基于物联网的智慧厕所

本实用新型涉及物联网技术领域，特别是涉及一种基于物联网的智慧厕所。

背景技术：

近年来，我国公厕数量基本呈逐年上升状态，截止2017年，我国公厕数量达13.26万座，然而在这庞大的基数下，公众的如厕体验仍然没有得到大幅度的改善。在各大景区、地铁站、学校等人流密集场所，长期存在人流高峰期“找厕所难”，“找有空位的厕所难上加难”的问题，且容易发生部分厕所拥挤而其他厕所无人的现象，用户得不到有效指引，厕所资源得不到有效利用。

目前大部分厕所的环境得不到有效的监控，厕所漏水、厕所异味重等不可控问题频频出现。水管或水龙头老化导致漏水的问题，不仅影响如厕体验，还浪费了公共资源。

在目前的厕所中，大多是采用普通led灯，所有的灯均长期打开，会在厕所使用的空白期浪费电较多。

针对以上问题，现在已经有个别公司推出了智能公厕解决方案，这些方案虽然可以解决厕所人流，坑位检测等部分问题，但是功能不够全面。

申请号：201710077155.9，专利名称：一种基于物联网的厕所蹲位实时查询系统，通过红外蹲位感应器通知无线通信模块是否有人，通过压电效应原理实现嵌入式压电供电模块为无线通信模块供能，无线通信模块采用zigbee网络传输蹲位信号，主控模块收集所有蹲位信号通过无线上网模块上传，结合云平台服务器，搭建移动互联网平台。

申请号：201810762578.9，专利名称：一种基于物联网的公厕实时监测系统包括云平台端模块，中央控制器模块，公众客户端模块，网络传输模块及设于单个厕所坑位的传感器模块，传感器模块包括红外传感器及脉冲多普勒雷达传感器，中央控制器模块通过rs485总线从各传感器模块接收到是否有人使用的数据及地理位置后，将数据打包、封装，使用udp协议，以每秒一个包的频率通过网络传输模块向云平台客户端模块传送数据，云平台客户端模块将数据实时显示到公众客户端模块。

上述两个专利申请虽然采用红外蹲位感应器检测蹲位是否有人，但是厕所照明灯不能调节，不能检测厕所是否漏水。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于物联网的智慧厕所，设置有蹲位检测装置检测蹲位数量；设置有第一led灯组和第二led灯组，调节厕所的照明；设置有故障检测模块，检测厕所是否漏水。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于物联网的智慧厕所，包括微处理器，微处理器连接有无线通讯模块，其关键在于，微处理器还连接有人体红外感应开关、第一led灯组、第二led灯组、故障检测模块、蹲位检测装置；人体红外感应开关用于检测厕所内的人员信息发送给微处理器，微处理器控制第一led灯组、第二led灯组的亮灭；故障检测模块包括设置在厕所主水管上的流量传感器，流量传感器前方的厕所主水管上还设置有电磁水阀；流量传感器和电磁水阀连接微处理器；蹲位检测装置包括设置在厕所门上的旋转门卡位器，旋转门卡位器包括转轴、手柄、端盖；转轴的内端穿过固定在厕所门内壁上的端盖后与手柄固连，转轴的外端贯穿厕所门并设置有卡台，端盖上固定设置有第一接触片，手柄内侧设置有与第一接触片配合的第二接触片；第一接触片连接微处理器，第二接触片接地；转轴的外端还设置有应急开启槽。

上述结构设置的效果为，人体红外感应开关和蹲位检测装置用于检测厕所内有无人员，人体红外感应开关可以设置为一个或多个；人体红外感应开关和蹲位检测装置发送信号给微处理器，厕所有人时，微处理器控制第一led灯组、第二led灯组全部点亮；没有人时，微处理器控制第一led灯组、第二led灯组中的其中一个点亮，另一个熄灭，保持厕所的一个较低的照明状态，节约电能；上述结构设置比较适合那种没有透明窗户或晚上需要开放的厕所，厕所在没有人时，不会全黑，方便人员进入厕所。特别是对女生来说，在晚上去公厕时，厕所保持适当的灯光，能更有安全感。

由于上厕所的人员在蹲位方便时，身体位置往往较低，不容易被人体红外感应开关捕捉到，本申请通过人体红外感应开关结合蹲位检测装置对厕所内的人员进行检测，能够更有效的检测厕所内是否有人。

流量传感器用于检测厕所主水管的流量；当人体红外感应开关和蹲位检测装置检测厕所内没有人员，流量传感器检测到流量大于设定阈值，微处理器通过无线通讯模块发出水故障信号，传送到云平台。然后，微处理器控制电磁水阀关闭。有人进入时，微处理器接收到信号，微处理器控制电磁水阀打开，有利于节约用水。

厕所内水管破裂、阀门损坏、或水龙头未关闭时，均会引起漏水，造成流量传感器在厕所没有人时流量大于设定阈值；这时微处理器发出水故障信号，提醒厕所漏水。

蹲位检测装置用于检测厕所的蹲位是否有人，把检测结果发送到微处理器；微处理器通过无线通讯模块发出信号，传送到云平台。

其中，旋转门卡位器、第一接触片、第二接触片形成一个旋转开关，用户进入蹲位，旋转手柄关闭厕所门时，第一接触片与第二接触片相抵接；微处理器的相应管脚通过第一接触片、第二接触片接地；微处理器收到接地信号，表示蹲位有人；反之，用户旋转手柄打开厕所门，走出蹲位时，第一接触片与第二接触片相分离；微处理器的相应管脚连接电源；微处理器收到高电平信号，表示蹲位无人。

其中，第一接触片可呈圆弧状固定在端盖上通过软导线连接微处理器，端盖可以由塑料制成。第二接触片由弹性的导电材料制成，手柄旋转时，第二接触片能够扫过第一接触片与第一接触片相抵接，第二接触片与第一接触片相抵接时，手柄能够锁住厕所门；第二接触片能够继续旋转，第二接触片与第一接触片分离时，手柄打开厕所门。第二接触片通过软导线接地。

转轴转动设置在厕所门上，转轴的外端贯穿厕所门并设置有卡台，当有小孩或老人在蹲位内出现事故时，可以通过工具插入应急开启槽，打开厕所门。

本装置的厕所门指厕所蹲位的门，每一个厕所门均设置有上述的装置。

所述微处理器连接有显示器。显示器设置在厕所外面的墙壁上，用于显示空余蹲位数目。

所述微处理器连接有声音传感器。声音传感器固定设置于厕所内的墙壁上。厕所内的人可以通过发出声响给声音传感器，声音传感器给微处理器信号，表示厕所有人，微处理器可控制第一led灯组、第二led灯组全部点亮。

厕所门上还设置有指示led灯，指示led灯与微处理器相连接。指示led灯设置于厕所门外壁。

微处理器通过蹲位检测装置检测到相应的蹲位有人时，控制相应的厕所门上的指示led灯点亮，表示蹲位有人。

所述微处理器经光线检测电路连接有光敏电阻。光敏电阻设置于厕所内。

光敏电阻用于检测厕所的照明，当第一led灯组、第二led灯组全黑，光敏电阻检测厕所的亮度低于相应的阈值时，发送信号给微处理器，微处理器通过无线通讯模块发出信号，传送到云平台。

所述微处理器还连接有空气质量传感器和换气扇，微处理器根据空气质量传感器和蹲位检测装置的信号控制换气扇的开关。

微处理器通过蹲位检测装置检测到蹲位内有人时，控制换气扇打开。

空气质量传感器用于检测厕所的异味信号数据给微处理器，异味信号数据大于设定的阈值时，即控制换气扇打开，小于设定的阈值且蹲位内没有人时可控制换气扇关闭。

所述应急开启槽为矩形槽。

将应急开启槽设为矩形槽，关键时，可以通过钥匙、螺丝刀之类头部截面大致为矩形的工具插入应急开启槽打开厕所门。矩形槽截面尺寸可与常用截面为矩形的钥匙截面尺寸相适应。

所述电磁水阀采用hope51水用电磁阀；所述流量传感器采用yf-s201霍尔水流量传感器。

显著效果:本实用新型提供了一种基于物联网的智慧厕所，设置有蹲位检测装置检测蹲位数量；设置有第一led灯组和第二led灯组，调节厕所的照明；设置有故障检测模块，检测厕所是否漏水。

附图说明

图1为本实用新型的电路模块图；

图2为厕所门的结构图；

图3为图2的a部放大图；

图4为蹲位检测装置的结构图；

图5为图2的后视图；

图6为故障检测模块的安装结构示意图；

图7为微处理器的电路图；

图8为第一led灯组的控制电路图；

图9为电磁水阀的控制电路图；

图10为指示led灯的控制电路图；

图11为换气扇的控制电路图；

图12为光线检测电路的电路图；

图13为电源模块的电路图；

图14为蹲位检测装置的布线图；

图15为无线通讯模块的电路图；

图16为人体红外感应开关的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1-图16所示，一种基于物联网的智慧厕所，包括微处理器1，微处理器1连接有无线通讯模块11，其关键在于，微处理器1还连接有人体红外感应开关12、第一led灯组13、第二led灯组14、故障检测模块2、蹲位检测装置3；人体红外感应开关12用于检测厕所内的人员信息发送给微处理器1，微处理器1控制第一led灯组13、第二led灯组14的亮灭；故障检测模块2包括设置在厕所主水管20上的流量传感器21，流量传感器21前方的厕所主水管20上还设置有电磁水阀22；流量传感器21和电磁水阀22连接微处理器1；蹲位检测装置3包括设置在厕所门4上的旋转门卡位器5，旋转门卡位器5包括转轴51、手柄52、端盖53；转轴51的内端穿过固定在厕所门4内壁上的端盖53后与手柄52固连，转轴51的外端贯穿厕所门4并设置有卡台511，端盖53上固定设置有第一接触片531，手柄52内侧设置有与第一接触片531配合的第二接触片521；第一接触片531连接微处理器1，第二接触片521接地；转轴51的外端还设置有应急开启槽512。

所述微处理器1连接有显示器。显示器设置在厕所外面的墙壁上，用于显示空余蹲位数目。显示器可选用jm12864co2点阵型液晶显示器，通过串口与微处理器1连接。

所述微处理器1连接有声音传感器。声音传感器固定设置于厕所内的墙壁上。厕所内的人可以通过发出声响给声音传感器，声音传感器给微处理器1信号，表示厕所有人，微处理器1可控制第一led灯组13、第二led灯组14全部点亮。

声音传感器可选用亚博智能yahboom声音传感器模块、3c-go声音传感器模块等。

微处理器1设置有电源模块，电源模块为微处理器1、指示led灯41供电。

端盖53上还设置有限位螺钉54，用于限定手柄52的转动角度。

如图16所示，人体红外感应开关12可以选用zt-irsxd008人体红外感应开关，zt-irsxd008人体红外感应开关的控制开关的一端连接5v直流电源，另一端连接微处理器1的相应管脚，给管脚施加高电平或低电平控制信号；控制开关的另一端还经电阻接地，图略。

图8为第一led灯组13的控制电路图；微处理器1的相应管脚控制三极管q1通断电，三极管q1控制第一继电器的线圈j1-1通断电，第一继电器的常开开关j1-2控制第一led灯组13通断电。

第二led灯组14与第一led灯组13的控制电路图相同。

图9为电磁水阀的控制电路图；微处理器1的相应管脚控制三极管q2通断电，三极管q2控制第二继电器的线圈j2-1通断电，第二继电器的常开开关j2-2控制电磁水阀22通断电。

图10为指示led灯的控制电路图；微处理器1的相应管脚控制三极管q3通断电，三极管q3控制第三继电器的线圈j3-1通断电，第三继电器的常开开关j3-2控制指示led灯41通断电。

图11为换气扇的控制电路图；微处理器1的相应管脚控制三极管q4通断电，三极管q4控制第四继电器的线圈j4-1通断电，第四继电器的常开开关j4-2控制换气扇61通断电。

转轴51还设置有定位机构，用户将手柄52旋转到水平状态或垂直状态时，定位机构能够将手柄52定位在水平状态或垂直状态，定位机构采用现有成熟技术，不再赘述，图略。

上述结构设置的效果为，人体红外感应开关12和蹲位检测装置3用于检测厕所内有无人员，人体红外感应开关12可以设置为一个或多个；人体红外感应开关12和蹲位检测装置3发送信号给微处理器1，厕所有人时，微处理器1控制第一led灯组13、第二led灯组14全部点亮；没有人时，微处理器1控制第一led灯组13、第二led灯组14中的其中一个点亮，另一个熄灭，保持厕所的一个较低的照明状态，节约电能；上述结构设置比较适合那种没有透明窗户或晚上需要开放的厕所，厕所在没有人时，不会全黑，方便人员进入厕所。特别是对女生来说，在晚上去公厕时，厕所保持适当的灯光，能更有安全感。

由于上厕所的人员在蹲位方便时，身体位置往往较低，不容易被人体红外感应开关12捕捉到，本申请通过人体红外感应开关12结合蹲位检测装置3对厕所内的人员进行检测，能够更有效的检测厕所内是否有人。

比如，第一led灯组13有9个灯，第二led灯组14有3个灯，没有人时，仅将第二led灯组14点亮，有利于节约电能。

流量传感器21用于检测厕所主水管20的流量；当人体红外感应开关12和蹲位检测装置3检测厕所内没有人员，流量传感器21检测到流量大于设定阈值，微处理器1通过无线通讯模块11发出水故障信号，传送到云平台。微处理器1延时一分钟控制电磁水阀22关闭。有人进入时，微处理器1接收到信号，微处理器1控制电磁水阀22打开，有利于节约用水。

厕所内水管破裂、阀门损坏、或水龙头未关闭时，均会引起漏水，造成流量传感器21在厕所没有人时流量大于设定阈值；这时微处理器1发出水故障信号，提醒厕所漏水。

蹲位检测装置3用于检测厕所的蹲位是否有人，把检测结果发送到微处理器1；微处理器1通过无线通讯模块11发出信号，传送到云平台。

微处理器1通过无线通讯模块11发送信号到云平台的技术属于成熟技术，在背景技术资料中已经叙述，本专利不再详细赘述。

无线通讯模块11可采用wifi模块、gsm模块、nb-iot模块等，nb-iot模块可以是m5310-a模块，通过无线物联卡形式将数据传输到nb-iot基站，基站连接到核心网，核心网将数据传输到服务器端。wifi模块还可以是乐鑫esp8266模块。

如图2-图4所示，其中，旋转门卡位器5、第一接触片531、第二接触片521形成一个旋转开关，用户进入蹲位，旋转手柄52关闭厕所门4时，第一接触片531与第二接触片521相抵接；微处理器1的相应管脚通过第一接触片531、第二接触片521接地；微处理器1收到接地信号，表示蹲位有人；反之，用户旋转手柄52打开厕所门4，走出蹲位时，第一接触片531与第二接触片521相分离；微处理器1的相应管脚连接电源；微处理器1收到高电平信号，表示蹲位无人。旋转门卡位器5、第一接触片531、第二接触片521形成一个旋转开关，通过该旋转开关使微处理器1的相应管脚连接电源或接地，从而输入相应的高低电平信号。

如图4所示，其中，第一接触片531可呈圆弧状固定在端盖53上通过软导线连接微处理器1，圆弧状的第一接触片531设置在第二接触片521旋转形成的圆面上，该第一接触片531的设置位置和尺寸能够使第二接触片521与第一接触片531相抵接时，手柄52锁住厕所门4；端盖53可以由塑料制成。第二接触片521由弹性的导电材料制成，手柄52旋转时，第二接触片521能够扫过第一接触片531与第一接触片531相抵接，第二接触片521与第一接触片531相抵接时，手柄52能够锁住厕所门4；第二接触片521能够继续旋转，第二接触片521与第一接触片531分离时，手柄52打开厕所门4。第二接触片521通过软导线接地。

第二接触片521设置有球状的端头，通过端头与第一接触片531相配合。第二接触片521还设置有弹簧，通过弹簧将第二接触片521抵接在第一接触片531上。

转轴51转动设置在厕所门4上，转轴51的外端贯穿厕所门4并设置有卡台511，当有小孩或老人在蹲位内出现事故时，可以通过工具插入应急开启槽512，打开厕所门4。

本装置的厕所门4指厕所蹲位的门。

其中，图2为厕所门4靠近蹲位一侧的视图。

如图5所示，卡台511外还套有一个套环513，套环513固定在厕所门4外壁。套环513主要是防止在正常使用的情况下，有人徒手去旋转卡台511。在套环513上还可以转动设置一个挡板，将卡台511遮住，应急时，将挡板掀开，将工具插入应急开启槽512。

厕所门4上还设置有指示led灯41，指示led灯41与微处理器1相连接。指示led灯41设置于厕所门4外壁。

微处理器1通过蹲位检测装置3检测到相应的蹲位有人时，控制相应的厕所门4上的指示led灯41点亮，表示蹲位有人。

如图1和图12所示，所述微处理器1经光线检测电路231连接有光敏电阻23。

其中，图12中的电阻rg即为光敏电阻23，光线检测电路231通过三极管q2的集电极输出高低电平信号给微处理器1。

当灯光照射较强时，光敏电阻rg呈低电阻，与电位器rp分压使三极管q1饱和导通；三极管q1饱和导通使三极管q1的集电极电压接近0v，即三极管q2的基极电压接近0v，所以三极管q2是截止的；三极管q2截止时，输出高电平信号。

当第一led灯组13、第二led灯组14全黑时，光敏电阻rg呈大电阻，与电位器rp分压后，三极管q1的基极电压不足以使三极管q1导通，所以三极管q1为截止状态。三极管q1截止后，三极管q2的基极与电阻r1会形成偏置电路，使三极管q2开始导通，输出低电平信号。

光敏电阻23用于检测厕所的照明，当第一led灯组13、第二led灯组14全黑，光敏电阻23检测厕所的亮度低于相应的阈值时，发送信号给微处理器1，微处理器1通过无线通讯模块11发出信号，传送到云平台。

所述微处理器1还连接有空气质量传感器6和换气扇61，微处理器1根据空气质量传感器6和蹲位检测装置3的信号控制换气扇61的开关。

微处理器1通过蹲位检测装置3检测到蹲位内有人时，控制换气扇61打开。

空气质量传感器6用于检测厕所的异味信号数据给微处理器1，大于设定的阈值时，即控制换气扇61打开，小于设定的阈值且蹲位内没有人时可控制换气扇61关闭。

空气质量传感器6可采用mq-135空气质量传感器、mq-137氨气传感器、mq-137硫化氢传感器、mq-4有机氨传感器。

所述应急开启槽512为矩形槽。

将应急开启槽512设为矩形槽，关键时，可以通过钥匙、螺丝刀之类头部截面大致为矩形的工具插入应急开启槽512打开厕所门4。矩形槽截面尺寸可与常用截面为矩形的钥匙截面尺寸相适应。将应急开启槽512设为矩形槽，与钥匙的尺寸相适应，关键时，可以通过钥匙插入应急开启槽512打开厕所门4，只要钥匙的截面尺寸为矩形均可。

所述电磁水阀22采用hope51水用电磁阀；所述流量传感器21采用yf-s201霍尔水流量传感器。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新型的保护范围。