家庭式智能供水管理系统的设计

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摘要：针对普通家庭日常生活中饮水供水存在的问题如水源分散、温度及水量无法按用户所需自由调配、生活废水难以循环利用，无法达标排放等问题，本文提出一种智能信息化供水管理方法，以stm32单片机为管理核心，组建以zigbee通信协议为主的无线传感网络，使用多种信息化、智能化如语音控制、数据采集、智能算法等手段达到优化、便利家庭供水的作用。

关键词：智能供水 STM32 ZigBee

中图分类号：TN29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）03-0167-01

随着科技的发展和人们生活水平的提高，人们越来越热衷于追求健康及时尚智能化的生活，饮水习惯上也有很大的转变[1]。为适应人们逐渐转变的饮水习惯，适应现代化的生活标准以及我国供水事业现代化发展的要求，研发高智能化的饮水供水系统，对实现饮水供水管理智能化、环保化和现代化具有重要意义。

1 系统总体框架

本系统由智能供水中心、供水点、废水收集模块、消防模块、家庭盆栽管理模块、GSM模块，用户数据存储模块组成。本系统通过“智能供水中心”对整个供水管理系统进行控制，“智能供水中心”作为主控模块通过ZigBee与其他的模块进行通讯，收集其他模块发来的信息，并进行集中分析再发出相应的指令，使用ZigBee协议进行无线通讯主要是为部分模块损坏时不会影响整个系统的运作。为了让用户能在系统部分模块出现损坏时能及时得知，核心控制模块会在空闲时对其他各个模块发出检查指令，如果有模块没有回复相应的信息，则表明该模块出现损坏，将会启动GSM模块发短信通知用户。

2 系统硬件电路设计

2.1 核心控制模块

模块通过ZigBee采集供水点的所收集到的用户需求，消防模块所采集到信息，水箱液位等信息，集中分析处理并发出相应的控制指令。该模块采用ST公司生产的使用高性能的ARM Cortex-M3 32位MCU――STM32F103xx作为主控芯片。ARM的Cortex-M3处理器是最新一代的嵌入式ARM处理器，它为实现MCU的需要提供了低成本的平台、缩减的管脚数目、降低的系统功耗，同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应[3]。这些丰富的外设配置，使得STM32F103xx增强型微控制器适合于多种应用场合，极大的方便了电子产品的开发设计。

2.2 电源模块

电源模块通过变压器将220V交流电源降低至一个合适的电压，再将降压后的低电压进行整流，变交流电流成为脉动直流电，最后将脉动直流电用电容滤波变成平直的直流电，经过三端稳压芯片LM7805给各个不同电压需求的模块供电。

2.3 温控模块

温控模块主要由DS18B20和无胆速热加热装置组成。该模块将DS18B20所测得实时温度传送至核心控制模块，由主控模块控制无胆速热加热装置，进而达到控制水温的效果。与传统的使用热敏电阻等测温方式相比，模块应用的是一种新型的、体积小、适用电压宽、与微处理器接口简单的数字化模式，具有简洁且经济的特点。

2.4 zigbee通信模块

模块使用的核心处理芯片为TI公司为Zigbee无线数据传输设计专用芯片CC2530，它能够以非常低的总体成本建立强大的网络节点，适合家居这种面积不大、数量需求大的场合。CC2530芯片工作时具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统[2]。模块从核心控制模块接收指令后通过串口发送至各个子控制模块，同时将各个采集点的数据传输至核心控制模块。

3 系统服务平台软件设计

系统启动经过初始化后，首先通过ZigBee通过串口询问其他各模块是否运行正常，如果有模块不正常则等待，若其他模块都正常的返回相应的信息，则核心控制模块进入等待中断响应状态，并每隔1段时间询问其他模块是否运行正常，当核心控制模块在等待中断响应状态收到其他模块发来的信息时，进行分析后若是供水点发来的信息则为提供所需温度及水量的饮用水，若是供水点以外的模块发来的信息，则保存历史数据并将数据提交给智能算法处理，得到相应的指令并发送至个子模块。

4 结语

经过实验验证该项目切实可行，该系统不但能系统地、智能地管理家庭用水，使日常生活用水形成一个整体的系统，而且还可以对水温、水量实现准确控制，对生活废水、污水实现净化回收或达标排放的智能处理，对骤然停电引起无水的情况可以实现按时智能储水，使得人们在断水的情况下没有生活用水的问题得到明显改善，极大地优化家庭用水方式和制度。

参考文献

[1]张洪雷，张宏伟，张雪花.绿色用水及其实现路径探析[J].城市环境与城市生态，2014，12（06）：39-41.

[2]罗刚，蒋学彬，涂熹薇等.油气田有毒气体泄漏预警与监测系统研究[J].钻采工艺，2013（11）：116-118.

[3]钟科.基于STM32的温度测量系统.微处理机，2015（2）：64-66.