一種智能送水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李華洲+林小強(qiáng)+蘇輝+莫海梅

摘要：針對當(dāng)前桶裝水市場規(guī)模和傳統(tǒng)叫水需要撥打電話，設(shè)計(jì)一種智能送水系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用非接觸液位傳感器安裝于水桶外側(cè)，可實(shí)時(shí)檢測水位，并將數(shù)據(jù)通過單片機(jī)的串口傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)卡模塊上，GPRS物聯(lián)網(wǎng)卡模塊通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與服務(wù)器長連接交互，確保通信的可靠性，實(shí)現(xiàn)水桶水位低提醒和智能送水的功能，并使用休眠模式和軟件協(xié)議，降低設(shè)備的耗電量。

關(guān)鍵詞：智能；送水系統(tǒng)；非接觸液位傳感器；物聯(lián)網(wǎng)卡模塊

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0177-02

1 引言

當(dāng)下生活的快節(jié)奏讓人們都傾向于飲用桶裝水，使得桶裝水的市場頗為龐大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有桶裝水公司和生產(chǎn)企業(yè)2000余家。桶裝水的運(yùn)營模式多數(shù)是以會員制為主，需要訂水的時(shí)候用戶通過撥打電話的方式讓師傅送水上門。該模式成本較低，較為成熟。缺點(diǎn)也較為明顯，用戶每次叫水都需要撥打電話。市面上也有使用信息化系統(tǒng)的模式運(yùn)營的送回公司，搭建自己的系統(tǒng)，用戶通過手機(jī)app或者網(wǎng)上登錄系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)叫水，該模式還是需要用戶主動(dòng)提出請求。

2 引出方案

信息化智能化送水解決方案并不新穎，但是需要做到便于管理、成本嚴(yán)格控制。目前使用窄帶物聯(lián)網(wǎng)模塊做物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正開展的如火如荼，較為具有代表作用的是下一步即將使用NB-IOT的共享單車[1-3]。這種GRPS新協(xié)議的產(chǎn)生和產(chǎn)品的推廣基于目前低數(shù)據(jù)量相對低頻次的寬范圍數(shù)據(jù)交互需求，將進(jìn)一步降低設(shè)備的成本[3-6]。本文基于當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的趨勢，使用物聯(lián)網(wǎng)卡模塊，使用長連接的方式跟服務(wù)器實(shí)現(xiàn)連接，并采用SLEEP技術(shù)增強(qiáng)產(chǎn)品的續(xù)航時(shí)間，設(shè)計(jì)出基于GPRS的智能水桶水位檢查設(shè)備，實(shí)現(xiàn)送水提醒功能[7-9]。

3 設(shè)計(jì)方案介紹

本設(shè)計(jì)包括了硬件和軟件兩部分。硬件部分要求能用非接觸液位傳感器檢測到水位信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)上，單片機(jī)將接收到的信號通過串口傳輸?shù)紾PRS模塊上，最終通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議把無水信息推送到送水管理系統(tǒng)和安卓客戶端上，這樣就省去了客戶叫水的環(huán)節(jié)。軟件部分包括送水管理系統(tǒng)和安卓客戶端。送水管理系統(tǒng)的pc端要求能實(shí)現(xiàn)對客戶信息進(jìn)行簡單增加、查詢、修改、刪除等功能，此外還需要增加訂單管理的模塊，對訂單進(jìn)行管理。安卓客戶端也要求具備簡單的客戶信息管理模塊和訂單處理模塊，使工作人員實(shí)現(xiàn)何時(shí)何地對用戶信息和訂單的管理。本設(shè)計(jì)以89C52單片機(jī)為控制核心，收集非接觸式傳感器采集到的數(shù)據(jù)，通過GPRS通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)智能檢測水位、智能送水。系統(tǒng)主要由傳感器、主控、通訊等模塊構(gòu)成。

4 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

該智能飲水機(jī)采用非接觸液位傳感器對水桶進(jìn)行水位檢測，單片機(jī)根據(jù)采集到的信號判斷是否有水，通過單片機(jī)發(fā)出控制命令，控制GPRS模塊的工作狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)無水消息的通知。智能飲水機(jī)包括電源模塊、單片機(jī)模塊、傳感器模塊和GPRS模塊。

4.1 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

送水過程：（1）利用非接觸液位傳感器檢測水位；（2）將水位信息送到單片機(jī)；（3）單片機(jī)控制GPRS模塊的工作狀態(tài)，檢測到無水信息即做出人工處理；（4）通過處理完成送水過程。

4.2 系統(tǒng)軟件與通訊協(xié)議介紹

（1）送水管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有簡單易操作的特點(diǎn)。管理人員具備對客戶信息和訂單信息的管理的功能，能實(shí)現(xiàn)簡單的增加、刪除、修改、查詢等功能，在接收到無水信號后作出處理。

（2）數(shù)據(jù)庫的介紹。本設(shè)計(jì)建了兩個(gè)表來存放數(shù)據(jù)，其中Indent表存儲用戶信息，Staff表存儲員工信息，也用作app登陸。Indent表的各個(gè)字段：Id字段：作為主鍵自增；Numbers字段：存儲訂單號；SensorId字段：存儲傳感器型號，用作以后查詢匹配；UserName字段：存儲用戶姓名；UserPhone字段：存儲用戶電話；Waterlevel字段：存儲傳感器有水無水狀態(tài)；Sta字段：存儲訂單的配送狀態(tài)；UserAddr字段：存儲用戶水桶的地址；Date字段：存儲訂單時(shí)間。Staf表中的各個(gè)字段：Id字段：作為主鍵自增；Phone字段：存儲員工手機(jī)號碼；Password字段：存儲密碼；StaffName字段：存儲員工姓名。

（3）服務(wù)器端連接管理。首先程序啟動(dòng)后會進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)，循環(huán)調(diào)用socketServer.accept（），socket-Server.accept（）是一個(gè)阻塞行方法，一旦調(diào)用，程序就會阻塞住，當(dāng)有socket連接時(shí)，socketServer.accept（）會返回一個(gè)socket對象，接著開啟一個(gè)新線程去管理這個(gè)通信連接，再循環(huán)調(diào)用socketServer.accept（），以達(dá)到管理多個(gè)連接的目的。

消息處理：通過getInputStream（） 和getOutputStream（） 打開IO流，實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器數(shù)據(jù)發(fā)送返回，通過json數(shù)據(jù)id字段來區(qū)分不同操作，比如客戶端要向服務(wù)器查詢一條信息，則json數(shù)據(jù)為 {“id”：”search”，”value”：”關(guān)鍵字”} ，然后程序執(zhí)行sql指令將查詢結(jié)果返回給客戶端。其他增刪改查功能類似。如果id字段為scm，則代表為無水狀態(tài)，這時(shí)服務(wù)器會像所有連接的用戶推送一條信息，信息內(nèi)容為該無水用戶的信息。

4.3 Android客戶端

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)Android APP，方便管理人員隨時(shí)隨地接收用戶無水信息、快捷準(zhǔn)確地送水，提高工作效率。APP需要登陸之后才能對用戶詳細(xì)信息進(jìn)行查看，搜索、增加等功能。

5 功能與特色

5.1 簡單易操作

此系統(tǒng)具有很強(qiáng)的易操作性。整個(gè)設(shè)計(jì)的硬件部分輕巧易操作，只需要把簡單的元件連接起來組成一個(gè)小小的系統(tǒng)，將傳感器貼在水桶的外側(cè)便能檢測出水桶內(nèi)的水位情況，實(shí)現(xiàn)智能送水。endprint

5.2 智能化

本系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)送水系統(tǒng)的人為叫水，相比之下，能讓管理人員隨時(shí)隨地關(guān)注到訂單情況，有效的避免了漏單的現(xiàn)象，為管理人員減輕了很多負(fù)擔(dān)，也為客戶省去了叫水的麻煩。

5.3 便于推廣

性價(jià)比高往往更受大眾喜愛，普及率也會更廣。智能送水系統(tǒng)所需材料較為常見，成本也不高，但卻非常實(shí)用，家家戶戶、辦公樓、宿舍，到處都能用上。

6 結(jié)語

這是一款硬件軟件相結(jié)合的簡單設(shè)計(jì)，它采用89C51單片機(jī)為控制中心，負(fù)責(zé)接收傳輸數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)收發(fā)；與其配套的送水管理系統(tǒng)具備接收無水信號自動(dòng)推送無水消息的功能，使整個(gè)無水通知過程完全自動(dòng)化，同時(shí)注重采用軟件的方式控制設(shè)備的總體功耗，平均采集水位數(shù)據(jù)的時(shí)間可以半小時(shí)一次或者一小時(shí)一次，使得產(chǎn)品可以使用電池供電。在運(yùn)營模式方面可以在控制成本的情況下讓送水公司免費(fèi)提供給客戶使用，從而不會提高用戶的喝水成本，并提高用戶的喝水叫水體驗(yàn)，同時(shí)免去了送水公司的運(yùn)營管理成本，提高了信息化管理水平。為送水公司減輕了工作負(fù)擔(dān)，也為廣大客戶解決了不知道什么情況下沒水的困擾。該設(shè)計(jì)所需的設(shè)備簡單、價(jià)格實(shí)惠，可廣大應(yīng)用于各個(gè)宿舍、教學(xué)樓以及各家各戶中，具有廣闊的市場價(jià)值。

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Abstract：In view of the current market size of Water Delivery business and the traditional method of calling for water bucket through phone calling. This article design an intelligent water supply system， using a non-contact liquid level sensor which installed on the outside of the bucket， real-time detecting water level. The data through the serial transmission to the IOT network module， then to GPRS IOT network module through the network protocol long connection to remote server， ensure the reliability of communication， to achieve low level water detection indication and intelligent buckets of water supply function. And it uses the sleep mode and software protocol， reduce the power consumption of equipment.

Key Words：Intelligent； Water delivery system； Non-contact liquid level sensor； IOT card moduleendprint