一种防健忘智能水龙头系统及其控制方法

1.本发明涉及智能水龙头的技术领域，特别是一种防健忘智能水龙头系统及其控制方法。


背景技术：

2.我国是水资源相对短缺的国家，根据华经情报网报道，我国预计在2030年后人口增加到16亿人，水资源缺口量增加到400亿～600亿立方米，水资源供需矛盾日益严峻，已成为部分地区发展乃至社会发展的障碍。为了节约用水，国家及各省市每年都出台相关政策、提出倡议，并在每年的3月22日至3月28日设定为节水日。
3.但是随着人口老龄化的发展，老人参与节水行动已不是意识或主观意愿的问题，年纪越大的老人越容易健忘，有时候人们在做饭的时候接个电话，就忘记厨房的水龙头一直开着；上完厕所打开水龙头洗完手没关水龙头就离开等，都会造成水资源的浪费。全国人们特别老人们在日常生活中都或多或少存在这种现象，那么一年累积下来浪费的水量是巨大的。


技术实现要素：

4.针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种防健忘智能水龙头系统及其控制方法，解决现有技术中无法解决忘记关水龙头，导致水资源浪费的问题。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种防健忘智能水龙头系统，包括主控电路板、电磁开关阀、防健忘智能水龙头、云服务平台、移动控制端、433无线通信模块和若干无线按钮；
7.所述主控电路板包括mcu模块、电源模块、输出模块和若干定时开关模块；
8.所述mcu模块通过所述云服务平台与所述移动控制端通讯连接；
9.所述无线按钮与所述mcu模块通过所述433无线通信模块无线通讯连接；
10.所述电源模块和输出模块分别与所述mcu模块电连接；
11.所述输出模块与所述电磁开关阀电连接，且所述电磁开关阀的开关控制端与所述防健忘智能水龙头通过水管连接，所述电磁开关阀用于控制所述防健忘智能水龙头水流的通断；
12.若干所述定时开关模块通过所述mcu模块与若干所述无线按钮分别对应通讯连接，且若干所述定时开关模块分别通过所述移动控制端预设有不同的定时时间；若干所述定时开关模块；
13.当所述无线按钮触发，所述无线按钮发送控制信号至所述mcu模块，所述mcu模块发送控制信号至对应的所述定时开关模块；所述定时开关模块将预设的定时时间发送至所述输出模块，所述输出模块根据定时时间控制所述电磁开关阀通断。
14.优选的，所述防健忘智能水龙头设置有数码管显示器，所述数码管显示器与所述mcu模块通讯连接，所述数码管显示器用于显示对所述电磁开关阀的定时时间。
15.优选的，所述防健忘智能水龙头设置有红外传感器，所述红外传感器设置于所述防健忘智能水龙头的出水口，所述红外传感器与所述mcu模块通讯连接。
16.优选的，所述防健忘智能水龙头设置有水质检测器和水质提示灯；所述水质检测器用于检测从所述防健忘智能水龙头通过的水的水质；所述水质提示灯根据所述水质检测器的检测合格或不合格亮起绿灯或红灯；且所述水质检测器与所述mcu模块通讯连接。
17.优选的，所述无线按钮与所述433无线通信模块之间还设置有电平取反模块；所述无线按钮与所述电平取反模块电连接，所述电平取反模块与所述433无线通信模块电连接，所述433无线通信模块与所述mcu模块通讯连接。
18.优选的，所述电平取反模块包括电阻r16、三极管q1、电阻r14和电阻r15；所述电阻r16的一端与所述电源模块电连接，所述电阻r16的另一端与所述三极管q1的集电极电连接，所述三极管q1的基极与所述电阻r14的一端以及电阻r15的一端电连接；所述电阻r14的另一端与所述蜂鸟无线模块无线连接；所述电阻r15的另一端与所述三极管q1的发射极接地。
19.优选的，所输出模块包括光电耦合器u3、电阻r10、电阻r11、电阻r12、二极管d1、发光二极管led1、电容c10、三极管q3和继电器rly2；
20.所述光电耦合器u3的引脚1与mcu模块电连接；
21.所述电阻r11的一端与所述光电耦合器u3的引脚2电连接，所述电阻r11的另一端接地；
22.所述电源模块分别与所述光电耦合器u3的引脚4、电阻r10的一端、电容c10的一端、二极管d1的一端以及继电器rly2的引脚1电连接；
23.所述发光二极管led1的一端与所述电阻r10的另一端电连接；
24.所述三极管q3的集电极分别与所述发光二极管led1的另一端、电阻r10的另一端、电容c10的一另端、二极管d1的另一端以及继电器rly2的引脚4电连接；
25.所述电阻r12的一端与所述光电耦合器u3的引脚3电连接，所述电阻r12的另一端与所述三极管q3的基极电连接；
26.所述述三极管q3的发射极接地；所述继电器rly2能用于控制所述电磁开关阀的通断。
27.优选的，所述主控电路板还包括复位rst模块，所述复位rst模块与mcu模块电连接，用于进行信号复位。
28.本技术还提出一种防健忘智能水龙头系统的控制方法，应用于所述防健忘智能水龙头系统中，包括以下任意一种的控制出水方式：
29.a、所述无线按钮触发所述433无线通信模块，所述433无线通信模块发送控制信号至所述mcu模块，所述mcu模块发送控制信号至对应的所述定时开关模块；所述定时开关模块将预设的定时控制信号发送至所述输出模块，所述输出模块控制所述电磁开关阀通电连通，使得所述电磁开关阀连接的水管连通，所述防健忘智能水龙头出水，当定时时间结束时，输出模块控制所述电磁开关阀断电闭合，使得所述电磁开关阀连接的水管阻断，所述防健忘智能水龙头停止出水；
30.b、所述移动控制端发送定时控制信号至所述mcu模块，所述mcu模块将定时控制信号发送至所述输出模块，所述输出模块控制所述电磁开关阀通电连通，使得所述电磁开关
阀连接的水管连通，所述防健忘智能水龙头出水，当定时时间结束时，输出模块控制所述电磁开关阀断电闭合，使得所述电磁开关阀连接的水管阻断，所述防健忘智能水龙头停止出水。
31.优选的，所述控制方法还包括以下控制出水方式：
32.c、所述红外感应器的感应范围内感应到物体，所述红外感应器发送开启信号至所述mcu模块，所述mcu模块将开启信号发送至所述输出模块，所述输出模块控制所述电磁开关阀通电连通，使得所述电磁开关阀连接的水管连通，所述防健忘智能水龙头出水；所述红外感应器感应的物体离开感应范围，所述红外感应器发送关闭信号至所述mcu模块，所述mcu模块将关闭信号发送至所述输出模块，所述输出模块控制所述电磁开关阀断电闭合，使得所述电磁开关阀连接的水管阻断，所述防健忘智能水龙头停止出水；其中所述出水方式c的优先级低于所述出水方式a和出水方式b。
33.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
34.防健忘智能水龙头通过mcu模块接收无线的定时控制信号，无线定时控制信号可以从无线按钮通过433无信通信模块发出，也可以从移动控制端发出，mcu模块接收定时控制信号后，通过输出模块根据定时时间控制电磁开关阀，利用电磁开关阀的通闭控制防健忘智能水龙头水流的通断，通过移动控制端设置预定的定时时间，通过预设不同时间的无线按钮控制防健忘智能水龙头的出水时间和出水量，从而避免忘记关闭水龙头而导致水资源浪费的问题。
附图说明
35.图1是本发明中一个实施例的整体结构的示意图；
36.图2是本发明中一个实施例的主控电路板的示意图；
37.图3是本发明中一个实施例的电平取反模块的电路连接示意图；
38.图4是本发明中一个实施例的输出模块的电路连接示意图。
39.其中：主控电路板1、mcu模块11、电源模块12、输出模块13、定时开关模块14、复位rst模块15、电磁开关阀2、防健忘智能水龙头3、数码管显示器31、红外传感器32、水质检测器33、水质提示灯34、物理机械开关35、云服务平台4、移动控制端5、433无线通信模块6、无线按钮7、电平取反模块8。
具体实施方式
40.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
42.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.下面结合图1至图4描述本发明实施例的一种防健忘智能水龙头系统，包括主控电路板1、电磁开关阀2、防健忘智能水龙头3、云服务平台4、移动控制端5、433无线通信模块6和若干无线按钮7；
45.所述主控电路板1包括mcu模块11、电源模块12、输出模块13和若干定时开关模块14；
46.所述mcu模块11通过所述云服务平台4与所述移动控制端5通讯连接；
47.所述无线按钮7与所述mcu模块11通过所述433无线通信模块6无线通讯连接；
48.所述电源模块12和输出模块13分别与所述mcu模块11电连接；
49.所述输出模块13与所述电磁开关阀2电连接，且所述电磁开关阀2的开关控制端与所述防健忘智能水龙头3通过水管连接，所述电磁开关阀2用于控制所述防健忘智能水龙头3水流的通断；
50.若干所述定时开关模块14通过所述mcu模块11与若干所述无线按钮7分别对应通讯连接，且若干所述定时开关模块14分别通过所述移动控制端5预设有不同的定时时间；若干所述定时开关模块14；
51.当所述无线按钮7触发，所述无线按钮7发送控制信号至所述mcu模块11，所述mcu模块11发送控制信号至对应的所述定时开关模块14；所述定时开关模块14将预设的定时时间发送至所述输出模块13，所述输出模块13根据定时时间控制所述电磁开关阀2通断。
52.具体的，本实施例中的，mcu模块11采用esp8266m模块；esp8266是一款超低功耗的uart-wifi透传模块，拥有业内极富竞争力的封装尺寸和超低能耗技术，可将用户的物理设备连接到wifi无线网络上，进行互联网或局域网通信，实现联网功能；主控电路板1的mcu模块11可以以sta模式接入路由器/ap实现与互联网连接，通过程序和mqtt通讯协议将mcu模块11接入云服务平台4，其中移动控制端5可以是手机、平板或智能音箱等移动平台，云服务平台4可以是手机或平板的app开发的云平台，或基于现有技术的智能音箱对应的云平台等，mcu模块11和移动控制端5分别与云服务平台4建立无线通讯连接，实现移动控制端5与mcu模块11之间的数据交换。移动控制端5提供的服务主要可以包括有：水质tds值及历史变化曲线、水龙头开关状态及开关控制、按钮限时出水的时长设置和恢复默认设置等功能。
53.433无线通信模块6包括有发射模块和接收模块，发射模块与无线按钮7电连接，无线按钮7物理动作触发发射模块向接收模块发送信号，接收模块设置于mcu模块11，通过接收模块接收信号后，接收模块将信号发送至mcu模块11，从而实现无线按钮与主控电路板1的无线连接。
54.防健忘智能水龙头3最大的特点是通过多种方式去控制水龙头的出水操作，而所有关水的操作由智能系统定时自动完成，以达到防健忘关水的目的；其中一个实施方式是控制水龙头的方式就是本技术提出的无线按钮7，若干无线按钮7分别对应不同的定时时
间，可以是5s、10s、30s、60s等，根据需要出水时间通过人为操作对应定时时间的无线按钮7，无线按钮7就会触发433无线通信模块6，433无线通信模块6发送控制信号至mcu模块11，mcu模块11发送控制信号至对应的定时开关模块14；定时开关模块14将预设的定时控制信号发送至输出模块13；另外一种实施方式是通过移动控制端5直接发出定时控制信号，经过云服务平台4的数据传输，mcu模块11接收定时控制信号并将定时控制信号发送至所述输出模块13；
55.输出模块13接收定时控制信号后，控制电磁开关阀2通电连通，使得电磁开关阀2连接的水管连通，防健忘智能水龙头3出水，当定时时间结束时，输出模块13控制电磁开关阀2断电闭合，使得电磁开关阀2连接的水管阻断，防健忘智能水龙头3停止出水，从而达到避免忘记关闭水龙头而导致水资源浪费的问题。
56.另外需要说明的是，防健忘智能水龙头3应当设置有强制通水的物理机械开关35，可以在断电等情况下，手动打开或关闭物理机械开关35来实现防健忘智能水龙头3的用水。
57.进一步的是，所述防健忘智能水龙头3设置有数码管显示器31，所述数码管显示器31与所述mcu模块11通讯连接，所述数码管显示器31用于显示对所述电磁开关阀2的定时时间。
58.mcu模块11在发送定时控制信号至输出模块13时，同步将定时时间的信号发送至数码显示器，数码显示器接收到定时时间信号后就会将定时时间进行显示，可以显示触发的无线按钮7名字、出水倒计时、网络连接状态和系统错误提示等信息，使得用户能够直观的了解到水龙头的使用状态，使用更方便。
59.进一步的是，所述防健忘智能水龙头3设置有红外传感器32，所述红外传感器32设置于所述防健忘智能水龙头3的出水口，所述红外传感器32与所述mcu模块11通讯连接。
60.具体的，由于不是所有的生活用水都是限定具体时间完成的，比如洗菜、刷碗是按需频繁对水龙头进行开关操作的，于是在本实施例中的防健忘智能水龙头3的出水口处增加了红外传感器32，当距离红外传感器3270mm～200mm的感应范围检测到有物体遮挡时，红外感应器发送开启信号至mcu模块11，mcu模块11将开启信号发送至输出模块13，输出模块13控制电磁开关阀2通电连通，使得电磁开关阀2连接的水管连通，防健忘智能水龙头3出水；红外感应器感应的物体离开感应范围，红外感应器发送关闭信号至mcu模块11，mcu模块11将关闭信号发送至输出模块13，输出模块13控制电磁开关阀2断电闭合，使得电磁开关阀2连接的水管阻断，防健忘智能水龙头3停止出水；使用更灵活方便。
61.进一步的是，所述防健忘智能水龙头3设置有水质检测器33和水质提示灯34；所述水质检测器33用于检测从所述防健忘智能水龙头3通过的水的水质；所述水质提示灯34根据所述水质检测器33的检测合格或不合格亮起绿灯或红灯；且所述水质检测器33与所述mcu模块11通讯连接。
62.具体的，日常生活中，小区管理对蓄水池进行清洗会影响水质，饮用不放心，在本实施例中增设水质检测器33，水质检测器33还可以检测水龙头出水的水质质量，水质提示灯34根据水质检测器33的检测合格或不合格亮起绿灯或红灯，用户可以直观的了解水质的大体情况；水质检测器33还能将信号发送至mcu模块11，mcu模块11通过无无线通讯将水质信息发送至移动控制端5，人们可以通过移动控制端5的app等平台获取水质信息，实时对水龙头的出水情况进行检测，达到安全用水的目的，使用更方便。
63.进一步的是，所述无线按钮7与所述433无线通信模块6之间还设置有电平取反模块8；所述无线按钮7与所述电平取反模块8电连接，所述电平取反模块8与所述433无线通信模块6电连接，所述433无线通信模块6与所述mcu模块11通讯连接。
64.具体的，在本实施例中，无线按钮7为低电平触发，而433无线通信模块6为高电平触发，所以需要电平转换，本技术通过电平取反模块8将无线按钮7的低电平转换成高电平，然后再触发433无线通信模块6，433无线通信模块6就会发出无线信号，通过mcu模块11对无线信号进行接收，从而实现对水龙头的控制。
65.具体的，433无线通信模块6采用蜂鸟无线433模块，采用射频超外差解调方式，带四路开关量输出和一路串口输出，使用灵活，具有免开发、免调试、低成本、自带解码、自动适应各种编码、自动学习市面射频遥控器等特点；另外，无线按钮7可以设置多个，预设不同的定时时间，本实施例设置有ke1、ke2、ke3、ke4四个无线按钮7；433模块四路开关量分别对应无线按钮7的四个接口；
66.数码管显示器31的显示指示说明如下：
67.h1:无线按钮7nc/on按键摁下；
68.h2:手机客户端app nc/on按键摁下；
69.h3:已跳过配网或是已经网络连接成功；
70.h4:当前正在连接上一次保存的网络；
71.h5:连接上一次网络失败，正在接收移动控制端5发送的网络账号和密码；
72.h6:跳过当前配网；
73.p1:ke1预设；
74.p2:ke2预设；
75.p3:ke3预设；
76.p4:ke4预设；
77.end:未运行程序。
78.进一步的是，所述电平取反模块8包括电阻r16、三极管q1、电阻r14和电阻r15；
79.所述电阻r16的一端与所述电源模块12电连接，所述电阻r16的另一端与所述三极管q1的集电极电连接，所述三极管q1的基极与所述电阻r14的一端以及电阻r15的一端电连接；所述电阻r14的另一端与所述蜂鸟无线模块无线连接；所述电阻r15的另一端与所述三极管q1的发射极接地。
80.具体的，无线按钮7为低电平触发，而433无线通信模块6为高电平触发，所以需要电平转换，在本实施例中，采用三极管电路进行转换；而实现将无线按钮7的低电平转换成高电平，从而触发433无线通信模块6，从而向mcu模块11发送无线信号；四个无线按钮7对应设置四个电平取反模块8，四个电平取反模块8分别对四个无线按钮7进行电平的转换，然后将高电平信号分别发送至433无线通信模块6。
81.进一步的是，所输出模块13包括光电耦合器u3、电阻r10、电阻r11、电阻r12、二极管d1、发光二极管led1、电容c10、三极管q3和继电器rly2；
82.所述光电耦合器u3的引脚1与mcu模块11电连接；
83.所述电阻r11的一端与所述光电耦合器u3的引脚2电连接，所述电阻r11的另一端接地；
84.所述电源模块12分别与所述光电耦合器u3的引脚4、电阻r10的一端、电容c10的一端、二极管d1的一端以及继电器rly2的引脚1电连接；
85.所述发光二极管led1的一端与所述电阻r10的另一端电连接；
86.所述三极管的集电极分别与所述发光二极管led1的另一端、电阻r10的另一端、电容c10的一另端、二极管d1的另一端以及继电器rly2的引脚4电连接；
87.所述电阻r12的一端与所述光电耦合器u3的引脚3电连接，所述电阻r12的另一端与所述三极管q3的基极电连接；
88.所述述三极管q3的发射极接地；所述继电器rly2能用于控制所述电磁开关阀2的通断。
89.具体的，在本实施例采用带光电耦合器u3的隔离，可有效保护muc模块的io口，在继电器rly2旁边并联了二极管d1(绿色)，来保护元件不被感应电压击穿或烧坏，以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端，并与其形成回路，使其产生的高电动势在回路以续电流方式消耗，从而起到保护电路中的元件不被损坏的作用。当继电器rly2线圈断电瞬间，线圈上可产生高于线圈额定工作电压值30倍以上的反峰电压，本实施例并联上电容c10，可以有效的保护电路。
90.mcu模块11还连接有发光二极管led2(红色)，指示灯说明可以作以下指示1.当上电led2(红色)以0.5hz的频率进行闪烁说明当前正在连接上一次保存的网络；2.当led2(红色)以1hz的频率闪烁说明联网失败，正在接受移动控制端5app端发送网络的账号与及密码；3.当led1(绿色)说明当前继电器正在工作；4.当移动控制端5app端保存写入数据led2(红色)闪烁一次；5.当继电器时间到设定值led2(红色)闪烁一次。
91.进一步的是，所述主控电路板1还包括复位rst模块15，所述复位rst模块15与mcu模块11电连接，用于进行信号复位。
92.本技术还提出一种防健忘智能水龙头系统的控制方法，应用于所述防健忘智能水龙头系统中，包括以下任意一种的控制出水方式：
93.a、所述无线按钮7触发所述433无线通信模块6，所述433无线通信模块6发送控制信号至所述mcu模块11，所述mcu模块11发送控制信号至对应的所述定时开关模块14；所述定时开关模块14将预设的定时控制信号发送至所述输出模块13，所述输出模块13控制所述电磁开关阀2通电连通，使得所述电磁开关阀2连接的水管连通，所述防健忘智能水龙头3出水，当定时时间结束时，输出模块13控制所述电磁开关阀2断电闭合，使得所述电磁开关阀2连接的水管阻断，所述防健忘智能水龙头3停止出水；
94.b、所述移动控制端5发送定时控制信号至所述mcu模块11，所述mcu模块11将定时控制信号发送至所述输出模块13，所述输出模块13控制所述电磁开关阀2通电连通，使得所述电磁开关阀2连接的水管连通，所述防健忘智能水龙头3出水，当定时时间结束时，输出模块13控制所述电磁开关阀2断电闭合，使得所述电磁开关阀2连接的水管阻断，所述防健忘智能水龙头3停止出水。
95.进一步的是，还包括以下控制出水方式：
96.c、所述红外感应器的感应范围内感应到物体，所述红外感应器发送开启信号至所述mcu模块11，所述mcu模块11将开启信号发送至所述输出模块13，所述输出模块13控制所述电磁开关阀2通电连通，使得所述电磁开关阀2连接的水管连通，所述防健忘智能水龙头3
出水；所述红外感应器感应的物体离开感应范围，所述红外感应器发送关闭信号至所述mcu模块11，所述mcu模块11将关闭信号发送至所述输出模块13，所述输出模块13控制所述电磁开关阀2断电闭合，使得所述电磁开关阀2连接的水管阻断，所述防健忘智能水龙头3停止出水；其中所述出水方式c的优先级低于所述出水方式a和出水方式b。
97.根据本发明实施例的一种防健忘智能水龙头系统及其控制方法的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
98.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
99.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。