【摘 要】
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近年来,饮水健康受到日益关注,净水行业繁荣发展,净水产品参差不齐,绝大多数是将水通过多个滤芯之后来达到净化效果,这类产品主要存在以下三方面问题:1、用户无法便捷获知水过滤后的效果;2、厂家无法实时获知设备的使用情况,不能及时提供更换滤芯、设备故障维修等服务;3、未考虑不同地区水质对滤芯影响的差异化,对滤芯可使用期限的计算不准确。本文从改进净水效果检测方式和系统远程运维的角度出发,提出一套基于NB-
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近年来,饮水健康受到日益关注,净水行业繁荣发展,净水产品参差不齐,绝大多数是将水通过多个滤芯之后来达到净化效果,这类产品主要存在以下三方面问题:1、用户无法便捷获知水过滤后的效果;2、厂家无法实时获知设备的使用情况,不能及时提供更换滤芯、设备故障维修等服务;3、未考虑不同地区水质对滤芯影响的差异化,对滤芯可使用期限的计算不准确。本文从改进净水效果检测方式和系统远程运维的角度出发,提出一套基于NB-IOT（Narrow Band Internet of Things,窄带物联网）的净水器系统改进方案,由带温度补偿的TDS（Total Dissolved Solids,溶解性固体总量）值检测节点、水流量传感器、NB无线通信控制器、基于uC//OS-Ⅲ系统的MCU主控板、获取信息的APP组成。系统运行期间,实时更新净水总量,结合双TDS值进行差异化调整滤芯寿命,本地计算和存储用水量信息及滤芯消耗剩余寿命,减少上传云端数据量和云端计算量,APP获取净水器信息,带给用户数据透明化、控制智能化和操作简易化。净水系统中,TDS探头在水中长期通电下会产生极化效应和等效电容,影响TDS值检测的准确性,本文提出了一种基于多频双极性的方式,通过检测结果来动态调整施加于TDS探头两端的PWM频率和占空比,以温度补偿来校正不同温度对应的电导率系数,得出结果再通过滤波算法进行处理。由实验验证了该检测方式的可行性,标准纯净水TDS值在10ppm（parts per million,百万分率,水溶液中ppm指质量浓度）以内,以小米TDS检测笔为参考,检测出净化后水的TDS值稳定在4ppm-6ppm范围内;在极化效应和等效电容的影响因素前提下,本系统检测TDS值都在20ppm以上,相比误差较大;采用多频双极性的方式,中和了TDS探头单端只存在正电荷或负电荷的情况,减弱了由极化效应和等效电容带来的TDS值采集误差较大的影响,温度补偿和滤波处理使得TDS值更加稳定,净化后水的TDS值基本在3ppm-5ppm之间,并且没有突变现象。针对设备售出的分布地区比较广泛,且同地区设备分布规模大小不一,导致在设备高聚集的情况下,由区域性通信数据量高度集中导致的远程固件升级成功率大大降低。设计了一种集中型大规模NB-IOT终端升级的方法,对设备接入的小区基站进行编号,基于滑动窗口思想,充分利用有限带宽动态预测终端升级的并发数量。根据实际模拟情况来看,与固定并发值做对比,平均单批次升级的成功率提高了30%,较大降低了设备一次升级失败,尝试二次升级的概率。
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