CN208459810U - 一种基于arm的智能家庭漏水浸水保护装置 - Google Patents

一种基于arm的智能家庭漏水浸水保护装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置,属于漏水检测技术领域,包括漏水传感器模块、电磁水阀、声光报警器、WiFi模块、ARM微控制器、按键、LED灯、APP和信息控制中心,可通过互联网与用户APP和信息控制中心进行通信,能自动感知家里预设区域的漏水浸水情况,并可进行自动控制或远程控制;当发生漏水事故时,声光报警器立即发出报警,并联动网络及APP,及时将报警信息发送到手机,如果系统装置没有接到外部指令,则在预设时间内自动关闭电磁水阀,防止损失发生;还可以通过APP远程查看设备状态和家里的实时温度,关闭或开启水阀阀门,取消警报。本实用新型装置体积小、功能强大,性能稳定,安装方便,使用简单。

Description

一种基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置
技术领域
本实用新型属于漏水检测技术领域,具体涉及一种基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置。
背景技术
当人们在家休息或者外出游玩时,忘记关水龙头或者水管破裂,都会造成极大的漏水浪费,或者遇上房屋渗漏时也会容易引发安全隐患,给生活造成巨大的困扰。漏水浸水一方面会导致家装严重受损,破坏家装的美观度和舒适度,另一方面会殃及楼下邻居,甚至对其造成财产损失。漏水浸水处理不及时,可能带来严重的财产和金钱损失。为避免经济损失,家中许多地方需要安装漏水浸水保护装置,如厨房、阳台、洗手间门外地板、地下室、屋顶等地。当然,漏水浸水保护装置还可以应用到机房、仓库、厂房、通信基站、实验室、药房等多种场所。
目前国内市面上存在一些漏水检测器(管道式漏水检测不在本实用新型涉及范围内),按漏水定位功能可分为定位漏水检测器和非定位漏水检测器,按检测点可分为定点漏水检测器和区域漏水检测器。定位漏水检测器使用定位漏水感应绳和定位漏水控制器作为检测终端,可以检测出感应绳上哪一点位置漏水;非定位漏水检测器使用非定位漏水感应绳和非定位漏水控制器作为检测终端,只可以检测出有漏水情况发生,不检测其漏水具体位置。定点漏水检测器使用液位传感器或针式漏水探测电极作为检测终端,可检测单点漏水情况;区域漏水检测器一般使用漏水感应绳作为检测终端,可以检测一片区域是否有漏水情况。目前,这些漏水检测器都是单个独立的检测终端系统,这类系统要么仅仅是漏水检测报警系统而无自动关阀门功能,要么是有自动关阀门功能而没有手机控制功能或远程控制功能。
综上所述,现有漏水检测器功能相对单一,智能化程度低,不能进行手机控制和通过互联网进行远程控制。
实用新型内容
为了克服上述现有技术存在的不足,本实用新型提供了一种基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置。
为了实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置,包括漏水传感器模块、ARM微控制器、LED灯、继电器模块、声光报警器、电磁水阀、按键、WiFi模块、无线路由器、APP和信息控制中心,所述APP安装在用户终端上,所述电磁水阀安装在住户自来水总阀门后的管道上,所述漏水传感器模块可分布安装在需要监测的漏水区域;
所述漏水传感器模块和WiFi模块均与所述ARM微控制器双向通信连接,所述LED灯和继电器模块的信号输入端均与所述ARM微控制器的信号输出端连接,所述按键与所述ARM微控制器的信号输入端连接,所述继电器模块的信号输出端与所述声光报警器和电磁水阀连接,所述WiFi模块通过所述无线路由器和Internet与所述信息控制中心通信连接,用户终端与所述无线路由器和Internet无线连接。
优选地,还包括电源模块,所述电源模块与所述ARM微控制器的电源端连接。
优选地,所述漏水传感器模块包括漏水感应绳和漏水控制器,所述漏水感应绳与所述漏水控制器的信号输入端连接,所述漏水控制器与所述ARM微控制器双向通信连接。
优选地,所述漏水传感器模块采用非定位漏水感应绳和非定位漏水控制器组成,所述非定位漏水感应绳与所述非定位漏水控制器的信号输入端连接,所述非定位漏水控制器与所述ARM微控制器双向通信连接。
优选地,所述电磁水阀采用全铜常开电磁阀门,所述声光报警器采用旋转式声光报警器,所述WiFi模块采用利尔达公司的LSD4WF-2MD05106芯片,所述ARM微控制器采用意法半导体公司的使用ARM Cortex-M3内核芯片的STM32F103R6T6微控制器。
优选地,所述信息控制中心包括Web服务器、信息服务器、路由器和工作站,所述Web服务器、信息服务器、路由器和工作站之间通过CAN总线连接。
本实用新型提供的基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置具有以下优点:
(1)结构合理、无可调部件,操作简便;抗干扰能力强,所用漏水感应绳由特种聚合物构成,无暴露的金属结构,耐腐蚀、强度高、不受干扰;灵敏度高,响应速度快,快速检测、实时响应,使泄漏降低到最小的危险程度;可靠性高,性能稳定,无漏报,无误报;
(2)监测范围广,单个控制器检测距离可达100米;
(3)产品先进,感应线缆上的每一部分都可连续感应液体的存在,不同于旧式的点感应测漏产品;
(4)STM32F103R6T6微控制器内部集成了温度控制器,具有温度检测功能,无需添加温度传感器,节省资源;
(5)具有互联网接入功能,可实现远程报警和控制;
(6)价格便宜,安装方便,使用简单,如果检测的范围较大,可以同时连接多个控制器去使用,达到同时的检测效果;装置系统通过WiFi和互联网连接到信息控制中心和业主手机,可以实现漏水自动检测、自动关断电磁水阀、手动开关水阀,严防家庭漏水浸水,避免经济遭受损失。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置的整体结构框图;
图2为WIFI模块电路连接图;
图3为单片机外围接口电路原理图;
图4为电源模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案,而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型的技术方案和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定或限定,术语“相连”、“连接”应作广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体式连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上,在此不再详述。
实施例1
本实用新型提供了一种基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置,具体如图1所示,包括漏水传感器模块1、ARM微控制器2、LED灯3、继电器模块4、声光报警器5、电磁水阀6、按键7、WiFi模块8、无线路由器9、APP和信息控制中心10。APP安装在用户终端11上,用户终端11为个人手机。漏水传感器模块1为信号检测部件,用来检测漏水信号;LED灯3、继电器模块4、声光报警器5、电磁水阀6为指令执行部件。ARM微控制器2用于接收处理信号检测部件发送的采集信号,并向执行部件发送控制指令。
各部件的连接关系为:漏水传感器模块1和WiFi模块8均与ARM微控制器2双向通信连接,LED灯3和继电器模块4的信号输入端均与ARM微控制器2的信号输出端连接,按键7与ARM微控制器2的信号输入端连接,继电器模块4的信号输出端与声光报警器5和电磁水阀6连接,WiFi模块8通过无线路由器9和intern与信息控制中心10通信连接,用户终端11与无线路由器9和intern无线连接。电磁水阀6安装在住户自来水总阀门后的管道上,而漏水传感器模块1可分布安装在需要监测的可能会漏水的区域,其余部件可方便安装在电磁水阀6附近。
进一步地,本实施例还包括电源模块12,电源模块12与ARM微控制器2的电源端连接。电源模块12使用12V的直流电源供电,并实现3.3V和5V的电源转换,电源模块12为整个装置提供电源,如图4所示为电源模块电路图。
本实施例中,继电器模块4采用双输入双输出控制,用于接收ARM微控制器2下发的开阀、关阀命令与启动报警、关闭报警命令,通过ARM微控制器2的通断来实现对电磁水阀6和声光报警器5的控制。
漏水传感器模块1包括漏水感应绳和漏水控制器,漏水感应绳与漏水控制器的信号输入端连接,漏水控制器与ARM微控制器2双向通信连接。具体的,漏水感应绳采用非定位漏水感应绳,漏水控制器采用非定位漏水控制器,非定位漏水感应绳与非定位漏水控制器的信号输入端连接,非定位漏水控制器与ARM微控制器2双向通信连接。非定位漏水感应绳由2条轻质的高密度聚乙烯导线围绕螺旋中轴压制而成,相对于平行结构的检测线缆,螺旋结构使电缆具有强韧的机械性能与耐腐蚀、耐磨损性能,可以减少环境电磁干扰及误报率,可在恶劣的环境下反复使用,大大提高了线缆的使用寿命。无泄漏时2条轻质的高密度聚乙烯导线间电流值为正常,当家里发生漏水时,一旦感应绳被浸湿,两根导电聚合物之间就会发生短路,从而引起两根感应线电流的变化。非定位漏水控制器内部包含信号变送器电路,能检测到电流的变化,并对电流进行处理及转变为可被控制器识别的信号。与漏水感应绳连接的非定位漏水控制器采集到这个短路信号后,即可通过ModBus通信协议上传该信号至ARM微控制器2,ARM微控制器2接收到信号后即向输出报警指令至声光报警器5,同时并在预设时间内输出关闭水阀指令至电磁水阀6。
同时,电磁水阀6采用思远(SIYUAN)全铜常开电磁阀门,它是切断自来水源的关键部件。电磁水阀6断电时打开,通电时关闭,可长时间通电工作线圈不升温,工作温度略高于常温,可长时间关闭阀门。电磁水阀6耗电量极低,无漏磁噪声。电磁水阀6通过继电器模块4与ARM微控制器2的控制信号输出端相连,继电器模块4为带光耦隔离继电器,低电平有效。当控制系统接到关闭阀门指令时,ARM微控制器2输出低电平信号到继电器模块4,令继电器模块4吸合接通电磁水阀6的工作电路,电磁水阀6通电后即关闭阀门,从而切断水源。相反,控制系统向继电器模块4输出断开信号(高电平),则继电器模块4切断电磁水阀6的工作电路,电磁水阀6打开阀门停止工作。
声光报警器5采用LTE-01J旋转式声光报警器,采用高品质树脂制成,使用橡胶垫圈,IP55防护等级,具备高强度性,防水防尘,能适应恶劣环境,报警音量达到90db。声光报警器5通过继电器模块4连接12伏直流电源,继电器模块4控制输入端与ARM微控制器2的控制信号输出端相连,继电器模块4为带光耦隔离继电器,低电平有效。当报警时,ARM微控制器2向继电器模块4输出低电平,继电器模块4吸合接通报警器电源即进行声光报警。
WiFi模块8采用Lierda(利尔达)公司的的LSD4WF-2MD05106芯片,LSD4WF-2MD05106是一款可给任何电子设备实现联网功能的Wi-Fi模组。该模组完全符合802.b/g/n国际标准规范,内部集成了高性能SOC Wi-Fi芯片,支持透传模式以及测试模式。该模组能够方便的将传统串口设备或MCU控制设备接入网络,从而实现无线联网控制。LSD4WF-2MD05106Wi-Fi模块内置TCP/IP协议栈,支持STA/AP两种工作模式,支持802.b/g/n协议,支持无线本地升级和OTA远程固件升级。支持USART/GPIO多种数据接口,支持QJoine快速链接配置功能。LSD4WF-2MD05106Wi-Fi模块尺寸仅32.8mmx23.1mmx3.2mm,采用邮票孔封装,方便集成。该模块的串口数据收、发端口分别与设备主板的串口发、收端口连接,其接口电路如图2所示。初次使用WiFi模块时,首先要对模块进行网络参数配置。配置时需要将WiFi的工作模式设置为AP模式,即无线接入点模式。在该模式下PC和手机可以通过WiFi直接连接到该设备模块上,并可对WiFi模块的网络参数进行配置。LSD4WF-2MD05106模块上电后默认为AP模式,用户可以通过PC连接到LSD4WF-2MD05106模块AP上,进入Web网页对WiFi模块进行参数配置,或使用APP连接WiFi设备进行参数配置。配置好网络参数后,LSD4WF-2MD05106模块就可以工作在STA模式,可以通过家里的无线路由器连接远端服务器,就可以对系统装置进行远程控制。
ARM微控制器2采用意法半导体公司(STMicroelectronics)的使用ARM Cortex-M3内核芯片的STM32F103R6T6微控制器,该微控制器接口众多,完全满足本装置的输入输出需求,同时还集成了一个温度传感器,可以用来检测家里的温度。ARM微控制器主要外围接口电路原理图如图3所示。系统装置工作时,当漏水感应线接触到液体,其两根导电聚合物之间就会发生短路,这两根感应线的电流发生变化,而与之相连的非定位漏水控制器就能检测到电流的变化,该电流变化反馈给其内部的变送器,由变送器对其进行放大、整形、比较,转变为可被控制器识别的信号,再由漏水控制器通过ModBus通信协议发送到系统的ARM微控制器2。ARM微控制器2接收到漏水信号,即驱动与声光报警器5相连的继电器模块4闭合,从而实现声光报警。同时,通过WiFi模块8向信息控制中心10的远程服务器发送漏水警告信号,远程服务器将报警信息转发到业主手的机APP上。业主可通过APP进行远程响应,向本装置发送指令。ARM微控制器2接收到关闭阀门指令或报警后在设定的时间内无外部干预即自动关闭电磁水阀6,切断水源。同时ARM微控制器2输出状态信号点亮与之连接的LED报警状态指示灯D2和阀门关闭状态指示灯D3(D1为电源指示灯)。ARM微控制器2接收到报警信号后,用户也可以通过装置上的按键7进行响应,如按下取消报警按键B1取消报警,按下关阀按键B2进行关闭电磁水阀6,按下开阀按键B3进行打开电磁水阀。
信息控制中心10包括Web服务器、信息服务器、路由器和工作站,Web服务器、信息服务器、路由器和工作站之间通过CAN总线连接。Web服务器负责信息控制中心10和漏水浸水保护装置、以及和业主的APP之间的信息通信,信息服务器存储设备参数和业主信息。系统启动后自动接入家庭的WiFi网络,打开APP连接信息控制中心10并注册设备和用户。当有漏水发生时,系统立即启动声光报警5,同时将漏水信息推送到信息控制中心10,信息控制中心10将根据硬件信息和用户信息将报警转发到业主用户的APP上,用户可马上通过APP向漏水浸水保护装置发送关闭指令,从而远程关闭电磁水阀6。如果在设定的时间内(如1分钟)用户没有人工干预,则系统自动关闭电磁水阀6并持续向用户APP报警。在平时没有漏水警报时,用户也可以通过APP查看系统状态,并可随时关闭、开启电磁水阀6。
本实施例选择的芯片集成度高,是同类芯片中尺寸较小的,很方便集成在一个体积较小的装置中。
本实施例的工作原理为:漏水传感器模块1负责探测其安装区域是否有漏水浸水,如探测到有漏水现象即向ARM微控制器2发送警报信号;ARM微控制器2接收到报警信号后向继电器模块4发送指令,进而控制电磁水阀6的闭合及声光报警器5进行声光报警,从而引起家人或邻近或物业管理人员的注意。WiFi模块8负责ARM微控制器2和互联网及APP的通信;ARM微控制器2为系统控制的核心,负责信息处理和控制,其通过外部总线与外部相关模块进行通信,控制着其外围各模块的运行状态。同时通过WiFi模块8和互联网向信息控制中心10发送漏水报警信息,信息控制中心10收到信息后即刻将报警信息转发到业主的APP上,业主可以通过APP响应报警信息,做出关闭电磁水阀6操作或忽略本次报警操作。如果选择关闭电磁水阀6,信息控制中心10则向ARM微控制器发出关闭指令,ARM微控制器2接到指令即接通连接继电器模块4,从而关闭电磁水阀6。如果忽略本次操作,或ARM微控制器2在报警后的设定时间范围内没有接收到任何指令,则自动关闭电磁水阀6。正常情况下,业主也可以通过APP查看主机控制系统状态,包括家里的温度。
该装置通过铺设在厨房橱柜下、洗衣机旁、客厅房间木地板下或地砖上的漏水感应绳,检测到是否有漏水浸水现象。
以上所述实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式,本实用新型的保护范围不限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内,可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换,均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置,其特征在于,包括漏水传感器模块(1)、ARM微控制器(2)、LED灯(3)、继电器模块(4)、声光报警器(5)、电磁水阀(6)、按键(7)、WiFi模块(8)、无线路由器(9)、APP和信息控制中心(10),所述APP安装在用户终端(11)上,所述电磁水阀(6)安装在住户自来水总阀门后的管道上,所述漏水传感器模块(1)分布安装在需要监测的漏水区域;
所述漏水传感器模块(1)和WiFi模块(8)均与所述ARM微控制器(2)双向通信连接,所述LED灯(3)和继电器模块(4)的信号输入端均与所述ARM微控制器(2)的信号输出端连接,所述按键(7)与所述ARM微控制器(2)的信号输入端连接,所述继电器模块(4)的信号输出端与所述声光报警器(5)和电磁水阀(6)连接,所述WiFi模块(8)通过所述无线路由器(9)和Internet与所述信息控制中心(10)通信连接,用户终端(11)与所述无线路由器(9)和Internet无线连接。
2.根据权利要求1所述的基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置,其特征在于,还包括电源模块(12),所述电源模块(12)与所述ARM微控制器(2)的电源端连接。
3.根据权利要求1所述的基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置,其特征在于,所述漏水传感器模块(1)包括漏水感应绳和漏水控制器,所述漏水感应绳与所述漏水控制器的信号输入端连接,所述漏水控制器与所述ARM微控制器(2)双向通信连接。
4.根据权利要求3所述的基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置,其特征在于,所述漏水传感器模块(1)采用非定位漏水感应绳和非定位漏水控制器组成,所述非定位漏水感应绳与所述非定位漏水控制器的信号输入端连接,所述非定位漏水控制器与所述ARM微控制器(2)双向通信连接。
5.根据权利要求1所述的基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置,其特征在于,所述电磁水阀(6)采用全铜常开电磁阀门,所述声光报警器(5)采用旋转式声光报警器,所述WiFi模块(8)采用利尔达公司的LSD4WF-2MD05106芯片,所述ARM微控制器(2)采用意法半导体公司的使用ARM Cortex-M3内核芯片的STM32F103R6T6微控制器。
6.根据权利要求1所述的基于ARM的智能家庭漏水浸水保护装置,其特征在于,所述信息控制中心(10)包括Web服务器、信息服务器、路由器和工作站,所述Web服务器、信息服务器、路由器和工作站之间通过CAN总线连接。
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