智能儿童游泳盆控制系统和服务器系统的制作方法

本实用新型属于电子领域，尤其涉及智能儿童游泳盆控制系统和服务器系统。

背景技术：

现有的智能儿童游泳盆控制系统简单，只有简单的加热泵水等基本功能，温度调节基本依靠人力操作。控制系统简单粗暴。暴露出的缺点是水温不恒定，无法提供很好的舒适感，控温依靠手动经验调节，无法做到程序化一致性，不能实现app远程查看状态和管理，无法采集加热，泵水等系统功率，无法实现精细化调节和远程管理与查看和故障诊断以及提前预警。极大的打击客户的使用体验，也不利于智能化，联网化，远程监测监视和诊断系统的发展，不能实现自动化，智能化控制，无法对接手机app实现远程控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种智能儿童游泳盆控制系统和服务器系统，利于实现自动化，智能化控制。

本实用新型的技术实施方案是：智能儿童游泳盆控制系统，包括arm控制系统和有线通信接口、无线通信模组和天线、触摸屏模组、交流电变换电路、信号调理电路、继电器驱动电路和继电器、多路电流和电压和功率监测系统、温度监测调理电路；所述arm控制系统上有有线通信接口电路、触摸屏接口电路、电源接口、信号监测接口、交流电量监测接口、温度监测传感器接口，所述arm控制系统的有线通信接口电路接有线通信接口，所述arm控制系统的无线输入输出端接无线通信模组，无线通信模组接天线，arm控制系统的触摸屏接口电路接至触摸屏模组，电源接口用于与电源端相连，arm控制系统的电源接口还接至交流电变换电路，交流电变换电路与arm控制系统及外围电路电源端相连，arm控制系统的信号监测接口输出端接至信号调理电路，信号调理电路输出端与arm控制系统相连，arm控制系统的控制端与继电器驱动电路输入控制端相连，继电器驱动电路的输出控制端接至继电器，arm控制系统的交流电量监测接口的输出端接至多路电流、电压、功率监测系统，多路电流、电压、功率监测系统的输出端与arm控制系统相连，arm控制系统的温度监测传感器接口输出端接至温度监测调理电路，温度监测调理电路输出端与arm控制系统相连。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：还包括温度传感器和水位传感器，温度传感器接至温度监测传感器接口，水位传感器接至信号监测接口。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：还包括蓝牙音频模组、led效果灯控制电路和led效果灯模组，所述arm控制系统还包括蓝牙音频接口电路，arm控制系统的蓝牙音频接口电路与蓝牙音频模组相连，所述arm控制系统的控制端接至led效果灯控制电路，led效果灯控制电路输出端接至led效果灯模组；有线通信接口电路为以太网接口电路，所述有线通信接口为rj45接口，无线通信模组为gprs通讯模组，所述天线为gprs天线、所述rj45接口用于与电脑端相连，所述gprs天线用于与手机相通信，还包括报警电路，所述arm控制系统接收多路电流、电压、功率监测系统的信号，当诊断为故障信号时，控制报警电路发出报警信号。

基于上述目的，本实用新型提出的另一种技术实施方案是：智能儿童游泳盆服务器系统，包括上述所述的智能儿童游泳盆控制系统、mq通信服务器、后台服务器、web前端服务器、阿里云数据库以及手机app和用户浏览器，所述智能儿童游泳盆控制系统经mq通信服务器与后台服务器相连，mq通信服务器采用消息队列实时通信，mq通信服务器负责与设备的通信和与后台服务的桥接，后台服务处理用户数据、账号和密码管理、通信日志、历史数据，阿里云数据库用于与后台服务器相连接，主要用于存储用户数据，设备数据，配合后台服务使用，web前端服务器，可以与后台服务器公用服务器，用于人机接口，数据展示，用户浏览器与web前端服务器相连，用户可以直接使用浏览器进行访问和查询或者控制,也可以经手机app进行访问和查询或者控制，手机app可以通过http或者https经web前端服务器与后台服务器进行通信。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：mq通信服务器为独立的服务器，不与后台服务器公用。

有益效果

本实用新型由于采用有线通信接口电路和有线通信接口、无线通信模组和天线有利于与外界进行通信，从而利于实现外部的监控，触摸屏接口电路和触摸屏模组可以实现手动控制，信号调理电路和信号监测接口可以进行水位的检测，利于进行水位调节，采用继电器驱动电路和继电器可以用继电器来控制水泵、气泵、加热等功能，多路电流、电压、功率监测系统和交流电量监测接口用于监测水泵、气泵和加热的情况，利于发现故障，采用温度监测调理电路和温度监测传感器接口，有利于温度的监测和控制。

附图说明

图1为本实用新型实施例一智能儿童游泳盆控制系统电路原理框图；

图2为本实用新型实施例一智能儿童游泳盆控制系统的无线通信模组电路原理图；

图3为本实用新型实施例一智能儿童游泳盆控制系统的220v交流转换12v直流电源电路原理图；

图4为本实用新型实施例一智能儿童游泳盆控制系统的继电器开关驱动电路原理图；

图5为本实用新型实施例一智能儿童游泳盆控制系统的多路电流、电压、功率监测系统和220v交流电量监测接口电路原理图；

图6为本实用新型实施例一智能儿童游泳盆控制系统的水温控制流程图；

图7为本实用新型实施例一智能儿童游泳盆控制系统的水位控制流程图；

图8为本实用新型实施例一智能儿童游泳盆控制系统的远程控制流程图；

图9为本实用新型实施例二智能儿童游泳盆服务器系统框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案的原理及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施方案，对本实用新型进行进一步详细说明。在本实施方式中，所描述的具体实施方案仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

如图1所示，智能儿童游泳盆控制系统，其特征在于：包括arm控制系统和有线通信接口、无线通信模组和天线、触摸屏模组、220v交流电变换电路、信号调理电路、继电器驱动电路和继电器、多路电流和电压和功率监测系统、温度监测调理电路；所述arm控制系统上有有线通信接口电路、触摸屏接口电路、电源接口、信号监测接口、交流电量监测接口、温度监测传感器接口，所述arm控制系统的有线通信接口电路接有线通信接口，所述arm控制系统的无线输入输出端接无线通信模组，无线通信模组接天线，arm控制系统的触摸屏接口电路接至触摸屏模组，电源接口用于与电源端相连，arm控制系统的电源接口还接至220v交流电变换电路，220v交流电变换电路与arm控制系统及外围电路电源端相连，arm控制系统的信号监测接口输出端接至信号调理电路，信号调理电路输出端与arm控制系统相连，arm控制系统的控制端与继电器驱动电路输入控制端相连，继电器驱动电路的输出控制端接至继电器，arm控制系统的交流电量监测接口的输出端接至多路电流、电压、功率监测系统，多路电流、电压、功率监测系统的输出端与arm控制系统相连，arm控制系统的温度监测传感器接口输出端接至温度监测调理电路，监测调理电路输出端与arm控制系统相连。还包括报警电路，所述arm控制系统接收多路电流、电压、功率监测系统的信号，当诊断为故障信号时，控制报警电路发出报警信号。当所述arm控制系统接收多路电流、电压、功率监测系统的信号时，所述arm控制系统接收多路电流、电压、功率监测系统的信号，所述arm控制系统还包括故障判断模块，所述故障判断模块还包括自我学习检测故障算法模块，所述的故障判断模块包括如下模块：有效值比较模块：将接收到的多路电流、电压、功率监测系统信号与故障有效值进行比较，

判定安全模块：如果有效值比较模块比较的信号存在于故障有效值范围之内，则判定为系统安全的，

故障算法执行模块：如果有效值比较模块比较的信号不存在于故障有效值范围之内，则执行自我学习检测故障算法模块，

所述自我学习检测故障算法模块包括如下模块：

特征向量对比模块：将接收到的多路电流、电压、功率监测系统信号与故障数据库中故障的特征向量进行对比，

提示模块：如果与故障数据库中没有接收到的多路电流、电压、功率监测系统信号，则提示用户确认故障的特征向量是否属于故障信息的，特征向量存储模块：如果用户确认故障的特征向量是属于故障信息，则将本次故障的特征向量信息存储进故障数据库中的，供下次故障查询使用；

故障信息判定模块：如果故障数据库中存在此故障信息，则判定为故障信息。温度监测传感器接口输出端接至温度监测调理电路，监测调理电路输出端与arm控制系统相连。还包括蓝牙音频模组、led效果灯控制电路和led效果灯模组，所述arm控制系统还包括蓝牙音频接口电路，arm控制系统的蓝牙音频接口电路与蓝牙音频模组相连，所述arm控制系统的控制端接至led效果灯控制电路，led效果灯控制电路输出端接至led效果灯模组；还包括温度传感器，温度传感器接至温度监测传感器接口，如图6所示，所述arm控制系统还包括温度调节模块，所述温度调节模块包括如下模块：

温度接收模块，接收经调理的温度传感器信号，

温度判断模块，用于判断水温是否到达设定值，

水温显示模块，用于在所述温度判断模块判断水温到达设定值时显示水温，

水温调节模块，用于在所述温度判断模块判断水温未到达设定值时进行pid(比例-积分-微分控制)调节水温；

还包括水位传感器，水位传感器接至信号监测接口，如图7所示，所述arm控制系统还包括水位调节模块，所述水位调节模块包括如下模块：

水位接收模块：接收经调理的水位传感器信号，

水位判断模块：用于判断水位是否到达设定值，

水位显示模块：用于在所述水位判断模块判断水位到达设定值时显示水位，

水位调节模块：用于在所述水位判断模块判断水位未到达设定值时进行pid调节水位。

有线通信接口电路为以太网接口电路，所述有线通信接口为rj45接口，无线通信模组为gprs通讯模组，所述天线为gprs天线、所述rj45接口用于与电脑端相连，所述gprs天线用于与手机相通信，如图8所示，所述arm控制系统还包括本地和远程控制模块，所述本地和远程控制模块包括：

远程控制信号判断模块：接收并判断是否接收到手机端或者电脑端远程控制信号，

远程控制模块：如果远程控制信号判断模块判断接收到手机端或者电脑端远程控制信号，则依据手机端或者电脑端的控制信号进行远程控制，

本地控制模块：如果所述远程控制信号判断模块判断未接收到手机端或者电脑端远程控制信号，则进行本地控制；

为了得到更好的用户体验，本实用新型提供了两种接入互联网的接入方案，一种是由以太网接口电路2和rj45接口3组成的以太网接入方式，以太网接口芯片使用的是dp83848。芯片以太网物理层收发器单独端口10/100mb/s数据率：100mbps以太网类型:ieee802.3u。rj45接口3使用标准的以太网接口。另一种互联网接入方式是gprs通讯模组4和gprs天线5组成的无线接入方案，插入2g、3g、4g手机卡或物联网卡可自动接入互联网，实现物联网通信。两种网络接入方式可以根据实地情况任意选择，均可以实现互联网接入，这样才可以彻底解决数据接入问题。实现物联。gprs通讯模组4电路图如图2所示。

本设计使用触摸屏模组7和触摸屏接口电路6组成的触摸屏系统，实现与使用者之间的手动控制交互，让使用者可以在本地以手动方式操作触摸屏。实现本地控制策略。为了使产品更具备娱乐性和一体化本设计引入了蓝牙音频模组9和蓝牙音频接口电路8可实现实时播放音乐的目的。

如图3所示，整个系统由电源接口11和220v交流电变换电路转换成直流电压给arm控制系统及其外围电路供电，所述220v交流电变换电路为220v交流变换12v直流电源10。本电路提供完善的emc电磁兼容性，配合高性能电压变换模组实现电源转换。

为了监视系统各部分运行情况，本设计引入信号监测接口13和信号调理电路12实现系统信号的监测与数据上传至服务器。通过光耦实现开关信号监测，开关信号输入电压范围3v--9v，支持8路信号同时监测。一旦有信号发生变化，arm控制系统将检测到信号，并上传状态到服务器，以实现实时监测输入信号。本设计具备继电器驱动电路14和继电器15输出，用于远程发送命令控制水泵启动、停止，加热、停止、气泵等操作，以用于实现app远程控制或网页远程控制。继电器默认实现常开输出触点，触点容量30a，硬件pcb走线通过加焊锡实现大电流控制，用于直接控制单相电设备，无需外置接触器等。可选择继电器型号实现30a，常开常闭触点同时支持，用于复杂的设备控制。替代原有的老旧的控制方式。开关继电器受云端服务器控制，实现实时远程手机、电脑、平板等智能设备的集中控制与管理。继电器驱动电路如图4所示。

一个智能化控制的系统少不了关于电量方面的采集，得到电流、电压、功率等信息，不但有利于控制更精准和稳定，在故障诊断和预判方面也有很好的作用。因此本设计加入了多路电量采集电路可实现多路电压、电流、功率采集，由多路电流、电压、功率监测系统16和220v交流电量监测接口17组成。

电量监测使用国网电表采集芯片，实现多路电压和电流采集，通过小型交流互感器实现信号和控制电压隔离，实现隔离采集信号，保障控制电路不受到采样回路的干扰。既保障了采集信号的准确性和实时性也保障了系统稳定性和安全性。本设计基本原理如图5所示。

本设计具备一个温度探头可实时监测水温，由温度监测调理电路18和温度监测接口电路19组成。实时监测温度并上传到服务器，以便于在手机app显示实时温度信息。为了增加灯光效果本设计还有一个led灯效控制电路，由led效果灯控制电路21和led效果灯模组20组成。可以定时或远程或手机app控制开启和关闭。

整体技术方案报告由arm芯片组成的控制系统和外设调理电路模组组成的整体方案，arm控制系统负责整个系统的管理与控制，arm芯片内置cpu、ram和flash，跑底层rtos系统，通过以太网或gprs无线网络与服务器连接实现数据交互，采集底层信号状态、电流电压信息、温度信息、开关状态等信息上传到服务器。并且负责接收服务器发来的命令，解析命令并实现具体的动作。因此实现远程控制。arm芯片还要处理触摸屏的显示内容和人机交互信息，以实现手动控制。系统软件通过模糊控制算法和智能pid温度控制算法，实现对水温和水位的控制，以达到自动控制的效果，实现智能化洗澡盆控制系统。既可以通过智能控制算法，模糊控制理论和智能pid算法实现自动控制，也可以通过互联网实现远程控制、手机app控制。在手机app控制和自动控制算法的结合是本设计创新的所在。

本实用新型的优点

1、可服务器或远程app管理系统各个状态信息。

2、具备彩色触摸屏可实现本地人机交互。

3、具备蓝牙音频模组和led效果灯控制系统。

4、所有传感器数据、输入状态数据和控制信息均可以上传到服务器软件或智能设备app客户端，实现远程控制、多设备集中控制和数据监测记录等功能。

5、模糊控制水位和智能pid水温控制系统。

6、洗澡盆与智能控制理论相结合实现智能化、物联网化系统。

替代方案

rj45网口部分可以换成wifi模块，实现wifi网路接入。

实施例二

如图9所示，智能儿童游泳盆服务器系统，包括如实施例一所述的智能儿童游泳盆控制系统、mq通信服务器、后台服务器、web前端服务器(网页前端服务器)、阿里云数据库以及手机app和用户浏览器，所述智能儿童游泳盆控制系统经mq通信服务器与后台服务器相连，mq通信服务器采用消息队列实时通信，mq通信服务器负责与设备的通信和与后台服务的桥接。设备和mq通信服务器，采用消息队列实时通信，mq通信服务器只负责设备的通信和后台服务的桥接，建议mq通信服务器为独立服务器不与后台服务公用，因为后台服务可能经常更新，重启，宕机，作为设备要稳定可靠连接，这是不允许的，而且设备重连需要时间，并且长期宕机可能导致设备需要手动重启等问题，因此mq通信服务器需要独立，并且稳定可靠，建议最低配置为4核4g2m带宽(2000个设备)。后台服务器处理用户数据、账号和密码管理、通信日志、历史数据等，也可以根据实际需求进行部署。阿里云数据库用于与后台服务器相连接，主要用于存储用户数据，设备数据等内容，配合后台服务使用。建议使用阿里云的mysql，具有高性能弹性配置，不同的阶段，选择不同的配置。性能优于自己的配置，并且具有备份和容灾功能，收费合理。web前端服务器，可以与后台服务器公用服务器，用于人机接口，数据展示，用户浏览器和手机app与web前端服务器相连，用户可以直接使用浏览器进行访问和查询或者控制,也可以经手机app进行访问和查询或者控制，手机app可以通过http(超文本传输协议)或者https(超文本传输安全协议)经web前端服务器与后台服务器进行通信，手机app通过web前端服务器将命令传输给后台服务器，后台服务器再将控制命令发送给智能儿童游泳盆控制系统。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。