输入端；所述稳压芯片的输出端连接电感(L1)；所述第三电容(C3)和第四电容(C4)并联在电感(L1)两侧；所述USB接口的VBUS端通过第七二极管(D7)连接第五二极管(D5)的负极。
9.如权利要求8所述的一种基于物联网的热水器监控装置，其特征在于，
所述继电器单元包括：继电器(K1)、第三二极管(D3)、第一电阻(R1)、第四二极管(D4)、三极管(Q1)和第二电阻(R2)；
所述第三二极管(D3)的正极连接第一可复式保险丝(F1)，负极通过继电器(K1)的输出端连接热水器(J2)；所述继电器(K1)的输入端连接三极管(Q1)的集电极；所述三极管(Q1)的基极通过第二电阻(R2)连接wifi芯片(U1)的GPIO13端，发射极接地；所述第四二极管(D4)为继电器(K1)的内部线圈蕴含能量提供释放的回路；所述第一电阻(R1)连接在第一可复式保险丝(F1)与继电器(K1)之间作为限流电阻。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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