温东彪
珠海格力电器股份有限公司 广东 珠海 519070
摘要：目前指纹识别在手机门锁安全控制上用的十分成熟，但除了安全领域的应用外，其与家电产品结合可以给产品个性化方面带来好处。
关键词：花洒 指纹 识别
1背景简介
当前家庭洗浴时，不易控制出水温度，有的家庭使用普通的混水，体验较差，少不了试温的过程。有的家庭使用恒温龙头，固定出水温度，体验有所提升，但不同的人对出水温度要求不一样，如果家庭里是所有成员共用一个热水器花洒，为了舒适，每个家庭成员洗浴前依然少不了进行温度调节。除了水温调节，洗浴时的水流量也对使用者的洗浴体验有较大影响，不同人对水流量的需求也不一样，有人希望柔和出水，有人享受高压冲洗。本文探讨一种洗浴智能花洒的控制方法，使用指纹识别技术实现个性化的水温和水流量控制。
2.智能化控制花洒控制方案现状
1）、使用了红外摄像来辨别使用花洒的人身高和体积等来控制喷头出水流量，达到智能控制水流量的目的。该方案不足之处：
a）、利用摄像头判断使用者所需要的水流量，只能是按正常估计用水量，而忽视了用户的体验感，可能用户体积小（身形瘦小），但洗浴时是喜欢大流量冲浴的。
b）、红外摄像角度不一样时得出的使用者体积结果可能会有较大的差异，不能稳定反映花洒使用者的特征从而影响水流量控制的稳定性。
2）、通过语音调节水温、水流量。
a）存在环境噪音问题，当洗浴的噪音影响到语音的识别，水温迟迟不能反映用户需求时，也会严重影响到用户的体验。
b）同样每更换一个人洗浴时，都需要通过语音调节才能实现调整，不够智能。
3.新的控制方案和设计思路
3.1指纹识别控制
智能花洒配置有设置按键，使用者可以按需设置出水温度和流量，每次用水使用者可以通过接触花洒输入指纹信息，对每次的用水设置进行更新。再次使用花洒时，花洒就可以通过指纹识别获取使用者信息，识别出使用者后则调用历史用水设置记录，并按照相应的历史设置控制花洒的出水温度和流量。
3.2.硬件设计及组成
智能花洒配有水温检测感温探头、按键输入和指纹识别模块，执行机构有内置的流量调节阀和混水阀。其中流量调节阀通过开度调节用于控制水流量大小，混水阀通过控制热水和自来水的进水比例从而控制出水温度。
3.3.软件设计
软件设计分为指纹信息记录管理，人机界面、执行控制等模块。
3.3.1指纹信息记录管理
指纹识别模块实时工作，一旦指纹识别区识别到有指纹则对指纹库进行搜索匹配，如无指纹匹配，则在液晶屏上显示无匹配指纹，是否新建指纹，如果用户选择是，则新创建指纹记录，如果选择否，则提示用户重新进行指纹识别。如果识别到有指纹配对，则获取对应指纹的水流量和水温设置信息，驱动执行机构按设置目标执行。
具体软件控制流程如下：
上电读取记忆的指纹数据,实时检测是否有指纹按下，如果检测到指纹按压，则判断指纹是否与现有指纹库匹配，不匹配则创建新指纹记录，并调取默认的水温、水流设置信息用于控制花洒；如果匹配则调取对应指纹的水温、水流设置信息用于控制花洒
3.3.2人机界面
包括按键输入和液晶显示，方便用户进行指纹的管理和水流量、水温的设置。配有增减减调节按键和水流、水温控制选择按键。当用户选择水流、水温设置后可以通过加、减按键对水流、水温进行设置。而所有设置会记录到当前指纹记忆档案下。
3.3.3执行模块
1.流量调节阀，为步进电机控制的阀体，可通过控制步进电机调节阀体的开度，用于调节花洒的出水流量。该阀体可以有安全电压直流12V驱动，避免产生安全性问题，
2.混水阀，为步进电机控制的阀体，具有热水和冷水两个进口，出口则为已混好水温的水，通过步进电机控制阀体开度，使进来的热水和冷水比例发生变化从而控制出水的温度。
同样也是通过直流12V控制。
执行模块具体软件控制流程如下：
按当前指纹档案记忆的水流阀开度设置驱动流量阀，实时获取当前水温信息，如果水温设置>当前水温，则调节混水阀增加冷水比例，否则调节混水阀增加热水比例，当用户设定水流量、设定水温发生改变，则将新的水温设置和水流量设置存储到当前指纹的记忆档案。额外的在混水阀调节温度过程中如果检测到混水出水的温度超过设定温度5度以上可以报高温警告给用户，并且通过水流阀控制水流量低流量出水或者关闭不出水，以防止热水烫伤用户。这点尤其在家里有小孩的场合特别适用。
4.总结
1.增加指纹识别后，每个用户都可以通过不同手指去配置不同的花洒控制，达到更加多样化的配置要求，即使同一个人在不同时期有不同需求也能满足到。不同要求之间切换也十分方便，只需要重新按压指纹即可实现。
2.指纹识别具有唯一性，且识别率高于语音识别，且属于预配置，一旦识别后就不需再操作，操作上比语音识别简单快捷。同时因为具有历史设置的记录，能很好做到不同家庭成员的洗浴习惯记录，有一键操作的快捷便利。
3.指纹识别比起红外摄像、语音控制等，不受环境影响，能更具体的识别出个体，个性化可以做到极致。
4.除了智能花洒的应用，本文的指纹识别控制思想也可以应用到快热式变频热泵热水器，用来控制热水的产生，快热式变频热泵热水器是家用大功率热水器，有别于普通储热式热水器，因为其功率足够大，可以直接出热水，机组配有变频压缩机和DC水泵，通过变频压缩机的频率可以调节热泵输出功率从而调节机组出水温度，通过调节DC水泵的转速可以调节机组出水水流量的大小，和指纹识别结合后，通过识别出不同家庭成员的水温和水流量需求后，可以用来控制热水器变频压缩机、变频水泵的工作频率，实现根据需求的差异化运行产水，达到节能和舒适的效果。
参考文献
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