基于智能饮水机系统研究综述【文献综述】

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电子信息工程

基于智能饮水机系统研究综述

前言：

目前我国水资源匮乏，而在人们的日常生活中，人们对于水资源的节约意识依然是非常淡薄，浪费现象比较严重。其他能源尤其是电力能源的短缺现象在我国也是相当严重，各地还纷纷出现了拉闸限电的现象。

饮水机被越来越多家庭办公等地方所使用,可是饮水机通常存在四大缺陷久煮产生“千滚水”：饮用水在热胆内经反复加热后，会形成“千滚水”。这种水含有重金属、砷化物等有害物质，久饮会危害胃肠健康。

水垢成为“添加剂”：根据国家环境检测部门出具的报告，传统饮水机内胆超过３个月不清洗，就会滋生大量细菌、残渣甚至红虫，附着在热胆内壁上，成为有毒的“添加剂”。这些物质进入人体后，会引起消化、神经、泌尿和造血系统病变。

热胆制造“硝酸盐”：热胆材质多为不锈钢和铝壳，测试表明，在长时间加热下，水中含铁、铝、铵的亚硝酸盐含量会明显增加，而亚硝酸盐类是人们熟知的致癌物质。

家用电器“耗电王”：以制造１升热水为例，在不关机的状态下，功率为0.5千瓦的传统家用饮水机日均要耗电1.8度，正是因为其“烧烧停停”的工作原理，无形中造成了90%以上的能源浪费。

目前我国水资源匮乏，而在人们的日常生活中，人们对于水资源的节约意识依然是非常淡薄，浪费现象比较严重。其他能源尤其是电力能源的短缺现象在我国也是相当严重，各地还纷纷出现了拉闸限电的现象。随着科学技术的发展，人们纷纷研究各种节水节能方法。

随着科学技术的发展，人们纷纷研究各种节水节能方法。从而智能饮水机诞生了。

总体部分设计：多种智能饮水机的介绍

一、节能型饮水机

普通的家用饮水机打开加热电源后，不管房间内有没有人，或者不论是白天还是夜晚都一直处于加热、保温状态，加热罐内的纯水被长时间反复加热，不但不利于健康而且还相当费电。针对上述缺点对普通的家用饮水机加以改造，利用微波感应原理使饮水机能自动探测房间内有无人员活动，同时判断房间内的人员是否只是短暂经过，再自动控制加热功能，使饮水机具有智能化和节电功能。

下图中新增加的元件有电源部分由Cl、C2、Rl、DW、D组成典型的电容降压电路，向TX982和555时基电路提供稳定的llV直流电压。TX982是微波感应控制器，内含微处理器利用微波多普勒效应，在一定的空间内建立微电场，当有人或活动物体进入电场时会反射回波，经电子线路混频后检测出极微弱的移频信号，此信号经智能处理后，可输出控制信号。TX982的有效监控半径1～7米。这里没有采用热释电传感器的原因主要是考虑改装方便，而且热释电传感器对热源特别敏感，容易误动。微波感应控制器只要安装在饮水机塑料面板后面就能进行探测，不会破坏饮水机外观。TX982的输出端采用集电极开路输出，当微波电路检测到有人在监控范围内活动时内部三极管导通10秒，将C3上的电荷泄放掉。555电路组成单稳延时电路，当第2脚低于1/3电源电压时，第3脚输出高电平，继电器吸合，Kl接通加热器进行加热，R2和C3组成的延时时间为3分钟，延时时间设定得比较短，如果人员只是短暂经过，饮水机加热3分钟后就会自动停止，如果房间内一直有人，TX982就会在延时时间内多次触发单稳电路工作，饮水机就会持续加热直至达到设定温度。如果要进一步提高节能效果，需要对饮水机的加热罐柞一些小改造，大多数饮水机的保温措施很简单，仅仅采用两片预成型的泡沫塑料将加热罐围住而已，所以散热很快。最好能用聚氨脂材料(一般制造太阳能热水器的厂家有)在加热罐四周进行现场发泡填充，这样处理可以使保温材科和加热罐之间没有间隙，减少空气流动可以大大提高保温效果。

图1

二、节水型饮水机

主要是由单片机最小系统液晶模块，测温模块，固态继电器PWM控制模块，电源模块组成。

其中，电源模块可以由两种供电方式。一种是USB供电，一种是插针供电。以上两种供电方式，扩宽了调试地点，大大的方便了程序的调试。其中模块包含和常用的，整流滤波，二极管反相保护等常用功能。

固态继电器是PWM控制的主要器件，通过单片机的控制，借固态继电器来实现频率较快的PWM 控制。

测温模块使用的是只能的测温芯片DS18B20。其内部具有A/D转换，通过单片机读出的数据直

接就数字信号，不用在经过外部A/D转换。使用DS18B20大大的简化了硬件电路的设计，并且测量数据准确并稳定。液晶模块四TS1602，两行，每行是16个字符。完全符合设计的需要。单片机是核心，单片机控制各个器件，并协调好，处理数据，并最终显示。

功能介绍:饮水机温控系统主要是控制水的温度，是用户使用起来方便。

首先，第一次加水的时候，通过单片机的控制，水要烧开。得到干净卫生的饮用水。其次是，温度恒定在设计值附近，使得用户可以随时饮用适合自己温度的饮用水。本系统并有一个简单的测量液面的设计，可以使得用户不必自己给饮水机加水，当饮水机的水位低于一定值时，单片机会检测到一个信号，并驱动电子阀门打开，给饮水机的水桶加水。当水位达

到一定高度时，单片机又会控制阀门关闭。

图2

三、收费式饮水机

1 工作原理：系统工作原理(图1)如下：流量检测器将获得的电信号送入信号调理电路中进行电压放大(放大、滤波处理)，接着再进行A／D转换，将数字信号存储在FLASH中。单片机根据流量和预存在ROM中的单价表核算取水费用，同时也根据饮水机排除水量的速度与水保质期等自动配备取水单价核算取水折取水支付的费用，然后通过写卡器修改卡中存钱数目。系统设计可采用两将所得的数字信号直接存储在FLASH中；然后通过USB接口电路传送回主机，由主机计算费用。采用如下方案，选用Labview／CVI编程。

图3

四、模糊控制式节能饮水机

基于模糊控制原理的带记忆功能节能饮水机，有效地解决了普通饮水机存在的以上问题。

设计开发的节能饮水机功能主要包括日期、时钟功能；自动记录用户取水日期、时间和频次；

数据分析；数据更新。

结论

第一种节能型饮水机仅仅采用两片预成型的泡沫塑料将加热罐围住而已，所以散热很快。最好

能用聚氨脂材料(一般制造太阳能热水器的厂家有)在加热罐四周进行现场发泡填充，这样处理可以

使保温材科和加热罐之间没有间隙，减少空气流动可以大大提高保温效果。第二种节水型饮水机

只能起到节水作用在节约电能方面却有严重不足。第三种收费式IC卡饮水机很容易出现刷卡后机器

只吞钱不出从而引起纠纷，智能饮水机成“摆设。最后一种，尽管模糊智能控制有着不可取代的优势，

但在特定的场所(公共场所、会议大厅和会客厅等)或特殊情况(家庭人员半夜偶然使用)下自动模式就

显得不足。

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