吳戈

摘 要：隨著人們生活水平的提高，飲水機逐漸走進了千家萬戶，為人們生活提供了極大便利。然而，普通飲水機只有加熱和制冷功能，同時還存在許多缺陷，如耗電量多、千滾水、干燒等問題，不僅存在安全隱患，還嚴重危害了人體健康?；诖?，文中設計了一款基于物聯(lián)網的智能飲水機，此飲水機利用傳感器技術，通過單片機控制隔熱擋板，研發(fā)App，實現(xiàn)遠程智能控制，方便用戶使用。該飲水機不僅省電，還杜絕了潛在的安全隱患，實現(xiàn)了飲水機的安全智能一體化控制。

關鍵詞：飲水機；智能化；傳感器；App

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）05-00-02

0 引 言

目前市場上的普通飲水機在使用過程中，其智能性和安全保障等方面都存在明顯缺陷。經調查表明，目前我國飲水機保有量約1億臺，年增30多萬臺，而普通飲水機每年的耗電量在200多度以上，那么全國每年將在這方面損失260多億度電[1]。

為了進一步了解當前飲水機的智能功能，特對市面上飲水機的主要品牌如美的、安吉爾、沁園、浪木等進行調研[2]。發(fā)現(xiàn)目前市場上的飲水機一般具備防干燒，兒童鎖功能，少部分飲水機具備智能感應功能，但將這些功能集于一身的飲水機卻還未發(fā)現(xiàn)。市場上四個主要品牌的功能對比見表1所列。

目前，普通飲水機存在重大安全隱患，如干燒、陰陽水混合等。為解決目前普通飲水機存在的問題，本文設計出了基于物聯(lián)網的智能飲水機，旨在通過信息化手段，利用物聯(lián)網、傳感器技術進行智能算法分析，通過單片機對保溫桶隔熱板進行開關智能化控制，使加熱桶與外界環(huán)境隔熱。此智能飲水機不僅降低了耗電量，避免了飲水機干燒存在的安全隱患，還可以有效解決飲用水反復加熱、陰陽水混合等問題，對人體的健康和財產安全具有深遠影響。

隨著物聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，已廣泛應用到各個領域。水，是生命之源。所以，飲用水對人體健康起到了關鍵作用。日常飲水機中的水反復加熱會產生大量亞硝酸鹽，大大增加了患癌癥的幾率。本文利用物聯(lián)網和傳感器技術實現(xiàn)了對飲水機的智能控制。解決了飲水機中的飲用水反復加熱、陰陽水混合、耗電量大等問題。

1 基于物聯(lián)網的智能飲水機設計方案

飲水機的智能化設計基于物聯(lián)網設計理念，將水位傳感器、水溫傳感器與單片機完美結合，該飲水機可以實現(xiàn)智能控制和人為控制，主要實現(xiàn)對水溫的設置、水位檢測、顯示等功能，當水位達到某特定值時，水位傳感器感應探頭便將感知到的信息反饋給單片機，單片機通過控制電磁閥實現(xiàn)對保溫桶飲用水進入的智能化控制。飲水機結構框圖如圖1所示。

1.1 基于物聯(lián)網的智能飲水機的總體設計方案

該智能飲水機的設計主要實現(xiàn)對飲水機保溫桶中飲用水的智能化控制，通過水位傳感器進行檢測，達到特定水位時響應，并將采集到的信息數(shù)據反饋給單片機，通過單片機中的繼電器發(fā)送信息對保溫桶中的隔熱擋板進行智能化控制，以實現(xiàn)對飲用水進入保溫桶的智能化控制。涉及的硬件有單片機開發(fā)板、水位傳感器、性能良好的隔熱擋板等，可利用水位傳感器實現(xiàn)對隔熱擋板的閉合控制。智能飲水機工作流程圖如圖2所示。

（1）利用水位傳感器進行判斷（設上水位感應探頭為P1，下水位感應探頭為P2），將采集到的水位信息反饋給單片機。

（2）單片機將接收到的水位數(shù)據進行分析判斷，若水位低于P1且低于P2，則通過繼電器將隔熱擋板打開，飲水機中的水流入加熱桶中，當水位達到P1時，擋板關閉。

目前，市面上的飲水機功能單一，絕大多數(shù)只有加熱或制冷功能，無法對飲水機的水溫實現(xiàn)精確控制。但在日常生活中，我們對不同用途的飲用水溫度需求是不同的。如沖咖啡的最佳溫度為65 ℃，泡茶溫度為80 ℃等[2]。為解決這些問題，使用戶能夠隨時隨地、隨心所欲地實現(xiàn)對飲水機開關、溫度的智能化控制，本文采用App對飲水機實現(xiàn)遠程控制，用戶無論在室內或室外，通過App可以實現(xiàn)對飲水機的遠程操作，并通過移動終端向溫度傳感器發(fā)送數(shù)據信息，傳感器再將信息發(fā)送給數(shù)碼管，實現(xiàn)對飲水機水溫的智能化控制，從而使用戶可以根據個人對飲用水溫度的需求進行智能設定。

1.2 智能飲水機主要設備

該智能飲水機軟硬件相結合，通過水位傳感器感知，將信息反饋給單片機，單片機通過繼電器控制擋板的開關控制水流入加熱桶。

該智能飲水機的設計不僅成本低，還體現(xiàn)出了節(jié)能環(huán)保的設計理念。整個系統(tǒng)主要由隔熱擋板、水位傳感器、單片機、電磁閥等組成。飲水機結構示意圖如圖3所示。

為減少飲水機加熱的次數(shù)，就需要隔熱擋板具有良好的隔熱性能，因此，本設計選用真空隔熱板（VIP板）作為隔熱擋板，它是真空保溫材料中的一種，由填充芯材與真空保護表層復合而成，可有效避免空氣對流引起的熱傳遞，因此導熱系數(shù)大幅度降低，小于0.035 W/（m2·k），且不含任何OD材料，具有環(huán)保和高效節(jié)能的特性，是目前世界上最先進的高效保溫材料[3]。

為了精確感知水位，及時將水位信息反饋給單片機，本設計選用DF-96A水位傳感器。該傳感器采用集成電路，并結合加熱桶上、下水的水位分級提升進行設計，具有上下水位聯(lián)合控制及缺水保護等功能，其負載電流為5 A。

為保證單片機能及時控制繼電器，以控制隔熱擋板的開關，本設計采用STC89C52單片機。STC89C52單片機不僅功耗低，具有高性能CMOS 8位微控制器，還具有8 K可編程Flash存儲器。

1.3 關鍵技術的實現(xiàn)

本設計除了擁有良好的硬件系統(tǒng)外，還與軟件相結合，實現(xiàn)軟硬件之間的互補，以更好地實現(xiàn)智能化控制。本設計將所有控制程序寫入STC89C52單片機。

（1）用一個函數(shù)來接收水位傳感器反饋的值。

（2）將所得值傳給另一個處理函數(shù)，由函數(shù)分析返回的值是否符合函數(shù)要求，若符合，則進行下一步分析，若不符合，則丟掉。

（3）返回值符合要求后，將返回值與標準值對比，判斷加熱桶中是否需要水。由于繼電器與水位傳感器相連，當水位傳感器返回值符合標準后，單片機便控制繼電器打開隔熱擋板，水流入加熱桶內，否則隔熱擋板關閉。

2 結 語

隨著人們生活水平的提高，飲水機已成為家庭生活中不可缺少的一部分。但普通飲水機在水質保鮮、耗電量、智能控制等方面存在明顯不足，對人類健康有潛在危害。本文提出的基于物聯(lián)網的智能飲水機，通過傳感器進行智能控制，不僅飲水機的耗電量明顯降低，還可保證人們喝上安全放心的飲用水，為創(chuàng)建新型環(huán)保城鎮(zhèn)，實施可持續(xù)發(fā)展，共建和諧社會起到了推動作用。

參考文獻

[1]汪樂意， 于云波.感應式智能飲水機控制裝置的營銷推廣[J].價值工程，2014（11）：186-187.

[2]趙龍，郝潤科，王磊，等.基于單片機的數(shù)字式智能飲水機設計[J].現(xiàn)代電子技術，2012，35（17）：112-115.

[3][美]菲利普·科特勒.市場營銷學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[4]王心淇，寧棋，凌崇森，等.基于STM32的智能飲水機的設計[J].科技視界，2016（17）：44.

[5]韓媛媛，陳金輝.基于PIC16F505單片機的智能飲水機設計[J].科技創(chuàng)新導報，2009（17）：15.

[6]胡斌，胡跟龍，孔祥梅.基于超低功耗單片機的智能飲水機系統(tǒng)設計[J].新技術新工藝，2015（3）：69-71.

[7]尹勛，范佳文.智能飲水機設計[J].科技資訊，2012（14）：11-12.

[8]彭永杰，龍樣，吳熹，等.數(shù)字式智能飲水機的系統(tǒng)設計[J].重慶電力高等專科學校學報，2015（2）：41-43.