基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能飲水APP的設(shè)計(jì)*

劉喚喚 笪豪俊 王繼千 耿帥帥

（1.安徽理工大學(xué)；2.上海凌立健康管理股份有限公司）

一、引言

隨著人們生活水平的提高，飲水機(jī)已經(jīng)普及到家家戶戶和各大辦公室。然而，飲水健康一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題，因?yàn)轱嬎亩嗌僦苯佑绊懙揭粋€(gè)人的身體健康：一方面，飲水太少會(huì)導(dǎo)致皮膚變差、內(nèi)分泌失調(diào)、消化不良；另一方面，飲水太多又會(huì)增加腎臟的負(fù)擔(dān)。因此，急需一款可以幫助人們了解飲水健康狀況的工具[1-4]。

目前，市面上大多數(shù)的智能飲水機(jī)系統(tǒng)具有加熱、冷卻到特定溫度、設(shè)置出水量、童鎖等功能，但是這些功能都需要近距離按下選擇按鈕才能完成，不可以遠(yuǎn)程操控。其次，這類飲水機(jī)還不夠“智能”，無(wú)法做到記錄用戶的飲水?dāng)?shù)據(jù)并進(jìn)行分析，無(wú)法真正做到關(guān)愛(ài)用戶健康。

本文設(shè)計(jì)了一款將飲水機(jī)和安卓手機(jī)APP相結(jié)合的智能飲水機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以監(jiān)測(cè)用戶的飲水情況，而且可以記錄用戶的飲水?dāng)?shù)據(jù)并進(jìn)行分析，生成飲水?dāng)?shù)據(jù)報(bào)告，發(fā)送給用戶，使用戶可以實(shí)時(shí)了解自己及家人的飲水狀態(tài)及飲水健康。

二、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)具有手機(jī)遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測(cè)、記錄飲水量、家人好友數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析等功能（如圖1所示）。

圖1 本文設(shè)計(jì)的飲水機(jī)功能示意圖

具體地，手機(jī)端遠(yuǎn)程監(jiān)控功能：遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)飲水機(jī)溫度、水位，并對(duì)飲水機(jī)的溫度、出水量進(jìn)行調(diào)節(jié)；飲水?dāng)?shù)據(jù)記錄和分析功能：通過(guò)飲水機(jī)每次出水量來(lái)記錄用戶的飲水量存入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后生成飲水?dāng)?shù)據(jù)的周報(bào)告和月報(bào)告，展示用戶這一段時(shí)間的飲水情況，并根據(jù)飲水量來(lái)判斷用戶身體健康狀況，給出相應(yīng)的預(yù)警信息。家人好友數(shù)據(jù)共享：通過(guò)家人或好友的手機(jī)號(hào)進(jìn)行查詢關(guān)聯(lián)；對(duì)方同意后，即可互相查看對(duì)方的飲水情況，一方面可以關(guān)心家人飲水情況，同時(shí)也可以增進(jìn)彼此間的感情，增加APP的共享性。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用CC2530單片機(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)（開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：C語(yǔ)言），分別使用DS18B20和Risym的Water Sensor來(lái)感應(yīng)溫度和水位[5]；使用ESP8266芯片作為WIFI模塊；加熱模塊采用光耦繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。安卓軟件的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是Java；數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具分別采用阿里云平臺(tái)的MySQL和Navicat for MySQL。

本設(shè)計(jì)中單片機(jī)的P07口連接溫度傳感器，P08口連接Water Sensor，P04口連接光耦繼電器模塊，分別實(shí)現(xiàn)溫度、水位等數(shù)據(jù)的獲取和控制。其中溫度讀取函數(shù)如圖2所示。

圖2 溫度讀取函數(shù)

ESP8266和安卓端需要建立TCP連接，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，這里IP地址設(shè)置為192.168.4.1，端口號(hào)設(shè)置為5000。

四、系統(tǒng)功能展示

手機(jī)APP在登陸之前需要注冊(cè)，未注冊(cè)的用戶或密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，無(wú)法正常登陸。注冊(cè)界面如圖3所示。點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的“注冊(cè)”按鈕，通過(guò)手機(jī)驗(yàn)證碼進(jìn)行注冊(cè)驗(yàn)證。注冊(cè)成功后的用戶信息會(huì)自動(dòng)記錄在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖3 注冊(cè)成功測(cè)試

當(dāng)手機(jī)APP與單片機(jī)建立TCP連接之后，RXD的綠燈會(huì)由常亮狀態(tài)轉(zhuǎn)換到閃爍狀態(tài)，安卓端就可以看到溫度刷新數(shù)據(jù)，如圖4所示。

圖4 單片機(jī)與APP連接測(cè)試圖

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和展示功能，如圖5所示，安卓端可以查看近一個(gè)月和近一周內(nèi)的飲水?dāng)?shù)據(jù)。此外，本設(shè)計(jì)還實(shí)現(xiàn)了家人互加好友，數(shù)據(jù)共享的功能，如圖6所示。

圖5 （a）一周飲水統(tǒng)計(jì)圖顯示正常 （b）某月飲水統(tǒng)計(jì)圖顯示正常

圖6 好友數(shù)據(jù)共享

五、總結(jié)

本文設(shè)計(jì)了一款基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能飲水機(jī)，實(shí)現(xiàn)了飲水機(jī)硬件部分的設(shè)計(jì)與測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了APP與硬件數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋⒂脩糸g數(shù)據(jù)共享的功能、手機(jī)APP控制飲水機(jī)的溫度水位等功能還需進(jìn)一步完善，未來(lái)將在數(shù)據(jù)云方面進(jìn)行拓展。