一种带短信耗材防伪功能的纯水机技术领域
本发明涉及一种纯水机，尤其涉及一种能够实时检测缺水或水满状况、滤芯使用
寿命状况、以及水质状况，同时将检测结果通过短信发送给用户的纯水机，可应用于生活或
实验领域。
背景技术
随着社会进步的趋势，大家生活水平不断提升，对水的安全性也逐渐关注，纯水机
越来越受到重视。对纯水机的需求已经融入大家平时生活里，如商场、酒店、单位等大型公
共场所，纯水机的身影可谓是遍布在家家户户中。
关于纯水机技术的研发技能一直从未中止过摸索，从开端简略的纯水机起步，人
类社会现已掌握了大自然的水分子组织，对水质净化处理的技能也越来越深入，当更大的
需求影响了这个行业，所以行业的进展就发生了如茶似火的局势。如今，人们已经开始关注
纯水机的智能化，智能纯水机发挥着越来越重要的作用，与此同时，嵌入式系统的优良特性
为智能纯水机的实现提供了良好的前端控制终端。
现有的纯水机存在如下问题：
一、在生活中，随着生活节奏的加快，用户时常会忽略对纯水机的信息进行检测和
控制，从而引起纯水机因为缺水或水满而受到消耗，减少使用寿命，或者超过滤芯使用寿
命，却忽略了对滤芯的更换，使纯水机不能发挥净水的功能。
二、在实验中，实验室用纯水机对水质要求很高，制水和取水的水质、温度等一系
列参数需要时时检测并更新，现有的纯水机并不具备采集相应参数的功能，无法保证实验
室用水的水质。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够实时检测缺水或水满状况、滤芯使用寿
命状况、以及水质状况，同时将检测结果通过短信发送给用户的纯水机。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种带短信耗材防伪功能的纯
水机，其特征在于，包括：
用于测量纯水机的当前各指标信息的各测量模块；
用于实时接收各测量模块的测量数据，并与预先设置的各阈值相比较的开发板控
制模块；
用于当所述测量数据超过相应的设定阈值时，发出报警信息的报警模块；
用于显示所述测量数据和/或报警信息的显示模块；
用于将所述测量数据和/或报警信息，以短消息形式发送到手机上的GSM模块。
优选地，所述纯水机的当前各指标信息包括总制水量、水质、滤芯可使用时间、温
度、取水量、反渗透脱水率。
更优选地，所述总制水、取水量通过流量计检测。
更优选地，所述水质、温度、反渗透脱水率通过相应的传感器检测。
更优选地，所述滤芯可使用时间的检测方法如下：当更换一个新的滤芯时，记录滤
芯的使用寿命及开始使用时间，滤芯的使用寿命减去目前已经使用的时间即得到滤芯可使
用时间。
优选地，所述显示模块为LCD液晶显示器。
优选地，所述LCD显示屏上显示的4个功能界面的切换，包括：纯水机当前最新信息
查询；短信提示对象号码输入；纯水机信息短信发送定时；故障详细信息查询。
优选地，还包括便于更直观地了解纯水机的当前情况信息的数据仿真模块，即在
仿真界面上显示仿真的纯水机，并将所述测量数据和报警信息在仿真界面上的相应位置显
示。
相比现有技术，本发明提供的带短信耗材防伪功能的智能化纯水机具有如下有益
效果：
一、设备的智能化体现于可以根据系统的设置接受和发送短信，还增强了纯水机
的安全性。缺水会低压保护，水满会高压保护，在不缺水和不水满时会自动运行，开启进水
电磁阀，开启增压泵。滤芯使用寿命到期时，会发出报警提示。从而提高水质质量与安全性，
延长设备使用寿命。
二、系统可以采集到水的电导率、反渗透脱盐率、水质、温度、水量等主要参数，并
能够通过联网功能，进行发送和接受短信。对这些参数进行监控，可达到实验室纯净水质要
求的实验室用纯水机。
三、将信息技术与传统的纯水机相结合，建立完善的信息采集和处理机制及相适
应的管理机构，采用科学的管理方法和手段，改善水质，让原本匮乏的水资源，得到充分的
利用。
附图说明
图1为本实施例提供的带短信耗材防伪功能的纯水机总体结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明
而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人
员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定
的范围。
图1为本实施例提供的带短信耗材防伪功能的纯水机总体结构框图，所述的带短
信耗材防伪功能的纯水机主要由测量模块、数据仿真模块、开发板控制模块、显示模块、报
警模块、GSM模块组成。
开发板控制模块是整个纯水机监控系统的核心，系统的工作原理如下：通过测量
模块检测纯水机的总制水量、水质、滤芯寿命(可使用时间)、温度、取水量、反渗透脱水率等
信息，并且将信息在开发板的LCD液晶显示器上显示，再判断水质和滤芯寿命是否符合要
求，如果不符合将报警，并将故障代码通过GSM模块以短消息形式发送到手机上。该系统还
可以定时发送纯水机的当前情况信息。
人机界面上显示仿真的纯水机，将实时检测的总制水量、水质、滤芯寿命(可使用
时间)、温度、取水量、反渗透脱水率等信息，以及报警信息，在仿真界面上适当位置显示，便
于管理者更直观地了解纯水机的当前情况信息。
带短信耗材防伪功能的纯水机设计考虑了小型化和低成本的特点，采用了嵌入式
系统开发板STM32F1战舰版。整个系统还有GSM模块、电源、LCD液晶显示屏、蜂鸣器、LCD灯、
接按键、电源等。
系统的具体设计方法如下。
1.电源电路模块设计
STM32电源电路是整个硬件系统的能源系统，电源电路可输出5V和3.3V两种电压。
5V电压的获取是通过USB接线连上USB接口，提供3.3V电压是因为GSM模块TTL串口供电需要
的就是3.3V电压。本设计采用的稳压是固定电压3.3V，从稳压电压引出5V电压可以给系统
直接供电，经过CH340G稳压器之后，电压就从5V降到3.3V。为了防止电流倒流，在电路加入
了二极管，并且加入可以过滤低频干扰的电容设计。
2.GSM系统
GSM(Global System for Mobile communication)系统是目前基于时分多址技术
的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。目前已建成的覆盖全国的GSM
数字蜂窝移动通信网，主要提供话音、短信息、数据等多种业务。基于GSM短消息功能可以做
成传输各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通信系统，能广泛用于远程监控、定位导
航、个人通信终端等。由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，建立上述系统不
需再组建专用通信网络，所以具有实时传输数据功能的短消息应用将得到迅速普及。
SMS(Short Messaging Service)是一种存储和转发服务。也就是说，短消息并不
是直接从发送人发送到接收人，而始终通过SMS中心进行转发。如果接收人处于未连接状
态，则消息将在接收人再次连接时发送。一则短信能够容纳140字节，也就是约160个7-bit
的字符、或是140个8-bit的字符，中文这种占用2Byte的字符则可容纳70个(使用Unicode编
码方式)。
2.1.实现中文短信发送
GSM模块支持两种方式来发送和接收SMS短信息，文本(TEXT)模式和PDU(Protocol
Data Unit)模式。文本模式只能发送普通的ASCll字符，而如果要发送图片、铃声或其它编
码的字符(如中文)就必须采用PDU模式。
PDU模式中，可以采用三种编码方式来编码要发送的内容，分别是7-bit编码、8-
bit编码和UCS2(16-bit)编码。7-bit编码用于发送普通的ASCll字符；8-bit编码通常用于
发送数据信息，如图片和铃声；而UCS2编码则用于发送Unicode字符。
2.2.实现英文短信发送
发送中文短信要采用PDU模式的Unicode编码方式，具体步骤描述如下：
(1)GB2321编码到Unicode编码的转换。
操作系统提供函数(有些系统不提供，如deltaos)。
手动查表。
(2)Unicode编码到16bit编码的转换。
得到的Unicode编码后，需要转换成PDU的16bit编码才可以正确的发送。
这个转换过程中Unicode编码最开始的0xffff标志要去掉，在0xffff之后的内容
才是真正的Unicode字符。
Unicode是双字节。如果是小端字节序，即存储的时候先存低位再存高位，则在转
换到16bit编码的时候要转换顺序(例如：“中”的Unicode编码是0x4E2D，储存的时候是
0x2D4E)。如果是大端字节序，就不需要转换了。
正确计算16bit编码的消息体长度，PDU规范中，包括消息体本身。
正确设置TYPE，TP-MR，TP-PID，TP-VP，在下文PDU格式中，依次设置为：11，00，00，
08，01(以上都为16进制数)。
(3)形成标准的发送包。
3.按键模块设计
通过ALIENTEK战舰STM32F103上载有的4个按钮(KEY_UP、KEY0、KEY1和KEY2)，来控
制LCD显示屏上显示的几个功能界面的切换。KEY0：纯水机当前最新信息查询；KEY1：短信提
示对象号码输入；KEY2：纯水机信息发送定时；KEY_UP：故障细信息查询。
4.红外线遥控模块设计
红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗
低，成本低，易实现等显著优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的
应用到计算机系统中。
5.LCD显示屏电路设计
由于本项目的嵌入式开发选择的是STM32F1开发板，开发板STM32F1的FSMC接口是
用来控制TFTLCD的显示，而且采用的ALKENTEK 2.8寸TFTLCD模块，该模块采用TFTLCD面板，
可以显示16位色的真彩图片。使用战舰STM32F103V3开发板上的LCD接口，来点亮TFTLCD，并
实现纯水机当前信息、故障信息的显示功能。