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[導(dǎo)讀]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。

一,項(xiàng)目性能指標(biāo)

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(shí)間等,并選擇多種加熱模式以滿足客戶對(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,用戶可以通過短信形式向飲水機(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)使用過程中主要有兩個(gè)問題,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”,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。

因此我們設(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(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設(shè)定的保溫溫度上,不用長時(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,無需購置其他控制終端,減少消費(fèi)者的資金投入,用戶友好。

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(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,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)新思維解決問題的方法

1.我們在設(shè)計(jì)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(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解決這個(gè)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(shí)候并沒有加入加熱檔位的設(shè)置。后來,我們在討論的時(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(jī)控制系統(tǒng)和手機(jī)綁定,通過手機(jī)短信來控制,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,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,通過壓力傳感器的數(shù)值來判定水位變化。在接開水時(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)燒開形成“千滾水”。

4.綁定手機(jī),智能遙控

我們的飲水機(jī)通過GSM模塊實(shí)現(xiàn)了手機(jī)與微控制器的通信。我們可以通過綁定的手機(jī)控制飲水機(jī)的開關(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,詢問飲水機(jī)是否需要繼續(xù)工作,用戶可以通過短信形式向飲水機(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。

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