一种基于声波通信的智能水和/或电控制系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于声波通信的智能水和/或电控制系统及其控制方法，包括智能水和/或电控制装置和移动终端，移动终端设有收发声波信号的声波输出模块和声波接收模块、音频编解码器和控制指令输入模块；智能水和/或电控制装置包括控制阀门、计费模块、控制器以及声波通信模块；所述音频编解码器用于将控制指令转换为声波信号，并通过声波输出模块及声波接收模块，与所述声波通信模块进行声波信号通信连接；所述声波通信模块将接收的声波信号转换成控制指令，所述控制器根据转换后的控制指令对阀门及计费模块进行控制，实现水和/或电计费及通断操作。本发明的系统为用户提供适应性强、稳定性高的无线智能水电控制系统，让生活水电使用更便捷易用。
【专利说明】
一种基于声波通信的智能水和/或电控制系统及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及智能水电设备领域，特指一种基于声波通信的智能水和/或电控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在日常生活中，人们生活用水用电的计费付款方式主要有两种，一种是传统的先使用后付费方式，即一般家庭生活常见的每月支付水电费方式，也是目前大多数自来水电提供方广泛采用的方式，主要通过普通的水表或供电箱进行计量，定期排工作人员上门抄录使用信息，再根据水电价格计费及收取费用。该方式缺点在于，数据抄录、费用收取困难、使用情况不易掌控、不便于水电价格调整、人力成本高及工作量过大等。另一种是学校、工厂等大型集体场所使用的IC卡扣费方式，预先在IC卡中存储费用，根据使用情况进行扣费，但预存的费用花费完后会即时停水停电，用户需提前预算，并持IC卡到指定地点充值，再进行相应的用户信息输入及认证后，才能恢复正常水电使用。IC卡与水电控制装置在进行数据交换时，存在人为的不可靠因素、水价不能实时调控的缺点。随着物联网技术的发展，生产厂家推出智能化的水电供给系统，改变传统的人工处理及IC卡扣费方式，通过移动终端与水电控制装置连接，实现相应的水电使用控制，并进行实时结算扣费等操作。
[0003]在现有技术的水电供给系统中，移动终端一般通过无线网络与水电控制装置连接，进行数据通信，实现相应的控制操作。为了实现无线网络连接，需要架设相应的信号接入点，如普遍使用的无线网络路由器，但在实际使用环境中，水电控制装置一般处于信号较弱的信号盲区，无线网络信号不稳定，导致不能进行正常的水电控制操作，让智能化的水电供给系统不能起到便利使用的作用，已不符合现今智能化控制的需求。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种基于声波通信的新型智能水和/或电控制系统及其控制方法，改变传统的通信方式，且同时解决现有技术的智能化水电供给系统，采用的无线网络通信中，存在的无线网络信号架设门槛以及信号质量差等问题，为用户提供适应性强、稳定性高的无线智能水电控制系统，让生活水电使用更便捷易用。
[0005]为了达到上述目的给出，本发明的技术方案:
[0006]—种基于声波通信的智能水和/或电控制系统，包括智能水和/或电控制装置和移动终端，所述移动终端设有收发声波信号的声波输出模块和声波接收模块、音频编解码器和控制指令输入模块;所述智能水和/或电控制装置包括控制阀门、计费模块、控制器以及声波通信模块;所述音频编解码器用于将控制指令转换为声波信号，并通过声波输出模块和声波接收模块，与所述声波通信模块进行声波信号通信连接;所述声波通信模块将接收的声波信号转换成控制指令，所述控制器根据转换后的控制指令对阀门及计费模块进行控制，实现水和/或电计费及通断操作。
[0007]进一步的，所述移动终端的音频编解码器将控制指令转换为4KHz至20KHz的音频信号。一般人们日常使用及接听的声音频率为22KHz以上范围的音频信号，为了本系统能独立运行，免除其他声波信号的干扰，所述音频编解码器将声波信号转换成4KHz至20KHz的特定频率音频信号，让其形成单独的声波频段通道，进行通信连接，避免受其他声波信号所影响，保证通信质量。
[0008]在上述基础上，所述声波通信模块的声波信号频率与移动终端的音频编解码器的音频信号相配合，形成相互呼应的通信连接。
[0009]对本发明智能水和/或电控制系统的通信范围作改进，所述移动终端与智能水和/或电控制装置的声波信号传输设有特定范围，所述特定范围为10至30厘米的距离，避免受其他声波信号所干扰，以便加强移动终端与智能水和/或电控制装置的点对点配对连接稳定性。
[0010]进一步的，本发明的智能水和/或电控制系统包括水控装置和/或电控装置，所述电控装置为供电箱或供电闸，所述水控装置为水表或饮水机设备的控制器，有效地提高本系统的兼容性，让本系统的适用范围更广泛，更普及。
[0011]再进一步的，所述移动终端为智能手机、平板电脑或智能手表，以便与现今移动终端设备的发展，可适用于市面上可安装智能APP程序的智能手机、平板电脑等智能移动终端设备，甚至是最新推出的智能手表设备，大大提高本系统的适用性。
[0012]对本发明智能水和/或电控制系统的物联网应用作进一步的改进，还包括云端服务器，所述云端服务器存储有移动终端的用户信息，所述用户信息包括水和/或电使用量数据以及扣费数据，以便配合现今移动终端的支付功能，用户只需要使用移动终端就能进行相应的水电使用的实时查询及支付操作。
[0013]在上述基础上，所述移动终端设有网络通信模块，并通过所述网络通信模块与云端服务器连接，所述网络通信模块包括移动运营商的3G/4G模块和/或无线WIFI模块。有利于移动终端与云端服务器之间建立稳定的通信连接，进行相应的信息查询统计及结算扣费操作。
[0014]本发明还提供了一种所述智能水和/或电控制系统的控制方法，至少包括如下步骤:
[0015]Ql:操作移动终端的控制指令输入模块，开启声波连接功能，选择持续发出声波信号的智能水和/或电控制装置，并建立通信连接；
[0016]Q2:通过控制指令输入模块输入控制指令，所述音频编解码器将控制指令转换为声波信号，并从移动终端的声波输出模块发出；
[0017]Q3:所述智能水和/或电控制装置的声波通信模块接收所述声波信号，并将声波信号转换成控制指令发送到控制器；
[0018]Q4:所述控制器根据转换后的控制指令，对阀门进行开关控制，对控制计费模块进行计费操作；
[0019]Q5:所述控制器实时将水和/或电的使用数据通过声波通信模块转换成声波信号，向移动终?而发出；
[0020]Q6:所述移动终端的声波接收模块接收所述声波信号，并通过所述音频编解码器将声波信号转换成实时使用数据；
[0021]Q7:所述移动终端根据接收到的实时使用数据，通过移动运营商的网络信号或无线WIFI信号上传到云端服务器，进行相应结算及扣费操作。
[0022]进一步的，在上述步骤Ql前还包括所述智能水和/或电控制装置对运行状态的判断步骤，所述判断步骤包括:
[0023]Pl:所述智能水和/或电控制装置的控制器对所述阀门、计费模块以及声波通信模块的运行状态进行记录；
[0024]P2:如所述阀门、计费模块以及声波通信模块在运作状态时，将保持运行状态;如不处于运行状态，则跳转到步骤P3;
[0025]P3:所述控制器发出请求被控制的邀请信号，所述声波通信模块将邀请信号转换成声波信号持续向外发出，等待移动终端的连接响应。
[0026]通过上述对智能水和/或电控制装置的运行状态进行判断处理，让智能水和/或电控制装置分析目前的使用情况，如没有使用，将发出使用邀请信号，以便后续使用者进行使用，有效地提高本智能水和/或电控制系统的实用性。
[0027]本发明基于声波通信的智能水和/或电控制系统及其控制方法，与现有技术相比，所述智能水和/或电控制装置具有专门转换及收发声波信号的声波通信模块，与移动终端的控制指令输入模块以及音频编解码器相配合，采用声波信号通信方式，进行无线连接及数据传输，移动终端不需以传统的无线网络与智能水和/或电控制装置连接，有效地解决现有技术中，采用无线网络连接时，构建无线网络信号接入点的门槛问题，以及由于水和/或电控制装置处于信号较弱的信号盲区，导致无线网络信号质量差的问题。使用时，只需要通过移动终端的控制指令输入模块进行相应的控制操作，让移动终端的音频编解码器将控制指令转换成4KHz至20KHz的特定音频声波信号发出，所述智能水和/或电控制装置的声波通信模块相配合地收发所述特定音频声波信号，避免受其他声波信号的影响，并将声波信号转换会控制指令，让控制器根据控制指令对阀门及计费模块进行相应计费及通断操作，实现无线连接及智能控制，为用户提供连接稳定，操作方便的水电使用控制环境。
[0028]另外，本发明的智能水和/或电控制系统，与现有技术中的NFC技术连接方式相比，由于NFC方式连接需要相应的配对认证操作，数据传输的距离短，而且并不是所有的移动终端都具有NFC硬件模块，NFC方式连接存在局限性。本系统通过声波信号连接及传输数据，不需要连接前进行相应的配对认证操作，操作更方便，且信号传输范围比NFC的更大，有效地加强无线连接的使用效率，让用户操作更方便易用。
【附图说明】
[0029]图1为发明一种基于声波通信的智能水和/或电控制系统结构示意图；
[0030]图2为应用发明智能水和/或电控制系统的控制方法流程图；
[0031]图3为本发明智能水和/或电控制系统的智能水和/或电控制装置对运行状态的判断步骤流程图。
【具体实施方式】
[0032]结合【附图说明】本发明一种基于声波通信的智能水和/或电控制系统及其控制方法。
[0033]如图1所示，该智能水和/或电控制系统，包括移动终端和智能水和/或电控制装置，所述移动终端设有收发声波信号的声波输出模块和声波接收模块、音频编解码器和控制指令输入模块，所述控制指令输入模块可优选为移动终端的智能APP;所述智能水和/或电控制装置包括控制阀门、计费模块、控制器以及声波通信模块;所述音频编解码器用于将控制指令转换为声波信号，并通过声波输出模块和声波接收模块，与所述声波通信模块进行声波信号通信连接;所述声波通信模块将接收的声波信号转换成控制指令，所述控制器根据转换后的控制指令对阀门及计费模块进行控制，实现水和/或电计费及通断操作。
[0034]其中，所述移动终端的音频编解码器将控制指令转换为4KHz至20KHz的音频信号。一般人们日常使用及接听的声音频率为22KHz以上范围的音频信号，为了本系统能独立运行，免除其他声波信号的干扰，所述音频编解码器将声波信号转换成4KHz至20KHz的特定频率音频信号，让其形成单独的声波频段通道，进行通信连接，避免受其他声波信号所影响，保证通信质量。
[0035]同时，所述智能水和/或电控制装置的声波通信模块的声波信号频率也同样为所述特定频率的声波信号，以便相互配合，形成相互呼应的通信连接。
[0036]优选地，对本智能水和/或电控制系统的通信范围作优化，所述移动终端与智能水和/或电控制装置的声波信号传输设有特定范围，所述特定范围为10至30厘米的距离，避免受其他声波信号所干扰，以便加强移动终端与智能水和/或电控制装置的点对点配对连接稳定性。
[0037]优选地，对本智能水和/或电控制系统包括水控装置和/或电控装置，所述电控装置可优选为供电箱或供电闸，所述水控装置可优选为日常生活的自来水龙头水表，或者是可直接饮用的饮水机或相应的饮水设备。有效地提高本系统的兼容性，让本系统的适用范围更广泛，更普及。
[0038]所述移动终端可优选为智能手机、平板电脑或智能手表，以便与现今移动终端设备的发展，可适用于市面上可安装智能APP程序的智能手机、平板电脑等智能移动终端设备，甚至是最新推出的智能手表设备，大大提高本系统的适用性。
[0039]优选地，对本智能水和/或电控制系统的物联网应用作优化，所述智能水和/或电控制系统还包括云端服务器，所述云端服务器存储有移动终端的用户信息，所述用户信息包括水和/或电使用量数据以及扣费数据，以便配合现今移动终端的支付功能，用户只需要使用移动终端就能进行相应的水电使用的实时查询及支付操作。
[0040]优选地，所述移动终端设有网络通信模块，并通过所述网络通信模块与云端服务器连接，所述网络通信模块包括移动运营商的3G/4G模块和/或无线WIFI模块，有利于移动终端与云端服务器之间建立稳定的通信连接，进行相应的信息查询统计及结算扣费操作。
[0041]如图2所示，本发明应用所述智能水和/或电控制系统的控制方法，步骤包括:操作移动终端的控制指令输入模块，开启声波连接功能，选择持续发出声波信号的智能水和/或电控制装置，并建立通信连接;通过控制指令输入模块输入控制指令，所述音频编解码器将控制指令转换为声波信号，并从移动终端的声波输出模块发出;所述智能水和/或电控制装置的声波通信模块接收所述声波信号，并将声波信号转换成控制指令发送到控制器;所述控制器根据转换后的控制指令，对阀门进行开关控制，对控制计费模块进行计费操作;所述控制器实时将水和/或电的使用数据，通过声波通信模块转换成声波信号，向移动终端发出；所述移动终端的声波接收模块接收所述声波信号，并通过所述音频编解码器将声波信号转换成实时使用数据;所述移动终端根据接收到的实时使用数据，通过移动运营商的网络信号或无线WIFI信号上传到云端服务器，进行相应结算及扣费操作。
[0042]为了提高本智能水和/或电控制系统的实用性，如图3所示，在移动终端与智能水和/或电控制装置建立连接前，还包括所述智能水和/或电控制装置对运行状态的判断步骤，所述判断步骤包括:所述智能水和/或电控制装置的控制器对所述阀门、计费模块以及声波通信模块的运行状态进行记录;如所述阀门、计费模块以及声波通信模块在运作状态时，将保持运行状态;如不处于运行状态，所述控制器发出请求被控制的邀请信号，所述声波通信模块将邀请信号转换成声波信号持续向外发出，等待移动终端的连接响应。
[0043]根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
【主权项】
1.一种基于声波通信的智能水和/或电控制系统，包括智能水和/或电控制装置和移动终端，其特征在于:所述移动终端设有收发声波信号的声波输出模块和声波接收模块、音频编解码器和控制指令输入模块;所述智能水和/或电控制装置包括控制阀门、计费模块、控制器以及声波通信模块;所述音频编解码器用于将控制指令转换为声波信号，并通过声波输出模块和声波接收模块，与所述声波通信模块进行声波信号通信连接;所述声波通信模块将接收的声波信号转换成控制指令，所述控制器根据转换后的控制指令对阀门及计费模块进行控制，实现水和/或电计费及通断操作。2.根据权利要求1所述的智能水和/或电控制系统，其特征在于，所述移动终端的音频编解码器将控制指令转换为4KHz至20KHz的音频信号。3.根据权利要求2所述的智能水和/或电控制系统，其特征在于，所述声波通信模块的声波信号频率与移动终端的音频编解码器的音频信号相配合。4.根据权利要求1所述的智能水和/或电控制系统，其特征在于，所述移动终端与智能水和/或电控制装置的声波信号传输设有特定范围，所述特定范围为10至30厘米的距离。5.根据权利要求1所述的智能水和/或电控制系统，其特征在于，包括水控装置和/或电控装置，所述电控装置为供电箱或供电闸，所述水控装置为水表或饮水机设备的控制器。6.根据权利要求1所述的智能水和/或电控制系统，其特征在于，所述移动终端为智能手机、平板电脑或智能手表。7.根据权利要求1所述的智能水和/或电控制系统，其特征在于，还包括云端服务器，所述云端服务器存储有移动终端用户信息，所述用户信息包括水和/或电使用量数据及扣费数据。8.根据权利要求7所述的智能水和/或电控制系统，其特征在于，所述移动终端设有网络通信模块，并通过所述网络通信模块与云端服务器连接，所述网络通信模块包括移动运营商的3G/4G模块和/或无线WIFI模块。9.一种应用权利要求7至8任一项所述智能水和/或电控制系统的控制方法，其特征在于，至少包括如下步骤: Ql:操作移动终端的控制指令输入模块，开启声波连接功能，选择持续发出声波信号的智能水和/或电控制装置建立通信连接； Q2:通过控制指令输入模块输入控制指令，所述音频编解码器将控制指令转换为声波信号，并从移动终端的声波输出模块发出； Q3:所述智能水和/或电控制装置的声波通信模块接收所述声波信号，并将声波信号转换成控制指令发送到控制器； Q4:所述控制器根据转换后的控制指令，对阀门进行开关控制，对控制计费模块进行计费操作； Q5:所述控制器实时将水和/或电的使用数据通过声波通信模块转换成声波信号，向移动终?而发出； Q6:所述移动终端的声波接收模块接收所述声波信号，并通过所述音频编解码器将声波信号转换成实时使用数据； Q7:所述移动终端根据接收到的实时使用数据，通过移动运营商的网络信号或无线WIFI信号上传到云端服务器，进行相应结算及扣费操作。10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在步骤Ql前还包括所述智能水和/或电控制装置对运行状态的判断步骤，所述判断步骤包括: Pl:所述智能水和/或电控制装置的控制器对所述阀门、计费模块以及声波通信模块的运行状态进行记录； P2:如所述阀门、计费模块以及声波通信模块在运作状态时，将保持运行状态；如不处于运行状态，则跳转到步骤P3; P3:所述控制器发出请求被控制的邀请信号，所述声波通信模块将邀请信号转换成声波信号持续向外发出，等待移动终端的连接响应。
【文档编号】G08C23/02GK105844894SQ201610323583
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】肖映彬, 吴风波, 郑卫红, 李健
【申请人】广州中卡智能科技有限公司