智能浴室管理系統的開發與設計

何淼

摘要： 本設計是一個智能浴室管理系統，旨在通過實現浴室自動化管理的途徑解決人們在沐浴時遇到的諸多不便。系統利用無線通信技術，完成遠程遙控端對熱水器的定溫、定時操作；洗浴時，通過傳感器技術可實現非接觸調節水溫、水流；并且可以通過花灑周圍RGB小燈顏色直觀了解出水溫度，當顏色由冷色調逐漸變為暖色調，代表溫度逐漸升高。實踐證明，本設計具有操作簡單、適用范圍廣、自動化程度高等特點，使人們在沐浴時得到最大程度的放松與享受。

Abstract： This design is an intelligent bathroom management system， which aims to solve the problems encountered by people in the bath through the realization of automatic management of bathroom. The system uses wireless communication technology to complete the remote control of the temperature of the water heater， timing operation； When the utility model is used for bathing， the water temperature can be adjusted automatically by the sensor technology； And you can understand the water temperature through color of the RGB lights around the shower， when the color gradually changes from cold tone to warm tone， representing the temperature gradually increasing. Practice has proved that the design has the advantages of simple operation， wide application， high degree of automation， so that people get the greatest degree of relaxation and enjoyment in the bath.

關鍵詞： 輕松沐浴；省時省力；智能系統

Key words： relaxing bathing；to save time and effort；intelligent system

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）09-0106-02

0 引言

隨著科學技術的不斷進步社會信息化的程度不斷提高，智能家居的概念逐步走進了人們的生活。而浴室作為現代居住房屋中不可或缺的一部分，在人們生活中發揮著極其重要的作用。尤其在生活節奏越來越快的當前環境下，對于工作壓力大、時間緊的人群而言，智能浴室系統能夠充分發揮它的優越性：智能預約、節約時間、操作簡單等等。而現今智能家居的應用范圍還很小，且浴室尚未達到智能化，沐浴這一件本該是盡情享受的事卻總會讓人心生煩惱，所以智能浴室的自動化管理已是時代的需要。

1 對智能浴室管理系統國內的研究現狀

智能家居網絡技術于二十世紀末在我國開始逐漸發展，隨后的六、七年內有相當一部分高檔私人住宅和中檔住戶區能夠在一般意義上實現簡單的智能化控制和管理。至2009年，寬帶網的逐漸普及為智能家庭網絡功能的完善提供了一定的條件，我國自行研制的系統較為成熟。2009年至今，我國進一步普及了智能家庭網絡系統，越來越多的智能家居產品開始走進普通居民的家居中。我國智能家居的應用并不普遍，僅有的應用范圍也基本僅限于智能燈光開關、智能電飯煲、智能插座插排等小物品，遠遠達不到智能家居的全面化。而智能浴室的應用也僅僅局限于個別高檔酒店、桑拿房和學校等場所，且功能單一、效率低。對于如何解決人們在洗澡時遇到的種種問題，已經成為了智能浴室相關功能完善的當務之急。

2 系統設計思路

系統分為遙控端和熱水器、花灑兩大部分。通過無線通信方式，完成遠程遙控端對熱水器的定溫、定時控制，當加熱完成后，遙控端將發出信號，提示人員可以去洗澡了。洗浴時，通過四個光電傳感器可實現非接觸調節水溫、水流的大小。手在空中上下劃過，使花灑出水水流增大/減小；手在空中左右劃過，通過改變冷熱水流出水比例，達到水溫升高/降低。非接觸操作的實現，避免了人們在洗澡時手上的泡泡弄臟把手、浴室。人們還可以通過花灑周圍RGB小燈顏色直觀了解出水溫度，當顏色由冷色調逐漸變為暖色調，代表溫度逐漸升高，出現紅色、代表水溫過高，提示人員易對皮膚造成傷害。

3 系統工作原理

硬件部分：完成智能浴室管理系統的開發、設計與制作。包括非接觸調節水溫、水流部分、RGB色彩顯示部分、液晶顯示部分。本系統的控制核心采用51系列單片機進行數據處理及智能控制，無線通信單元采用nRF24L01無線數傳模塊數據傳輸。可以實現非接觸可調節水溫高低、水流的大小，并通過花灑上RGB小燈顯示的顏色便可了解當前水溫情況，避免了洗澡時不知水溫具體是多少的麻煩。

軟件設計：系統軟件設計包括控制端軟件的定時。控制端通過nRF24L01對檢測點進行定時啟動、水溫控制，包括啟動檢測數據傳輸。一旦檢測到定時時間，將啟動整個系統，加熱到指定水溫時，控制端發出提示音。整個過程流暢、便捷，大大節省了人們寶貴的時間。

系統整體的工作原理及流程如圖1所示。

系統遠程遙控端的工作原理及流程如圖2所示。

4 系統實驗數據分析

為檢驗系統工作是否穩定、可行，本小組做了三項實驗（分別為無線遙控功能測試、非接觸調節功能測試以及RGB小燈顏色顯示水溫測試）。測試時，每項實驗分別做了三組實驗，每組重復四次。以確保系統每次均能正常工作。第一組實驗的三次實驗，利用無線遙控端設置熱水器分別于1/2/3分鐘后開始工作，加熱水溫到30/40/50攝氏度，加熱完成后遙控端發出提示；第二組實驗，分別利用非接觸手勢上下、左右調節，達到水流、水溫大小的低/中/高三個檔位；第三組實驗，當出水溫度達到30-40/40-50攝氏度范圍時，小燈分別為綠/黃色，溫度高于50攝氏度時，小燈為紅色。在實驗中，各個功能模塊均正常工作。系統整體性能測試如表1所示。

通過本次測驗，說明本系統能夠完成三項基本功能，出錯率較低。并且各部件工作正常，穩定性較好。能夠完成預計的功能設計，說明本系統是穩定、可行的。

5 系統應用價值

隨著智能家居系統的不斷完善，人們想象中的家中布置各種線網的情形越來越少，取而代之的是一個小小的無線遙控器便可解決所有問題。在現代化、智能化系統逐步普及的今天，安裝一套智能家居，已經不再是一個概念，而是生活中切實可以享受到的便利體驗。在中國，智能家居的應用范圍相當有限，遠達不到智能家居的全面化，而智能浴室的應用更是寥寥無幾。

本系統著力解決人們在沐浴時遇到的諸多麻煩，旨在實現智能家居的完善、浴室的自動化控制，為工作壓力大、時間緊的人群提供更省時省力、人性化的的沐浴體驗。較目前市面上其他智能浴室系統有功能全、自動化程度高、操作簡單、性價比高等優點。隨著時代的發展和成本的不斷下降，智能浴室系統將變得不再是個別場所、個別人的專利，同樣也可以像智能手機一樣進入尋常百姓家。

參考文獻：

[1]盧伯英.PIC單片機基礎與傳感器應用[M].北京：科學出版社，2010.

[2]呂麗，羅杰.智能家居及其發展趨勢[J].就算機與現代化，2007（11）：18-20.

[3]葉玲莉.智能家居：暢想未來不是夢[N].計算機世界，2015-05-04（018）.