智能饮水机

智能饮水机 : 组员: 赵天缘 庞文哲 吕原野 李宁 童云 摘要 目前饮水机的使用非常广泛，但饮水机反复加热的问题一方面影响了水的质量，危害人们的健康;另一方面又浪费了能源，不符合当今环保节能的潮流。本从节能和避免反复加热两个方面出发，在物联网的大背景下，通过一些传感器，智能处理系统，无线通信与智能控制做到对饮水机内部信息的感知，智能处理和通过智能终端对饮水机进行控制的理念。同时本方案又考虑到饮水机作为家用电器与其他家用电器通过感知和互联组成智能家居来更加方便人们生活。 我们主要通过所画饮水机内部大致结构来解释所设计饮水机解决问题的方案与创新之处。对于一些涉及器件的工作原理与电路问题，由于所学所限将不予说明。 关键字:温度传感器 信息感知与交换 反复加热 智能家居 微波传感器 智能控制器 一 问题的重述与分析 1.1 问题的重述:饮水机反复加热影响水质而且费能影响了人们的饮 水健康 1.2 问题的分析:对于饮水机反复加热的问题，我们可以通过温度传 感器与微波传感器的使用将水的温度与容量进行感知然后将信 息反馈于智能终端进行处理再决定是否加热与加热的水量。为了 让使用者与饮水机的交互更加密切，我们可以通过智能终端诸如 智能手机等将一些信息，需求输入传递于饮水机的智能控制器进 行智能处理。 二 模型的建立与解释 如图所示: A为储水室 B为加热器 C为保温瓶 D为温水瓶 E为感知用电量与灯光的 传感器 F为凉水瓶 G为智能控制(在wi-fi下 可接受智能终端传出的指 令进行智能控制) a， b为温度传感器 智能饮水机示意图 d为微波液位计 f为上溢管 h为液晶显示(显示温水瓶D中的温度) 1为凉水阀 2为温水阀 3为热水阀 工作原理:如图A中的水一部分流入B中进行加热，另一部分流入F凉水瓶中。通过智能控制流入加热器B中的水量可以进行控制(根据人需求的多少和通过E的感知了解家中大概的需求)当水烧开后(本方案考虑到不同海拔地区沸点有所差异，智能控制G可以输入居住区的海拔然后适当的给加热器B进行加压使水在高海拔地区也能烧开)流入保温瓶C中进行保温一般可以保温两天。在C底部有一温度 传感器a，其可以感知保温瓶C中的温度，并将信息传递给智能控制G。当感知到C中温度低于一预设的温度时(如80—85摄氏度)智能控制G将控制保温瓶C中的水流向温水瓶D中(当然温水瓶D也有一定的保温作用)同时温水瓶D底部也有一温度传感器b，其感知温水瓶D中的温度，并将信息传递与智能控制G，而且将温水的温度通过液晶显示h实时的反映出来，用户可以根据自己的需求(当他需要用开水时直接打开热水阀使用，当他需要温水时考虑温水的温度是否可行，如果过低，他可以通过热水与温水的混合来使用;如果温度过高，他可以通过温水与凉水的混合来使用;如果温度适中可以直接使用)进行调配，这可以有效的利用能源，节能。当温度传感器b感知到温水瓶D温度低于室温即和凉水室温度相同时，将通过智能控制G将D中水流入凉水瓶F中。F中有一可向上移动的挡板h其有一可闭合的孔，在D中水从底部流入F时挡板h将向上移动，孔将闭合，通过上溢管f将为加热的水排出，首先使用已经被加热过后的凉白开，当凉白开使用完后，挡板h上孔将打开，使用未加热过的饮用水，实现未加热过的水和加热过的水的分离。减少加热过后的水再次进入加热器B中，可有效减少水的反复加热问题，保护用户的用水安全。 图中容器的大小比例也是刻意反映出来的，其中加热器,的容量最小，保温瓶的容量是加热器,的,倍多，凉水瓶的容量最大。一般使用时加热器加热两次并将开水流入保温瓶,中并自动不再加热，饮水机进行省电模式，其中保温瓶的上端有一微波液位计，其利用微波传感器感知温水瓶的水位，当水位低于某一额定水位时，其可将信息 传递于智能控制器，智能控制器控制加热器进行工作，使保温瓶中水位达到预设高度，通过微波液位计的感知，控制加热器加热开水的量。可以有效利用热水防止能量散失，达到节能的目的。同时在用户下班回家的途中也可以通过智能手机等智能终端向饮水机发送信息需求，可以预设所需开水的量，同时智能控制,也能了解到用户的位置信息，从而进行判断何时进行加热是，是用户一到家就能喝到热水，同时当用户一家要外出旅游和出差时可以通过手机关闭饮水机电源，但支持电器接收信号的装置不断电，使用户在回家途中就能遇饮水机进行信息交换，从而使人与饮水机的信息交换更加密切。 为了适应智能家居的趋势，必须使各电器之间能够互联互通，进行感知与信息交换。如图,为感知用电量与灯光的传感器，在用户晚上睡觉时一般家里用电量会骤减，且灯光会减弱，传感器,在感知这一变化后，能将信息传递与智能控制,，其控制加热器,不在进行工作，进入省电模式，当用户晚上起来时，传感器,又可根据用电量与灯光的变化，并根据保温瓶中开水的量控制,是否进行加热，从而实现家用电器的互联，互相感知，同时又减少了反复加热与能量的浪费，使人们的生活更加便捷，使用户与饮水机之间的信息交互更加密切。 方案说明: 我们采用三个阀门主要考虑到用户对饮用水的不同温度需求，同时又为了减少能量的浪费。同时为了减少反复加热的问题，我们使用了温度传感器，微波传感器，感知用电量与灯光的传感器。物 联网的第一步也在于对信息的感知，然后我们又使用了智能控制可以使用户利用智能终端在外面对饮水机进行控制，使人与饮水机进行互联。 成本方面在普通饮水机的基础上我们使用了传感器与智能控制，当然现在看来成本有点高，但随着物联网的发展，传感器与智能控制的价格都会大幅度下降，而且在传感器的使用方面我们可以在不影响健康与测量精度的前提下，使用一些便宜的传感器。 最后希望我们的想法能为物联网的发展起一点点作用，我们也会为我国的物联网发展努力 参考文献: 《传感器》 哈尔滨工业大学 强锡富 主编 《传感器及其应用实例》 何希才 薛永毅 编 2014/4/19