基于智能家居領(lǐng)域的一種建筑智能防水控制器的研究應(yīng)用

文靈 王磊

【摘要】：本研究涉及家居建筑智能防水控制器，屬于智能家居技術(shù)領(lǐng)域，包括進水總管，進水總管通過三通閥連接有馬桶支管和水龍頭支管，水龍頭支管通過三通閥連接有衛(wèi)生間支管和廚房支管，各段管路上均安裝有電磁閥和流速計，流速計均與控制器的輸入端連接，控制器內(nèi)設(shè)置有處理單元和計時單元，控制器的輸出端分別與電磁閥、本地報警器和遠程報警模塊連接。本實用新型具有能夠避免居家生活受到少量漏水和大量漏水的困擾，可對水進行智能控制的優(yōu)點。

【關(guān)鍵詞】：遠程報警；智能控制器；流速計；傳感器

智能家居控制系統(tǒng)（英文smarthome control system，簡稱SCS），它是以智能家居系統(tǒng)為平臺，以家居電器及家電設(shè)備為主要控制對象，綜合利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活中有關(guān)的設(shè)施進行高效集成，從而構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的控制管理系統(tǒng)，提升家居智能、安全、便利、舒適，并實現(xiàn)環(huán)保控制系統(tǒng)平臺。智能家居控制系統(tǒng)是智能家居核心，是智能家居控制功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。

智能家居控制系統(tǒng)目前主要有以下幾個方面組成：智能照明、智能電器、智能遮陽、節(jié)能控制、遠程抄表、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)布線、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。最近由于大家對生活品質(zhì)的提升，市場不斷涌現(xiàn)了許多本著“節(jié)約能源”開發(fā)利用的智能家居產(chǎn)品，而且發(fā)展迅速，從日前的高端，大氣，價格高走向了平民化的趨勢?，F(xiàn)在大家對家庭能源管理（Home Energy Management System，簡稱HEMS）一直很關(guān)注，接著在自動照明、電力監(jiān)測與設(shè)備效率、太陽能電池板、房屋節(jié)能改造等方面出現(xiàn)很多適用于一般家庭適用的產(chǎn)品。

1、 研究背景

原來占據(jù)市場的大量產(chǎn)品“節(jié)水控制器”，它是用于節(jié)約用水控制水量的一種機器。整個系統(tǒng)由中央處理部分，數(shù)據(jù)采集部分，前端設(shè)備部分組成。它主要實現(xiàn)功能節(jié)水控制器可以實現(xiàn)按時間顯示，自動補助每張卡每天使用時長為15-30分鐘，使用次數(shù)不限制，以時間遞減方式顯示；獨有節(jié)水設(shè)計，采用讀卡和開關(guān)雙重方式控水，插卡后按下開水鍵出水，拿走卡或按下關(guān)水鍵停止出水，更加人性化和節(jié)水；它主要的原理是減少流水動力，增加管內(nèi)流動壓力，利用杠桿的原理操作水控閥。它主要的防水措施是外殼使用防水材料設(shè)計，數(shù)據(jù)線的出入口使用防水接頭，在底蓋和上蓋之間使用石棉先壓在結(jié)合處的槽內(nèi)。主板和芯片用防水蠟敷設(shè)，布線要求和裝修同步進行，將線路走在墻內(nèi)最好，起到安全的作用，如果無法改造墻體，可以利用管道布線。將它用于家庭日常主要用水處，是可以起到節(jié)水的作用，但是達不到智能家居的創(chuàng)建理念，沒有整體化設(shè)計，沒有智能化的體現(xiàn)。

目前各處均在宣傳節(jié)約用水，一來從大方面說能夠節(jié)約自然資源，利于人類長期發(fā)展，二來從小方面說能夠節(jié)約用水量、節(jié)省家庭開支。但是，在居家生活中仍然在以下方面存在容易造成生活用水浪費的問題：一是用水設(shè)備的損壞容易造成用水浪費，如廚房、衛(wèi)生間的水龍頭，衛(wèi)生間的抽水馬桶等，上述部件在出現(xiàn)故障時，通常表現(xiàn)為少量流水或滴水，難以被發(fā)現(xiàn)，但時間長后浪費水量也很嚴(yán)重；二是家中用水管路出現(xiàn)破裂，或者停水后供水忘記關(guān)閉水龍頭，上述情況下會出現(xiàn)較大跑水量，尤其當(dāng)家中成員均外出時，浪費水量較為嚴(yán)重，并且容易使地板、家具浸泡在水中造成損壞。

2、主要研究內(nèi)容

為解決以上技術(shù)上的不足，本實用新型提供了家居建筑智能防水控制器，能夠避免居家生活受到少量漏水和大量漏水的困擾，可對水進行智能控制。

研究的技術(shù)方案如下：一種家居建筑智能防水控制器，包括進水總管，所述進水總管上安裝有總管電磁閥和總管流速計；進水總管通過三通閥連接有馬桶支管和水龍頭支管，水龍頭支管通過三通閥連接有衛(wèi)生間支管和廚房支管；馬桶支管連接有馬桶，馬桶支管上安裝有馬桶電磁閥和馬桶流速計；衛(wèi)生間支管連接有衛(wèi)生間水龍頭，衛(wèi)生間支管上安裝有水龍頭電磁閥Ⅰ和水龍頭流速計Ⅰ；廚房支管連接有廚房水龍頭，廚房支管上安裝有水龍頭電磁閥Ⅱ和水龍頭流速計Ⅱ；總管流速計、馬桶流速計、水龍頭流速計Ⅰ和水龍頭流速計Ⅱ分別與控制器的輸入端連接，控制器內(nèi)設(shè)置有處理單元和計時單元，控制器的輸出端分別與總管電磁閥、馬桶電磁閥、水龍頭電磁閥Ⅰ、水龍頭電磁閥Ⅱ、本地報警器和遠程報警模塊連接。

另外，本次研究的技術(shù)方案還包括：所述本地報警器包括安裝在臥室和/或客廳的聲音報警器；所述遠程報警模塊通過無線傳輸將報警信息發(fā)送至主人手機；所述三通閥與進水總管、馬桶支管和水龍頭支管連接位置設(shè)置有密封圈。

本次研究的有益效果是：在進水總管、馬桶支管和水龍頭支管上分別安裝流速計和電磁閥，并將流速計和電磁閥分別與控制器連接，當(dāng)檢測到某一流速計的流速值大于0但小于低位設(shè)定值時，控制器發(fā)出信號至相應(yīng)管路的電磁閥動作將該管路關(guān)閉，以避免馬桶或水龍頭出現(xiàn)故障造成的少量流水或滴水；當(dāng)檢測到某一流速計的流速值大于高位設(shè)定值時，控制器內(nèi)的計時單元動作開始計時，當(dāng)計時單元累計至設(shè)定時間后該流速計的流速值仍大于高位設(shè)定值時，控制器發(fā)出信號至該管路的電磁閥動作將該管路關(guān)閉，以避免管路破裂或忘關(guān)水龍頭造成的大量跑水；此外，在上述兩種狀況中，控制器同時會觸發(fā)本地報警器和遠程報警模塊動作，以對在家或不在家的成員進行報警提醒。

附圖說明如下：

圖1設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖 圖2設(shè)計控制原理圖

1、進水總管，11、總管電磁閥，12、總管流速計，2、三通閥，3、馬桶支管，4、水龍頭支管，41、衛(wèi)生間支管，42、廚房支管，5、馬桶，51、馬桶電磁閥，52、馬桶流速計，6、衛(wèi)生間水龍頭，61、水龍頭電磁閥Ⅰ，62、水龍頭流速計Ⅰ，7、廚房水龍頭，71、水龍頭電磁閥Ⅱ，72、水龍頭流速計Ⅱ。

3本設(shè)計方案的具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1和圖2所示，本實用新型的家居建筑智能防水控制器，包括進水總管1，在進水總管1上安裝有總管電磁閥11和總管流速計12，其中，總管電磁閥11與控制器的輸出端連接，總管流速計12與控制器的輸入端連接。進水總管1通過三通閥2與馬桶支管3和水龍頭支管4，水龍頭支管4又通過三通閥2與衛(wèi)生間支管41和廚房支管42連接，并且，在三通閥2與進水總管1、馬桶支管3、水龍頭支管4、衛(wèi)生間支管41和廚房支管42的連接位置均設(shè)計有密封圈，提高管路的密封可靠性。馬桶支管3連接有馬桶5，在馬桶支管3上安裝有馬桶電磁閥51和馬桶流速計52，其中，馬桶流速計52與控制器的輸入端連接，馬桶電磁閥51與控制器的輸出端連接。衛(wèi)生間支管41連接有衛(wèi)生間水龍頭6，衛(wèi)生間支管41上安裝有水龍頭電磁閥Ⅰ61和水龍頭流速計Ⅰ62，其中，水龍頭流速計Ⅰ62與控制器的輸入端連接，水龍頭電磁閥Ⅰ61與控制器的輸出端連接。廚房支管42連接有廚房水龍頭7，廚房支管42上安裝有水龍頭電磁閥Ⅱ71和水龍頭流速計Ⅱ72，其中，水龍頭流速計Ⅱ72與控制器的輸入端連接，水龍頭電磁閥Ⅱ71與控制器的輸出端連接。

控制器內(nèi)設(shè)計有處理單元和計時單元，總管流速計12、馬桶流速計52、水龍頭流速計Ⅰ62和水龍頭流速計Ⅱ72分別將測得的流速值傳送至控制器，當(dāng)處理單元發(fā)現(xiàn)某一流速計（例如馬桶流速計52）的流速值大于0但小于低位設(shè)定值時，控制器發(fā)出信號至馬桶電磁閥51動作將馬桶支管3關(guān)閉，以避免馬桶出現(xiàn)故障造成的少量流水或滴水引發(fā)的用水浪費的問題；當(dāng)處理單元發(fā)現(xiàn)某一流速計（例如水龍頭流速計Ⅱ72）的流速值大于高位設(shè)定值時，此時，控制器內(nèi)的計時單元動作開始計時，當(dāng)計時單元累計至設(shè)定時間后水龍頭流速計Ⅱ72的流速值仍大于高位設(shè)定值時，控制器發(fā)出信號至水龍頭電磁閥Ⅱ71動作將廚房支管42關(guān)閉，以避免廚房支管破裂或忘關(guān)水龍頭造成的大量跑水。

此外，還設(shè)計有報警裝置，具體地包括安裝在臥室和/或客廳的聲音報警器，可以提醒在家中的成員及時處理少量漏水或大量跑水；以及與處理單元連接的遠程報警模塊，其中，遠程報警模塊可用GPRS無線傳輸模塊，以將家中出現(xiàn)的用水故障信息傳送至主人手機上。

【參看文獻】：

[1] 譚躍；涂立.單片機智能檢測控制器[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報，2003，05期：

[2] 李東東；崔龍龍.家庭智能用電系統(tǒng)研究及智能控制器開發(fā)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013，04期：124-128

作者簡介：文靈，女（1981.10——），漢族，新疆塔城人，講師，碩士，主要從事物理、電子信息、智能樓宇方面的教育教學(xué)工作。

王磊，男（1979.1——），漢族，新疆人，講師，碩士，主要從事軟件工程、嵌入式技術(shù)等方面的教育工作。