基于物联网的智能衣柜系统Word下载.docx

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云服务器

中图分类号：

TP391文献标识码：

A

IntelligentwardrobesystembasedonInternetofthings

CHENShao-yong,WANGJia-quan,WANGHao,HUANGQi-jun,CHANGSheng,

HEJin,WANGHao

（SchoolofPhysicsScienceandTechnology,WuhanUniversity,Wuhan430072,China）

Abstract:

Inordertosolvetheproblemofmoldyclothingcausedbyexcessivemoistureinthestorageenvironment,itisimpossibletodrythewetclothesafterwashingintherainyseason.ThispaperdesignstheintelligentwardrobesystembasedontheInternetofthingstosolvetheaboveproblems.STM32systemactedasthecontrolcore,embeddedintelligentcontrolalgorithmtoachievesterilizationdeworming,tothetidemold,non-destructivedryingandotherfunctions.TheuseofInternetofthingstechnology,combinedwithcloudserversandclients,achievedremoteviewing,controlwardroberunningstatusandotherfunctions.Theexperimentalresultsshowthatthesystemcaneffectivelypreventmoldmildew,achievesthenon-destructivedryingofwetclothestoensurethatthewardrobefortheenvironmentforthemostsuitableclothingstoragestate.

Keywords：

smartwardrobe；

tidingmold；

non-destructivedrying；

Internetofthings；

cloudserver

。

引言

经济的不断发展,各式各样功能的衣柜成为人民生活的必需品。

目前国内的衣柜种类从仅具备储物功能的衣柜发展到后续的烘干衣柜，衣柜种类层出不穷"

"

I。

简单的储物衣柜在长期存放衣物的过程中容易出现衣物潮湿发霉的现象,不利于衣物的保存；

目前国内的智能是在传统衣柜内部加入烘干模块，采用手动定时的方法控制系统工作时间，自动化程度较低，而且在烘干过程中有可能使衣物受损。

衣物在烘干过程中，用户无法通过PC端、手机APP端查看—14—

系统当前状态，无法远程控制，并未真正实现智能控制。

针对目前市面上智能衣柜所存在的问题，本系统将物联网技术与云存储技术相结合，对传统衣柜进行功能升级对衣柜结构和功能进行改造和升级,使衣柜在存储衣物的同时具备无损烘干、杀菌防霉、远程控制等功能，并使用智能控制算法实现衣柜全自动控制。

收稿日期：

2017-05-02

基金项目：

湖北省科技支撑计划（2015CEB536）

作者简介：

陈少勇（1992-）,男，在读硕士研究生，主要从事智能家居方向的研究。

1系统整体设计

1.1系统架构设计

本系统的功能包括:

空气温湿度检测、祛潮防霉、无损快速烘干、杀菌消毒、远程监控、语音提醒、状态显示等。

系统由衣柜控制终端、手机APP、云服务器组成。

系统架构图如图1所示。

云服务器用于衣柜终端和手机客户端之间的数据联接;

手机客户端用于实时远程查看、控制衣柜运行状态,实现对衣柜终端的入网设置;

衣柜控制终端控制传感器检测衣柜内部的温湿度情况,执行去潮防霉、杀菌消毒、无损烘干程序，并通过无线路由向云端发送系统运行状态。

图1系统架构

1.2衣柜系统智能化设计

为提高用户使用体验，系统工作模式分白天模式、夜晚模式、一键工作模式和自动工作模式四种工作模式。

为避免影响影响用户休息，系统开启夜晚模式，语音模块在夜晚被关闭，白天开启。

一键工作模式是用户按下按键后系统会处理烘干祛湿、杀菌消毒的一系列工作。

自动工作模式是最常用工作模式，用于实时检测衣柜所处环境以及自动做出对应操作。

1.3衣柜结构设计

衣柜整体结构如图2所示。

对衣柜结构进行了一定的改造，分为湿衣物存放区和干净衣物存放区。

在衣柜的底部安置智能衣柜终端控制系统。

在处理器的控制下，温湿度传感器实时监控衣柜内温湿度情况,在处理器的控制下对衣柜内进行杀菌消毒、祛潮防霉、无损快速烘干等操作,使衣柜内部为保存衣物的最佳环境。

2系统硬件设计

智能衣柜控制终端主要由电源模块和核心控制

图2衣柜结构图

板组成。

电源模块包括三种降压电路。

核心控制板以STM32为核心，控制外设各个功能模块（烘干祛湿模块、杀菌消毒模块等）进行工作。

具体硬件架构如图3所示。

图3系统硬件架构

2.1处理器模块

系统使用基于Coretex-M3内核的STM32F100R8T6作为核心处理器⑶，其内含51个通用I/O,RTC（RealTimeClock,实时时钟模块）、2路Fc、3路USART、64kFlash、8kRAM的硬件资源。

可以满足温湿度数据采集、系统工作模式的控制和系统当前状态的显示工作，同时芯片内置的RTC模块可为系统提供准确的时间信息。

2.2烘干祛湿防霉模块

PTC（PositiveTemperatureCoefficient）模块⑵具有无明火、高效率、最高温度可控的安全优势，使用在家具领域最为合适。

故系统采用PTC模块和涡流风扇构成衣柜内部的暖风对流模块。

当处理器检测到衣柜内部放入湿衣物或者系统检测衣柜内部环境可能会使衣物出现霉变现象,则控制PTC加热模块和涡流风扇联合使用产生暖风，以实现烘干祛湿去潮防霉的作用。

2.3杀菌模块

目前常规的衣物杀菌消毒有以下三种方式：

臭氧杀菌、紫外线杀菌和等离子杀菌。

三种杀菌机原理各有不同，臭氧杀菌采用强氧化性对细菌进行快速灭活，但又由于臭氧具备强氧化性会对人的呼吸道等部位造成损失I'

所以不适宜应用于本系统中;

紫外线杀菌是通过破坏细菌或病毒中的DNA或RNA”）,从而实现杀菌目的。

但紫外线使用不当会造成使用者眼睛或皮肤受伤，所以不适宜应用于本系统中;

等离子发生器的主要工作原理是将低电压通过升压电路升至正高压及负高压，利用正高压及负高压电离空气产生大量的正离子及负离子，正离子与负离子在空气中进行正负电荷中和的瞬间产生巨大的能量释放，导致其周围细菌结构的改变或能量转换，使得细菌死亡，实现其杀菌的作用，等离子在杀菌过程中不会产生任何影响人类身体健康的物质［5-61o故考虑安全性和杀菌效果,系统最终选用等离子作为系统的杀菌消毒方式。

2.4门感应模块

衣柜门感应模块由两枚轻触微动开关,用于检测衣柜柜门的状态，实时判断衣柜柜门是否被开启，一旦检测到柜门开启则说明衣柜有可能被放入湿衣物,于是系统便开始自动检测湿度变化，判断是否放入湿衣物。

2.5温湿度传感器

在GB/T18883-2002（室内空气质量标准》中设定标准:

夏季温湿度为23Y~27Y,45%-80%；

冬季温湿度为15勾~25T,35%~65%。

故系统选用DHT11集成温湿度传感器。

该传感器是一款内含已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。

以其超高测量范围（湿度20%-90%,温度0龙~50无）、稳定性以及可快速开发能力，充分满足系统需求。

2.6人机交互模块

人机交互模块由一枚1.8英寸的液晶显示屏和TimeProgrammable）语音模块组成。

液晶显示屏实时显示系统工作模式、检测数据和当前时间，语音模块用于提示用户系统当前处于何种工作状态。



2.7Wi-Fi模块

Wi-Fi模块用于实现智能衣柜系统与云服务器、手机APP的数据交互、系统远程控制功能。

鉴于系统传输的数据量较小，同时考虑到性价比，本系统选用组网方式和网络拓扑灵活的ESP8266,采用数据透明传输模式，实现系统联网和数据通信。

2.8电源模块

系统中处理器、温湿度传感器、液晶显示屏、OTP模块.Wi-Fi模块所使用电压均为DC3.3V,等离子发生器和涡流风扇使用电压为DC12V,PTC模块使用电压为AC220V。

根据系统需求设计如图5所示的AC220V~DC17V电路，同时挑选TPS54231芯片设计DC12V和DC3.3V降压电路，具体如图6-7所示。

图4Wi-Fi数据交互框图

2.9安全防护模块

作为一款家用电器，系统的安全性是整个系统的核心要求，系统设置了硬件防护和软件防护两种方式。

硬件防护:

短路保护和温控保护。

一旦系统短路,其内置的一枚250V/10A保险丝便会立即熔断，避免了系统由于短路造成的火灾事故出现;

PTC由于其物理特性，该器件在稳定工作时温度保持恒定,一旦温度超过预设值，温控保护装置立即切断电源。

软件防护:

衣物在烘干过程总对温度有一定的要求，一旦温度过高可能会损坏衣物。

故系统实时检测柜内温度，一旦温度过高则自动关闭烘干模块,防止由于温度过高导致衣物损坏。

图6DC17V~DCI2V降压电路

图7DC12V~3.3V降压电路

3系统软件设计

3.1系统主控制流程设计

（开始）

系统各模块初始化

L语音播报当前状态显示当前工作状态

图8系统主控制流程

当衣柜系统上电后，系统各模块初始化完毕,系统检测衣柜内部环境，若湿度过高则开启去潮防霉衣物养护程序;

若检测到衣柜内部被放入湿衣物，则运行无损烘干、杀菌消毒控制程序;

在这两个程序运行过程中实时通过Wi-Fi模块发送当前系统状态,同时通过显示屏显示系统当前工作参数，控制程序结束后通过语音播报一次提示信息。

图8为系统主控制流程。

经过上述的处理控制后，Wi-Fi模块进行远程的数据传输与接收工作。

Wi-Fi模块以串口方式将数据传输给处理器,处理器根据指令类型执行相应的控制程序,具体流程如图9（a）所示。

衣柜系统连接网络成功后，实时向服务器发送系统当前运行数据，具体工作流程如图9（b）所示。

（a）Wi-Fi数据接收流程

（b）Wi-Fift据发送流程

图9Wi-Fi数据处理流