基于智能家居領域的一種建筑智能防水控制器的研究應用

文靈 王磊

【摘要】：本研究涉及家居建筑智能防水控制器，屬于智能家居技術領域，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，控制器內設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點。

【關鍵詞】：遠程報警；智能控制器；流速計；傳感器

智能家居控制系統（英文smarthome control system，簡稱SCS），它是以智能家居系統為平臺，以家居電器及家電設備為主要控制對象，綜合利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活中有關的設施進行高效集成，從而構建高效的住宅設施與家庭日程事務的控制管理系統，提升家居智能、安全、便利、舒適，并實現環保控制系統平臺。智能家居控制系統是智能家居核心，是智能家居控制功能實現的基礎。

智能家居控制系統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、節能控制、遠程抄表、系統軟件、系統布線、系統網絡。最近由于大家對生活品質的提升，市場不斷涌現了許多本著“節約能源”開發利用的智能家居產品，而且發展迅速，從日前的高端，大氣，價格高走向了平民化的趨勢。現在大家對家庭能源管理（Home Energy Management System，簡稱HEMS）一直很關注，接著在自動照明、電力監測與設備效率、太陽能電池板、房屋節能改造等方面出現很多適用于一般家庭適用的產品。

1、 研究背景

原來占據市場的大量產品“節水控制器”，它是用于節約用水控制水量的一種機器。整個系統由中央處理部分，數據采集部分，前端設備部分組成。它主要實現功能節水控制器可以實現按時間顯示，自動補助每張卡每天使用時長為15-30分鐘，使用次數不限制，以時間遞減方式顯示；獨有節水設計，采用讀卡和開關雙重方式控水，插卡后按下開水鍵出水，拿走卡或按下關水鍵停止出水，更加人性化和節水；它主要的原理是減少流水動力，增加管內流動壓力，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計，數據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合處的槽內。主板和芯片用防水蠟敷設，布線要求和裝修同步進行，將線路走在墻內最好，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，是可以起到節水的作用，但是達不到智能家居的創建理念，沒有整體化設計，沒有智能化的體現。

目前各處均在宣傳節約用水，一來從大方面說能夠節約自然資源，利于人類長期發展，二來從小方面說能夠節約用水量、節省家庭開支。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：一是用水設備的損壞容易造成用水浪費，如廚房、衛生間的水龍頭，衛生間的抽水馬桶等，上述部件在出現故障時，通常表現為少量流水或滴水，難以被發現，但時間長后浪費水量也很嚴重；二是家中用水管路出現破裂，或者停水后供水忘記關閉水龍頭，上述情況下會出現較大跑水量，尤其當家中成員均外出時，浪費水量較為嚴重，并且容易使地板、家具浸泡在水中造成損壞。

2、主要研究內容

為解決以上技術上的不足，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；衛生間支管連接有衛生間水龍頭，衛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，控制器內設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，當檢測到某一流速計的流速值大于0但小于低位設定值時，控制器發出信號至相應管路的電磁閥動作將該管路關閉，以避免馬桶或水龍頭出現故障造成的少量流水或滴水；當檢測到某一流速計的流速值大于高位設定值時，控制器內的計時單元動作開始計時，當計時單元累計至設定時間后該流速計的流速值仍大于高位設定值時，控制器發出信號至該管路的電磁閥動作將該管路關閉，以避免管路破裂或忘關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設計結構示意圖 圖2設計控制原理圖

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本設計方案的具體實施方式

以下結合附圖，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、衛生間支管41和廚房支管42的連接位置均設計有密封圈，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。衛生間支管41連接有衛生間水龍頭6，衛生間支管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。

控制器內設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，當處理單元發現某一流速計（例如馬桶流速計52）的流速值大于0但小于低位設定值時，控制器發出信號至馬桶電磁閥51動作將馬桶支管3關閉，以避免馬桶出現故障造成的少量流水或滴水引發的用水浪費的問題；當處理單元發現某一流速計（例如水龍頭流速計Ⅱ72）的流速值大于高位設定值時，此時，控制器內的計時單元動作開始計時，當計時單元累計至設定時間后水龍頭流速計Ⅱ72的流速值仍大于高位設定值時，控制器發出信號至水龍頭電磁閥Ⅱ71動作將廚房支管42關閉，以避免廚房支管破裂或忘關水龍頭造成的大量跑水。

此外，還設計有報警裝置，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].湖南城市學院學報，2003，05期：

[2] 李東東；崔龍龍.家庭智能用電系統研究及智能控制器開發[J].電力系統保護與控制，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、嵌入式技術等方面的教育工作。