近年來,，隨著自動化技術(shù)及人們生活水平的提高，智能家居的概念被越來越多的人所接受,。所謂智能家居,，是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),、安全防范技術(shù),、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成,，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng),，提升家居安全性、便利性,、舒適性,、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境,。在智能家居系統(tǒng)中,，智能防漏水系統(tǒng)是在家居安全里具有十分重要的作用。通常由于一時疏忽,，如停水時忘關(guān)水龍頭,、下水不通暢、管道破損等意外原因所造成家居漏水,，很多情況下事態(tài)嚴重,，不僅是自家受損失，同一棟樓里的人也會同樣受害,。文中設(shè)計了一種家居智能防水系統(tǒng)，能自動檢測選定區(qū)域的意外漏水,，通過電磁閥及時切斷水管,，并伴隨聲光報警，提示出現(xiàn)的浸水事件,，減少漏水狀況的惡化,，能有效地防止各種損失進一步擴大。
1 系統(tǒng)設(shè)計
家居智能防水系統(tǒng)主要分為4個部分,，包括檢測組件,、MCU控制部分、報警及按鍵電路,、電磁閥及驅(qū)動電路,。通過MCU的并口I／O檢測水傳感器狀態(tài)，并控制LED顯示電路及蜂鳴器報警電路,，同時通過驅(qū)動電路控制水電磁閥的通斷,，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。
系統(tǒng)通過MCU一直監(jiān)測水傳感器狀態(tài),，若發(fā)現(xiàn)漏水,，通過發(fā)光LED顯示和蜂鳴器報警，并延時一段時間,，然后啟動電磁閥關(guān)閉水管,。如果家中有人,，在聽到報警后，檢查漏水情況,，可手動切斷水管,，或者關(guān)閉報警系統(tǒng)(若發(fā)現(xiàn)是誤報警的情況下)。
2 硬件設(shè)計
2．1 水傳感器檢測電路
電路采用適當(dāng)?shù)碾姌O型水傳感器,，布置在需要監(jiān)測的區(qū)域,，可以是某一固定區(qū)域，也可以是多個區(qū)域同時監(jiān)測,。主要根據(jù)電極浸水阻值變化原理,，通過電壓檢測確定傳感器的狀態(tài)。通過電壓比較器,，得到外部狀態(tài)電平,，并送往MCU單元進行檢測處理。水感傳器接口電路如圖2所示,。
2．2 MCU控制電路
MCU單元電路主要完成整個系統(tǒng)的監(jiān)測,、判斷、報警控制以及人機交互控制等功能,。本方案中選用Atmel的89C52單片機作為控制MCU,，其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉,，通用性好,，內(nèi)部集成了CPU，RAM,，ROM,，定時器／計數(shù)器和多功能I／0，串口通信等部等基本功能部件,，可靈活編程控制外部I／0接口,。結(jié)合本案例，通過MCU的并口I／O檢測水水傳感器狀態(tài),，并控制LED顯示電路及蜂鳴器報警電路,，同時通過驅(qū)動電路控制水電磁閥的通斷。MCU及外圍電路如圖3所示,。
2．3 顯示及報警電路
蜂鳴器選擇有源蜂鳴器,，其內(nèi)部集成了多諧振蕩器，只需要在外部施加必要的直流電平即可發(fā)生,，其驅(qū)動及控制電路簡單,。同時驅(qū)動發(fā)光二極管，在檢測到漏水時點亮二極管。蜂鳴器及驅(qū)動電路如圖4所示,，LED及驅(qū)動電路如圖5所示,。
2．4 電磁閥驅(qū)動電路
電磁閥是用來控制流體方向的自動化基礎(chǔ)元件，通常用于機械控制和工業(yè)閥門,，對介質(zhì)方向進行控制,，從而達到對閥門開關(guān)的控制。本方案中水管在一般狀態(tài)下是暢通的,，所以選擇常開型的電磁閥,，先導(dǎo)閥接受電控制信號開關(guān)后帶動主閥動作，切斷水管,，從而避免漏水狀況的進一步惡化,。由于單片機輸出控制信號為TTL電平，不能直接控制電磁閥動作,，需要增加驅(qū)動電路,，如圖6所示。
圖6所示電路采用光電耦合器將控制信號輸出電路與電磁閥驅(qū)動電路隔離,，從而抑制驅(qū)動電路的高頻干擾進入控制電路部分,，以保證其正常工作。電阻R6和二極管D在噴油器關(guān)閉時構(gòu)成放電通路,，以防止功率三極管損壞,，它們和電磁閥線圈組成消弧電路。
3 軟件設(shè)計
3．1 系統(tǒng)軟件流程
系統(tǒng)控制軟件采用循環(huán)掃描時,，實時監(jiān)測水傳感器狀態(tài),。如果檢測到傳感器異常，啟動聲光報警電路,。如果周圍有人，確認是否發(fā)生了漏水,，則可以手動關(guān)閉進水閥門,；如果周圍沒有人，系統(tǒng)在報警后5s內(nèi)啟動電磁閥控制電路,，自動切斷進水閥門,，等待人員前來解決問題。其中單片機的軟件流程圖如圖7所示,。
3．2 中斷子程序設(shè)計
在系統(tǒng)中將人機交互的按鍵行為作為中斷,，其優(yōu)先級別比較高。在系統(tǒng)工作的任何過程中,，都可以優(yōu)先響應(yīng)人工命令,。其按鍵中斷類型分為電路復(fù)位、手動關(guān)閉電磁閥、手動打開電磁閥,、關(guān)閉報警等,。其中斷子程序流程如圖8所示。
4 結(jié)語
針對智能家居中關(guān)鍵區(qū)域防漏水問題,，提出一種基于水傳感器檢測,、MCU控制的方案，在檢測到有漏水狀況發(fā)生時,，控制啟動電磁閥自動關(guān)閉水管,，并通過聲光等方式報警。同時增加人工交互能力,，優(yōu)先處理人工指令,。經(jīng)測試及試用，本方案經(jīng)濟可行,，電路可靠,，能有效處理家居中漏水問題，同時可以擴展到機房,、檔案管理室,、倉庫等需要嚴格防水的地方，具有十分廣闊的前景,。在未來的工作中,，可以考慮進一步增加該系統(tǒng)功能，如增加GPRS信息通信功能,，可以通過接人通信網(wǎng),，實現(xiàn)報警信息的遠程發(fā)送等；也可以將通過電力線通信接入物業(yè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò),，實現(xiàn)遠程監(jiān)測及控制等,。