專利名稱：一種純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到紅外激光技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具體是將紅外激光測(cè)量液位、藍(lán)牙通信、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出一種純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光在1916年由愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，1960年激光被成功人造。激光亮度高、穿透性強(qiáng)、發(fā)散性小，在同一種介質(zhì)中沿直線傳播。因?yàn)榧す庠诳諝夂退@兩種不同介質(zhì)中的傳播速度不同，所以激光在由空氣進(jìn)入水，再由水進(jìn)入空氣時(shí)會(huì)發(fā)生兩次折射現(xiàn)象。采用低功率的紅外激光，利用折射現(xiàn)象及水位的變化，可以測(cè)量水位的變化。藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離無線通信技術(shù)，通信距離可以達(dá)到100米左右，它能夠簡(jiǎn)化設(shè)備之間及設(shè)備與Internet之間的通信，它在1994年最初由愛立信公司提出，它工作在
2.45G開放頻段。在設(shè)備端添加藍(lán)牙發(fā)射模塊，在計(jì)算機(jī)端或智能手機(jī)端添加藍(lán)牙接收模塊，設(shè)備端發(fā)送的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)可以接收。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是指互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，但隨著3G通信技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信也發(fā)展成為一種比較常用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，并且兩種網(wǎng)絡(luò)有相互融合的趨勢(shì)。目前兩種網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步深入到我們的日常生活之中，成為我們生活、學(xué)習(xí)、工作必不可少的工具。通過在接入互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)我們可以將數(shù)據(jù)通過Internet發(fā)送到指定地址。通過智能手機(jī)接入移動(dòng)通信網(wǎng)或無線互聯(lián)網(wǎng)，我們也可以發(fā)送到Internet上指定的地址或指定的手機(jī)號(hào)碼。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平越來越高，對(duì)綠色、健康、高品質(zhì)的生活越來越崇尚和追求。其中對(duì)生活飲用水源的要求越來越高，特別是在城市之中，純凈水已經(jīng)是每個(gè)家庭、每個(gè)辦公室的必備生活物資。純凈水一般是盛裝在5加侖純凈水桶之中，由專門的送水工人送水上門。傳統(tǒng)的叫水方式是當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)純凈水快用完時(shí)，打電話給送水門店請(qǐng)送水工人，這種方式有很多弊端，首先是需要專人來值守，需要經(jīng)常查看水是否用完，如果稍有疏忽，就會(huì)給生活和辦公帶來不便；再次，這種方式不經(jīng)濟(jì)，需要通過電話叫水會(huì)產(chǎn)生額外的費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)，它無需專人值守，自動(dòng)監(jiān)測(cè)水位、自動(dòng)發(fā)送叫水信息，不受距離限制，可大大方便人們的生活及辦公。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案(I)系統(tǒng)組成部分整個(gè)叫水系統(tǒng)由外貼式激光純凈水水位監(jiān)測(cè)模塊、藍(lán)牙通信模塊、即時(shí)通信軟件模塊三部分組成。外貼式激光純凈水水位監(jiān)測(cè)模塊主要由紅外激光發(fā)射頭、紅外激光接收頭、STM8S103單片機(jī)、電源組成。紅外激光發(fā)射頭為3V供電的3mv紅外激光管及其附屬電路，發(fā)射光斑直徑為2_。紅外激光接收頭為650nm模擬激光接收管及其附屬電路和附屬裝置，接收到激光時(shí)輸出低電平，不接收激光時(shí)輸出高電平。STM8S103單片機(jī)及其附屬電路作為外貼式激光純凈水水位檢測(cè)模塊的主控部分，用于定時(shí)控制紅外激光發(fā)射頭發(fā)射紅外激光、接收并鑒別紅外激光接收頭輸出的信號(hào)、控制藍(lán)牙發(fā)送裝置發(fā)送信號(hào)。藍(lán)牙通信模塊分為藍(lán)牙發(fā)送 裝置和藍(lán)牙接收裝置。藍(lán)牙發(fā)送裝置為BCM92045NMD藍(lán)牙2. 0模塊及附屬電路，藍(lán)牙接收裝置為藍(lán)牙2. 0通用模塊。藍(lán)牙通信模塊的功能是將水位監(jiān)測(cè)模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)算機(jī)端。即時(shí)通信軟件模塊又分為客戶端軟件、送水點(diǎn)端軟件、水廠服務(wù)器軟件三部分。客戶端軟件分計(jì)算機(jī)端軟件和智能手機(jī)端軟件兩種。客戶端軟件安裝于純凈水用戶的計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)，計(jì)算機(jī)端軟件使用C#編寫，支持Windows操作系統(tǒng)；手機(jī)端軟件采用JAVA編寫，支持安卓系統(tǒng)?？蛻舳塑浖褂弥靶枰茸?cè)，以獲得一個(gè)唯一的ID，手機(jī)端軟件可以預(yù)先錄入送水點(diǎn)的手機(jī)號(hào)碼。送水點(diǎn)端軟件安裝于送水點(diǎn)的計(jì)算機(jī)，用于接收訂單信息。送水點(diǎn)端軟件安裝后需要注冊(cè)，以獲得一個(gè)唯一的ID。服務(wù)器端軟件安裝于服務(wù)器，用于做即時(shí)通信軟件的服務(wù)器。(2)系統(tǒng)工作原理外貼式激光純凈水水位監(jiān)測(cè)模塊通過吸盤安裝于純凈水桶的外側(cè)，這種方式不直接接觸水源，不會(huì)造成飲用水污染，經(jīng)過簡(jiǎn)單調(diào)整后，外貼式激光純凈水水位監(jiān)測(cè)模塊的紅外激光發(fā)射裝置發(fā)射的激光穿過水后會(huì)被激光接收裝置接收，此時(shí)水位監(jiān)測(cè)模塊不會(huì)發(fā)送水位超限信息；隨著純凈水被不斷的使用，當(dāng)水桶中的水位下降到一定程度時(shí)，紅外激光發(fā)射裝置發(fā)送的激光會(huì)先穿過空氣，然后再進(jìn)入水中，此時(shí)因?yàn)檎凵涞木壒?，安裝好的激光接收裝置就不會(huì)接收到激光，從而觸發(fā)水位超限警告，水位檢測(cè)模塊會(huì)通過藍(lán)牙發(fā)送裝置發(fā)送叫水信號(hào)。如果選用計(jì)算機(jī)作為叫水的執(zhí)行體，計(jì)算機(jī)端的藍(lán)牙接收裝置接收到水位監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送的叫水信號(hào)之后，會(huì)通知計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的客戶端軟件。計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的客戶端軟件可以提供“自動(dòng)訂水”和“手動(dòng)訂水”兩種訂水方式，選中自動(dòng)訂水時(shí)，當(dāng)收到叫水信號(hào)時(shí)，由客戶端軟件自動(dòng)向送水點(diǎn)端軟件發(fā)送訂水訂單；選中手動(dòng)訂水時(shí)，可由用戶隨時(shí)手動(dòng)訂水。上述通過軟件訂水的具體通信過程為客戶端軟件向水廠服務(wù)器端軟件發(fā)送訂水?dāng)?shù)據(jù)幀，訂水?dāng)?shù)據(jù)幀包括客戶ID、送水點(diǎn)端ID、送水?dāng)?shù)量。水廠服務(wù)器端軟件接收到訂水?dāng)?shù)據(jù)幀后，先進(jìn)行解析，對(duì)比本地存儲(chǔ)的注冊(cè)信息之后，向指定的送水點(diǎn)端軟件發(fā)送送水?dāng)?shù)據(jù)幀，送水?dāng)?shù)據(jù)幀包括客戶ID、客戶地址、客戶電話、送水?dāng)?shù)量。送水點(diǎn)端軟件接收到水廠服務(wù)器端發(fā)送的送水?dāng)?shù)據(jù)幀之后，先進(jìn)行解析，然后以提示消息的形式彈出在定水點(diǎn)端計(jì)算機(jī)的屏幕上，由送水點(diǎn)端工作人員進(jìn)行調(diào)度送水。如果選擇智能手機(jī)作為叫水的執(zhí)行體，手機(jī)端的藍(lán)牙模塊接收到水位監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送的叫水信號(hào)時(shí)，會(huì)通知手機(jī)上預(yù)先安裝的手機(jī)端軟件。手機(jī)上運(yùn)行的軟件會(huì)提供“自動(dòng)訂水”和“短信訂水”兩種訂水方式。當(dāng)選中“自動(dòng)訂水”方式時(shí)，手機(jī)端軟件會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)向送水點(diǎn)端軟件發(fā)送訂水信息，具體流程與計(jì)算機(jī)端軟件相同；當(dāng)選中“短信訂水”方式時(shí)，手機(jī)端軟件自動(dòng)向預(yù)先設(shè)定的送水點(diǎn)的手機(jī)發(fā)送訂水短信，訂水短信需要預(yù)先輸入手機(jī)端軟件?？蛻舳塑浖c送水點(diǎn)端軟件兼有即時(shí)通訊軟件的功能，客戶可以隨時(shí)與送水點(diǎn)工作人員進(jìn)行信息交流。送水點(diǎn)端軟件具有下一日送水?dāng)?shù)量預(yù)測(cè)功能。送水點(diǎn)端軟件根據(jù)前一周每天的叫水?dāng)?shù)量進(jìn)行基于向量機(jī)的訂水?dāng)?shù)量預(yù)測(cè)，向送水點(diǎn)端工作人員提供預(yù)測(cè)的結(jié)果，可以作為送水點(diǎn)向水廠訂貨的參考。水廠服務(wù)器端軟件具有下一日生產(chǎn)數(shù)量預(yù)測(cè)功能。服務(wù)器端軟件會(huì)根據(jù)前一周每天的叫水?dāng)?shù)量進(jìn)行基于向量機(jī)的生產(chǎn)數(shù)量預(yù)測(cè)，向水廠生產(chǎn)管理人員提供預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，作為生產(chǎn)的參考。 該系統(tǒng)的有益效果在于(1)成本低、安裝方便，無需專人值守，可大大方便生活和工作；(2)使用成本低，有互聯(lián)網(wǎng)即可使用；(3)不僅方便用戶，而且還可以自動(dòng)預(yù)測(cè)下一日的定水量，可以方便送水點(diǎn)和純凈水生產(chǎn)廠家。


圖I為外貼式激光純凈水水位監(jiān)測(cè)模塊工作原理示意圖。圖2為系統(tǒng)布局及工作原理不意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明(I)圖I為外貼式激光純凈水水位監(jiān)測(cè)模塊的工作原理示意圖。外貼式激光純凈水水位檢測(cè)模塊通過吸盤安裝于純凈水水桶的外壁，安裝拆卸方便，不直接接觸水源，衛(wèi)生安全。①為水位較高時(shí)的工作示意圖，此時(shí)激光發(fā)射裝置發(fā)射的激光直接穿過純凈水照射至激光接收裝置，外貼式激光純凈水水位監(jiān)測(cè)模塊不會(huì)發(fā)出水位超限報(bào)警信息；②為水位較低時(shí)的工作示意圖，此時(shí)激光發(fā)射裝置發(fā)射的紅外激光線先射入空氣，然后再進(jìn)入水中，在空氣與水面交界處的A點(diǎn)會(huì)發(fā)生折射，激光線進(jìn)入水中之后，會(huì)照射至B點(diǎn)，此時(shí)激光接收裝置不會(huì)接收到激光，外貼式激光純凈水水位監(jiān)測(cè)模塊會(huì)發(fā)出水位超限報(bào)警信息，并通過單片機(jī)的控制經(jīng)過藍(lán)牙模塊發(fā)送至計(jì)算機(jī)或手機(jī)。(2)圖2為系統(tǒng)布局及工作原理示意圖。虛線框A為用戶端，虛線框B為水廠端，虛線框C為送水點(diǎn)端。用戶端的純凈水桶上安裝外貼式激光純凈水水位檢測(cè)模塊，計(jì)算機(jī)安裝計(jì)算機(jī)端軟件，手機(jī)安裝手機(jī)端軟件。水廠端計(jì)算機(jī)安裝服務(wù)器端軟件。送水點(diǎn)端計(jì)算機(jī)安裝送水點(diǎn)端軟件。外貼式激光純凈水水位檢測(cè)模塊檢測(cè)到水位太低時(shí)，會(huì)通過藍(lán)牙模塊發(fā)送出叫水信號(hào)，如圖中①所示。②為選擇計(jì)算機(jī)或手機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)出的叫水?dāng)?shù)據(jù)。③為手機(jī)向本地的無線路由器發(fā)送的叫水?dāng)?shù)據(jù)，然后無線路由器會(huì)將叫水?dāng)?shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上。④為服務(wù)器向送水端軟件發(fā)送的送水?dāng)?shù)據(jù)。⑤為手機(jī)向送水點(diǎn)電話發(fā)送的訂水短信。
權(quán)利要求
1.一種純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)，其特征在于 包括一個(gè)外貼式激光純凈水水位檢測(cè)模塊，負(fù)責(zé)檢測(cè)純凈水桶中純凈水的水位，并可以發(fā)出水位超限信息； 一個(gè)STM8S103主控模塊，負(fù)責(zé)接收外貼式激光純凈水水位檢測(cè)模塊發(fā)送的水位超限信息，并能夠?qū)⑿畔⑻幚砗笸ㄟ^藍(lán)牙發(fā)送裝置發(fā)送出去； 一個(gè)藍(lán)牙通信模塊，包括藍(lán)牙發(fā)送裝置和藍(lán)牙接收裝置，負(fù)責(zé)將叫水信號(hào)發(fā)送給計(jì)算機(jī)端或手機(jī)端； 一個(gè)手機(jī)端軟件，負(fù)責(zé)接收藍(lán)牙通信模塊的藍(lán)牙發(fā)送裝置發(fā)送的叫水信號(hào)，并通過手機(jī)短信將訂水短信發(fā)送給訂水點(diǎn)手機(jī)； 一個(gè)用戶計(jì)算機(jī)端軟件，負(fù)責(zé)接收藍(lán)牙通信模塊的藍(lán)牙發(fā)送裝置發(fā)送的叫水信號(hào)，將叫水信號(hào)處理后發(fā)送給水廠服務(wù)器端軟件； 一個(gè)水廠服務(wù)器端軟件，負(fù)責(zé)接收用戶計(jì)算機(jī)端軟件發(fā)送的叫水?dāng)?shù)據(jù)，處理后發(fā)送給送水點(diǎn)端軟件，并能根據(jù)前一周的訂單數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)下一日應(yīng)該生產(chǎn)的純凈水?dāng)?shù)量； 一個(gè)送水點(diǎn)端計(jì)算機(jī)軟件，負(fù)責(zé)接收水廠服務(wù)器端軟件發(fā)送過來的訂單，并能夠根據(jù)前一周的訂單數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)下一日應(yīng)該向水廠預(yù)定的純凈水?dāng)?shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)，其特征在于外貼式激光純凈水檢測(cè)模塊是利用紅外激光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)在不同介質(zhì)的交界處產(chǎn)生的折射現(xiàn)象來測(cè)定超限水位。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)，其特征在于STM8S103主控模塊采用STM8S103單片機(jī)作為主控芯片，負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)外貼式激光純凈水檢測(cè)模塊與藍(lán)牙通信模塊的藍(lán)牙發(fā)送裝置的工作接收外貼式激光純凈水檢測(cè)模塊產(chǎn)生的水位超限信息，處理后通過藍(lán)牙發(fā)送裝置發(fā)送給藍(lán)牙接收裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)，其特征在于運(yùn)行于各模塊的軟件 運(yùn)行于STM8S103單片機(jī)的主控程序； 運(yùn)行于STM8S103單片機(jī)的外貼式激光純凈水檢測(cè)模塊的驅(qū)動(dòng)程序； 運(yùn)行于STM8S103單片機(jī)的藍(lán)牙發(fā)送裝置的驅(qū)動(dòng)程序； 運(yùn)行于用戶端計(jì)算機(jī)、用戶端手機(jī)、水廠端服務(wù)器、送水點(diǎn)端計(jì)算機(jī)的各個(gè)應(yīng)用程序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)，其特征在于外貼式純凈水水位檢測(cè)模塊的硬件電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)，其特征在于所述用于各種接口及硬件電路的驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序經(jīng)過編譯器級(jí)、C程序代碼級(jí)及匯編級(jí)三級(jí)的優(yōu)化。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)，其特征在于用戶端計(jì)算機(jī)、用戶端手機(jī)、水廠端服務(wù)器、送水點(diǎn)端計(jì)算機(jī)的各個(gè)應(yīng)用程序相互之間采用基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用層自定義協(xié)議。
全文摘要
本發(fā)明涉及紅外激光技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具體是利用激光在不同的介質(zhì)中傳播速度的不同引發(fā)的折射現(xiàn)象來測(cè)量水位，并結(jié)合藍(lán)牙通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種純凈水自動(dòng)叫水系統(tǒng)。本發(fā)明能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)純凈水桶中純凈水的水位，并能夠自動(dòng)向訂水點(diǎn)發(fā)出叫水信號(hào)。本發(fā)明使用時(shí)安裝方便、不受距離限制，無需專人值守，可極大的方便生活和工作，節(jié)約使用成本。
文檔編號(hào)G05B19/042GK102621915SQ20121007902
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者亓靜, 馮偉, 徐紅, 朱永明, 王鵬 申請(qǐng)人:江南大學(xué)