CN109166246A - 一种基于Lora的水管家*** - Google Patents

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石庆
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Abstract

本发明提供了一种基于Lora的水管家***，其包括服务器、网关、水管的监控子***及自动报警模块；所述网关包括控制单元、Lora通信模块、电源模块、有线或无线网络模块；所述水管的子监控***包括中央处理器、供电模块、在服务器注册有ID号并分别控制用户水龙头开关和用户总水阀的Lora开关模块、设在用户管段的水位探测单元、分别设在用户管段总管和用户管段每个水龙头前端的水量计量单元、本地控制单元和设置在每个水龙头附近的红外侦测模块；所述水管的子监控***经过网关与服务器通信，所述服务器通过网络与自动报警模块连接。采用本发明的技术方案，实现了智能水管管理，避免了不必要的水资源浪费，同时提高了维修效率。

Description

一种基于Lora的水管家***
技术领域
本发明属于节能减排技术领域，尤其涉及一种基于Lora的水管家***。
背景技术
目前，我国的家庭水管的设计都是采用的传统设计，一般都是采用简单的机械式的水龙头设计。然而用户多因忘记关掉水龙头，造成水源浪费。尤其是在停水期间，开了水龙头忘记关了；在恢复用水期间，没有提醒，也无法及时关水龙头；特别是在水管爆裂的情况下，现有的水管设计未带有报警装置。有些地方已有三表检测***，但是仍然无法满足人为和意外性的用水浪费。
所以，当前传统式水管***的缺陷主要包括：（1）不能智能地监控用水的情况，在水管爆裂或人为忘记关水期间无法智能关闭水管，造成浪费；（2）在盛水期间，无法检测目标水位是否达到，导致持续性盛水溢出，又造成一定浪费；（3）无法监测各用户的实时用水情况；（4）无法定位非正常用水的管道情况。由于这些缺陷，往往造成用水浪费。
发明内容
针对以上技术问题，本发明公开了一种基于Lora的水管家***，能够实现在极大的程度上避免了不必要的水资源浪费，同时提高了用户的用水意识及极大地提高了维修效率。
对此，本发明采用的技术方案为：
一种基于Lora的水管家***，其包括服务器、网关、水管的监控子***及自动报警模块；
所述网关包括控制单元、Lora通信模块、电源模块、有线或无线网络模块；Lora通信模块、电源模块、网络模块分别与控制单元连接；
所述水管的子监控***包括中央处理器、供电模块、在服务器注册有ID号并分别控制用户水龙头开关和用户总水阀的Lora开关模块、设在用户管段的水位探测单元、分别设在用户管段总管和用户管段每个水龙头前端的水量计量单元、与水龙头或阀门连接的本地控制单元和设置在每个水龙头附近的红外侦测模块；所述供电模块、Lora开关模块、设置在水龙头对应的水槽的水位探测单元、水量计量单元、本地控制单元和红外侦测模块分别与中央处理器连接；
所述水管的子监控***经过网关与服务器通信，所述服务器通过网络与自动报警模块连接。其中，水管的子监控***的中央处理器通过Lora开关模块与网关通过Lora网络进行通信。所述本地控制单元优选为开关控制模块，其根据中央处理器的指示进行水龙头或阀门的开关控制。
其中，所述水管的子监控***还包括***设备接口，中央处理器可以是8位MCU、16位的MCU、32的MCU、DSP、FPGA或多核处理器，供电模块可以是交流转直流电路或电池供电。***设备接口可以是ISP、UART、I２C、GPIO、USB、HDMI、VGA、Type C接口等。
作为本发明的进一步改进，所述水管的子监控***包括设置在总水管段的总管段水量计量单元、控制总水管段开关的总管Lora开关模块，所述总管段水量计量单元、总管Lora开关模块分别与中央处理器连接。
作为本发明的进一步改进，所述基于Lora的水管家***包括智能终端，所述服务器通过网络与智能终端通信，发送状态信息或将异常信息通知用户，如遇异常情况，用户可以及时了解，快速组织相关人员进行维修。
作为本发明的进一步改进，所述水位探测单元包括超声波水位探测单元和***电路。
作为本发明的进一步改进，所述Lora开关模块通过控制电机控制水龙头开关或用户总水阀。
作为本发明的进一步改进，所述网络模块为以太网模块、GSM/GPRS模块、3G/4G/5G模块或WIFI模块中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，所述基于Lora的水管家***采用以下步骤进行总水管控制：
步骤S101，总管段水量计量单元计量总管道的水量是否在持续增加，如果为是，则进入下一步； 如果为否，则无异常漏水，水管状态良好；
步骤S102，设在用户管段的水量计量单元计量用户管段的水量是否在持续增加，如果为否，服务器发送信息给自动报警模块进行报警，同时中央处理器启动总管Lora开关模块，关闭总管开关；如果为是，则根据通讯协议，根据反馈的用户的Lora开关模块的ID确定用户。
作为本发明的进一步改进，所述基于Lora的水管家***采用以下步骤进行用户甲的水管管段的控制：
步骤S201，通过用户甲的水量计量单元计量用户甲的每一个水龙头是否有水量增加，如果为否，则用户甲水管爆裂，水管的子监控***的中央处理器经过网关与服务器通信，服务器发送信息给自动报警模块进行报警，同时中央处理器启动总管Lora开关模块，关闭用户总水阀；如果为是，则进入下一步；
步骤S202，如果监测到水龙头A有水量增加，则通过水龙头A附近的红外侦测模块侦测是否有人，如有人，则继续侦测；如果没有人，则该水龙头A对应的水槽的水位探测单元监测水位变化，如果水位已满或无效接水，则水管的子监控***的中央处理器控制该水龙头A的Lora开关模块，关闭该水龙头A。
采用此技术方案，基于当前水管***的设计的基础上，在总水管上装一个水量计量器，同时装有基于lora技术的开关单元及自动报警模块，用户总管道上都装有和总水管相同的装置，而在每个用户的每个水龙头端都装有红外探测单元、超声波水位探测模块、流量计以及lora开关单元及自动报警提示模块。
所述基于Lora的水管家***步骤S202中，如果监测到水龙头A有水量增加，中央处理器监测该水龙头A的水量计量单元，判断其是否正常工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
采用本发明的技术方案，基于当前水管***的设计的基础上，在总水管上装一个水量计量器，同时装有基于lora技术的开关单元及自动报警模块，用户总管道上都装有和总水管相同的装置，而在每个用户的每个水龙头端都装有红外探测单元、超声波水位探测模块、流量计以及lora开关单元及自动报警提示模块，从而实现了智能水管管理，能够在极大的程度上避免了不必要的水资源浪费，同时提高了用户的用水意识及极大地提高了维修效率。
附图说明
图1是本发明一种基于Lora的水管家***的总体示意图。
图2是本发明的水管的子监控***的模块框图。
图3是本发明的网关的模块框图。
图4是本发明一种基于Lora的水管家***的结构示意图。
图5是本发明一种基于Lora的水管家***的总工作流程图。
图6是本发明一种基于Lora的水管家***的用户管段控制的工作流程图。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1~图4所示，一种基于Lora的水管家***，其包括服务器、网关、水管的监控子***及自动报警模块；所述网关包括控制单元、Lora通信模块、电源模块、有线或无线网络模块和***设备接口；Lora通信模块、电源模块、网络模块、***设备接口分别与控制单元连接；所述水管的子监控***包括中央处理器、供电模块、在服务器注册有ID号并分别控制用户水龙头开关和用户总水阀的Lora开关模块、设在用户管段的水位探测单元、分别设在用户管段总管和用户管段每个水龙头前端的水量计量单元、设置在总水管段的总管段水量计量单元、控制总水管段开关的总管Lora开关模块、与水龙头或阀门连接的本地控制单元和设置在每个水龙头附近的红外侦测模块；所述供电模块、Lora开关模块、总管Lora开关模块、设置在水龙头对应的水槽的水位探测单元、水量计量单元、总管段水量计量单元、本地控制单元和红外侦测模块分别与中央处理器连接； 所述水管的子监控***经过网关与服务器通信，所述服务器通过网络与自动报警模块连接。其中，水管的子监控***的中央处理器通过Lora开关模块与网关通过Lora网络进行通信。所述本地控制单元优选为开关控制模块，其根据中央处理器的指示进行水龙头或阀门的开关控制。
所述水位探测单元包括超声波水位探测单元和***电路。所述Lora开关模块通过控制电机控制水龙头开关或用户总水阀。所述总管Lora开关模块通过控制电机控制总管水阀。所述网络模块为以太网模块、GSM/GPRS模块、3G/4G/5G模块或WIFI模块中的至少一种。
进一步的，所述基于Lora的水管家***包括智能终端，所述服务器通过网络与智能终端通信，发送状态信息或将异常信息通知用户。所述智能终端为手机。
具体而言，如图4所示，对于基于Lora的水管家***的水管检测部分来说，主要包括总水管管段的检测部分和用户管段的检测部分，所述总水管管段的检测部分包括设在总水管的总管水量计量单元和总管Lora开关模块；而用户管段的检测部分包括分别设在用户管段总管和用户管段每个水龙头前端的水量计量单元、在服务器注册有ID号并分别控制用户水龙头开关和用户总水阀的Lora开关模块、每个水槽处的水位探测单元、设置在每个水龙头附近的红外侦测模块。
如图5所示，所述基于Lora的水管家***采用以下步骤进行总水管控制：
步骤S101，总管段水量计量单元计量总管道的水量是否在持续增加，如果为是，则进入下一步； 如果为否，则无异常漏水，水管状态良好；
步骤S102，设在用户管段的水量计量单元计量用户管段的水量是否在持续增加，如果为否，服务器发送信息给自动报警模块进行报警，同时中央处理器启动总管Lora开关模块，关闭总管开关；如果为是，则根据通讯协议，根据反馈的用户的Lora开关模块的ID确定用户。
如图6所示，所述基于Lora的水管家***采用以下步骤进行用户甲的水管管段的控制：
步骤S201，通过用户甲的水量计量单元计量用户甲的每一个水龙头是否有水量增加，如果为否，则用户甲水管爆裂，水管的子监控***的中央处理器经过网关与服务器通信，服务器发送信息给自动报警模块进行报警，同时中央处理器启动总管Lora开关模块，关闭用户总水阀；如果为是，则进入下一步；
步骤S202，如果监测到水龙头A有水量增加，则通过水龙头A附近的红外侦测模块侦测是否有人，如有人，则继续侦测；如果没有人，则该水龙头A对应的水槽的水位探测单元监测水位变化，如果水位已满或无效接水，则水管的子监控***的中央处理器控制该水龙头A的Lora开关模块，关闭该水龙头A。
其中，所述水量计量单元为水量计量器。
步骤S202中，如果监测到水龙头A有水量增加，中央处理器监测该水龙头A的水量计量单元，判断其是否正常工作。
该水管家***有两种工作方案：假如是监测总水管段，主要是结合各用户的水管的用水监测***结果通过服务器分析判断，若为总水管段处漏水的问题，可以利用总管道处的lora 开关模块进行控制，同时启动报警模块通知相关部门进行维修。若为用户管段，lora开关除了要有红外监测单元用于监测是否有人在场，在此基础再结合超声波水位探测单元，探测当前是否有水位的变化，若有，则说明正在接水；反之，可能水位已满或忘记关闭水龙头，反馈给服务器后，可以控制管道的关闭，及时阻止水资源的浪费。同时，在非正常接水的情况下，结合水量计量表，可以定位为哪个用户在漏水，也可以通过lora模块反馈到网关，网关再转发给服务器，进而根据用户ID（各个用户的lora模块与网关通信之间已有对应的ID），服务器启动自动报警***，通知到相关部门和用户，以便及时维修。
采用此技术方案，采用Lora通信技术、水位探测单元、Lora开关模块、红外侦测模块、水量计量单元及报警模块的结合，利用Lora的低功耗、长距离及低价格特点实现水管***的智能控制、调节与管理。该***具备一种智能模式：自主检测用户的用水情况，同时检测整个用水***的水管是否大量放水，可能是水管爆裂还是一些人为因素造成。根据用户水管的用水检测情况，通过服务器的智能分析***判定，用户是否在正常用水，水管是否爆裂，爆裂的是个体用户还是总水管，停水恢复期间水龙头是否正常关闭，有没有必要采取智能lora技术进行水龙头的开关控制，以及是否有必要报警通知维修。面对我国水资源缺少的现状,节约家庭用水势在必行。为从根本上提高大众的节约用水意识,通过物联网技术,将家庭用水网络化、信息化,做到家庭用水状况实时监控,并通过lora技术进行控制，也可以更好控制用水，水资源的浪费将会得到明显的改善。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于Lora的水管家***，其特征在于：其包括服务器、网关、水管的监控子***及自动报警模块；
所述网关包括控制单元、Lora通信模块、电源模块、有线或无线网络模块；Lora通信模块、电源模块、网络模块分别与控制单元连接；
所述水管的子监控***包括中央处理器、供电模块、在服务器注册有ID号并分别控制用户水龙头开关和用户总水阀的Lora开关模块、设在用户管段的水位探测单元、分别设在用户管段总管和用户管段每个水龙头前端的水量计量单元、与水龙头或阀门连接的本地控制单元和设置在每个水龙头附近的红外侦测模块；所述供电模块、Lora开关模块、设置在水龙头对应的水槽的水位探测单元、水量计量单元、本地控制单元和红外侦测模块分别与中央处理器连接；
所述水管的子监控***经过网关与服务器通信，所述服务器通过网络与自动报警模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于Lora的水管家***，其特征在于：所述水管的子监控***包括设置在总水管段的总管段水量计量单元、控制总水管段开关的总管Lora开关模块，所述总管段水量计量单元、总管Lora开关模块分别与中央处理器连接。
3.根据权利要求1所述的基于Lora的水管家***，其特征在于：其包括智能终端，所述服务器通过网络与智能终端连接。
4.根据权利要求1所述的基于Lora的水管家***，其特征在于：所述水位探测单元包括超声波水位探测单元和***电路；所述Lora开关模块通过控制电机控制水龙头开关或用户总水阀。
5.根据权利要求1所述的基于Lora的水管家***，其特征在于：所述网络模块为以太网模块、GSM/GPRS模块、3G/4G/5G模块或WIFI模块中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的基于Lora的水管家***，其特征在于：其采用以下步骤进行总水管控制：
步骤S101，总管段水量计量单元计量总管道的水量是否在持续增加，如果为是，则进入下一步；
步骤S102，设在用户管段的水量计量单元计量用户管段的水量是否在持续增加，如果为否，服务器发送信息给自动报警模块进行报警，同时中央处理器启动总管Lora开关模块，关闭总管开关；如果为是，根据反馈的用户的Lora开关模块的ID确定用户。
7.根据权利要求6所述的基于Lora的水管家***，其特征在于：其采用以下步骤进行用户甲的水管管段的控制：
步骤S201，通过用户甲的水量计量单元计量用户甲的每一个水龙头是否有水量增加，如果为否，则用户甲水管爆裂，水管的子监控***的中央处理器经过网关与服务器通信，服务器发送信息给自动报警模块进行报警，同时中央处理器启动总管Lora开关模块，关闭用户总水阀；如果为是，则进入下一步；
步骤S202，如果监测到水龙头A有水量增加，则通过水龙头A附近的红外侦测模块侦测是否有人，如有人，则继续侦测；如果没有人，则该水龙头A对应的水槽的水位探测单元监测水位变化，如果水位已满或无效接水，则水管的子监控***的中央处理器控制该水龙头A的Lora开关模块，关闭该水龙头A。
8.根据权利要求7所述的基于Lora的水管家***，其特征在于：步骤S202中，如果监测到水龙头A有水量增加，中央处理器监测该水龙头A的水量计量单元，判断其是否正常工作。
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