一種基于APP遠程控制的水質凈化系統的制作方法

本發明涉及水的多級處理技術與遠程監控，具體的說是一種基于手機端app(全名application，應用程序)的遠程控制的水質凈化系統，屬智能控制技術領域。

背景技術：

隨著水資源污染的加重，以及人們對飲用水標準的提高，水資源的凈化處理工藝越來越得到人們的重視。

當前的凈水產品大多采用“臭氧/活性炭處理工藝”，極少的采用“超濾膜技術”進行水處理。

當前市面上的凈水系統不能實現整個凈水系統的自動反沖洗，每過一段時間就必須更換濾芯，導致凈水成本增加。

當前市面上的凈水系統不能實現遠程的觀測和控制，不能實時的了解當前凈水系統的運行狀態。

為了滿足人們對飲用水水質的高標準要求以及實現飲用水處理工藝的自動化生產過程，我們必須對當前的系統進行技術革新。

技術實現要素：

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種能自動反沖洗和遠程控制的基于手機端app遠程控制的水質凈水系統。

本發明采用的技術方案是：

一種基于app遠程控制的水質凈水系統，包括水質凈水裝置和遠程控制系統；

所述的水質凈水裝置包括超濾膜、第一反滲透膜和第二反滲透膜，所述的超濾膜入口連接原水管、出口連接第一反滲透膜；所述的第一反滲透膜有兩個出口，分別連接凈水管和第二反滲透膜；所述的第二反滲透膜有兩個出口，分別連接凈水管和污水管，所述的凈水管處安裝有水質檢測裝置，所述的水質檢測裝置通過數據線與遠程控制系統的中央處理器連接，將水質的信息傳輸到中央處理器；

所述的遠程控制系統包括中央處理器、服務器、無線路由器和手機端，所述的中央處理器通過數據線分別連接無線路由器、水泵和氣泵，所述的中央處理器通過無線通信模塊、無線路由器和internet網絡連接服務器，所述的服務器通過internet網絡與手機端連接，所述的手機端安裝app遠程控制程序。

進一步地，所述的第一反滲透膜和第二反滲透膜采用國產匯通膜，用于有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物和有機物。

進一步地，所述的中央處理器采用atmel公司的atmega128芯片。

進一步地，所述的無線通信模塊選用濟南有人科技有限公司的usr-wifi232-t的wifi模塊，用于完成通信功能，將接收到的數據直接轉發給中央處理器，使水質凈水裝置的遠程控制功能得以實現。

進一步地，所述的無線路由器用于用戶上網，帶有無線覆蓋功能；用于中央處理器與手機端連入internet網絡以及配合手機端完成對水質凈水裝置初期的配置功能。

進一步地，所述的服務器是采用vc++6.0軟件搭建的服務器，用于當手機端與水質凈水裝置不處在同一個局域網時，服務器將水質凈水裝置和手機端的外網信息進行收集和分析，作為中轉站，將水質凈水裝置的信息發送給手機端，將手機端的信息發送給水質凈水裝置，助兩者建立連接。

進一步地，所述的手機端的應用程序基于java語言，使用eclipse開發平臺設計android手機端應用程序，通過wifi與服務器進行連接，通過手機端控制水質凈水裝置；在操作界面，通過手機端應用程序操作完成對水質凈水裝置的開始運行、停止運行以及手動控制操作，同時實時觀測當前水質凈水裝置的運行狀況和運行參數。

本發明的優點和有益效果是：

1、本發明針對市面上一些凈水系統使用成本較高、不能進行自動反沖洗和不能遠程控制等問題，設計了一種完整的基于app的遠程水質凈化控制系統，硬件方面：本發明采用的atmega128高性能單片機，設計了其電路板；在通信方面采用了功耗低的usr-wifi232-twifi模塊，能有效的提高凈水系統的通信性能。軟件方面：采用的是基于android的多線程技術，并在外網狀態時采用水質凈水裝置、服務器、手機端三方“打洞”方案，極大的減少服務器的壓力并能有效的解決當前市面凈水系統不能遠程控制的問題。

2、本發明在水質安全性方面進行了考慮，在凈水控制系統中增加了對控制信號是否正確執行的反饋信息，并對最終過濾后的水進行水質檢測，實時對當前系統進行調整，能夠對水質凈水裝置快速準確的進行控制并能實時反饋當前水質的狀態、服務器的狀態以及手機端的聯網狀態，一旦出現水質異常將會進行自動反沖洗，有效的減少了水質二次污染的可能。由于本發明每個wifi模塊有特定的信息，手機端可以對每一個模塊具有識別功能如果將多個凈水控制系統連在一起就可以組成一個大型的凈水設備，更加節省空間。能極大的為人們飲用水提供安全保障，促進凈水行業的向前發展。

3、本發明可以實現以下功能：

(1)作為一個凈水器，擁有完整的水質凈水裝置結構，通過對進入到凈水器的水源的過濾，過濾后水質可以達到國家飲用水標準，并能定期對過濾膜進行反沖洗，防止對水源的二次污染。

(2)用戶可根據需要在手機端選擇所要操作的水質凈水裝置，并且通過外網打洞技術，用戶可以在局域網以及外網狀態下對水質凈水裝置進行遠程的運行、停止、反沖洗、數據保存等操作。

(3)作為一種完整的基于app的遠程水質控制系統，內部增加了反饋環節以及看門狗功能，外部還增加了水質檢測系統，用戶可以對系統的每個環節狀態進行監控，當水質出現異常時會及時反饋給管理員，等待管理員處理，當出現重大問題時，系統會自動斷電，保障用戶的安全。

(4)作為一種產品，用戶可以在手機端上觀看當前水質凈水裝置的運行動畫，實時了解運行狀況。

附圖說明

圖1是本發明中水質凈水裝置對水質的凈化過程圖。

圖2是本發明基于wifi的遠程電源控制系統的組成結構框圖。

圖3是本發明的工作流程圖。

圖中：11、原水管，12、超濾膜，13、第一反滲透膜，14、第二反滲透膜，15、凈水管，16、污水管，21、水質凈水裝置，22、無線路由器，23、服務器，24、internet網絡，25、手機端。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細地描述：

如圖1-2所示，一種基于app遠程控制的水質凈水系統，包括水質凈水裝置21和遠程控制系統；

所述的水質凈水裝置21包括超濾膜12、第一反滲透膜13和第二反滲透膜14，所述的超濾膜12入口連接原水管11、出口連接第一反滲透膜13；所述的第一反滲透膜13有兩個出口，分別連接凈水管15和第二反滲透膜14；所述的第二反滲透膜14有兩個出口，分別連接凈水管15和污水管16，所述的凈水管15處安裝有水質檢測裝置，所述的水質檢測裝置通過數據線與遠程控制系統的中央處理器連接，將水質的信息傳輸到中央處理器；

所述的遠程控制系統包括中央處理器、服務器23、無線路由器22和手機端25，所述的中央處理器通過數據線分別連接無線路由器22、水泵和氣泵，所述的中央處理器通過無線通信模塊、無線路由器22和internet網絡24連接服務器23，所述的服務器23通過internet網絡24與手機端25連接，所述的手機端25安裝app遠程控制程序。

進一步地，所述的第一反滲透膜13和第二反滲透膜14采用國產匯通膜，用于有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物和有機物。

進一步地，所述的中央處理器采用atmel公司的atmega128芯片。

進一步地，所述的無線通信模塊選用濟南有人科技有限公司的usr-wifi232-t的wifi模塊，用于完成通信功能，將接收到的數據直接轉發給中央處理器，使水質凈水裝置21的遠程控制功能得以實現。

進一步地，所述的無線路由器22用于用戶上網，帶有無線覆蓋功能；用于中央處理器與手機端25連入internet網絡24以及配合手機端25完成對水質凈水裝置21初期的配置功能。

進一步地，所述的服務器23是采用vc++6.0軟件搭建的服務器23，用于當手機端25與水質凈水裝置21不處在同一個局域網時，服務器23將水質凈水裝置21和手機端25的外網信息進行收集和分析，作為中轉站，將水質凈水裝置21的信息發送給手機端25，將手機端25的信息發送給水質凈水裝置21，助兩者建立連接。

進一步地，所述的手機端25的應用程序基于java語言，使用eclipse開發平臺設計android手機端應用程序，通過wifi與服務器23進行連接，通過手機端25控制水質凈水裝置21；在操作界面，通過手機端應用程序操作完成對水質凈水裝置21的開始運行、停止運行以及手動控制操作，同時實時觀測當前水質凈水裝置21的運行狀況和運行參數。

如圖3所示，本發明的工作方法如下：

首先判斷手機端25是否與水質凈水裝置21處在同一個局域網下，如果手機端25與水質凈水裝置21處在同一個局域網內，就進行局域網配置，通過對局域網進行配置，可以使手機端25與水質凈水裝置21進行連接；如果手機端25與水質凈水裝置21不在同一個局域網內，手機端25需要與服務器23連接并對服務器23進行配置，使服務器23與水質凈水裝置21進行連接，這樣，通過服務器23為橋梁，手機端25就可以與水質凈水裝置21進行連接。最后都能達到手機端25對水質凈水裝置21進行控制的目的。

手機端25對水質凈水裝置21的控制主要是對水質凈水裝置21中的水泵、氣泵、電磁閥和電動閥進行控制。當中央處理器收到控制信號時，會作出相應的反應，同時，會將控制結果反饋給手機端應用程序。

一、水質凈水裝置21

本發明主要包括兩個方面的設計，第一是對水質凈水裝置21結構進行設計，先采用超濾膜12進行吸附過濾，然后采用反滲透膜進行精細過濾。第二是對主控電路板的設計，其具體執行的功能包括電源轉換、繼電器開關控制、時鐘計時、wifi通信等。硬件包括超濾膜12、反滲透膜、中央處理器、wifi無線通信模塊、繼電器控制模塊等。

變壓器轉換模塊：使電源能夠安全的將220v交流電壓轉換為24v向其它模塊供電。

中央處理器：本發明選用的atmega128單片機，與其他單片機相比有具有哈佛結構，具備高達16mips的運行處理能力；克服了采用單一acc進行處理造成的瓶頸現象；同時，中央處理器有兩個通信串口，可以滿足與wifi模塊進行通信，并具有擴展冗余，使外圍電路更加簡單，系統更加穩定可靠。同時完成數據的收發和數據的處理。

繼電器模塊：為了能夠控制水泵和氣泵，由于單片機的輸出電壓為直流小電壓，當水泵和氣泵連接到水質凈水裝置21時，實際上是連接到了繼電器模塊，即完成了對水質凈水裝置21開關的控制。

wifi模塊：本發明選用的是usr-wifi232-t的wifi模塊。此wifi模塊與中央處理器通過串口連接，在控制模式與透傳模式之間自由轉換，轉換為控制模式時，中央處理器可向其發送數據與控制指令，使其完成既定功能，轉換為透傳模式時，中央處理器即可與遠程設備完成數據的交換。

這些模塊的完美配合，使水質凈水裝置21的遠程功能得以實現。atmega128單片機利用iccv7foravr軟件進行編程。通過c語言進行編程，程序主要完成的功能包括：

(1)對wifi模塊的設置：當wifi模塊轉換為控制模式時，單片機可通過串口對其進行設置，包括對其初始化，設定其socket目的地址，通過at指令集對其設置參數等。

(2)接收與處理數據：當wifi模塊轉換為透傳模式時，其就相當于一根無線長的傳輸線，遠端設備發來數據時，可通過wifi模塊直達單片機，單片機接收到數據后，會根據協議判斷數據類型，并對其進行處理，完成相應功能。此處以查詢的方式完成了對數據的判斷，以及對外部按鈕的檢測，并在定時器中加入了多個標志位，當符合條件時，即可執行，這樣會使使單片機效率很高，而且也不用考慮優先級的干擾。

(3)發送數據：當單片機接收到外部發送來的數據時，需要向外發送反饋信息，并且會定時發送自己的狀態信息，以確保外部設備與單片機持續連接。

(4)程序中加入了看門狗：由于受到供電電源、空間電磁等不可預知的干擾，程序會莫名的跑飛，這時就要用到看門狗程序，在適當的位置加入了看門狗，可及時的使程序“步入正軌”。

二、無線路由器22

無線路由器22用于提供網絡，未做設計。

三、服務器23

服務器23是一種高性能計算機，服務器23擔任著中轉站的作用，可存儲、處理網絡上80％的數據、信息，因此也被稱為網絡的靈魂。本發明采用vc++6.0軟件搭建了一個軟件型服務器23，并將服務器23本身的外網信息儲存于手機端app中，在配置過程中由手機端25將外網信息傳遞到水質凈水裝置21的中央處理器，此時手機端25與中央處理器便可把它們外網信息傳遞到服務器23，服務器23會將其信息保存于mysql數據庫中(如若發來重復信息，不保存)。當手機端25處于外網狀態時，水質凈水裝置21和手機端25無法建立，此時中央處理器和手機端25將向服務器23發送請求信息，此時服務器23會通過相應的協議以判斷出此設備為手機端25還是水質凈水裝置21，并將雙方的信息反饋給請求數據一方，這樣中央處理器與手機端25就會完成打洞功能。當凈水系統中央處理器與手機端25建立連接之后，為了防止這三者之間傳輸數據混亂，服務器23會與凈水系統中央處理器和手機端25斷開連接。

四、internet網絡24

用來搭建中央處理器、服務器23和手機端25三者之間數據交換的橋梁。本發明提到網絡環境可以是傳統的寬帶網絡也可以是3g/4g等移動網絡，不需要進行設計。

五、手機端25

本發明采用android多線程技術設計了相應的手機端應用程序。手機端應用程序是手機端25與中央處理器和服務器23的交互途徑。通過本發明的“i凈水”手機端軟件完成對中央處理器的配置、開關和數據的存儲等功能。

配置模塊：當手機端25與中央處理器處于同一局域網時，進入“i凈水”app后可以通過udp/ip協議向外界發送廣播，同時檢測是否有設備回復信息，當手機端25接受到回復信息后，再通過協議判斷當前設備是否為水質凈水裝置21，如果是水質凈水裝置21就將其信息添加到服務器23的列表中。手機端25應用程序也會將接受到的數據保存到自己的數據庫中，便可使用數據庫中的信息通過手機端25對水質凈水裝置21進行控制。管理員與用戶分離控制：在登錄界面，通過按鈕選擇管理員登錄和用戶登錄，登錄后分別進入不同的界面，在管理員界面，可以對應用程序進行開關控制和反沖洗控制，并可以將相應用戶提升為管理員，在用戶界面，可以觀看當前水質凈水裝置21的運行狀態和對當前水質凈水裝置21的預測控制。控制開關模塊：控制開關模塊采用和配置模塊相同udp/ip協議并且啟動了子線程用于接受狀態反饋數據。手機端25能即時獲取水質凈水裝置21的狀態信息，并且通過服務器23反饋會得到水質凈水裝置21的當前狀態信息，從而能準確的得知手機端25是否已經對中央處理器完成了控制。數據存儲模塊：本發明采用的是android系統自帶的sqlite數據庫對設備信息進行存儲。當水質凈水裝置21處于非本地wifi狀態下(3g網或者其他的wifi網絡下)手機端25向水質凈水裝置21發出相應的控制命令(通過外網ip發送，如果一定時間內收到設備反饋包，說明當前外網ip可用，當一定時間內未收到設備反饋，說明當前外網ip不可用，觸發打洞流程程序。當打洞成功完成后，手機端25獲取到設備外網ip，手機端25通過向獲得的新的ip發送控制指令就可以控制水質凈水裝置21的開關。若打洞失敗，則返回，控制失敗，設備離線。

本發明不局限于本實施例，任何在本發明披露的技術范圍內的等同構思或者改變，均列為本發明的保護范圍。