阅读说明：本技术 基于Arduino的农村自来水管防冻系统 (Rural tap water pipe anti-freezing system based on Arduino ) 是由 张玺君 董航航 张祺瑞 李积文 刘康乐 何正坤 钱佐 王蕊 于 2020-06-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于Arduino的农村自来水管防冻系统,属于农业灌溉技术领域。本发明通过多方位检测、自动加热、数据反馈和获取数据这四个步骤来实现农村自来水管的防冻。本发明通过树莓派开发平台和Arduino开发平台以及各种传感器,对在低温下易冻裂的自来水管所处的环境进行实时监测,当温度低于设置温度时,系统自动控制继电器启动加热装置,使缠绕在自来水管的电伴热带进行加热,防止温度过低冻裂水管。本发明将传感器采集到的数据通过esp8266无线模块传输到OneNet端,对采集的数据进行处理,在进行数据分析之后反馈给水务管理部门,以便做好相关措施。另一发面,用户也可以登录OneNet手机设备云APP端,获知实时数据。(The invention discloses a rural tap water pipe anti-freezing system based on Arduino, and belongs to the technical field of agricultural irrigation. The invention realizes the anti-freezing of the tap water pipe in the rural area through four steps of multi-azimuth detection, automatic heating, data feedback and data acquisition. According to the invention, the raspberry development platform, the Arduino development platform and various sensors are used for monitoring the environment of the tap water pipe which is easy to freeze and crack at a low temperature in real time, and when the temperature is lower than a set temperature, the system automatically controls the relay to start the heating device, so that the electric tracing band wound on the tap water pipe is heated, and the freezing and cracking of the water pipe at a low temperature is prevented. The invention transmits the data collected by the sensor to the OneNet terminal through the esp8266 wireless module, processes the collected data, and feeds the data back to the water management department after data analysis, so as to make relevant measures. In another aspect, the user can also log in the cloud APP end of the OneNet mobile phone device to obtain real-time data.)

基于Arduino的农村自来水管防冻系统

技术领域

本发明属于农业灌溉技术领域，具体涉及一种基于Arduino的农村自来水管防冻系统。

背景技术

在国家大力发展水利水电这个大的战略前提之下，各个省份也都进行了水利建设，例如甘肃省为解决甘肃中部缺水的状况建设的引洮工程。随着水利工程的建设，水资源的管理问题也凸显出来，在一些恶劣的环境中对水利设施就有了很大的问题。

当前，以南水北调的工程中东线、中线和西线三条调水线路通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系，构成以“四横三纵”为主体的总体布局，以利于实现中国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。在这个大的战略前提之下，甘肃省为解决甘肃中部缺水的状况建设的引洮工程。随着水利工程的建设，水资源的管理问题也凸显出来，在一些恶劣的环境中对水利设施就有了很大的问题。其中自来水管的防冻工作一直都是一个棘手问题，特别是在一些将水龙头安装在户外的情况，在冬季寒冷的环境中，一旦水管冻破裂，就会导致水资源的浪费，和经济损失。

经现有文献检索发现，中国专利公开号CN209420573U，公开日2019年09月24日的专利申请公开了一种基于Arduino单片机的自动灌溉装置，该专利文献中指出将温湿度传感器暴露在空气中，将土壤湿度传感器插在土壤中采集土壤湿度信息，该专利文献中并不能获取实时数据，且检测范围较窄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测范围广，能够获取实时数据地的基于Arduino的农村自来水管防冻系统。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

基于Arduino的农村自来水管防冻系统，包括Arduino开发平台、搭载温湿度传感器和压力传感器，通过如下步骤来实现：

1)多方位检测：利用Arduino开发板，搭载温湿度传感器、人体红外传感器、压力传感器等采集相关数据，通过树莓派开发板进行组网传输，实现对户外自来水管的多方位监测控制；

2)自动加热：通过温湿度传感器和arduino板采集自来水管所处环境的温湿度，将采集到的数结合水结冰的零界点设置加热温度的界点，当温度低于设定温度时，arduino板连接继电器控制外部电路导通，加热装置中电伴热带通电开始加热，防止自来水管冻裂，当温度高于所设温度时，外部加热电路断开，加热停止；

3)数据反馈：将步骤1)中传感器采集到的数据通过树莓派组网传输到OneNet云平台，对采集的数据进行处理，在进行数据分析之后反馈给水务管理部门；

4)获取数据：用户登录OneNet端，获取实时数据。

进一步地，所述步骤1)中温湿度传感器检测时，使用DHT11温湿度传感器检测自来水管所处环境的温湿度，并使其在数码管上显示。

进一步地，所述步骤2)中在OneNet开发平台建立基于Arduino的自来水管防冻系统项目，在手机端下载OneNet设备云手机端APP，创建项目后通过树莓派将检测到的温湿度上传到OneNet，脑端和手机端会同步显示项目内容和检测到的实时数据。

进一步地，所述自来水管防冻系统的供电主要采用以下两种方式来实现：

①利用太阳能供系统进行供电；

②通过将220V电压经变压器降压到24V电压之后，接通加热装置，使电伴热带热进行加热。

本发明的有益效果是：

1)本发明采用树莓开发和Arduino开发相结合，能够对温度进行实时监控，对管道进行智能加热，以压力传感器来监控管道状态和定位，能够防止防止过冷冻裂。

2)本发明针对于冬季自来水管冻裂给广大用户带来的不便基于树莓派开发平台和Arduino开发平台，搭载温湿度传感器、人体红外传感器、压力传感器，通过LoRa技术进行组网传输，实现对户外自来水管的多方位监测控制，从而达到根本上解决自来水管冻裂而导致的一系列资源浪费和经济浪费问题。

3)本发明通过树莓派开发平台和Arduino开发平台以及各种传感器，对在低温下易冻裂的自来水管所处的环境进行实时监测，当温度低于设置温度时，系统自动控制继电器启动加热装置，使缠绕在自来水管的电伴热带进行加热，防止温度过低冻裂水管。

4)本发明将传感器采集到的数据通过esp8266无线模块传输到OneNet端，对采集的数据进行处理，在进行数据分析之后反馈给水务管理部门，以便做好相关措施。另一发面，用户也可以登录OneNet手机设备云APP端，获知实时数据。

附图说明

图1为本发明串口显示示意图；

图2为本发明温度检测实物图；

图3为本发明数据显示电脑端示意图；

图4为本发明数据显示手机端示意图；

图5为本发明供电模块实物图；

图6为本发明总体构架图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

基于Arduino的农村自来水管防冻系统，包括Arduino开发平台、搭载温湿度传感器和压力传感器，通过如下步骤来实现：

1)多方位检测：利用Arduino开发板，搭载温湿度传感器、人体红外传感器、压力传感器等采集相关数据，通过树莓派开发板进行组网传输，实现对户外自来水管的多方位监测控制；所述利用温湿度传感器检测时，使用DHT11温湿度传感器检测自来水管所处环境的温湿度，并使其在数码管上显示。

该温度检测的代码如下：

串口显示图和温度检测实物图如图1和图2所示；

2)自动加热：通过温湿度传感器和arduino板采集自来水管所处环境的温湿度，将采集到的数结合水结冰的零界点设置加热温度的界点，当温度低于设定温度时，arduino板连接继电器控制外部电路导通，加热装置中电伴热带通电开始加热，防止自来水管冻裂，当温度高于所设温度时，外部加热电路断开，加热停止；在OneNet开发平台建立基于Arduino的自来水管防冻系统项目，在手机端下载OneNet设备云手机端APP，创建项目后通过树莓派将检测到的温湿度上传到OneNet，脑端和手机端会同步显示项目内容和检测到的实时数据。

其自动加热代码如下：

OneNet电脑端和OneNet设备云手机端项目创建如图3和图4所示：

3)数据反馈：将步骤1)中传感器采集到的数据通过树莓派组网传输到OneNet云平台，对采集的数据进行处理，在进行数据分析之后反馈给水务管理部门；

4)获取数据：用户登录OneNet端，获取实时数据。

自来水管防冻系统的供电主要采用以下两种方式来实现：

①利用太阳能供系统进行供电；②通过将220V电压经变压器降压到24V电压之后，接通加热装置，使电伴热带热进行加热。供电模块实物图5所示，整体构架图如图6所示。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。