摘要:該文給出了一種解決意外停水造成生活不便和溢水事件引起的財(cái)產(chǎn)損失問題的解決方案。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件包括傳感器、CPU和電磁閥執(zhí)行器;軟件系統(tǒng)由8031匯編語言實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)首先通過傳感器檢測(cè)水槽內(nèi)水位及跑水信號(hào),再由中央控制處理器對(duì)傳感信號(hào)進(jìn)行處理判斷,最后由電磁閥執(zhí)行處理結(jié)果,控制進(jìn)水總閥門。
關(guān)鍵詞:智能家居;單片機(jī);供水;電磁閥;傳感器
中圖分類號(hào):TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)11-2722-02
The Designation of an Intelligent Water Supply Control System
YANG Jie, JIA Shu-hong
(Experimental Center, Aviation University of Airforce, Changchun 130022, China)
Abstract: In this paper, a solution project has been provided to avoid the water waste and properties losing caused by abnormal water supply stopping and water overflowing. The hardware part of the system construct by the water sensor, central processor and electromagnetic valve. The software is programmed by 8031 assembly language. Firstly, the signal of the water position and overflow situation is checked by the sensors, the CPU treats the signal and makes a judgment, and finally the valve execute the statement coming from the processor and control the main water valve.
Key words: SCM; sensor; electromagnetic valve; intelligent controller
目前,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,家居的裝修和設(shè)備也有很大的發(fā)展。但家居的供水系統(tǒng)卻還是幾十年一貫制,沒有實(shí)質(zhì)性的變化,存在著供水則有水,停水則斷水的問題,另外偶然的跑水事故也經(jīng)常發(fā)生。現(xiàn)代高檔次的生活需要一種能夠能比較好解決家居水系統(tǒng)問題的智能化家居水系統(tǒng)。本文的智能化家居水系統(tǒng)采用人性化的設(shè)計(jì)理念,綜合了人們對(duì)性能安全、可靠,安裝、使用方便以及經(jīng)濟(jì)、美觀等諸多需求,在設(shè)計(jì)思想上運(yùn)用微電子、傳感器、自動(dòng)控制等先進(jìn)的技術(shù)手段,在有水時(shí)能安全、方便、衛(wèi)生地儲(chǔ)備水、還能徹底防止跑水;在停水時(shí)能滿足日常生活用水,比較理想地解決了家居的用水問題。
1 系統(tǒng)介紹
本智能化家居水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由硬件和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成,該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上滿足三個(gè)要求:第一,在自來水主管路正常供水時(shí),一方面供給正常使用,另一方面經(jīng)過智能供水控制器給蓄水器蓄水。當(dāng)蓄水器內(nèi)的水位升至上限檢測(cè)點(diǎn)時(shí),控制器得到信號(hào),自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水閥門,這時(shí)蓄水器已經(jīng)蓄滿。如果萬一進(jìn)水管沒有及時(shí)關(guān)閉,蓄水器中水從溢水管流出排入下水道,避免發(fā)水。一旦溢水管有水流出,控制器自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)戶電磁閥,切斷進(jìn)水并報(bào)警檢修。第二,當(dāng)主管路停水時(shí),戶內(nèi)管路失壓。控制器通過水壓檢測(cè)傳感器檢測(cè)到失壓后,自動(dòng)開通蓄水器和戶內(nèi)管路的閥門,將蓄水器中的水注入管路,這時(shí)由單向閥確保蓄水器中的水不會(huì)流向戶外,而只供戶內(nèi)使用。當(dāng)恢復(fù)供水時(shí)又開始重新蓄水。第三,防水控制,家中一旦發(fā)生跑水事故,在沒有造成損害之前由安裝在室內(nèi)比較低洼的傳感器檢測(cè)到跑水信號(hào),對(duì)跑水信號(hào)進(jìn)行可靠的判斷處理,在產(chǎn)生聲光報(bào)警的同時(shí)還要控制電磁閥關(guān)閉入戶總閥門,切斷水源,從而中止跑水。
2 設(shè)計(jì)方案
基于以上設(shè)計(jì)思想,該系統(tǒng)除需設(shè)計(jì)必要的硬件、軟件系統(tǒng)外,還需對(duì)家居管路進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和改造。改造后的管路框圖如圖1所示,改造要求如下:
1) 在住戶的自來水進(jìn)戶的手動(dòng)閥門后,加裝單向閥,其作用是確保水只能流進(jìn)而不能流出。2) 在單向閥后再加裝一個(gè)電磁閥,其作用是受中央控制處理器電路控制,切斷或開通進(jìn)水總閥門,實(shí)現(xiàn)供水的自動(dòng)開關(guān)控制。3) 在家居內(nèi)低洼處的一個(gè)或多個(gè)位置安裝水傳感器,用來檢測(cè)是否發(fā)生了跑水事故,安裝的原則是要確保一旦跑水后在沒有造成損害之前就能檢測(cè)到水信號(hào),建議安裝在衛(wèi)生間和廚房門口的水源附近。4) 在管路中加裝水壓傳感器,檢測(cè)管路中是否斷水。5) 智能控制器安裝在蓄水器和戶內(nèi)管路中,其作用是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)蓄水供水以及防止跑水的綜合智能控制功能。6) 在室內(nèi)合適位置加裝適當(dāng)容積的蓄水器。蓄水器上安裝有進(jìn)水管、溢水管和水位檢測(cè)裝置。
2.1 硬件設(shè)計(jì)
控制器是智能水系統(tǒng)的核心,控制著整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
防水控制系統(tǒng)有三部分構(gòu)成:1) 水傳感器主要采用二線制方式,在無水時(shí),兩線間電阻很大,而在有水時(shí)在兩個(gè)傳感電極間由水構(gòu)成通路,電阻變得較小,經(jīng)以運(yùn)算放大器為主體的模擬電路分析處理產(chǎn)生有或無水的信號(hào)。傳感器電極采用鍍金結(jié)構(gòu),以保長(zhǎng)期穩(wěn)定反復(fù)工作。安裝的位置,要確保產(chǎn)生跑水事故后,傳感器首先能得到水信號(hào)。2) CPU的職能是對(duì)水傳感器的跑水信號(hào)進(jìn)行可靠的判斷處理、并做出響應(yīng)。3) 電磁閥受CPU控制,CPU不斷巡查水傳感器的狀態(tài),當(dāng)檢測(cè)到水信號(hào)時(shí),說明有跑水事故發(fā)生,這時(shí)CPU首先發(fā)出聲光報(bào)警,然后發(fā)出控制信號(hào),控制入戶的總執(zhí)行器(閥門)關(guān)閉入戶總進(jìn)水,從而中止跑水。系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的同時(shí),還具有手動(dòng)控制功能,以便檢修人員手動(dòng)控制系統(tǒng)恢復(fù)供水。
智能化不間斷供水控制系統(tǒng)是由水壓檢測(cè)、水位檢測(cè)、電磁閥開/關(guān)、電動(dòng)閥開關(guān)等電路構(gòu)成。系統(tǒng)的工作過程:
1) 水壓檢測(cè):水壓檢測(cè)是安裝在管路上的壓力開關(guān),當(dāng)管內(nèi)水壓正常時(shí)開關(guān)吸合,而當(dāng)停水后失壓導(dǎo)致開關(guān)斷開。由此,CPU得到信號(hào),以確定是否發(fā)生了斷水現(xiàn)象。2) 水位檢測(cè):檢測(cè)蓄水池內(nèi)水位是否達(dá)到了預(yù)定值。池內(nèi)水位分為兩級(jí),第一級(jí)是滿水水位。達(dá)到此水位時(shí),由水對(duì)兩個(gè)電極構(gòu)成通路,經(jīng)電壓比較產(chǎn)生信號(hào),送給CPU,CPU將關(guān)閉電動(dòng)閥停止蓄水。第二級(jí)為溢水,如果水位升至第二級(jí),同樣信號(hào)送給CPU,這時(shí)為非正常的溢水故障,CPU會(huì)將進(jìn)戶電磁閥關(guān)閉,并產(chǎn)生聲光報(bào)警。根據(jù)控制器的功能需求,CPU選擇intel89c2051。
2.2 軟件設(shè)計(jì)
軟件主要用8031的匯編寫,采用了模塊化結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)方法,便于使用、維護(hù)與擴(kuò)展。控制器軟件主要分為主程序模塊、時(shí)間中斷管理模塊、水和水壓信號(hào)檢測(cè)處理模塊、手動(dòng)控制處理模塊,電磁閥和電動(dòng)閥開關(guān)等模塊。各模塊主要以中斷方式調(diào)用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)在充分利用CPU功能的前提下,盡量減少硬件數(shù)量。除合理選擇硬件外,在軟件上還采取抗干擾陷阱與冗余處理,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
3 結(jié)束語
本家居智能水系統(tǒng)采用了先進(jìn)可靠的單片機(jī)、多傳感器和先進(jìn)的電磁閥等器件,實(shí)現(xiàn)了家居的不間斷供水和防跑水功能;具有硬件電路簡(jiǎn)單、可靠性高、工作穩(wěn)定、使用方便和性價(jià)比高等特點(diǎn)。經(jīng)過歷時(shí)幾年的研究和升級(jí)改進(jìn),已經(jīng)成功用于多個(gè)家居,取得了非常好的效果。這項(xiàng)技術(shù)還可用于資料室、圖書館、設(shè)備控制室和機(jī)房等公共設(shè)施。
參考文獻(xiàn):
[1] 李魯強(qiáng).淺觀智能化住宅[J].工程建設(shè)與檔案,2004(2).
[2] 李濤.水傳感器的技術(shù)分析[J].儀表技術(shù)與傳感器,2006(4).
[3] 周旭.現(xiàn)代傳感染器技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2007.
關(guān)鍵詞:智能家居;單片機(jī);供水;電磁閥;傳感器
中圖分類號(hào):TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)11-2722-02
The Designation of an Intelligent Water Supply Control System
YANG Jie, JIA Shu-hong
(Experimental Center, Aviation University of Airforce, Changchun 130022, China)
Abstract: In this paper, a solution project has been provided to avoid the water waste and properties losing caused by abnormal water supply stopping and water overflowing. The hardware part of the system construct by the water sensor, central processor and electromagnetic valve. The software is programmed by 8031 assembly language. Firstly, the signal of the water position and overflow situation is checked by the sensors, the CPU treats the signal and makes a judgment, and finally the valve execute the statement coming from the processor and control the main water valve.
Key words: SCM; sensor; electromagnetic valve; intelligent controller
目前,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,家居的裝修和設(shè)備也有很大的發(fā)展。但家居的供水系統(tǒng)卻還是幾十年一貫制,沒有實(shí)質(zhì)性的變化,存在著供水則有水,停水則斷水的問題,另外偶然的跑水事故也經(jīng)常發(fā)生。現(xiàn)代高檔次的生活需要一種能夠能比較好解決家居水系統(tǒng)問題的智能化家居水系統(tǒng)。本文的智能化家居水系統(tǒng)采用人性化的設(shè)計(jì)理念,綜合了人們對(duì)性能安全、可靠,安裝、使用方便以及經(jīng)濟(jì)、美觀等諸多需求,在設(shè)計(jì)思想上運(yùn)用微電子、傳感器、自動(dòng)控制等先進(jìn)的技術(shù)手段,在有水時(shí)能安全、方便、衛(wèi)生地儲(chǔ)備水、還能徹底防止跑水;在停水時(shí)能滿足日常生活用水,比較理想地解決了家居的用水問題。
1 系統(tǒng)介紹
本智能化家居水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由硬件和軟件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成,該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上滿足三個(gè)要求:第一,在自來水主管路正常供水時(shí),一方面供給正常使用,另一方面經(jīng)過智能供水控制器給蓄水器蓄水。當(dāng)蓄水器內(nèi)的水位升至上限檢測(cè)點(diǎn)時(shí),控制器得到信號(hào),自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水閥門,這時(shí)蓄水器已經(jīng)蓄滿。如果萬一進(jìn)水管沒有及時(shí)關(guān)閉,蓄水器中水從溢水管流出排入下水道,避免發(fā)水。一旦溢水管有水流出,控制器自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)戶電磁閥,切斷進(jìn)水并報(bào)警檢修。第二,當(dāng)主管路停水時(shí),戶內(nèi)管路失壓。控制器通過水壓檢測(cè)傳感器檢測(cè)到失壓后,自動(dòng)開通蓄水器和戶內(nèi)管路的閥門,將蓄水器中的水注入管路,這時(shí)由單向閥確保蓄水器中的水不會(huì)流向戶外,而只供戶內(nèi)使用。當(dāng)恢復(fù)供水時(shí)又開始重新蓄水。第三,防水控制,家中一旦發(fā)生跑水事故,在沒有造成損害之前由安裝在室內(nèi)比較低洼的傳感器檢測(cè)到跑水信號(hào),對(duì)跑水信號(hào)進(jìn)行可靠的判斷處理,在產(chǎn)生聲光報(bào)警的同時(shí)還要控制電磁閥關(guān)閉入戶總閥門,切斷水源,從而中止跑水。
2 設(shè)計(jì)方案
基于以上設(shè)計(jì)思想,該系統(tǒng)除需設(shè)計(jì)必要的硬件、軟件系統(tǒng)外,還需對(duì)家居管路進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和改造。改造后的管路框圖如圖1所示,改造要求如下:
1) 在住戶的自來水進(jìn)戶的手動(dòng)閥門后,加裝單向閥,其作用是確保水只能流進(jìn)而不能流出。2) 在單向閥后再加裝一個(gè)電磁閥,其作用是受中央控制處理器電路控制,切斷或開通進(jìn)水總閥門,實(shí)現(xiàn)供水的自動(dòng)開關(guān)控制。3) 在家居內(nèi)低洼處的一個(gè)或多個(gè)位置安裝水傳感器,用來檢測(cè)是否發(fā)生了跑水事故,安裝的原則是要確保一旦跑水后在沒有造成損害之前就能檢測(cè)到水信號(hào),建議安裝在衛(wèi)生間和廚房門口的水源附近。4) 在管路中加裝水壓傳感器,檢測(cè)管路中是否斷水。5) 智能控制器安裝在蓄水器和戶內(nèi)管路中,其作用是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)蓄水供水以及防止跑水的綜合智能控制功能。6) 在室內(nèi)合適位置加裝適當(dāng)容積的蓄水器。蓄水器上安裝有進(jìn)水管、溢水管和水位檢測(cè)裝置。
2.1 硬件設(shè)計(jì)
控制器是智能水系統(tǒng)的核心,控制著整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
防水控制系統(tǒng)有三部分構(gòu)成:1) 水傳感器主要采用二線制方式,在無水時(shí),兩線間電阻很大,而在有水時(shí)在兩個(gè)傳感電極間由水構(gòu)成通路,電阻變得較小,經(jīng)以運(yùn)算放大器為主體的模擬電路分析處理產(chǎn)生有或無水的信號(hào)。傳感器電極采用鍍金結(jié)構(gòu),以保長(zhǎng)期穩(wěn)定反復(fù)工作。安裝的位置,要確保產(chǎn)生跑水事故后,傳感器首先能得到水信號(hào)。2) CPU的職能是對(duì)水傳感器的跑水信號(hào)進(jìn)行可靠的判斷處理、并做出響應(yīng)。3) 電磁閥受CPU控制,CPU不斷巡查水傳感器的狀態(tài),當(dāng)檢測(cè)到水信號(hào)時(shí),說明有跑水事故發(fā)生,這時(shí)CPU首先發(fā)出聲光報(bào)警,然后發(fā)出控制信號(hào),控制入戶的總執(zhí)行器(閥門)關(guān)閉入戶總進(jìn)水,從而中止跑水。系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的同時(shí),還具有手動(dòng)控制功能,以便檢修人員手動(dòng)控制系統(tǒng)恢復(fù)供水。
智能化不間斷供水控制系統(tǒng)是由水壓檢測(cè)、水位檢測(cè)、電磁閥開/關(guān)、電動(dòng)閥開關(guān)等電路構(gòu)成。系統(tǒng)的工作過程:
1) 水壓檢測(cè):水壓檢測(cè)是安裝在管路上的壓力開關(guān),當(dāng)管內(nèi)水壓正常時(shí)開關(guān)吸合,而當(dāng)停水后失壓導(dǎo)致開關(guān)斷開。由此,CPU得到信號(hào),以確定是否發(fā)生了斷水現(xiàn)象。2) 水位檢測(cè):檢測(cè)蓄水池內(nèi)水位是否達(dá)到了預(yù)定值。池內(nèi)水位分為兩級(jí),第一級(jí)是滿水水位。達(dá)到此水位時(shí),由水對(duì)兩個(gè)電極構(gòu)成通路,經(jīng)電壓比較產(chǎn)生信號(hào),送給CPU,CPU將關(guān)閉電動(dòng)閥停止蓄水。第二級(jí)為溢水,如果水位升至第二級(jí),同樣信號(hào)送給CPU,這時(shí)為非正常的溢水故障,CPU會(huì)將進(jìn)戶電磁閥關(guān)閉,并產(chǎn)生聲光報(bào)警。根據(jù)控制器的功能需求,CPU選擇intel89c2051。
2.2 軟件設(shè)計(jì)
軟件主要用8031的匯編寫,采用了模塊化結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)方法,便于使用、維護(hù)與擴(kuò)展。控制器軟件主要分為主程序模塊、時(shí)間中斷管理模塊、水和水壓信號(hào)檢測(cè)處理模塊、手動(dòng)控制處理模塊,電磁閥和電動(dòng)閥開關(guān)等模塊。各模塊主要以中斷方式調(diào)用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)在充分利用CPU功能的前提下,盡量減少硬件數(shù)量。除合理選擇硬件外,在軟件上還采取抗干擾陷阱與冗余處理,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
3 結(jié)束語
本家居智能水系統(tǒng)采用了先進(jìn)可靠的單片機(jī)、多傳感器和先進(jìn)的電磁閥等器件,實(shí)現(xiàn)了家居的不間斷供水和防跑水功能;具有硬件電路簡(jiǎn)單、可靠性高、工作穩(wěn)定、使用方便和性價(jià)比高等特點(diǎn)。經(jīng)過歷時(shí)幾年的研究和升級(jí)改進(jìn),已經(jīng)成功用于多個(gè)家居,取得了非常好的效果。這項(xiàng)技術(shù)還可用于資料室、圖書館、設(shè)備控制室和機(jī)房等公共設(shè)施。
參考文獻(xiàn):
[1] 李魯強(qiáng).淺觀智能化住宅[J].工程建設(shè)與檔案,2004(2).
[2] 李濤.水傳感器的技術(shù)分析[J].儀表技術(shù)與傳感器,2006(4).
[3] 周旭.現(xiàn)代傳感染器技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2007.
