一种用于净水设备的智能软硬件一体化方法与流程

本发明涉及净水设备技术领域，具体地说是一种用于净水设备的智能软硬件一体化方法。

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背景技术：
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目前，市面上的净水设备种类繁多，质量也是良莠不齐，这些净水设备的机器状态、滤芯寿命和水质情况等都隐藏在机器内部，用户无法清晰的掌握。而很多净水器长期使用后，导致水垢堆积、滤芯未及时更换、设备漏水等诸多问题，不管是净水质量还是使用安全，均无法得到保障，从而给大众饮水安全带来了很大隐患。

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技术实现要素：
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本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种用于净水设备的智能软硬件一体化方法，使得用户可以更加方便、直观、全面的了解所有饮水安全的信息，确保净水质量及使用安全均得到了保障，消除了传统净水设备给人们饮水安全带来的隐患问题。

为实现上述目的设计一种用于净水设备的智能软硬件一体化方法，首先在净水设备中嵌入智能主控板，在互联网人机交互端架构web、微信/APP、备份服务器，利用GPRS模块将智能主控板与云中间层通信连接，云中间层另一端连接云服务器，云服务器的输出端连接web端、微信/APP端、备份服务器，智能主控板通过物联网技术将净水设备的信息收集并通过TCP/IP协议，利用GPRS模块传输至云中间层，自动解析出净水设备信息发至云服务器，云服务器经过运算后推送到微信/APP端或者web端显示出来，使得用户第一时间掌握净水设备状态，并对净水设备进行相应操作。

所述web端、微信/APP端负责接收用户指令，云中间层负责传输指令，智能主控板接收并处理指令后返回信息，云中间层实时监听智能主控板指令并接收智能主控板返回信息，存储到云服务器，再由web端、微信/APP端负责信息的展示。

所述智能主控板集成有TDS监测系统、流量系统、控制系统、漏水监测、显示系统、联网系统、滤芯系统、计费系统、硬件升级系统、报警系统及水质系统。

所述硬件升级系统采用USB升级或远程升级，硬件升级系统通过云平台对智能主控板软件升级换代。

所述水质系统通过TDS探针对原水和纯水分别进行侦测，采样周期内累计周期脉冲计量TDS值，所述流量系统采用霍尔传感转轮式流量计，通过自适应流速算法统计制水升数。

所述控制系统依据高低压开关信号输入和电磁阀输出来控制机器制水、缺水、满水、冲洗的基本净水处理，所述报警系统由数据异常、时间异常、漏水异常、制水异常、水质异常组成。

所述显示系统采用MCU收集数据后，通过计算整理，将信息反馈在显示屏上，包括TDS、运行状态、滤芯情况、联网情况、流量情况、计费情况。

所述联网系统采用GPRS模块及TCP/IP协议与云中间层握手连接，通过GPRS模块实现双工通信。

所述滤芯系统采用滤芯寿命算法，根据使用时间、过滤流量、水质情况综合计算出滤芯寿命，并在剩余20％滤芯寿命时提醒换芯，所述计费系统通过流量计费模式和天数计费模式，计费系统采用浮点型运算逻辑与冗余过滤技术。

所述净水设备包括五级滤芯1、原水TDS探针2、低压开关3、水路接口4、增压泵5、净水TDS探针6、流量计7、高压开关8、进水电磁阀9、废水电池阀10、电源转接板11，所述五级滤芯1包括5umPP棉滤芯、CTO活性炭、1umPP棉滤芯、后置活性炭，所述净水设备还配置有压力储水桶，所述压力储水桶与水路接口4连接，所述增压泵5、高压开关8、低压开关3、流量计7、原水TDS探针2、净水TDS探针6、进水电磁阀9、废水电磁阀10、电源转接板11分别接入智能主控板。

本发明同现有技术相比，通过提供了一种净水设备软硬件一体化方法，该净水设备从硬件到平台软件，几乎可以让用户在任何地方都可以随时掌握净水设备的最新情况，使得用户可以更加方便、直观、全面的了解所有饮水安全的信息，包括水质情况、滤芯情况、计费情况、制水状态等，并且遇到报警情况可以远程停机处理，为饮水安全上了一把锁，确保净水质量及使用安全均得到了保障，使用户放心的使用净化水，从而改变了大众的饮水习惯，消除了传统净水设备给人们饮水安全带来的隐患问题。

[附图说明]

图1是本发明的结构框架图；

图2是本发明中净水设备实施例结构示意图；

图中：1、五级滤芯 2、原水TDS探针 3、低压开关 4、水路接口 5、增压泵 6、净水TDS探针 7、流量计 8、高压开关 9、进水电磁阀 10、废水电池阀 11、电源转接板。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

本发明提供了一种用于净水设备的智能软硬件一体化方法，首先在净水设备中嵌入智能主控板，在互联网人机交互端架构web、微信/APP、备份服务器，利用GPRS模块将智能主控板与云中间层通信连接，云中间层另一端连接云服务器，云服务器的输出端连接web端、微信/APP端、备份服务器，智能主控板通过物联网技术将净水设备的信息收集并通过TCP/IP协议，利用GPRS模块传输至云中间层，自动解析出净水设备信息发至云服务器，云服务器经过运算后推送到微信/APP端或者web端显示出来，使得用户第一时间能够掌握净水设备状态，并对净水设备进行相应操作。web端、微信/APP端负责接收用户指令，云中间层负责传输指令，智能主控板接收并处理指令后返回信息，云中间层实时监听智能主控板指令并接收智能主控板返回信息，存储到云服务器，再由web端、微信/APP端负责信息的展示。

本发明中，智能主控板集成有TDS监测系统、流量系统、控制系统、漏水监测、显示系统、联网系统、滤芯系统、计费系统、硬件升级系统、报警系统及水质系统，通过物联网技术将净水设备的信息收集并通过TCP/IP协议，利用GPRS传输至云中间层，制定好的传输协议，自动解析出净水设备信息发至云服务器经过运算后推送到APP、微信端或者web端显示出来。其中，硬件升级系统采用USB升级+远程升级两种方式，可通过云平台对主控板软件升级换代。水质系统通过TDS探针，对原水和纯水分别侦测，采样周期内累计周期脉冲计量TDS值。流量系统采用霍尔传感转轮式流量计，通过自适应流速算法可以统计制水升数。控制系统依据高低压开关信号输入和电磁阀输出来控制机器制水、缺水、满水、冲洗等基本净水处理。报警系统由数据异常、时间异常、漏水异常、制水异常、水质异常等部分组成，全面监控我们的饮水健康。显示系统中，MCU收集数据后，通过计算整理，将直观有效的信息反馈在显示屏上，包括TDS、运行状态、滤芯情况、联网情况、流量情况、计费情况等。联网系统采用A8500模块，TCP/IP协议与云中间层握手连接，通过GPRS实现双工通信，无论用户身处哪里，在公司、在路上都可以一受掌握家中设备情况。滤芯系统采用最科学、最综合的滤芯寿命算法，根据使用时间、过滤流量、水质情况综合计算出滤芯寿命，并在剩余20％滤芯寿命时开始提醒换芯。计费系统针对净水设备厂家的各种商业模式创新，迎合物联设备的灵活多变，一体化设备的使用，可通过流量计费模式和天数计费模式，双模式的运算逻辑使软硬件一体化的匹配度得到充分发挥，该计费系统要求精确和小量度，采用了浮点型运算逻辑与冗余过滤技术。

云交互架构为：云服务器+云中间层，其中，云中间层实时监听下位机指令并接收下位机返回信息，存储到云服务器，下位机使用GSM制式、GPRS数据流，对制定域名和端口号发送数据。Web架构为：云服务器+云中间层+Web站点，其中，Web站点负责接收用户指令，云中间层负责传输指令，下位机负责接收并处理指令，下位机处理指令并返回信息，云中间层监听下位机端口和IP，接收数据并连接存储到云服务器，Web站点负责信息的展示；同理用户消费触发下位机指令，下位机处理指令并返回信息，云中间层监听下位机端口和IP，接收数据并连接存储到云服务器，Web站点负责信息的展示。微信/APP架构为：云服务器+云中间层+移动站点，其中移动站点负责接收用户指令，云中间层负责传输指令，下位机负责接收并处理指令，下位机处理指令并返回信息，云中间层监听下位机端口和IP，接收数据并连接存储到云服务器，Web站点负责信息的展示；同理用户消费触发下位机指令，下位机处理指令并返回信息，云中间层监听下位机端口和IP，接收数据并连接存储到云服务器，移动站点负责信息的展示。

如附图2所示，本发明以一种家用厨下式五级过滤净水器为实施例。净水设备包括五级滤芯1、原水TDS探针2、低压开关3、水路接口4、增压泵5、净水TDS探针6、流量计7、高压开关8、进水电磁阀9、废水电池阀10、电源转接板11。设备采用的五级滤芯分别为5umPP棉滤芯、CTO活性炭、1umPP棉滤芯、后置活性炭，并配置压力储水桶，压力储水桶与水路接口连接，增压泵、高压开关、低压开关、流量计、原水TDS探针、净水TDS探针、进水电磁阀、废水电磁阀、24V直流稳压电源均接入智能主控板。

本发明的智能主控板中，下排接口连接高低压开关、电磁阀和24V电源，上排接口依次从左到右设置为原水TDS探针、净水TDS探针、漏水接口、显示板、流量计，左侧为A8500通信模组，MCU通过串口信号AT指令设置通信模式与云中间层通信，MCU型号为STM32F105RBT6，通过FreeRTOS系统来进行任务调度，K1、K2为进水电磁阀及增压泵和废水电池阀的控制继电器。其中，显示板是净水设备上的显示界面，采用LED矩阵排列显示，上排显示净水及原水TDS值，中间部分是净水设备的运行状态，包括制水状态和滤芯状态及联网状态，下排是制水流量显示和计费情况。通过web交互界面，用户可以输入网址http://ibase.mission-ciyco.com/，输入账号密码进入首页，在机器命令页面进行相关指令操作。通过微信/APP界面，用户打开微信，关注CIYCO公众号，进入登录页面，输入账号密码，查看机器信息，切换到个人中心，进行充值等相关操作。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。