基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種智能水龍頭，尤其涉及一種基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭，該水龍頭具有精準可調節、可回流的特點。
【背景技術】
[0002]當下，可調溫的水龍頭在我國普及率很高，無論是在家中:洗浴上、洗漱上、廚房里，還是在公共場合:商場等地方，我們都可以享受到熱水，可以根據自己的意愿進行調控溫度。
[0003]現有的技術，就是通過水龍頭連接熱水器出水和冷的自來水，通過調控龍頭，選擇不同的冷水和熱水比例混合，達到得到溫水的目的。這樣做的確解決了人們對于熱水的需求，但是事實上，人們不得不面對一個現狀，就是用戶總是需要花很多時間去調試熱水，就算水龍頭可以出熱水，但是常常不是用戶想要的，在理發店，商場，廚房等常常會遇到這種情況，需要調試很久，非常影響用戶體驗，且調試過程中的出水，若不是刻意去收集往往都被白白流掉，造成了水資源的極大浪費。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種具有精準可調節、可回流特點的基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭。
[0005]本發明的基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭，包括具有冷、熱兩路進水的水龍頭本體，還包括單片機、觸摸顯示屏、蜂鳴報警器;在水龍頭出水口設有第一電磁閥，在出水口前端設有回流管，回流管管口設有第二電磁閥，在第二電磁閥前端設有用于檢測水溫的第一溫度傳感器，水龍頭外設有用于檢測環境溫度的第二溫度傳感器，水龍頭本體上冷水進水處及熱水進水處各設有一只流量控制器;所述的第一電磁閥、第二電磁閥、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、兩只流量控制器、觸摸顯示屏、蜂鳴報警器分別與單片機連接。
[0006]所述的第一電磁閥、第二電磁閥均為常閉電磁閥。所述的單片機通過BP算法預測所需溫度，計算出所需冷、熱水流量比例并控制兩只流量控制器使水龍頭內水溫達到該預測溫度。
[0007]所述的單片機采用ARMLPC2210單片機。
[0008]上述技術方案中，所述的單片機通過BP算法預測下次出水所需溫度的具體方法如下:
[0009]單片機記錄每次實際出水溫度，并將下次出水的前10-30次用水溫度記錄作為樣本，使用BP算法逼近獲得用戶用水溫度趨勢函數，并用此函數預測出下一次用水可能溫度T;采用模糊控制器設定規則:設連續兩天溫差值為AT，根據經驗對不同的AT設定相應的環境溫度影響因子At，將當前兩天的溫差作為輸入寫入模糊控制器，模糊控制器根據預先設定的規則，輸出相應的At，單片機輸出最終預測結果T+At。
[0010]當水龍頭以最終預測溫度出水，但出水溫度不滿足用戶需求時，用戶通過觸摸顯示屏設定其所需溫度，單片機重新計算所需冷、熱水比例并控制兩個流量控制器，且當設定溫度與預測溫度差距小于或等于預先設定的閾值，則兩電磁閥狀態不變，出水不中斷；當設定溫度與預測溫度差距大于預先設定的閾值，則單片機控制第一電磁閥關閉，同時開啟第二電磁閥實現回流，直到當前水溫與設定溫度差距小于預先設定的閾值，則單片機控制關閉第二電磁閥，開啟第一電磁閥，實現出水。
[0011]本發明的智能節水水龍頭基于單片機及神經網絡的BP算法實現預測下一次用戶可能需求水溫，提升用戶體驗，且具有回流功能，可大幅度減少水資源的浪費。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的智能節水水龍頭的結構示意圖；
[0013]圖2是本發明的智能節水水龍頭的控制原理圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖具體實施例對本發明作進一步說明。
[0015]如圖1所示，本發明的基于神經網絡和單片機的智能節水水龍頭，包括具有冷、熱兩路進水的水龍頭本體，還包括ARM LPC2210單片機、觸摸顯示屏、蜂鳴報警器;在水龍頭出水口設有第一電磁閥，在出水口前端設有回流管，回流管管口設有第二電磁閥，在第二電磁閥前端設有用于檢測水溫的第一溫度傳感器，水龍頭外設有用于檢測環境溫度的第二溫度傳感器，水龍頭本體上冷水進水處及熱水進水處各設有一只流量控制器;所述的第一電磁閥、第二電磁閥、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、兩只流量控制器、觸摸顯示屏、蜂鳴報警器分別與單片機連接;所述的單片機通過BP算法預測下次出水所需溫度，計算出所需冷、熱水流量比例并控制兩只流量控制器使水龍頭內水溫達到該預測溫度。
[0016]該水龍頭的控制原理如圖2所示，在每次使用結束后，第一溫度傳感器將實際的出水溫度傳入單片機，ARM單片機使用神經網絡的BP算法根據近期人們的使用數據，預測出人們下次的需求出水溫度。再根據預測的出水溫度結合環境溫度使用模糊算法精確算出合適的建議出水溫度，并默認為需求溫度，計算出所需冷、熱水流量比例并控制兩只流量控制器使水龍頭內水溫達到該預測溫度，快速智能地滿足人們需求，避免人們因為調試水溫而浪費水。
[0017]所述的第一電磁閥、第二電磁閥均為常閉電磁閥。
[0018]所述的單片機通過BP算法預測下次出水所需溫度的具體方法如下:
[0019]單片機記錄每次實際出水溫度，并將下次出水的前10-30次用水溫度記錄作為樣本，使用BP算法逼近獲得用戶用水溫度趨勢函數，并用此函數預測出下一次用水可能溫度T;采用模糊控制器設定規則:設連續兩天溫差值為AT，根據經驗對不同的AT設定相應的環境溫度影響因子At，將當前兩天的溫差作為輸入寫入模糊控制器，模糊控制器根據預先設定的規則，輸出相應的At，單片機輸出最終預測結果T+At。
[0020]然后單片機根據具體的熱水器設置的加熱溫度和冷水溫度，算出需要X%的熱水和￥%的體積冷水混合才能滿足T+At的出水，單片機控制兩個流量控制器，使得冷、熱水按Y: X比例流量混合，第一溫度傳感器實時檢測水龍頭內溫度，未達到T+At，則單片機控制回流口電磁閥開啟，進行回流，直到溫度達到T+At后關閉。
[0021]當水龍頭以最終預測溫度出水，但出水溫度不滿足用戶需求時，用戶通過觸摸顯示屏設定其所需溫度，單片機重新計算所需冷、熱水比例并控制兩個流量控制器，且當設定溫度與預測溫度差距小于或等于預先設定的閾值，則兩電磁閥狀態不變，出水不中斷；當設定溫度與預測溫度差距大于預先設定的閾值，則單片機控制第一電磁閥關閉，同時開啟第二電磁閥實現回流，直到當前水溫與設定溫度差距小于預先設定的閾值，則單片機控制關閉第二電磁閥，開啟第一電磁閥，實現出水。
[0022]以下結合實例進一步說明:第二溫度傳感器檢測數據輸出至單片機，單片機計算每天的平均溫度存入寄存器，并算出當天和前一天的溫差存入寄存器。同樣，每次人們最終的用水的溫度也會被存入單片機中，用作BP算法預測