一种远程LBS定位导航的热水器控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种远程LBS定位导航的热水器控制系统，包括LED灯、用户设备、导航服务器、中央处理器、现场可编程门阵列电路、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED灯、电源电路；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路，所述基于可见光通信的室内导航系统将室内定位导航和服务相结合，将网络通讯新技术运用到实际工作当中，极大地提高工作效率，将可见光通信技术、电力线载波通信技术融合现有的移动互联网络。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及室内导航领域，尤其是一种远程LBS定位导航的热水器控制系统。
技术介绍
太阳能（solar energy），是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式），主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。随着智能手机和移动互联网的发展，人们对导航和定位服务的需求日益增大。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，GPS和北斗导航定位系统在室内都难定位，原因是定位系统星座发射的微波信号过于微弱，并且频率很高，即要沿着直线传播，且难以穿过墙壁，近些年来，可见光通信技术飞速发展，相对于传统的通信技术（如蓝牙和Wi-Fi），其具有低能耗、高速率、无电磁干扰等显著优点。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种低能耗、高速率、无电磁干扰，并将用户设备与移动互联网相结合的基于可见光通信的节能室内导航系统。为实现上述专利技术目的，提出了如下技术方案：一种远程LBS定位导航的热水器控制系统，包括中央处理器、现场可编程门阵列电路、信号调制控制设备、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED灯、用户设备、导航服务器、光钥匙模块；所述热水器中集成设置了控制器、水胆温度测量电路、出水温度测量电路、水胆稳定控制电路、混水控制电路、键盘、显示电路以及光信号接收模块，所述控制器接收光信号接收模块处理后的控制指令，根据所述控制指令，开关所述热水器，并根据控制指令调节出水温度；其中，所述水胆温度测量电路实时获得水胆内的水胆温度，所述出水温度测量电路用于实时获得出水口的出水温度；所述水胆温度控制电路通过控制进入水胆内的水量以及电热丝的电流大小来控制水胆温度；所述混水控制电路通过控制一个直流电机的正、反转来调节冷、热水的混水比例,从而调节出水温度；所述键盘用于输入温度设置，显示电路用于显示电热水器的运行状态。所述中央处理器连接光钥匙模块、信号调制控制设备、LED 灯、接收天线、光探测器、信号处理电路；所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号；所述LED 灯是单色的 LED；所述光探测器是可见光波段响应较好的 CCD光电转换器件；所述接收天线是可变倍数的光学镜头；所述信号处理电路与光探测器相适应，用于视频电信号的处理，以及确定接收光斑的形状、大小和平均接收光功率；所述探照灯和所述接收天线之间是大气信道，光源发出的光通过大气信道进行传输；所述的现场可编程门阵列电路，内部包括可配置逻辑模块CLB、输入输出模块IOB和内部连线三个部分；FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块；FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程；为更好的实现本专利技术，能够满足在光照度不够使太阳能进行发电或夜间时候依然满足对整个系统进行供电在使用时，多余的电能将被存储在蓄电池组内，而出现太阳能光照不够或阴雨天气或夜间时，蓄电池组将进行释电，并通过电源控制器的输出电路输送至直流供电电路内，对中央处理器及现场可编程门阵列电路进行供电，达到24小时全天候的使整个系统工作。进一步地， LED灯为安装在室内已知位置的照明设备，每一个 LED 灯使用一个小的集成电路，可通过通断电控制，让其发出唯一的闪烁光，对应唯一的编码信息。LED 灯发出的闪烁光大于120Hz，所以人眼无法看到这种闪烁，但是手机摄像头使用卷帘快门可扑捉到这种闪烁。LED 灯发射出的光，对应唯一的编码信息，并且对应唯一的位置信息。编码信息和位置信息的对应关系表存储在的导航服务器中。待发送密钥为 TTL 电平信号，即+5V 表示高电平“1”，0V 表示低电平“0”；所述LED驱动模块包括PNP 型贴片三极管 S8550 及其相关外围器件，用于实现电信号到光信号的转换；所述光钥匙模块一个一对多的装置；光钥匙是基于单片机 STC12C2052AD 设计的一种发送端。进一步地，导航服务器存储 LED灯编码和位置的对应信息、地图信息等。服务器强大的计算能力可辅助用户手持设备进行相关计算。例如，室内定位的计算涉及比较大的计算量，这部分的计算可以放到服务器中，用户手持设备只需要接收最后的结果。进一步地，首先由用户设备（如手机）中输入目标资源后，使用手持设备摄像头拍摄 LED 灯；然后，手持设备上的应用程序对 LED 进行解码，得到对应的编码信息；接下来，手持设备通过无线网络与导航服务器进行连接，查询导航服务器中的关系表，获取 LED灯位置；最后，服务器上的应用程序使用室内定位算法得到手持设备的位置信息，并返回给手持设备，结合手持设备上的地图，将需要的导航信息显示到用户设备屏幕上。该专利技术的有益效果：应用人工智能专家系统、知识工程、模式识别、人工神经网络等方法和技术,进行智能化、集成化、协调化、设计和实现的新一代的计算机管理系统。WIFI容易被电磁干扰，传输的方向不可控，密码容易被截获。然而可见光通信是一种点对点的传输模式，具有保密性好的优点。智能热水器可以根据室内的温度来自动调节湿度，当空气中的水气量一定时，提高温度，湿度则会降低；可以自行设定相对湿度值，当环境的相对湿度值低于设定值时，系统将自动加湿；当环境的相对湿度值高于设定值时， 声光报警器发出报警信号。用户可以根据所在环境自行设置湿度限值，采集的相对湿度值、 温度值和湿度限值，都可以在液晶显示屏上显示。有高中低水位开关， 在没有水的情况下， 则LED亮， 提示用户加水， 以防止干烧。另外，智能热水器能够通过GSM通信模块实现了远程控制，用户可以在回家之前启动智能热水器，改善室内空气湿度，在离开家以后关闭，即使忘记出门之前关闭智能热水器，也可以通过手机发出控制指令，关闭智能热水器，这样能够合理规划智能热水器的使用时间，延迟使用寿命以及节约能源。光钥匙和智能移动终端相结合，可以很好的运用Android系统开发手机AAP光密钥软件，Android系统是基于 Linux 的一个开源的操作系统，主要是使用在移动终端（手机和平板）中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远程LBS定位导航的热水器控制系统，其特征在于，包括热水器、中央处理器、现场可编程门阵列电路、信号调制控制设备、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED灯、用户设备、导航服务器、光钥匙模块；所述热水器中集成设置了控制器、水胆温度测量电路、出水温度测量电路、水胆稳定控制电路、混水控制电路、键盘、显示电路以及光信号接收模块，所述控制器接收光信号接收模块处理后的控制指令，根据所述控制指令，开关所述热水器，并根据控制指令调节出水温度；其中，所述水胆温度测量电路实时获得水胆内的水胆温度，所述出水温度测量电路用于实时获得出水口的出水温度；所述水胆温度控制电路通过控制进入水胆内的水量以及电热丝的电流大小来控制水胆温度；所述混水控制电路通过控制一个直流电机的正、反转来调节冷、热水的混水比例,从而调节出水温度；所述键盘用于输入温度设置，显示电路用于显示电热水器的运行状态； 接收天线、光探测器、信号处理电路；所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号；所述LED 灯是单色的 LED；所述光探测器是可见光波段响应较好的 CCD光电转换器件；所述接收天线是可变倍数的光学镜头；所述信号处理电路与光探测器相适应，用于视频电信号的处理，以及确定接收光斑的形状、大小和平均接收光功率；所述探照灯和所述接收天线之间是大气信道，光源发出的光通过大气信道进行传输； 所述光钥匙模块内设置有智能移动终端，基于智能移动终端操作系统，设计基于虚拟串口的秘钥发送智能移动终端的软件模块，通过智能移动终端的软件模块发送出秘钥信息，秘钥信息由智能移动终端的 min‑USB 口输出；所输出的秘钥信息，基于智能移动终端OTG 功能，经过外部驱动模块加载到LED灯上，通过LED来完成秘钥信息的传送；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路；其中，所述LED灯通过灯光信号与的导航服务器连接，所述LED 灯发出的光，对应唯一的编码信息，并且对应唯一的位置信息。...

【技术特征摘要】
1.一种远程LBS定位导航的热水器控制系统，其特征在于，包括热水器、中央处理器、现场可编程门阵列电路、信号调制控制设备、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED灯、用户设备、导航服务器、光钥匙模块；所述热水器中集成设置了控制器、水胆温度测量电路、出水温度测量电路、水胆稳定控制电路、混水控制电路、键盘、显示电路以及光信号接收模块，所述控制器接收光信号接收模块处理后的控制指令，根据所述控制指令，开关所述热水器，并根据控制指令调节出水温度；其中，所述水胆温度测量电路实时获得水胆内的水胆温度，所述出水温度测量电路用于实时获得出水口的出水温度；所述水胆温度控制电路通过控制进入水胆内的水量以及电热丝的电流大小来控制水胆温度；所述混水控制电路通过控制一个直流电机的正、反转来调节冷、热水的混水比例,从而调节出水温度；所述键盘用于输入温度设置，显示电路用于显示电热水器的运行状态； 接收天线、光探测器、信号处理电路；所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号；所述LED 灯是单色的 LED；所述光探测器是可见光波段响应较好的 CCD光电转换器件；所述接收天线是可变倍数的光学镜头；所述信号处理电路与光探测器相适应，用于视频电信号的处理，以及确定接收光斑的形状、大小和平均接收光功率；所述探照灯和所述接收天线之间是大气信道，光源发出的光通过大气信道进行传输； 所述光钥匙模块内设置有智能移动终端，基于智能移动终端操作系统，设计基于虚拟串口的秘钥发送智能移动终端的软件模块，通过智能移动终端的软件模块发送出秘钥信息，秘钥信息由智能移动终端的 min-USB 口输出；所输出的秘钥信息，基于智能移动终端OTG 功能，经过外部驱动模块加载到LED灯上，通过LED来完成秘钥信息的传送；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路；其中，所述LED灯通过灯光信号与的导航服务器连接，所述LED 灯发出的光，对应唯一的编码信息，并且对应唯一的位置信息。2.所述导航服务器存储 LED灯编码和位置的对应信息、地图信息。3.据权利要求1所述的一种远程LBS定位导航的热水器控制系统，其特征在于，所述远距离可见光通信系统设备主要包括发射端和接收端；发射端可使用OOK、PPM 等调制方式，光源将调制好的光信号以高速、明暗变化的规律进行发射，采用大功率低束散角阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王烨，
申请(专利权)人：苏州杰姆斯特机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32