全新物聯(lián)網(wǎng)解決方案，可手機控制的健康飲水機智能控制系統(tǒng)完整方案

一，項目性能指標(biāo)

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201706/346851.htm

1 具有常規(guī)飲水機的取水、加熱、保溫功能?？梢苑奖闳∮美渌蜔崴?。

2 改變燒水時的續(xù)水模式，在接開水時，熱水膽中不會在有新水注入，直至全部熱水放出后，再注入熱水加熱，從而防止部分水水被反復(fù)燒開形成“千滾水”。

3 改變加熱保溫模式

用戶可以通過按鍵人工設(shè)置熱水保溫溫度、時間等，并選擇多種加熱模式以滿足客戶對不同溫度熱水的需求。

4 綁定手機，智能遙控

飲水機的開關(guān)可以由與其綁定的手機遠程控制，同時飲水機加熱保溫達到一定時間后，會向使用者發(fā)送短信通知，用戶可以通過短信形式向飲水機發(fā)送控制命令，實現(xiàn)飲水機模式設(shè)定、溫度設(shè)定以及打開關(guān)閉等操作。

二、項目設(shè)計中包含的創(chuàng)新思想

我們的項目立意基于對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探索。

物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)；在本項目中，飲水機通過GSM裝置連入2G移動網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)電器設(shè)備運行狀況時時通信，以及運行狀態(tài)遠程控制。

三、項目設(shè)計中低功耗與環(huán)保理念的體現(xiàn)

傳統(tǒng)家用飲水機使用過程中主要有兩個問題，一是會造成極大的能源浪費，飲水機是家庭的“耗電大戶”，以制造1升熱水為例，在不關(guān)機的狀態(tài)下，功率為0.5千瓦的傳統(tǒng)家用飲水機日均要耗電1.8度。因為其“燒燒停停”的工作原理，造成了90%以上的能源浪費，十分不環(huán)保；二是部分熱水會被反復(fù)加熱形成“千滾水”，令水中的礦物質(zhì)、微量元素形成不可溶微粒，對我們的健康是極大的影響。

因此我們設(shè)計了飲水機智能控制系統(tǒng)并對飲水機結(jié)構(gòu)進行了改造，改變常規(guī)加熱和保溫模式，避免了反復(fù)燒開導(dǎo)致的“千滾水”，保證了飲用水的健康安全問題，也減少不必要的電能浪費，降低飲水機的電能消耗，實現(xiàn)低能耗的環(huán)保理念。同時，我們的飲水機的保溫溫度是可以人工調(diào)節(jié)的，熱水膽中的水可以保持在用戶設(shè)定的保溫溫度上，不用長時間保持在較高溫度，減少了不必要的能源浪費。

四、項目設(shè)計的實際應(yīng)用價值

1 使用方便

利用現(xiàn)有手機實現(xiàn)狀態(tài)信息傳遞和操作控制，無需購置其他控制終端，減少消費者的資金投入，用戶友好。

2 健康電器

飲水機的溫水反復(fù)加熱,形成所謂的“千滾水”,令水中的微量元素、礦物質(zhì)積累形成不可溶微粒，這對我們的健康有著極大的影響。本項目對飲水機的加熱和保溫方式進行了改進，并對飲水機熱水膽結(jié)構(gòu)進行了改造，防止“千滾水”的形成，符合現(xiàn)代人的健康生活理念。

3 智能電器的市場需求

在三網(wǎng)融合及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的推動下，家電也步入了智能化時代，可以遠程監(jiān)控的家電將是未來家庭的重要組成部分，也是信息系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。但目前市場上的智能化家電多集中在空調(diào)、洗衣機等較為大型、大投入的設(shè)備上，小家電智能化具有很大的市場缺口，因此智能化的飲水機將是對智能化家電的很好的探索形式，具有極大的市場潛力。

五、項目中關(guān)于AVR MCU特性的使用情況

AVR微控制器具有AD轉(zhuǎn)換快、中斷響應(yīng)快、功耗低等特點，這便于我們實現(xiàn)對溫度的高精度監(jiān)測，對控制命令的即時響應(yīng)，節(jié)能等功能。

我們主要使用了AVR MCU的I/O端口，串口，按鍵，定時器，計時器，AD轉(zhuǎn)換等部分。

系統(tǒng)軟件架構(gòu)：

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

六、項目設(shè)計中遇到的困難以及運用創(chuàng)新思維解決問題的方法

1.我們在設(shè)計之初想要找到合適的水位傳感器，通過查閱資料，我們發(fā)現(xiàn)水位傳感器比較大，很難應(yīng)用于我們的系統(tǒng)，而且水位傳感器可能會對水質(zhì)進行影響。我們放棄了之前的想法，我們想到用壓力傳感器來解決這個問題。我們通過壓力傳感器的值來反饋熱水膽中的水位。

2.我們的系統(tǒng)剛完成時候并沒有加入加熱檔位的設(shè)置。后來，我們在討論的時候，想到有些時候我們會需要特定溫度的熱水，例如泡茶需要80°左右的溫度，于是我們有了設(shè)置加熱檔位的想法，即調(diào)整到某檔位之后，熱水會加熱到特定溫度，然后進入保溫模式。

3.對于遠程控制功能的實現(xiàn)，我們想到了用藍牙、無線通信等多種方式，但是它們都有距離短、調(diào)試不方便等不足，我們最終采用了GSM模塊，將飲水機控制系統(tǒng)和手機綁定，通過手機短信來控制，這樣有效地增加了系統(tǒng)的實用性。

七、項目設(shè)計的最終效果

我們的作品實現(xiàn)了一下功能:

1.更好的人際界面，

我們的作品可以顯示飲水機熱水膽的水溫和用戶設(shè)定的保溫溫度，保溫溫度可以手動調(diào)節(jié)。

2.多種加熱保溫模式

我們?yōu)轱嬎畽C設(shè)置了三種加熱模式，三種加熱模式對應(yīng)了加熱檔A/B/C檔，A檔位常規(guī)加熱，熱水會被少開，然后進入保溫模式；B檔熱水會被加熱到80°，然后進入保溫模式，這個溫度使用于泡茶等；C檔熱水會被加熱到50°，然后進入保溫模式，這個溫度適合直接引用。

3.全新的熱水續(xù)水模式，杜絕“千滾水”

我們的飲水機在水桶和熱水膽之間加入了電磁閥，電磁閥的開關(guān)由AVR控制的繼電器控制。熱水機熱水膽下方裝有壓力傳感器，通過壓力傳感器的數(shù)值來判定水位變化。在接開水時，熱水膽中不會在有新水注入，直至全部熱水放出后，再注入熱水加熱，從而防止水被反復(fù)燒開形成“千滾水”。

4.綁定手機，智能遙控

我們的飲水機通過GSM模塊實現(xiàn)了手機與微控制器的通信。我們可以通過綁定的手機控制飲水機的開關(guān)和加熱模式的選擇；飲水機加熱保溫達到一定時間后，會向綁定的手機發(fā)送短信通知，詢問飲水機是否需要繼續(xù)工作，用戶可以通過短信形式向飲水機發(fā)送控制命令，實現(xiàn)飲水機模式設(shè)定、溫度設(shè)定以及通斷電等操作。