CN117267440A - 一种智能水阀系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种智能水阀系统及其控制方法，包括水阀装置、终端服务器和用户终端，水阀装置包括控制单元，以及与控制单元电性连接的常闭电磁阀水阀、水流量传感器、水泵和微型水流发电机，控制单元包括微处理器模块、电源模块、继电器模块和通信模块，电源模块为微处理器模块和常闭电磁阀水阀提供工作电源，微处理器模块控制继电器模块，水流量传感器发送数据给微处理器模块，微处理器模块与通信模块进行数据传输，继电器模块控制常闭电磁阀水阀，水泵输送水流给微型水流发电机，通信模块用于无线连接终端服务器，终端服务器通过无线通信连接用户终端；用户终端用于远程接收和设定水阀装置的状态，用户终端上设有智能水阀小程序。

Description

一种智能水阀系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种水阀，特别是涉及一种智能水阀系统及其控制方法。

背景技术

近年来，伴随着计算机、微电子、通信技术的高速开展，为阀门的电动化、智能化提供了技术方面的保障，促进了电动阀门的智能化，很多厂商开始推出了现场总线通信协议的智能电动执行机构。这些的智能阀门的执行器是采用微处理系统，所有的控制功能都能通过编程来实现。

然而，现有的智能水阀基本停留在通过控制用户使用时长或控制用户用水量来达到节水的目的，在发生水管漏水、跑水现象时往往无法及时发现，水管爆裂将导致家具等财产损失。这就导致家庭漏跑水监测与控制十分困难。

因此，业界亟需开发一种新的智能水阀系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种智能水阀系统，通过自动或手动调节水阀的使用时长和水流量，从而实现节约水资源和节能的目标。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种智能水阀系统，包括水阀装置、终端服务器和用户终端，水阀装置包括控制单元，以及与控制单元电性连接的常闭电磁阀水阀、水流量传感器、水泵和微型水流发电机，且常闭电磁阀水阀、水流量传感器、水泵和微型水流发电机从进水口到出水口依次连接设置，控制单元包括微处理器模块、电源模块、继电器模块和通信模块，电源模块为微处理器模块和常闭电磁阀水阀提供工作电源，微处理器模块控制继电器模块，水流量传感器收集数据并发送给微处理器模块，微处理器模块与通信模块进行数据传输，继电器模块控制常闭电磁阀水阀，水泵输送液体给微型水流发电机，并加快微型水流发电机的转速，以此增加发电量并将所产生的电能储存到电源模块以供常闭电磁阀水阀提供工作电源，通信模块用于无线连接终端服务器，终端服务器通过无线通信连接用户终端；用户终端用于远程接收和设定水阀装置的状态，用户终端上设有智能水阀小程序。

进一步地，终端服务器包括阿里云、阿里云后端和MySQL数据库，阿里云和阿里云后端实现双向通信，用户终端与阿里云后端实现双向通信，且阿里云后端将数据上传到MySQL数据库，用户终端从MySQL数据库读取数据。

进一步地，电源模块包括蓄电池模组，微型水流发电机与蓄电池模组电性连接，微型水流发电机产生的电能储存在电源模块的蓄电池组内，蓄电池模组为常闭电磁阀水阀提供工作电源。

进一步地，水流量传感器包括水流转子组件和霍尔传感器，当水流通过水流转子组件时，带动转子转动且霍尔传感器输出相应脉冲信号给微处理器模块，微处理器模块通过检测脉冲信号来计算用户用水量数值。

进一步地，微处理器模块为STC89C52单片机，通信模块为ESP8266 Wi-Fi模块。

进一步地，还包括显示模块，显示模块为LCD1602显示屏，能同时显示16*2行字母或数字，能显示系统的各种信息。

进一步地，水流量传感器为YF-S201水流量传感器，常闭电磁阀水阀为4分口12V常闭电磁阀水阀。

进一步地，智能水阀小程序功能如下：

(一)：用户在智能水阀小程序注册并登录，绑定用户家的水阀装置100；

(二)：用户在智能水阀小程序的“自定义用水量界面”界面的输入框中输入额定用水量，点击确定，用户可以利用此界面设定用水量值，当用水达到用户设定的水量值，常闭电磁阀水阀自动关闭；

(三)：用户在智能水阀小程序的“自定义水阀开关界面”界面的输入框中输入时间，然后选择点击“定时开”或“定时关”按钮进行设定，通过设置定时时间，来实现开阀或关阀，或者选择点击“关闭定时”按钮即可取消自定义设置；

(四)：用户在智能水阀小程序的“远程控制关断界面”界面选择“开”或“关”按钮进行设定，用户可以利用此界面实现远程控制开阀和关阀，点击”开“按钮，控制常闭电磁阀水阀打开，或点击“关”按钮，控制常闭电磁阀水阀关闭；

(五)：用户在智能水阀小程序的“漏水警报功能开关界面”界面选择“开”或“关”按钮进行设定，当选择按钮“开”时，若系统判断为非正常用水，即通过智能水阀小程序中关闭水阀装置，若关闭水阀装置后水流量传感器仍然检测到用户用水量数据产生时，则自动发出提醒到智能水阀小程序，用户需要进行检修处理；

(六)：用户在所述智能水阀小程序的“智能界面”选择“智能模式开”或“智能模式关”按钮进行设定，当选择“智能模式开”按钮时，所述智能水阀小程序根据所述MySQL数据库通过所述阿里云后端计算出的预定时间进行开阀和关阀。

一种智能水阀系统的控制方法，控制方法如下：

步骤一：用户终端在智能水阀小程序中设定额定用水量数值；

步骤二：水流量传感器获取的用户用水量数值发送给微处理器模块，且用户用水量数据通过通信模块实时发送到用户终端的智能水阀小程序；

步骤三：用户用水量数值与用户终端设定的额定用水量数值进行比较，当用户用水量数值小于额定用水量数值，则水阀装置的常闭电磁阀水阀打开，用户正常使用；用户用水量数值等于当额定用水量数值，则水阀装置的常闭电磁阀水阀闭合，停止供水，同时发送预警信息到用户终端提醒用户；

步骤四：用户根据实际情况进行检修和/或手动复位智能水阀系统。

一种智能水阀系统的控制方法，控制方法如下：

步骤一：根据用户历史用水习惯生成历史用水量平均值；

步骤二：水流量传感器获取的用户用水量数值发送给微处理器模块，且水流量数据通过通信模块实时发送到用户终端的智能水阀小程序；

步骤二：当用户用水量数值大于或等于历史用水量平均值，则发送预警信息到用户终端提醒用户用水异常；

步骤三：用户终端则通过智能水阀小程序手动关闭常闭电磁阀水阀；

步骤四：用户根据实际情况进行检修和/或手动复位智能水阀系统。

本发明智能水阀系统，根据用户用水量的设定值或通过对用户用水习惯的分析，来进行自动或手动调节水阀的使用时长和水流量，从而实现节约水资源和节能的目标。

附图说明

图1为本发明一种智能水阀系统的框架图。

图2为本发明一种智能水阀系统中无线数据传输的框架图。

图3为本发明一种智能水阀系统中电源模块的框架图。

图4为本发明一种智能水阀系统中水流量传感器的框架图。

图5为本发明一种智能水阀系统的水阀装置的立体图。

图6为本发明一种智能水阀系统的水阀装置的另一角度的立体图。

图7为本发明一种智能水阀系统的智能水阀小程序的用水量统计表界面。

图8为本发明一种智能水阀系统的智能水阀小程序的自定义用水量界面。

图9为本发明一种智能水阀系统的智能水阀小程序的自定义水阀开关界面。

图10为本发明一种智能水阀系统的智能水阀小程序的远程控制关断界面。

图11为本发明一种智能水阀系统的智能水阀小程序的漏水警报功能开关界面。

图12为本发明一种智能水阀系统的智能水阀小程序的智能模式界面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参阅图1、图5和图6，本发明一种智能水阀系统，包括水阀装置100、终端服务器200和用户终端300。所述水阀装置100包括控制单元10，以及与所述控制单元10电性连接的常闭电磁阀水阀20、水流量传感器30、水泵40和微型水流发电机50。且所述常闭电磁阀水阀20、所述水流量传感器30、所述水泵40和所述微型水流发电机50从进水口到出水口依次连接设置。本实施例中，所述常闭电磁阀水阀20为4分口12V常闭电磁阀水阀。

所述控制单元10包括微处理器模块11、通信模块12、显示模块13、电源模块14和继电器模块15。本实施例中，所述微处理器模块11为STC89C52单片机。所述显示模块13为LCD1602显示屏，能同时显示16*2行字母或数字，能显示系统的各种信息。其中，所述电源模块14为所述微处理器模块11和所述常闭电磁阀水阀20提供工作电源。所述微处理器模块11控制所述继电器模块15。所述水流量传感器30收集用户用水量数据并发送给所述微处理器模块11。所述微处理器模块11与所述通信模块12进行数据传输。所述继电器模块15控制所述常闭电磁阀水阀20。所述水泵40输送水流给所述微型水流发电机50，并加快所述微型水流发电机50的转速，以此增加发电量并将所产生的电能储存到所述电源模块14以供所述常闭电磁阀水阀20提供工作电源。

请参阅图3，所述电源模块14进一步包括蓄电池模组141。所述微型水流发电机50与所述蓄电池模组141电性连接。所述微型水流发电机50产生的电能储存在所述电源模块14的所述蓄电池组141内。所述蓄电池模组141为所述常闭电磁阀水阀20提供工作电源。

请参阅图4，本实施例中，所述水流量传感器30为YF-S201水流量传感器。所述水流量传感器30包括水流转子组件31和霍尔传感器32。当水流通过所述水流转子组件31时，带动所述水流转子组件31转动且所述霍尔传感器32输出相应脉冲信号给所述微处理器模块11。所述微处理器模块11通过检测脉冲信号来计算出用户用水量数值。

请参阅图2，所述水阀装置100的所述通信模块12用于无线连接所述终端服务器200。本实施例中，无线连接是通过Wi-Fi连接实现，其中，所述通信模块12为ESP8266 Wi-Fi模块。所述终端服务器200通过无线通信连接所述用户终端300。所述用户终端300用于远程接收和设定所述水阀装置100的状态。所述用户终端上设有智能水阀小程序(图未标)。本实施例中，所述用户终端300为手机或平板电脑。

请继续参阅图2，所述终端服务器200包括阿里云201、阿里云后端202和MySQL数据库203。所述阿里云201和所述阿里云后端202实现双向通信。所述用户终端300与所述阿里云后端202实现双向通信。且所述阿里云后端202将数据上传到所述MySQL数据库203。所述用户终端300从所述MySQL数据库203读取数据。

本发明一种智能水阀系统的工作原理如下：

首先，通过所述电源模块14为所述微处理器模块11供电。所述通信模块12得到电源后，与所述终端服务器200进行连接，连接成功后，用户可通过所述用户终端300的所述智能水阀小程序发信息给所述微处理器模块11。所述微处理器模块11通过控制所述继电器模块15从而控制所述常闭电磁阀水阀20打开或闭合。

然后，当有用户用水时，所述水流量传感器30检测到用户用水后，直接显示在所述显示模块13中。同时将用户用水测得的数据通过所述通信模块12发送给所述终端服务器200的所述阿里云201，再将数据发送到所述阿里云后端202，所述阿里云后端202不但会将数据发送至所述MySQL数据库203进行储存、整理和分析，还会将数据发送至所述智能水阀小程序，并以图表的形式进行用户用水量监测显示在所述用户终端300的智能水阀小程序(请参阅图7)。用户可通过所述智能水阀小程序监测当日和近期的水量使用情况。

本发明智能水阀系统通过智能水阀小程序实现对水流量的监测和管理，包括实时监测用户用水量、自动开阀和关阀、定时开阀和关阀、短信报警、额定值用水量关阀和大数据统计用户开阀时间和用水信息自主进行计算开阀、关阀时间等功能。通过所述智能水阀系统，可以实现对水资源的合理利用和节约，提高水资源利用效率，降低水资源的浪费和损失。

所述智能水阀小程序功能如下：

(一)：用户在智能水阀小程序注册并登录，绑定用户家的所述水阀装置100；

(二)：请参阅图8，用户在智能水阀小程序的“自定义用水量界面”界面的输入框中输入额定用水量，点击确定，用户可以利用此界面设定用水量值，当用水达到用户设定的所述水量值，所述常闭电磁阀水阀20自动关闭；

具体地，在使用额定用水量控制水阀关闭的功能时，用户在所述智能水阀小程序中设定额定用水量值，设置的额定用水量值信息会经所述终端服务器200和所述通信模块12，并传递到所述微处理器模块11中，并在所述显示模块13上显示用户设定的额定用水量值。当所述水流量传感器30测得的所述用户用水量值到达设定的所述额定用水量值时，则所述常闭电磁阀水阀20自动关闭。

(三)：请参阅图9，用户在智能水阀小程序的“自定义水阀开关界面”界面的输入框中输入时间，然后选择点击“定时开”或“定时关”按钮进行设定，通过设置定时时间，来实现开阀或关阀，或者选择点击“关闭定时”按钮即可取消自定义设置；

具体地，在使用设定时间进行开阀和关阀的功能时，用户则可选择当天任何一个时间点，通过设定了一个定时开或定时关的时间，当到达该时间点，则所述智能水阀小程序会发送信息给所述终端服务器200，并通过所述通信模块12将信息传递给所述微处理器模块11。所述微处理器模块11控制所述继电器模块15来控制所述常闭电磁阀水阀20进行相应的动作。此外，用户无需设定关阀和开阀时间，通过在所述MySQL数据库203中的算法，得到一个开阀和关阀的时间，到达这个时间则直接开阀或者关阀，无需人为操作。

(四)：请参阅图10，用户在智能水阀小程序的“远程控制关断界面”界面选择“开”或“关”按钮进行设定，用户可以利用此界面实现远程控制开阀和关阀，点击”开“按钮，控制所述常闭电磁阀水阀20打开，或点击“关”按钮，控制所述常闭电磁阀水阀20关闭；

(五)：请参阅图11，用户在智能水阀小程序的“漏水警报功能开关界面”界面选择“开”或“关”按钮进行设定，当选择按钮“开”时，若系统判断为非正常用水(如发生所述水阀装置100未关闭成功的情况)，即通过所述智能水阀小程序中关闭所述水阀装置100，若关闭所述水阀装置100后所述水流量传感器30仍然检测到用户用水量数据产生时，则自动发出提醒到所述智能水阀小程序，用户需要进行检修处理。

(六)：请参阅图12，用户在所述智能水阀小程序的“智能界面”选择“智能模式开”或“智能模式关”按钮进行设定，当选择“智能模式开”按钮时，所述智能水阀小程序根据所述MySQL数据库203通过所述阿里云后端202计算出的预定时间进行开阀和关阀。

具体地，首先通过所述阿里云后端202采集用户历史记录的开阀、关阀时间数据，并储存到所述MySQL数据库203中。然后所述阿里云后端202对所述MySQL数据库203中存储的用户历史记录的开阀、关阀时间数据进行分析和计算，并预设定智能开阀和智能关阀的时间，当到达与设定的时间实现自动开阀、关阀的功能。具体地说，在所述MySQL数据库203中编写存储过程或者触发器，通过读取用户历史记录的开阀、关阀时间数据，计算出用户的平均开阀和关阀时间，并将计算结果存储在数据库中。然后，在所述用户终端300的应用程序中，可以根据计算结果自动控制水阀的开关状态，实现自动化控制的功能。

本发明一种智能水阀系统，通过所述用户终端300在所述智能水阀小程序中设定额定用水量数值，进行实时监测水流量、自动关阀、智能报警、小程序推送服务，实现了对智能水阀系统的智能化监测预警功能，控制方法如下：

步骤一：所述用户终端300在所述智能水阀小程序中设定额定用水量数值；

步骤二：所述水流量传感器30获取的所述用户用水量数值发送给所述微处理器模块11，且所述用户用水量数据通过所述通信模块12实时发送到所述用户终端300的所述智能水阀小程序；

步骤三：所述用户用水量数值与所述用户终端设定的所述额定用水量数值进行比较，当所述用户用水量数值小于所述额定用水量数值，则所述水阀装置100的所述常闭电磁阀水阀20打开，用户正常使用；所述用户用水量数值等于当所述额定用水量数值，则所述水阀装置100的所述常闭电磁阀水阀20闭合，停止供水，同时发送预警信息到所述用户终端300提醒用户；

步骤四：用户根据实际情况进行检修和/或手动复位所述智能水阀系统。

本发明一种智能水阀系统，还可以通过根据用户历史用水习惯生成历史用水量平均值，进行实时监测水流量、智能报警、信息推送等服务，实现了对智能水阀系统的智能化监测预警功能，控制方法如下：

步骤一：根据用户历史用水习惯生成历史用水量平均值；

步骤二：所述水流量传感器30获取的用户用水量数值发送给所述微处理器模块11，且所述水流量数据通过所述通信模块12实时发送到所述用户终端300的所述智能水阀小程序；

步骤二：当所述用户用水量数值大于或等于所述历史用水量平均值，则发送预警信息到所述用户终端300提醒用户用水异常；

步骤三：所述用户终端300则通过所述智能水阀小程序手动关闭所述常闭电磁阀水阀20；

步骤四：用户根据实际情况进行检修和/或手动复位所述智能水阀系统。

本发明一种智能水阀系统，根据用户用水量的设定值或通过对用户用水习惯的分析，来进行自动或手动调节水阀的使用时长和水流量，从而实现节约水资源和节能的目标。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能水阀系统，其特征在于，包括水阀装置、终端服务器和用户终端，所述水阀装置包括控制单元，以及与所述控制单元电性连接的常闭电磁阀水阀、水流量传感器、水泵和微型水流发电机，且所述常闭电磁阀水阀、所述水流量传感器、所述水泵和所述微型水流发电机从进水口到出水口依次连接设置，所述控制单元包括微处理器模块、电源模块、继电器模块和通信模块，所述电源模块为所述微处理器模块和所述常闭电磁阀水阀提供工作电源，所述微处理器模块控制所述继电器模块，所述水流量传感器收集数据并发送给所述微处理器模块，所述微处理器模块与所述通信模块进行数据传输，所述继电器模块控制所述常闭电磁阀水阀，所述水泵输送液体给所述微型水流发电机，并加快所述微型水流发电机的转速，以此增加发电量并将所产生的电能储存到所述电源模块以供所述常闭电磁阀水阀提供工作电源，所述通信模块用于无线连接所述终端服务器，所述终端服务器通过无线通信连接所述用户终端；所述用户终端用于远程接收和设定所述水阀装置的状态，所述用户终端上设有智能水阀小程序。

2.如权利要求1所述的智能水阀系统，其特征在于，所述终端服务器包括阿里云、阿里云后端和MySQL数据库，所述阿里云和所述阿里云后端实现双向通信，所述用户终端与所述阿里云后端实现双向通信，且所述阿里云后端将数据上传到所述MySQL数据库，所述用户终端从所述MySQL数据库读取数据。

3.如权利要求1所述的智能水阀系统，其特征在于，所述电源模块包括蓄电池模组，所述微型水流发电机与所述蓄电池模组电性连接，所述微型水流发电机产生的电能储存在所述电源模块的所述蓄电池组内，所述蓄电池模组为所述常闭电磁阀水阀提供工作电源。

4.如权利要求1所述的智能水阀系统，其特征在于：所述水流量传感器包括水流转子组件和霍尔传感器，当水流通过所述水流转子组件时，带动所述转子转动且所述霍尔传感器输出相应脉冲信号给所述微处理器模块，所述微处理器模块通过检测脉冲信号来计算用户用水量数值。

5.如权利要求1所述的智能水阀系统，其特征在于，所述微处理器模块为STC89C52单片机，所述通信模块为ESP8266 Wi-Fi模块。

6.如权利要求1所述的智能水阀系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块为LCD1602显示屏，能同时显示16*2行字母或数字，能显示系统的各种信息。

7.如权利要求1所述的智能水阀系统，其特征在于，所述水流量传感器为YF-S201水流量传感器，所述常闭电磁阀水阀为4分口12V常闭电磁阀水阀。

8.如权利要求1-7任一项所述的智能水阀系统，其特征在于，所述智能水阀小程序功能如下：

(一)：用户在智能水阀小程序注册并登录，绑定用户家的所述水阀装置；

(二)：用户在智能水阀小程序的“自定义用水量界面”界面的输入框中输入额定用水量，点击确定，用户利用此界面设定用水量值，当用水达到用户设定的所述水量值，所述常闭电磁阀水阀自动关闭；

(三)：用户在智能水阀小程序的“自定义水阀开关界面”界面的输入框中输入时间，然后选择点击“定时开”或“定时关”按钮进行设定，通过设置定时时间，来实现开阀或关阀，或者选择点击“关闭定时”按钮即可取消自定义设置；

(四)：用户在智能水阀小程序的“远程控制关断界面”界面选择“开”或“关”按钮进行设定，用户利用此界面实现远程控制开阀和关阀，点击”开“按钮，控制所述常闭电磁阀水阀打开，或点击“关”按钮，控制所述常闭电磁阀水阀关闭；

(五)：用户在智能水阀小程序的“漏水警报功能开关界面”界面选择“开”或“关”按钮进行设定，当选择按钮“开”时，若系统判断为非正常用水，即通过所述智能水阀小程序中关闭所述水阀装置，若关闭所述水阀装置后所述水流量传感器仍然检测到用户用水量数据产生时，则自动发出提醒到所述智能水阀小程序，用户需要进行检修处理；

(六)：用户在所述智能水阀小程序的“智能界面”选择“智能模式开”或“智能模式关”按钮进行设定，当选择“智能模式开”按钮时，所述智能水阀小程序根据所述MySQL数据库通过所述阿里云后端计算出的预定时间进行开阀和关阀。

9.一种如权利要求1-8任一项所述智能水阀系统的控制方法，其特征在于，控制方法如下：

步骤一：所述用户终端在所述智能水阀小程序中设定额定用水量数值；

步骤二：所述水流量传感器获取的所述用户用水量数值发送给所述微处理器模块，且所述用户用水量数据通过所述通信模块实时发送到所述用户终端的所述智能水阀小程序；

步骤三：所述用户用水量数值与所述用户终端设定的所述额定用水量数值进行比较，当所述用户用水量数值小于所述额定用水量数值，则所述水阀装置的所述常闭电磁阀水阀打开，用户正常使用；所述用户用水量数值等于当所述额定用水量数值，则所述水阀装置的所述常闭电磁阀水阀闭合，停止供水，同时发送预警信息到所述用户终端提醒用户；

步骤四：用户根据实际情况进行检修和/或手动复位所述智能水阀系统。

10.一种如权利要求1-8任一项所述智能水阀系统的控制方法，其特征在于，控制方法如下：

步骤一：根据用户历史用水习惯生成历史用水量平均值；

步骤二：所述水流量传感器获取的用户用水量数值发送给所述微处理器模块，且所述水流量数据通过所述通信模块实时发送到所述用户终端的所述智能水阀小程序；

步骤二：当所述用户用水量数值大于或等于所述历史用水量平均值，则发送预警信息到所述用户终端提醒用户用水异常；

步骤三：所述用户终端则通过所述智能水阀小程序手动关闭所述常闭电磁阀水阀；

步骤四：用户根据实际情况进行检修和/或手动复位所述智能水阀系统。