劉喚喚 笪豪俊 王繼千 耿帥帥
(1.安徽理工大學;2.上海凌立健康管理股份有限公司)
隨著人們生活水平的提高,飲水機已經(jīng)普及到家家戶戶和各大辦公室。然而,飲水健康一直是人們關注的熱點話題,因為飲水的多少直接影響到一個人的身體健康:一方面,飲水太少會導致皮膚變差、內(nèi)分泌失調(diào)、消化不良;另一方面,飲水太多又會增加腎臟的負擔。因此,急需一款可以幫助人們了解飲水健康狀況的工具[1-4]。
目前,市面上大多數(shù)的智能飲水機系統(tǒng)具有加熱、冷卻到特定溫度、設置出水量、童鎖等功能,但是這些功能都需要近距離按下選擇按鈕才能完成,不可以遠程操控。其次,這類飲水機還不夠“智能”,無法做到記錄用戶的飲水數(shù)據(jù)并進行分析,無法真正做到關愛用戶健康。
本文設計了一款將飲水機和安卓手機APP相結合的智能飲水機系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以監(jiān)測用戶的飲水情況,而且可以記錄用戶的飲水數(shù)據(jù)并進行分析,生成飲水數(shù)據(jù)報告,發(fā)送給用戶,使用戶可以實時了解自己及家人的飲水狀態(tài)及飲水健康。
本系統(tǒng)具有手機遠程控制、監(jiān)測、記錄飲水量、家人好友數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析等功能(如圖1所示)。
圖1 本文設計的飲水機功能示意圖
具體地,手機端遠程監(jiān)控功能:遠程監(jiān)測飲水機溫度、水位,并對飲水機的溫度、出水量進行調(diào)節(jié);飲水數(shù)據(jù)記錄和分析功能:通過飲水機每次出水量來記錄用戶的飲水量存入數(shù)據(jù)庫,然后生成飲水數(shù)據(jù)的周報告和月報告,展示用戶這一段時間的飲水情況,并根據(jù)飲水量來判斷用戶身體健康狀況,給出相應的預警信息。家人好友數(shù)據(jù)共享:通過家人或好友的手機號進行查詢關聯(lián);對方同意后,即可互相查看對方的飲水情況,一方面可以關心家人飲水情況,同時也可以增進彼此間的感情,增加APP的共享性。
本系統(tǒng)采用CC2530單片機進行開發(fā)(開發(fā)語言:C語言),分別使用DS18B20和Risym的Water Sensor來感應溫度和水位[5];使用ESP8266芯片作為WIFI模塊;加熱模塊采用光耦繼電器來實現(xiàn)。安卓軟件的開發(fā)語言是Java;數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理工具分別采用阿里云平臺的MySQL和Navicat for MySQL。
本設計中單片機的P07口連接溫度傳感器,P08口連接Water Sensor,P04口連接光耦繼電器模塊,分別實現(xiàn)溫度、水位等數(shù)據(jù)的獲取和控制。其中溫度讀取函數(shù)如圖2所示。
圖2 溫度讀取函數(shù)
ESP8266和安卓端需要建立TCP連接,才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,這里IP地址設置為192.168.4.1,端口號設置為5000。
手機APP在登陸之前需要注冊,未注冊的用戶或密碼輸入錯誤時,無法正常登陸。注冊界面如圖3所示。點擊對應的“注冊”按鈕,通過手機驗證碼進行注冊驗證。注冊成功后的用戶信息會自動記錄在后臺數(shù)據(jù)庫中。
圖3 注冊成功測試
當手機APP與單片機建立TCP連接之后,RXD的綠燈會由常亮狀態(tài)轉換到閃爍狀態(tài),安卓端就可以看到溫度刷新數(shù)據(jù),如圖4所示。
圖4 單片機與APP連接測試圖
本系統(tǒng)的設計也實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的存儲和展示功能,如圖5所示,安卓端可以查看近一個月和近一周內(nèi)的飲水數(shù)據(jù)。此外,本設計還實現(xiàn)了家人互加好友,數(shù)據(jù)共享的功能,如圖6所示。
圖5 (a)一周飲水統(tǒng)計圖顯示正常 (b)某月飲水統(tǒng)計圖顯示正常
圖6 好友數(shù)據(jù)共享
本文設計了一款基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能飲水機,實現(xiàn)了飲水機硬件部分的設計與測試,實現(xiàn)了APP與硬件數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?、用戶間數(shù)據(jù)共享的功能、手機APP控制飲水機的溫度水位等功能還需進一步完善,未來將在數(shù)據(jù)云方面進行拓展。