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）

一、引言

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。

二、系統(tǒng)功能設計

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。

三、系統(tǒng)實現(xiàn)

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。

四、系統(tǒng)功能展示

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

五、總結

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。