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

一，項(xiàng)目性能指標(biāo)

本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201706/346851.htm

1 具有常規(guī)飲水機(jī)的取水、加熱、保溫功能。可以方便取用冷水和熱水。

2 改變燒水時(shí)的續(xù)水模式，在接開(kāi)水時(shí)，熱水膽中不會(huì)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(kāi)形成“千滾水”。

3 改變加熱保溫模式

用戶(hù)可以通過(guò)按鍵人工設(shè)置熱水保溫溫度、時(shí)間等，并選擇多種加熱模式以滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)不同溫度熱水的需求。

4 綁定手機(jī)，智能遙控

飲水機(jī)的開(kāi)關(guān)可以由與其綁定的手機(jī)遠(yuǎn)程控制，同時(shí)飲水機(jī)加熱保溫達(dá)到一定時(shí)間后，會(huì)向使用者發(fā)送短信通知，用戶(hù)可以通過(guò)短信形式向飲水機(jī)發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)飲水機(jī)模式設(shè)定、溫度設(shè)定以及打開(kāi)關(guān)閉等操作。

二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)中包含的創(chuàng)新思想

我們的項(xiàng)目立意基于對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探索。

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)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(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)；在本項(xiàng)目中，飲水機(jī)通過(guò)GSM裝置連入2G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電器設(shè)備運(yùn)行狀況時(shí)時(shí)通信，以及運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程控制。

三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)中低功耗與環(huán)保理念的體現(xiàn)

傳統(tǒng)家用飲水機(jī)使用過(guò)程中主要有兩個(gè)問(wèn)題，一是會(huì)造成極大的能源浪費(fèi)，飲水機(jī)是家庭的“耗電大戶(hù)”，以制造1升熱水為例，在不關(guān)機(jī)的狀態(tài)下，功率為0.5千瓦的傳統(tǒng)家用飲水機(jī)日均要耗電1.8度。因?yàn)槠?ldquo;燒燒停停”的工作原理，造成了90%以上的能源浪費(fèi)，十分不環(huán)保；二是部分熱水會(huì)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(duì)我們的健康是極大的影響。

因此我們?cè)O(shè)計(jì)了飲水機(jī)智能控制系統(tǒng)并對(duì)飲水機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，改變常規(guī)加熱和保溫模式，避免了反復(fù)燒開(kāi)導(dǎo)致的“千滾水”，保證了飲用水的健康安全問(wèn)題，也減少不必要的電能浪費(fèi)，降低飲水機(jī)的電能消耗，實(shí)現(xiàn)低能耗的環(huán)保理念。同時(shí)，我們的飲水機(jī)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(hù)設(shè)定的保溫溫度上，不用長(zhǎng)時(shí)間保持在較高溫度，減少了不必要的能源浪費(fèi)。

四、項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值

1 使用方便

利用現(xiàn)有手機(jī)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息傳遞和操作控制，無(wú)需購(gòu)置其他控制終端，減少消費(fèi)者的資金投入，用戶(hù)友好。

2 健康電器

飲水機(jī)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(duì)我們的健康有著極大的影響。本項(xiàng)目對(duì)飲水機(jī)的加熱和保溫方式進(jìn)行了改進(jìn)，并對(duì)飲水機(jī)熱水膽結(jié)構(gòu)進(jìn)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(chǎng)需求

在三網(wǎng)融合及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的推動(dòng)下，家電也步入了智能化時(shí)代，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控的家電將是未來(lái)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(chǎng)上的智能化家電多集中在空調(diào)、洗衣機(jī)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(chǎng)缺口，因此智能化的飲水機(jī)將是對(duì)智能化家電的很好的探索形式，具有極大的市場(chǎng)潛力。

五、項(xiàng)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(diǎn)，這便于我們實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的高精度監(jiān)測(cè)，對(duì)控制命令的即時(shí)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(shí)器，計(jì)時(shí)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(xiàng)目設(shè)計(jì)中遇到的困難以及運(yùn)用創(chuàng)新思維解決問(wèn)題的方法

1.我們?cè)谠O(shè)計(jì)之初想要找到合適的水位傳感器，通過(guò)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(huì)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行影響。我們放棄了之前的想法，我們想到用壓力傳感器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。我們通過(guò)壓力傳感器的值來(lái)反饋熱水膽中的水位。

2.我們的系統(tǒng)剛完成時(shí)候并沒(méi)有加入加熱檔位的設(shè)置。后來(lái)，我們?cè)谟懻摰臅r(shí)候，想到有些時(shí)候我們會(huì)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(huì)加熱到特定溫度，然后進(jìn)入保溫模式。

3.對(duì)于遠(yuǎn)程控制功能的實(shí)現(xiàn)，我們想到了用藍(lán)牙、無(wú)線(xiàn)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(jī)控制系統(tǒng)和手機(jī)綁定，通過(guò)手機(jī)短信來(lái)控制，這樣有效地增加了系統(tǒng)的實(shí)用性。

七、項(xiàng)目設(shè)計(jì)的最終效果

我們的作品實(shí)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(jī)熱水膽的水溫和用戶(hù)設(shè)定的保溫溫度，保溫溫度可以手動(dòng)調(diào)節(jié)。

2.多種加熱保溫模式

我們?yōu)轱嬎畽C(jī)設(shè)置了三種加熱模式，三種加熱模式對(duì)應(yīng)了加熱檔A/B/C檔，A檔位常規(guī)加熱，熱水會(huì)被少開(kāi)，然后進(jìn)入保溫模式；B檔熱水會(huì)被加熱到80°，然后進(jìn)入保溫模式，這個(gè)溫度使用于泡茶等；C檔熱水會(huì)被加熱到50°，然后進(jìn)入保溫模式，這個(gè)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(jī)在水桶和熱水膽之間加入了電磁閥，電磁閥的開(kāi)關(guān)由AVR控制的繼電器控制。熱水機(jī)熱水膽下方裝有壓力傳感器，通過(guò)壓力傳感器的數(shù)值來(lái)判定水位變化。在接開(kāi)水時(shí)，熱水膽中不會(huì)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(kāi)形成“千滾水”。

4.綁定手機(jī)，智能遙控

我們的飲水機(jī)通過(guò)GSM模塊實(shí)現(xiàn)了手機(jī)與微控制器的通信。我們可以通過(guò)綁定的手機(jī)控制飲水機(jī)的開(kāi)關(guān)和加熱模式的選擇；飲水機(jī)加熱保溫達(dá)到一定時(shí)間后，會(huì)向綁定的手機(jī)發(fā)送短信通知，詢(xún)問(wèn)飲水機(jī)是否需要繼續(xù)工作，用戶(hù)可以通過(guò)短信形式向飲水機(jī)發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)飲水機(jī)模式設(shè)定、溫度設(shè)定以及通斷電等操作。