基于Arduino的饮用水配送管理系统

2018-07-04赤峰工业职业技术学院孙凤娇郭相臣齐东东郑立乾

电子世界 2018年12期

赤峰工业职业技术学院孙凤娇郭相臣齐东东郑立乾

0 引言

现代社会，在学校、公司、商场等大型办公场所，桶装饮水机拥有巨大的市场，它不仅方便了人们的生活，提高了人们的生活质量，也是社会发展进步的一个体现。在饮水机的集中管理上，管理人员往往采用实地观察的方式了解饮水机的工作状态及水量信息，饮水机越多工作量就越大。随着智能手机行业的日益壮大，手机APP早已走进我们的生活，这使得人们借助手机实时了解饮水机的水量及工作状态成为可能。为此，设计了基于Arduino的饮用水配送管理系统，实现饮水的实时状态监测。

1 系统总体设计

系统总体上分为硬件和软件两大组成部分。每台饮水机安装一套硬件设备，用于测试水量，并将水量信息以无线通信方式发送到后台入数据库。每台饮水机设置一个二维码用于标识饮水机身份。客户端软件以APP的形式安装在手机上，管理员可以借助APP实时了解所有饮水机的水量信息，也可以添加、修改或删除饮水机身份信息。其中硬件包括Arduino控制器、压力传感模块；软件包括数据处理模块和手机APP。系统结构如图1所示。

图1 系统总体结构

2 系统硬件设计

2.1 Arduino中央处理模块

本系统采用WeMos D1 WiFi Arduino UNO开发板作为中央处理单元。该板是一款带有集成式Wi-Fi模块的新型Arduino Uno板，基于ATmega328P，具有集成式esp8266 Wi-Fi模块。拥有14个数字输入/输出引脚（其中6个可用作PWM输出）、6个模拟输入、1个16MHz陶瓷谐振器、1个USB连接、1个电源插座、1个ICSP头和1个复位按钮。本系统用其A0口采集压力传感器测量数据，用其WI-FI模块向服务器上送数据。

2.2 压力传感模块

该模块由底座和压力传感器构成。底座为两块圆饼形铸铁，起支撑水桶的作用。压力传感器置于两片圆饼形铸铁中间。压力传感器选用蚌埠市中诺传感器有限公司生产的ZNLBM-30KG型拉压力两用传感器，配合ZNBSQ型变送器，将饮水机重量转换为0～5V电压输出，送Arduino中央处理模块处理。

3 系统软件设计

数据处理模块由Oracle 10g数据库、Tomcat7.0服务器组成主要用于实现数据的传输、存储、访问控制。手机APP以简洁的操作界面实现人机交互。

3.1 数据传输设计

WeMos D1 WiFi Arduino UNO单片机借助自身WIFI模块，利用环境的无线网络，将压力传感器采集到的水桶水量数据实时上传到服务器。服务器接收前端传递的数据进行处理，更新数据库信息，显示到手机APP。

3.2 数据存储设计

系统工作过程中参与数据存储的实体有两类，分别是管理员和饮水机。管理员作为参与者的角色驱动整个库存系统，属性有（id编号,username用户名,password密码,name姓名,phone电话,role角色）。饮水机是整个库存系统和整个企业销售系统的中枢角色，属性有（water_id饮水机编号,name客户姓名,phone客户电话,weight饮水机重量,state水量百分比,address地址,date日期）。

3.3 数据访问设计

该系统软件采用Struts2+Spring2+Hibernate3+Ajax即SSH架构，实现Web层、业务层、数据库访问层三层架构模式。客户端不直接与数据库交互，而是通过组件与中间层建立连接，再由中间层与数据库交互，使用了Spring的IoC来实组件之间的依赖关系注入，Spring的作用贯穿了整个中间层，将Web层、业务层、数据库访问层及PO无缝整合。数据库访问层将对持久层数据的基本增、删、查、改等操作提取到BaseDAO中，BaseDAO继承Spring的HibernateDaoSupp，用于处理数据请求并返回结果。

3.4 客户端功能设计

客户端手机APP具备基本设置、饮水机管理、查看所有饮水机、查看水量不足的饮水机四大功能。其中，基本设置功能用于添加、删除、显示管理员的姓名、帐号、密码、电话信息。系统拥有一位超级管理员，只有超级管理员可以执行添加和删除操作，普通管理员只能查看信息。饮水机管理功能功能用于添加和删除加入系统的饮水机。可以通过扫描二维码的方式添加，也可以手动添加。查看饮水机信息功能用于显示饮水机的详细信息，包括：饮水机的编号、用户的个人信息、以及饮水机容量和百分比、日期。查看水量不足的饮水机功能：显示饮水机水量不足的用户信息。