基于神经网络和单片机的智能节水水龙头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能水龙头，尤其涉及一种基于神经网络和单片机的智能节水水龙头，该水龙头具有精准可调节、可回流的特点。
【背景技术】
[0002]当下，可调温的水龙头在我国普及率很高，无论是在家中:洗浴上、洗漱上、厨房里，还是在公共场合:商场等地方，我们都可以享受到热水，可以根据自己的意愿进行调控温度。
[0003]现有的技术，就是通过水龙头连接热水器出水和冷的自来水，通过调控龙头，选择不同的冷水和热水比例混合，达到得到温水的目的。这样做的确解决了人们对于热水的需求，但是事实上，人们不得不面对一个现状，就是用户总是需要花很多时间去调试热水，就算水龙头可以出热水，但是常常不是用户想要的，在理发店，商场，厨房等常常会遇到这种情况，需要调试很久，非常影响用户体验，且调试过程中的出水，若不是刻意去收集往往都被白白流掉，造成了水资源的极大浪费。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有精准可调节、可回流特点的基于神经网络和单片机的智能节水水龙头。
[0005]本发明的基于神经网络和单片机的智能节水水龙头，包括具有冷、热两路进水的水龙头本体，还包括单片机、触摸显示屏、蜂鸣报警器;在水龙头出水口设有第一电磁阀，在出水口前端设有回流管，回流管管口设有第二电磁阀，在第二电磁阀前端设有用于检测水温的第一温度传感器，水龙头外设有用于检测环境温度的第二温度传感器，水龙头本体上冷水进水处及热水进水处各设有一只流量控制器;所述的第一电磁阀、第二电磁阀、第一温度传感器、第二温度传感器、两只流量控制器、触摸显示屏、蜂鸣报警器分别与单片机连接。
[0006]所述的第一电磁阀、第二电磁阀均为常闭电磁阀。所述的单片机通过BP算法预测所需温度，计算出所需冷、热水流量比例并控制两只流量控制器使水龙头内水温达到该预测温度。
[0007]所述的单片机采用ARMLPC2210单片机。
[0008]上述技术方案中，所述的单片机通过BP算法预测下次出水所需温度的具体方法如下:
[0009]单片机记录每次实际出水温度，并将下次出水的前10-30次用水温度记录作为样本，使用BP算法逼近获得用户用水温度趋势函数，并用此函数预测出下一次用水可能温度T;采用模糊控制器设定规则:设连续两天温差值为AT，根据经验对不同的AT设定相应的环境温度影响因子At，将当前两天的温差作为输入写入模糊控制器，模糊控制器根据预先设定的规则，输出相应的At，单片机输出最终预测结果T+At。
[0010]当水龙头以最终预测温度出水，但出水温度不满足用户需求时，用户通过触摸显示屏设定其所需温度，单片机重新计算所需冷、热水比例并控制两个流量控制器，且当设定温度与预测温度差距小于或等于预先设定的阈值，则两电磁阀状态不变，出水不中断；当设定温度与预测温度差距大于预先设定的阈值，则单片机控制第一电磁阀关闭，同时开启第二电磁阀实现回流，直到当前水温与设定温度差距小于预先设定的阈值，则单片机控制关闭第二电磁阀，开启第一电磁阀，实现出水。
[0011]本发明的智能节水水龙头基于单片机及神经网络的BP算法实现预测下一次用户可能需求水温，提升用户体验，且具有回流功能，可大幅度减少水资源的浪费。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的智能节水水龙头的结构示意图；
[0013]图2是本发明的智能节水水龙头的控制原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。
[0015]如图1所示，本发明的基于神经网络和单片机的智能节水水龙头，包括具有冷、热两路进水的水龙头本体，还包括ARM LPC2210单片机、触摸显示屏、蜂鸣报警器;在水龙头出水口设有第一电磁阀，在出水口前端设有回流管，回流管管口设有第二电磁阀，在第二电磁阀前端设有用于检测水温的第一温度传感器，水龙头外设有用于检测环境温度的第二温度传感器，水龙头本体上冷水进水处及热水进水处各设有一只流量控制器;所述的第一电磁阀、第二电磁阀、第一温度传感器、第二温度传感器、两只流量控制器、触摸显示屏、蜂鸣报警器分别与单片机连接;所述的单片机通过BP算法预测下次出水所需温度，计算出所需冷、热水流量比例并控制两只流量控制器使水龙头内水温达到该预测温度。
[0016]该水龙头的控制原理如图2所示，在每次使用结束后，第一温度传感器将实际的出水温度传入单片机，ARM单片机使用神经网络的BP算法根据近期人们的使用数据，预测出人们下次的需求出水温度。再根据预测的出水温度结合环境温度使用模糊算法精确算出合适的建议出水温度，并默认为需求温度，计算出所需冷、热水流量比例并控制两只流量控制器使水龙头内水温达到该预测温度，快速智能地满足人们需求，避免人们因为调试水温而浪费水。
[0017]所述的第一电磁阀、第二电磁阀均为常闭电磁阀。
[0018]所述的单片机通过BP算法预测下次出水所需温度的具体方法如下:
[0019]单片机记录每次实际出水温度，并将下次出水的前10-30次用水温度记录作为样本，使用BP算法逼近获得用户用水温度趋势函数，并用此函数预测出下一次用水可能温度T;采用模糊控制器设定规则:设连续两天温差值为AT，根据经验对不同的AT设定相应的环境温度影响因子At，将当前两天的温差作为输入写入模糊控制器，模糊控制器根据预先设定的规则，输出相应的At，单片机输出最终预测结果T+At。
[0020]然后单片机根据具体的热水器设置的加热温度和冷水温度，算出需要X%的热水和￥%的体积冷水混合才能满足T+At的出水，单片机控制两个流量控制器，使得冷、热水按Y: X比例流量混合，第一温度传感器实时检测水龙头内温度，未达到T+At，则单片机控制回流口电磁阀开启，进行回流，直到温度达到T+At后关闭。
[0021]当水龙头以最终预测温度出水，但出水温度不满足用户需求时，用户通过触摸显示屏设定其所需温度，单片机重新计算所需冷、热水比例并控制两个流量控制器，且当设定温度与预测温度差距小于或等于预先设定的阈值，则两电磁阀状态不变，出水不中断；当设定温度与预测温度差距大于预先设定的阈值，则单片机控制第一电磁阀关闭，同时开启第二电磁阀实现回流，直到当前水温与设定温度差距小于预先设定的阈值，则单片机控制关闭第二电磁阀，开启第一电磁阀，实现出水。
[0022]以下结合实例进一步说明:第二温度传感器检测数据输出至单片机，单片机计算每天的平均温度存入寄存器，并算出当天和前一天的温差存入寄存器。同样，每次人们最终的用水的温度也会被存入单片机中，用作BP算法预测