基于GSM的公共卫生间智能节水控制装置的制作方法

本实用新型涉及公共卫生供水系统技术领域，具体为一种基于gsm的公共卫生间智能节水控制装置。

背景技术：

目前市面上公共场所，如学校，车站或部分饭店等人流密集的地方，一般采用长条状的小便池，冲水的方式是利用带孔冲水管来实现，控制方式是用人工打开阀门的机械控制，如果忘记关闭冲水阀门，水会一直在流，造成大量水资源浪费的实际问题；部分公共卫生间设置红外感应冲水系统，利用红外感应进行控制冲水，当水阀出现问题时，依然会产生漏水现象，造成资源浪费，而大部分的公共卫生间都是到了例行维护时间才会有工作人员维护保养，等到巡检时发现问题，已然造成水资源浪费，因此，如何有效减少由于以上不足带来的水资源浪费已成为一个不可忽视的重要问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是提供一种针对公共卫生间用的基于gsm的公共卫生间智能节水控制装置，在有效的节约公共卫生间用水的前提下，同时便于维护人员及时发现问题。

为实现上述发明目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种基于gsm的公共卫生间智能节水控制装置，它包括单片机、人体红外传感器、流量检测传感器、继电器控制器模块、电动阀控制模块、gsm短信收发模块，单片机分别与人体红外传感器、流量检测传感器、继电器控制器模块、电动阀控制模块、gsm短信收发模块连接，人体红外传感器设置在卫生间小便池上方，流量检测传感器设置在供水管路上，电动阀控制模块包括电动阀，电动阀设置在供水管路上。

所述的单片机为嵌入式单片机，选择stm32f103zet6型号的单片机作为本装置的核心，stm32f103zet6是一种嵌入式-微控制器的集成电路(ic)，是由st公司开发的stm32f1系列的一种，芯体尺寸是32位，速度是72mhz，程序存储器容量是256kb，程序存储器类型是flash，ram容量是48k。

所述的人体红外传感器采用人体红外热释电传感器，其设置在小便池上方空间，可感应是否有人体在小便池位置，其具体型号可选用hc-sr501，该传感器可以通过滑动变阻器调节人体感应的灵敏度，也能调节电平延时的时间。该传感器感应角度小于100度的锥角，具有灵敏度高、可靠性强、超低功耗和超低电压工作模式。广泛应用于各类自动感应电器设备。

所述的流量检测传感器为电容式差压传感器，其通过信号放大电路与单片机连接，所述的电容式差压传感器设置在供水管路上，具体设置在电动阀所在的供水管路上用以检测冲水管的水量情况。基本工作过程是电容式差压流量传感器输出的差动信号，经过信号放大电路后加到stm32f103单片机，通过内部的a/d转换器计算出流量的大小。

所述的电动阀模块主要包括电动阀，用于控制供水管路的通断的部件，一般供水管路的口径为25mm的塑料管，因此选用口径25mm的电动阀作为水的通断的控制，电磁采用直流12v电源供电，而且具有很好的防暴防水性能。选用了某公司生产的dn25电动阀。

所述的继电器控制器模块，包括继电器，继电器与单片机连接，继电器为电磁继电器，设置在电动阀的电源输入端，控制电动阀电源的接通和断开，以控制电动阀的开和关。

所述的gsm短信收发模块为工业级gsm短信报警模块，比如型号为tc35i的模块，其与单片机连接，当单片机检测到漏水时，通过gsm短信收发模块给维修人员发送或拨打电话。

该装置的漏水判断通过流量传感器测量流量并计算总出水量，同时结合热释电人体传感器状态判断是否是意外漏水。如果流量不大，说明控制正常；如果流量超过某一设定值，并且红外传感器没有感应到有人在场时，依然产生持续流量，则说明是意外漏水，此时通过gsm发送位置信息到维修人员手机，以便得到及时维修。

由于装置安装在相对潮湿的卫生间内，因此，装置设计中采用了防水外壳，并在整个电路板上涂上一层防水胶实现装置的整体防水。

本实用新型的有益效果为：通过人体红外传感器的设置使得公共卫生间的小便池用水效率大大提高，节约了水资源，通过流量传感器、gsm短信收发模块的设置，使得单片机可以监测水流量是否异常，实现公共卫生间智能冲水控制的功能，可通过gsm短信收发模块告知漏水点的准确位置，以便实现快速及时的维修，最大限度地减少水资源浪费现象的发生。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型系统框架图；

图3为流量传感器放大信号原理图。

1-单片机,2-人体红外传感器,3-流量检测传感器,4-继电器,5-电动阀,6-供水管路,7-带孔冲水管,8-小便池。

具体实施方式

传统的公共卫生间设置有长条形的小便池8，小便池8上方设置有带孔冲水管7，带孔冲水管7与供水管路6连接，供水管路6会设置有水阀，而本案在此基础上进行改进。

如附图所示的一种基于gsm的公共卫生间智能节水控制装置，它包括单片机1、人体红外传感器2、流量检测传感器3、继电器控制器模块、电动阀控制模块、gsm短信收发模块，单片机1分别与人体红外传感器2、流量检测传感器3、继电器控制器模块、电动阀控制模块、gsm短信收发模块连接，人体红外传感器2设置在卫生间小便池上方，流量检测传感器3设置在供水管路6上，电动阀控制模块包括电动阀5，电动阀5设置在供水管路6上。

所述的单片机1为嵌入式单片机，选择stm32f103zet6型号的单片机作为本装置的核心，stm32f103zet6是一种嵌入式-微控制器的集成电路(ic)，是由st公司开发的stm32f1系列的一种，芯体尺寸是32位，速度是72mhz，程序存储器容量是256kb，程序存储器类型是flash，ram容量是48k。

所述的人体红外传感器2采用人体红外热释电传感器，其设置在小便池上方空间，可感应是否有人体在小便池位置，其具体型号可选用hc-sr501，该传感器可以通过滑动变阻器调节人体感应的灵敏度，也能调节电平延时的时间。该传感器感应角度小于100度的锥角，具有灵敏度高、可靠性强、超低功耗和超低电压工作模式。广泛应用于各类自动感应电器设备。

所述的流量检测传感器3为电容式差压传感器，其通过信号放大电路与单片机1连接，所述的电容式差压传感器设置在供水管路6上，具体设置在电动阀5所在的供水管路6上用以检测冲水管的水量情况。基本工作过程是电容式差压流量传感器输出的差动信号，经过信号放大电路后加到stm32f103单片机，通过内部的a/d转换器计算出流量的大小。

所述的信号调理电路的连接原理图如图3所示，图中r1～r4电阻数值相等，u1,u2和u3选用运算放大器op07,差压传感器的输出端接到运放u1和u2的同相输入端，而信号调理电路输出端v0c应接到单片机内部a/d转换器的输入端。

所述的供水管路6的液体体积流量与对应电压有如下关系：

式(1)中α为流量计的转换系数，y液体的膨胀系数，ρ为液体密度，voc为信号放大电路的输出电压。由式(1)可以得出，流体流量tl与放大电路输出电压voc的平方根成正比。

所述的电动阀模块主要包括电动阀5，用于控制供水管路6的通断的部件，一般供水管路6的口径为25mm的塑料管，因此选用口径25mm的电动阀5作为水的通断的控制，电磁采用直流12v电源供电，而且具有很好的防暴防水性能。选用了某公司生产的dn25电动阀。

所述的继电器控制器模块，包括继电器4，继电器4与单片机1连接，继电器4为电磁继电器，设置在电动阀的电源输入端，控制电动阀电源的接通和断开，以控制电动阀的开和关。

所述的gsm短信收发模块为工业级gsm短信报警模块，比如型号为tc35i的模块，其与单片机1连接，当单片机1检测到漏水时，通过gsm短信收发模块给维修人员发送或拨打电话。

该装置的漏水判断通过流量传感器测量流量并计算总出水量，同时结合热释电人体传感器状态判断是否是意外漏水。如果流量不大，说明控制正常；如果流量超过某一设定值，并且红外传感器没有感应到有人在场时，依然产生持续流量，则说明是意外漏水，此时通过gsm发送位置信息到维修人员手机，以便得到及时维修。

由于装置安装在相对潮湿的卫生间内，因此，装置设计中采用了防水外壳，并在整个电路板上涂上一层防水胶实现装置的整体防水。

该装置设计完成后，整合了所有模块进行了实地统一调试与测试，测试方法及测得的数据说明如下：

调试过程

(1)测试没有安装此装置，冲水一直进行，时间与冲水量对照；

(2)测试热释电传感器的性能，当有人时，能否实现自动控制控制；

(3)测试采用与(1)过程中采用同样的冲水管道，包括管道直径和开孔个数均相同的情况下，安装此系统后，1小时内假设有10人到卫生间的话，每次冲水三分钟，计算时间与冲水量大小对照；

(4)测试当管道出现漏水，有人及时维修控制和无人控制，一天中水的使用情况对比。

数据记录结果及分析：设备安装前用水，平均一小时用水7立方米，安装使用该装置后，平均一小时用水3.5立方米。

设供水管道为dn25，漏水后半小时内可维修完毕。为了保护水资源，取10分钟流量采样，新的时间重新采样，从而计算出其他时间内的出水量。

通过数据分析可以得出，设备的安装使用大大节约了水资源，减少了给用户带来的巨大的经济损失。

本装置利用热释电传感器、流量传感器、无线gsm短信收和电动阀控制等模块，实现了公共卫生间的智能节水控制，并可通过发短信和打电话方式及时通知维修人员人员。使得发生漏水情况是能得到快速准确地处置。通过实际的使用，系统的功能比较完善，实现了节约水资源的目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进在不付出创造性劳动前提下也应视为本实用新型的保护范围。