一种智能送水系统的设计

李华洲+林小强+苏辉+莫海梅

摘要：针对当前桶装水市场规模和传统叫水需要拨打电话，设计一种智能送水系统，该系统使用非接触液位传感器安装于水桶外侧，可实时检测水位，并将数据通过单片机的串口传输到物联网卡模块上，GPRS物联网卡模块通过网络协议与服务器长连接交互，确保通信的可靠性，实现水桶水位低提醒和智能送水的功能，并使用休眠模式和软件协议，降低设备的耗电量。

关键词：智能；送水系统；非接触液位传感器；物联网卡模块

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0177-02

1 引言

当下生活的快节奏让人们都倾向于饮用桶装水，使得桶装水的市场颇为庞大。据不完全统计，现有桶装水公司和生产企业2000余家。桶装水的运营模式多数是以会员制为主，需要订水的时候用户通过拨打电话的方式让师傅送水上门。该模式成本较低，较为成熟。缺点也较为明显，用户每次叫水都需要拨打电话。市面上也有使用信息化系统的模式运营的送回公司，搭建自己的系统，用户通过手机app或者网上登录系统网络叫水，该模式还是需要用户主动提出请求。

2 引出方案

信息化智能化送水解决方案并不新颖，但是需要做到便于管理、成本严格控制。目前使用窄带物联网模块做物联网应用正开展的如火如荼，较为具有代表作用的是下一步即将使用NB-IOT的共享单车[1-3]。这种GRPS新协议的产生和产品的推广基于目前低数据量相对低频次的宽范围数据交互需求，将进一步降低设备的成本[3-6]。本文基于当前物联网产品的趋势，使用物联网卡模块，使用长连接的方式跟服务器实现连接，并采用SLEEP技术增强产品的续航时间，設计出基于GPRS的智能水桶水位检查设备，实现送水提醒功能[7-9]。

3 设计方案介绍

本设计包括了硬件和软件两部分。硬件部分要求能用非接触液位传感器检测到水位信息传输到单片机上，单片机将接收到的信号通过串口传输到GPRS模块上，最终通过网络协议把无水信息推送到送水管理系统和安卓客户端上，这样就省去了客户叫水的环节。软件部分包括送水管理系统和安卓客户端。送水管理系统的pc端要求能实现对客户信息进行简单增加、查询、修改、删除等功能，此外还需要增加订单管理的模块，对订单进行管理。安卓客户端也要求具备简单的客户信息管理模块和订单处理模块，使工作人员实现何时何地对用户信息和订单的管理。本设计以89C52单片机为控制核心，收集非接触式传感器采集到的数据，通过GPRS通讯协议实现智能检测水位、智能送水。系统主要由传感器、主控、通讯等模块构成。

4 系统的实现

该智能饮水机采用非接触液位传感器对水桶进行水位检测，单片机根据采集到的信号判断是否有水，通过单片机发出控制命令，控制GPRS模块的工作状态以实现无水消息的通知。智能饮水机包括电源模块、单片机模块、传感器模块和GPRS模块。

4.1 硬件设计与实现

送水过程：（1）利用非接触液位传感器检测水位；（2）将水位信息送到单片机；（3）单片机控制GPRS模块的工作状态，检测到无水信息即做出人工处理；（4）通过处理完成送水过程。

4.2 系统软件与通讯协议介绍

（1）送水管理系统。该系统具有简单易操作的特点。管理人员具备对客户信息和订单信息的管理的功能，能实现简单的增加、删除、修改、查询等功能，在接收到无水信号后作出处理。

（2）数据库的介绍。本设计建了两个表来存放数据，其中Indent表存储用户信息，Staff表存储员工信息，也用作app登陆。Indent表的各个字段：Id字段：作为主键自增；Numbers字段：存储订单号；SensorId字段：存储传感器型号，用作以后查询匹配；UserName字段：存储用户姓名；UserPhone字段：存储用户电话；Waterlevel字段：存储传感器有水无水状态；Sta字段：存储订单的配送状态；UserAddr字段：存储用户水桶的地址；Date字段：存储订单时间。Staf表中的各个字段：Id字段：作为主键自增；Phone字段：存储员工手机号码；Password字段：存储密码；StaffName字段：存储员工姓名。

（3）服务器端连接管理。首先程序启动后会进入一个死循环，循环调用socketServer.accept（），socket-Server.accept（）是一个阻塞行方法，一旦调用，程序就会阻塞住，当有socket连接时，socketServer.accept（）会返回一个socket对象，接着开启一个新线程去管理这个通信连接，再循环调用socketServer.accept（），以达到管理多个连接的目的。

消息处理：通过getInputStream（） 和getOutputStream（） 打开IO流，实现客户端与服务器数据发送返回，通过json数据id字段来区分不同操作，比如客户端要向服务器查询一条信息，则json数据为 {“id”：”search”，”value”：”关键字”} ，然后程序执行sql指令将查询结果返回给客户端。其他增删改查功能类似。如果id字段为scm，则代表为无水状态，这时服务器会像所有连接的用户推送一条信息，信息内容为该无水用户的信息。

4.3 Android客户端

本系统设计一个Android APP，方便管理人员随时随地接收用户无水信息、快捷准确地送水，提高工作效率。APP需要登陆之后才能对用户详细信息进行查看，搜索、增加等功能。

5 功能与特色

5.1 简单易操作

此系统具有很强的易操作性。整个设计的硬件部分轻巧易操作，只需要把简单的元件连接起来组成一个小小的系统，将传感器贴在水桶的外侧便能检测出水桶内的水位情况，实现智能送水。endprint

5.2 智能化

本系统避免了传统送水系统的人为叫水，相比之下，能让管理人员随时随地关注到订单情况，有效的避免了漏单的现象，为管理人员减轻了很多负担，也为客户省去了叫水的麻烦。

5.3 便于推广

性价比高往往更受大众喜爱，普及率也会更广。智能送水系统所需材料较为常见，成本也不高，但却非常实用，家家户户、办公楼、宿舍，到处都能用上。

6 结语

这是一款硬件软件相结合的简单设计，它采用89C51单片机为控制中心，负责接收传输数据从而实现数据的自动收发；与其配套的送水管理系统具备接收无水信号自动推送无水消息的功能，使整个无水通知过程完全自动化，同时注重采用软件的方式控制设备的总体功耗，平均采集水位数据的时间可以半小时一次或者一小时一次，使得产品可以使用电池供电。在运营模式方面可以在控制成本的情况下让送水公司免费提供給客户使用，从而不会提高用户的喝水成本，并提高用户的喝水叫水体验，同时免去了送水公司的运营管理成本，提高了信息化管理水平。为送水公司减轻了工作负担，也为广大客户解决了不知道什么情况下没水的困扰。该设计所需的设备简单、价格实惠，可广大应用于各个宿舍、教学楼以及各家各户中，具有广阔的市场价值。

参考文献

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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