基于Arduino的飲用水配送管理系統(tǒng)

赤峰工業(yè)職業(yè)技術學院 孫鳳嬌 郭相臣 齊東東 鄭立乾

0 引言

現代社會，在學校、公司、商場等大型辦公場所，桶裝飲水機擁有巨大的市場，它不僅方便了人們的生活，提高了人們的生活質量，也是社會發(fā)展進步的一個體現。在飲水機的集中管理上，管理人員往往采用實地觀察的方式了解飲水機的工作狀態(tài)及水量信息，飲水機越多工作量就越大。隨著智能手機行業(yè)的日益壯大，手機APP早已走進我們的生活，這使得人們借助手機實時了解飲水機的水量及工作狀態(tài)成為可能。為此，設計了基于Arduino的飲用水配送管理系統(tǒng)，實現飲水的實時狀態(tài)監(jiān)測。

1 系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)總體上分為硬件和軟件兩大組成部分。每臺飲水機安裝一套硬件設備，用于測試水量，并將水量信息以無線通信方式發(fā)送到后臺入數據庫。每臺飲水機設置一個二維碼用于標識飲水機身份。客戶端軟件以APP的形式安裝在手機上，管理員可以借助APP實時了解所有飲水機的水量信息，也可以添加、修改或刪除飲水機身份信息。其中硬件包括Arduino控制器、壓力傳感模塊；軟件包括數據處理模塊和手機APP。系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結構

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 Arduino中央處理模塊

本系統(tǒng)采用WeMos D1 WiFi Arduino UNO開發(fā)板作為中央處理單元。該板是一款帶有集成式Wi-Fi模塊的新型Arduino Uno板，基于ATmega328P，具有集成式esp8266 Wi-Fi模塊。擁有14個數字輸入/輸出引腳（其中6個可用作PWM輸出）、6個模擬輸入、1個16MHz陶瓷諧振器、1個USB連接、1個電源插座、1個ICSP頭和1個復位按鈕。本系統(tǒng)用其A0口采集壓力傳感器測量數據，用其WI-FI模塊向服務器上送數據。

2.2 壓力傳感模塊

該模塊由底座和壓力傳感器構成。底座為兩塊圓餅形鑄鐵，起支撐水桶的作用。壓力傳感器置于兩片圓餅形鑄鐵中間。壓力傳感器選用蚌埠市中諾傳感器有限公司生產的ZNLBM-30KG型拉壓力兩用傳感器，配合ZNBSQ型變送器，將飲水機重量轉換為0～5V電壓輸出，送Arduino中央處理模塊處理。

3 系統(tǒng)軟件設計

數據處理模塊由Oracle 10g數據庫、Tomcat7.0服務器組成主要用于實現數據的傳輸、存儲、訪問控制。手機APP以簡潔的操作界面實現人機交互。

3.1 數據傳輸設計

WeMos D1 WiFi Arduino UNO單片機借助自身WIFI模塊，利用環(huán)境的無線網絡，將壓力傳感器采集到的水桶水量數據實時上傳到服務器。服務器接收前端傳遞的數據進行處理，更新數據庫信息，顯示到手機APP。

3.2 數據存儲設計

系統(tǒng)工作過程中參與數據存儲的實體有兩類，分別是管理員和飲水機。管理員作為參與者的角色驅動整個庫存系統(tǒng)，屬性有（id編號,username用戶名,password密碼,name姓名,phone電話,role角色）。飲水機是整個庫存系統(tǒng)和整個企業(yè)銷售系統(tǒng)的中樞角色，屬性有（water_id飲水機編號,name客戶姓名,phone客戶電話,weight飲水機重量,state水量百分比,address地址,date日期）。

3.3 數據訪問設計

該系統(tǒng)軟件采用Struts2+Spring2+Hibernate3+Ajax即SSH架構，實現Web層、業(yè)務層、數據庫訪問層三層架構模式。客戶端不直接與數據庫交互，而是通過組件與中間層建立連接，再由中間層與數據庫交互，使用了Spring的IoC來實組件之間的依賴關系注入，Spring的作用貫穿了整個中間層，將Web層、業(yè)務層、數據庫訪問層及PO無縫整合。數據庫訪問層將對持久層數據的基本增、刪、查、改等操作提取到BaseDAO中，BaseDAO繼承Spring的HibernateDaoSupp，用于處理數據請求并返回結果。

3.4 客戶端功能設計

客戶端手機APP具備基本設置、飲水機管理、查看所有飲水機、查看水量不足的飲水機四大功能。其中，基本設置功能用于添加、刪除、顯示管理員的姓名、帳號、密碼、電話信息。系統(tǒng)擁有一位超級管理員，只有超級管理員可以執(zhí)行添加和刪除操作，普通管理員只能查看信息。飲水機管理功能功能用于添加和刪除加入系統(tǒng)的飲水機。可以通過掃描二維碼的方式添加，也可以手動添加。查看飲水機信息功能用于顯示飲水機的詳細信息，包括：飲水機的編號、用戶的個人信息、以及飲水機容量和百分比、日期。查看水量不足的飲水機功能：顯示飲水機水量不足的用戶信息。

4 結束語

本文設計的飲用水配送管理系統(tǒng)是一個智能、快捷的管理系統(tǒng)。管理員可借助本系統(tǒng)同時管理多個飲水機，實時了解用戶飲水機水量信息，及時替換水量不足的飲水機，有效提高工作效率。系統(tǒng)安裝方便，界面易操作且成本低廉。系統(tǒng)在赤峰工業(yè)職業(yè)技術學院經過了一個學期的測試，性能穩(wěn)定，運行效果良好，具有一定的推廣價值。

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