CN112206580A - 基于物联网云平台的净水器控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型净水器控制系统及其控制方法。涉及物联网数据通讯和自动化技术，包括净水器终端、2G通讯模块、物联网云端、数据监测、预警后台、移动设备控制终端。2G通讯模块用以响应来自移动端或后台管理系统发出的控制设备指令。数据监测和预警后台以及移动设备控制终端均需要访问云端服务器，获取储存在云端数据库里面由设备2G通讯模块上送的设备状态信息，用以显示或实时预警，实现系统的上下行数据通讯工作。可实现移动终端、后台监控平台两种种控制策略，可设置净水设备开关机、激活、冲洗等功能。本发明的商用净水器及其控制方法具有多种功能、自动化程度高和操作反应快的优点。

Description

基于物联网云平台的净水器控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及物联网数据通讯和自动化技术，具体来说是基于物联网云平台的新型净水器控制系统、净水数据监测预警系统，以及净水器的控制方法。

背景技术

水是人体中的重要组成部分，人体中水的重量约占人体重的70％左右。人体每天平均消耗的水分约为2500毫升，除了体内物质代谢可氧化生水300毫升外，每天至少应从饮食中补充2200毫升，才能达到平衡。随着人们生活水平的不断提高，人们对饮水水质的要求也不断提高，传统的用自来水烧开的饮水习惯，已经不能满足人们对健康饮水的需求，人们开始更多地关注饮用水的水质是否打到标准。新型的净水器不但可以对饮用水过滤、杀毒，使其达到直饮水的水质标准，而且能够通过物联网手段将用水量、水质以及净水设备状态(水温等)信息联网，实现用户净水器的远程控制，以及对用水水质和净水设备状态的实时监控。

如申请人在自动化技术领域一种智能净水器，包括水泵、进水管、出水管、储水箱、附着在水箱上的控制主板、五级净水器滤芯、净水器控制面板。净水机体通过进水管和出水管连接外部。开启水泵后，饮用水通过五级滤芯之后进入储水箱，储水箱上部有若干传感器，并通过电路与一块控制主板相连。传感器主要包括：水温传感器，水质传感器、水流量传感器，可以感知当前的水温、水质以及净水器的累计用量。

市场上存在的净水器产品，虽然具备了以滤芯净化水质的功能，但不具备联网功能，净水器用户无法远程监测净水设备的状态以及水质状态。另外，控制净水设备也大多只能通过手动的形式实现，虽有少数净水器配备无线遥控器，能实现在一定距离范围内对设备的控制(开关等)，但应用场景有一定的局限性，无法实现远程控制。针对上述两个问题，发明人发明了一种新型的物联网净水设备，通过传感器技术以及互联网技术，将云平台和净水设备相连。净水设备通过2G通讯模块向平台上报设备状态，然后通过后台技术，将数据以图表形式展现在web端管理页面和移动设备上。用户通过手持的设备控制终端，向云平台下发控制设备的指令。云平台收到指令后，下发控制指令到对应的设备，实现对净水设备的远程控制，使净水器更智能化，净水数据更直观可视化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于物联网云平台的新型净水器控制系统、净水数据监测预警系统，以及净水器的控制方法，能够实现移动终端以及后台管理平台对净水设备的两种控制模式，能够实现在移动终端和后台管理平台对设备的监测和预警。为了解决上述技术问题，具体地，本发明提供了如下技术方案：

基于物联网云平台的净水器控制系统，包括净水器终端、附着在净水器上的2G通讯模块、物联网云端、数据监测和预警后台以及移动设备控制终端。移动设备控制终端向物联网云端发送请求控制设备的指令。物联网云端核实客户身份后，向设备下发控制指令，实现对设备的控制。净水设备安装在净水器内的传感器，将实时的设备状态、水温、用水量、tds值、滤芯使用时间等信息通过2G通讯模块向平台上报。云平台根据协议，核实数据包的合法性之后，将设备的状态信息录入到云端数据库中，并写上对应的时间戳。最终，录入的设备数据通过后台REST接口在用户的手持控制终端以及web端的净水器管理监测平台显示，实现对净水数据的监测和预警。

进一步阐述，对设备的控制包括设备的激活，设备的开机关机，设备的锁定、冲洗。设备的激活发生在用户购买净水设备，净水公司完成对设备的安装之后。由云平台端收到购买成功的回调，验证支付信息之后，向设备ID所对应的设备下发激活指令，净水设备的2G通讯模块收到指令之后，验证指令的有效性，之后开启水泵，并设置净水器使用的有效期或有效流量。

净水设备的开机关机，锁定与冲洗可由用户从移动终端进行操作控制。开机打开净水器电源，关机关闭净水器电源，锁定使净水器关闭水泵，冲洗使净水器从进水管冲洗滤芯，由出水管排出废水。这四个设备控制指令的流程大致相同，具体解释如下：

设备控制指令由客户的移动终端或者web端的后台管理平台发起，向平台上报所需控制的设备ID以及相对应的控制指令。平台收到命令后检验指令的合法性，确认用户身份，然后向对应的设备发送控制报文。对应设备的2G通讯模块收到报文之后，验证控制报文的合法性，然后通过调节对应的净水器硬件，达到控制净水设备的目的。

本发明的净水数据监测预警系统，包括设备实时状态展示模块，异常设备告警模块，净水数据统计模块，净水客户管理模块，订单管理模块，产品管理模块和经销商结算模块。

进一步阐述，净水器的实时状态(经纬度、水温、水质、用水量、滤芯状态、设备状态值等)由2G通讯模块上报至云平台，云平台验证报文的合法性之后，录入云端数据库，并打上时间戳，成为一条设备状态的历史记录。净水设备的后台管理系统，可以通过REST接口查询到设备的分布、设备的当前水温、水质、累计用水量、滤芯使用时间等净水设备的有效信息。除此之外，通过后台REST接口还可以查询设备的历史状态记录，单台设备的平均水质、以及所有设备的统计报表，包括设备总数、在线设备数、累计用水量、平均水质。当设备发生故障时，2G通讯模块会上报对应的故障代码，通过云平台录入云端数据库。当云平台收到故障代码时，会向设备的拥有着、使用者的手机发送短信，提示故障及故障信息。另外，后台管理页面会出现对应的弹窗，提示设备故障告警，生成对应的工单，提示厂家维修。

基于物联网云端的净水设备控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01：净水设备通过协议上线后自动联网向云平台发送注册请求，云平台执行注册程序，并分配给净水设备一个唯一的可识别ID；

步骤S02：控制终端的用户通过移动终端设备请求命令至设备云服务器，进行净水设备和使用用户之间的绑定；

步骤S03：控制终端的用户通过移动终端设备向平台发送控制净水设备的命令，命令以JSON格式发送，包括所需控制设备的ID，控制类型(开机、关机)，以及控制设备控制之后的状态值。

步骤S04：云平台收到设备控制指令之后进行解析，下发控制指令至对应的净水设备；

步骤S05：若该净水设备的2G通讯模组在收到控制指令，则2G通讯模块解析控制指令包，根据指令中相应的控制类型和控制参数对设备实现控制，若控制成功，向平台发送控制成功的响应包，若控制失败，则发送控制失败响应包；

步骤S06：若设备离线，则平台收不到对应净水设备的响应，在预定义的超时时长(20秒)之后因响应超时提示控制失败；

步骤S07：设备控制终端显示设备控制的结果(控制成功或者控制失败)；

步骤S08：设备的2G通讯模组在修改状态值之后，向平台上送净水设备当前的状态值，平台收到之后，修改数据库中设备对应的状态值，实现设备控制之后的状态更新。

附图说明

图1净水器和云平台的交互流程图；

图2为净水器的内部结构图；

图3手持终端控制净水设备界面；

图4后台管理平台的净水器监测页面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明权利保护的范围。

如图1所示，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为；基于物联网云平台的新型净水器控制系统以及净水器的控制方法，包括商用净水器终端、附着在商用净水器上的2G通讯模块、物联网极动云端以及移动设备控制终端。用户通过移动设备控制终端界面，向物联网云端发送控制设备指令，物联网云端向设备下发控制指令，实现对设备的控制。设备控制的应用场景包括：用户根据天气和日常饮水习惯调节净水器饮用水水温；用户根据需求对净水器的开关机操作；用户根据需求对净水器进行锁定和解锁操作(锁定之后净水器不出水，但仍可监测其状态)。

如图2所示，本发明包括新型的物联网净水器，由一根进水管和一个出水管连接。水通过净水器内部的水泵工作，从进水管进入到净水器，进入净水器内部的水箱中。当用户饮水时，水从净水器内部水箱通过净水器内部的5级滤芯之后进入饮用水出水口，废水则通过出水管排出净水器。

本发明的净水数据监测预警系统提供一种监测净水器设备的方案为；基于物联网云平台净水数据监测预警系统，包括新型净水器控制系统、数据监测和预警后台以及移动设备监测平台。净水设备上的2G通讯模块，读取传感器上的水温、水量、水质等数据，并上报物联网云平台。每条记录包括设备ID，设备状态键值、设备状态阈值以及对应的时间戳。云平台在收到数据后，验证数据格式的合法性以及传输者的合法性，并将有效记录录入到云平台数据库中，设备状态上报成功。

如图3、图4所示，当设备状态上报之后，用户可以通过后台的REST接口，对自己所属的设备进行监控。设备状态值包括水温、水质(tds)、每小时用水量、设备故障值、设备当前状态值(水满、冲洗、缺水等)。根据设备上报的设备故障值，后台监控平台和移动监控平台通过REST接口，可提示设备对应的故障，并触发告警。

基于物联网云端的净水设备控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01：净水设备通过协议上线后自动联网向云平台发送注册请求，云平台执行注册程序，并分配给净水设备一个唯一的可识别ID；

步骤S02：控制终端的用户通过移动终端设备请求命令至设备云服务器，进行净水设备和使用用户之间的绑定；

步骤S03：控制终端的用户通过移动终端设备向平台发送控制净水设备的命令，命令以JSON格式发送，包括所需控制设备的ID，控制类型(开机、关机)，以及控制设备控制之后的状态值。

步骤S04：云平台收到设备控制指令之后进行解析，下发控制指令至对应的净水设备；

步骤S05：若该净水设备的2G通讯模组在收到控制指令，则2G通讯模块解析控制指令包，根据指令中相应的控制类型和控制参数对设备实现控制，若控制成功，向平台发送控制成功的响应包，若控制失败，则发送控制失败响应包；

步骤S06：若设备离线，则平台收不到对应净水设备的响应，在预定义的超时时长(20秒)之后因响应超时提示控制失败；

步骤S07：设备控制终端显示设备控制的结果(控制成功或者控制失败)；

步骤S08：设备的2G通讯模组在修改状态值之后，向平台上送净水设备当前的状态值，平台收到之后，修改数据库中设备对应的状态值，实现设备控制之后的状态更新。

采用上述技术方案，一方面对净水器的控制不需要依赖手动或者使用无线遥控器之类的控制器，而是真正将净水器联网，实现了净水器的远程操作。另一方面，净水设备上报的实时状态数据及历史数据能够通过REST接口，由监控平台向用户展示，实现了对净水器和净水数据的实时监控和预警。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于生疏示范性实施例的细节，而且在不违背本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围有所附权利要求还不是上述说明限定，因此旨在将落在将权利要求的等同要性的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将全力要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权力要求。

Claims (7)

1.基于物联网云平台的净水器控制系统及其控制方法，净水数据管理预警系统，其特征在于，包括净水器终端、附着在净水器上的2G通讯模块、物联网云端、数据监测和预警后台以及移动设备控制终端。移动设备控制终端通过物联网云端向设备下发控制指令，实现对设备的控制。净水设备通过2G通讯模块向平台上报净水设备的状态数据和水质，数据通过监测和预警后台展示，实现对净水数据的监测和预警。

2.根据权利要求1所述的基于物联网云平台的净水器控制系统，其特征在于，新型的商用物联网净水器，由一根进水管和一个出水管连接。水通过净水器内部的水泵工作，从进水管进入到净水器，存储在净水器内部的水箱中。当用户饮水时，水从净水器内部水箱通过净水器内部的5级滤芯之后进入饮用水饮水口，废水则通过出水管排出净水器。

3.根据权利要求1所述的基于物联网云平台的净水器控制系统，其特征在于，附着在净水器上的物联网控制主板与净水器内部水箱相连，其上有1)监测水流量传感器和水质(tds值)检测器，用于监测用水量和水质；2)估测滤芯使用寿命的装置，根据使用时间和水流量估计滤芯的剩余寿命；3)控制水泵开关的装置，用于控制净水器的水流量大小及开关状态；4)用于监测水温的温度传感器。

4.根据权利要求1所述的基于物联网云平台的净水器控制系统，其特征在于，所述系统还包括移动终端设备，移动终端设备需要安装微信，使用专用的净水器公众号上的程序，由程序上的界面控制净水设备和显示设备状态信息。用户可以通过在程序上购买净水服务，来激活设备，使用净水服务。净水设备的购买模式分为按时间收费和按流量收费两种。用户可以通过程序实现对净水设备的开机、关机、锁定、冲洗滤芯等功能。用户可以通过移动终端来监测净水器的使用量(总用水量、今日用水量等)、净水器净水之后当前的水质(tds值)、设备的使用情况、剩余使用量(剩余流量或者剩余时间)、设备固件版本号。客户还可以通过移动终端来监测异常的设备，提交维修工单。

5.根据权利要求1所述的基于物联网云平台的净水器数据可视化管理和预警系统，其特征在于，所述系统还包括数据监测和预警后台，包括设备实时状态展示模块，异常设备告警模块，净水数据统计模块，净水客户管理模块，订单管理模块，产品管理模块和经销商结算模块。

6.根据权利要求5所述的基于物联网云平台的净水数据管理预警系统，其特征在于云平台根据设备上报的状态数据、地理信息记录设备的实时状态，由web端监控平台根据云平台数据进行显示。显示信息包括：设备的地理分布、设备列表及其在线状态，每台净水器的用水总量、今日用水量、水质(tds值)、用户信息、购买信息等。其中，设备状态还定义了故障设备，通过平台可以监测到漏水、滤芯过期以及长时间离线等故障设备。新增的故障设备会通过后台管理的弹窗形式，以及短信形式通知对应的经销商，实现对设备故障的可视化监测和实时预警。

7.基于物联网云端的净水设备控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01：净水设备通过协议上线后自动联网向云平台发送注册请求，云平台执行注册程序，并分配给净水设备一个唯一的可识别ID；

步骤S02：控制终端的用户通过移动终端设备请求命令至设备云服务器，进行净水设备和使用用户之间的绑定；

步骤S03：控制终端的用户通过移动终端设备向平台发送控制净水设备的命令，命令以JSON格式发送，包括所需控制设备的ID，控制类型(开机、关机)，以及控制设备控制之后的状态值。

步骤S04：云平台收到设备控制指令之后进行解析，下发控制指令至对应的净水设备；

步骤S05：若该净水设备的2G通讯模组在收到控制指令，则2G通讯模块解析控制指令包，根据指令中相应的控制类型和控制参数对设备实现控制，若控制成功，向平台发送控制成功的响应包，若控制失败，则发送控制失败响应包；

步骤S06：若设备离线，则平台收不到对应净水设备的响应，在预定义的超时时长(20秒)之后因响应超时提示控制失败；

步骤S07：设备控制终端显示设备控制的结果(控制成功或者控制失败)；

步骤S08：设备的2G通讯模组在修改状态值之后，向平台上送净水设备当前的状态值，平台收到之后，修改数据库中设备对应的状态值，实现设备控制之后的状态更新。

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