基于物聯網概念的智能冰箱設計

陳育智，盧光義，李志陽

（廈門華廈學院，福建 廈門 361024）

基于物聯網概念的智能冰箱設計

陳育智，盧光義，李志陽

（廈門華廈學院，福建 廈門 361024）

隨著物聯網技術不斷地滲透到人們的工作、生活和娛樂等方方面面，越來越多的產品更加智能化，而家電作為人們日常生活的必需品之一，不可避免地要融入物聯網。文章提出一種基于物聯網概念的智能冰箱設計，這種冰箱在完成基本的食品儲藏功能情況下，可以兼顧食品管理、監控安防、電視娛樂等功能。

物聯網；智能化；冰箱

物聯網指的是物與物的連接，它是在互聯網的基礎上，通過各種感知技術而實現的。在龐大的物聯網里面，人和任何物體都將成為一個信息員，接收信息、發送信息。物聯網用于人類生活，就是把家和人連接起來，所謂“身在外，家就在身邊；回到家，世界就在眼前”，這時候家用電器自然成為連接的主體。

作為在家里唯一24小時不停電的家電，冰箱無疑是最適合應用物聯網技術的平臺，有人把人對冰箱的需求細分為3類：基本需求、衍生需求和差異化需求。具體到功能上來說，冷凍、冷藏等是基本需求，智能化、人性化和保障人們健康和安全是衍生需求，差異化需求就是滿足用戶個性化的定制。

本文基于嵌入式技術進行智能冰箱設計，智能冰箱實際就是一個智能終端，它有CPU、存儲器和輸入輸出接口，這是實現智能冰箱的基礎硬件。同時它安裝了先進的數據庫，實現對所有的食物的智能管理。專用的食物保鮮盒與食物一一對應，為食物的智能管理提供了簡單有效、節約成本的管理辦法。安全防范功能的引入，為冰箱功能的衍生提出了一個全新而實用的設計，從而實現整個家居智能化和資源的綜合利用。娛樂和個性化的設計屬于錦上添花，也是充分利用冰箱這個智能終端的硬件基礎，使家庭成員在非?？菰锖头ξ兜膹N房里能聽聽音樂，看一下天天美食，學怎么做一手好菜，快樂中為家人準備豐盛的晚餐。冰箱的廠家和冰箱維修工程師能遠程了解用戶的使用習慣和冰箱的運行狀態。

1 總體設計

作為一臺冰箱，最基本的功能就是冷凍和冷藏，對應的制冷系統的設計，冷凍和冷藏的空間設計，冰箱外型的設計等由專業人士進行設計。本文只在專業人士的設計基礎上，通過嵌入冰箱的計算機系統、數據庫和數據庫管理軟件，提出一些智能化的設想。具體的設想主要體現在食物管理、監控安防、電視娛樂等幾個方面。

2 食物管理功能

在冰箱的前端與人眼差不多平行的位置安裝一臺觸摸的彩色高分辨率顯示控制屏，實現人與冰箱的對話。每一次開啟冰箱后，顯示屏自動彈出冰箱管理主菜單，如圖1所示。

圖1 冰箱管理主菜單

食物管理功能就是對各種食物的名稱、數量、購買日期、保質期等進行修改。溫度調節屬于冰箱的基本功能，可以調節冷凍和冷藏空間的溫度。家庭菜譜提供一些家常菜的烹飪方法，也可以與美食網站或美食電視節目同步。監控安防則是冰箱衍生的安全防范功能，通過冰箱與視頻監控攝像機、緊急按鈕、煤氣泄漏探測器等安防設備連接，利用移動偵測等技術實現家庭安全防范，并可以實現24小時自動錄像。電視娛樂屬于衍生的功能，可以聽音樂，看電視直播或觀看電視劇等其他娛樂節目，以打發在廚房烹調食物時的無聊和枯燥時光。系統設置屬于系統的一些基本設置，如時間日期、語言、分辨率等等的設置，還有一些功能的關閉或開啟，如WiFi的開啟或關閉。

點擊食物管理功能按鈕，進入食物管理界面如圖2所示。在這里主要是建立食物數據庫及對食物的增加或減少進行修改，含序號、食物名稱、數量、購買日期、保質期等字段。

圖2 食物管理界面

這里強調保鮮盒與食物的一一對應，冰箱中用來存放雞蛋、飲料等位置也作為一個保鮮盒來管理。如果是新加入的食物，則取一個空的保鮮盒，如選用6號保鮮盒來儲存剛買的豬瘦肉，則保鮮盒選6，食物名稱輸入豬瘦肉，購買日期選當日，保質期選定適當的日期，數量用拉動顯示條的方式。對雞蛋等可以明確數量的，則拉到相應數量位置。對肉類等用滿盒、小滿，中、少、空來描述，也是拉到相應位置。如果是從冰箱取出食物，看一下保鮮盒的編號，選定相應保鮮盒，此時食物名稱、購買日期、保質期等自動顯示，用拉動顯示條修改數量即可。設定若干時間不操作，則系統自動保存并熄滅顯示器。同時，某種食物數量少時，或快到保質期的時間時，智能冰箱會自動彈出顯示，也可以通過短信或微信等消息推送到主人的手機。

主人可以通過辦公室電腦，手機或平板的APP查看食物儲存情況，好安排晚餐的菜譜?？稍O定食物種類、數量最低線，低于最低線時設置提醒以便到超市購買補充。當然也可以與超市或網絡購物平臺對接，實現網上下單，商家送貨上門，真正體驗快捷和方便的生活。冰箱的生產廠家可以根據各冷凍或冷藏的空間情況，設計專用的保鮮盒，以實現冰箱各儲存空間的充分利用。

3 監控安防功能

利用冰箱24小時不停電的特點，將家庭安全防范功能融入智能冰箱中。主要考慮幾個方面，一是視頻監控信號的存儲和處理，二是家庭緊急情況的報警。

在家庭客廳、主臥室等主要區域安裝視頻監控攝像機等探測器，視頻信號輸入到智能冰箱，由冰箱的嵌入計算機進行視頻壓縮和存儲。利用移動偵測功能，在系統進入警戒狀態下，只要監控區域出現移動的物體，則自動啟動報警。遠程的電腦或移動終端接收到報警信號后，可以遠程打開視頻查看，確有非法入侵，則通知保安人員或直接撥110報警。如排除非法入侵，則遠程復位即可。視頻監控和報警的打開或關閉可以靈活設定，以充分保障家人的隱私。錄像的時間也可以設定，如24小時錄像，移動偵測錄像或設定時間段錄像等。

客廳和主臥室適當位置安裝緊急求助按鈕，廚房安裝煤氣泄漏探測器，它們也都與智能冰箱連接。家里發生緊急情況時，如煤氣泄漏或老人有緊急情況求助，遠程的電腦或移動終端接收到報警信號后，遠程打開視頻查看，并可以對話。確認緊急情況可以通知家人或物業管理人員上門處理。圖3是冰箱安防系統的安裝位置和連接示意。

圖3 冰箱安防系統安裝位置和連接示意

4 電視娛樂等其他功能

電視娛樂屬于衍生的功能，可以聽音樂、看電視直播或觀看電視劇等娛樂節目，以打發在廚房烹調食物時的枯燥和乏味，使烹調成為一種享受。關于冰箱的電視娛樂功能，因為不是本文設計的重點，不再過多贅述。

5 結語

利用嵌入式的計算機系統，加上數據庫和數據庫管理軟件，實現智能冰箱的設計。對目前的計算機技術和軟件技術來說，是完全可以實現的。用這種思路實現的智能冰箱，克服了其他智能冰箱設計中的對食物管理的不可靠性和增加制造成本的缺點，加上視頻監控等安全防范功能，家電和智能家居實現了完美融合。

[1]吳方，袁浩杰，鐘海華.基于物聯網的智能冰箱設計與實現[J].現代計算機，2011（18）：55-61.

[2]陳星.基于網絡平臺的智能冰箱應用探討[J].科技創新導報，2013（8）：13.

[3]李思雯，呂建成，倪勝巧.集成的卷積神經網絡在智能冰箱果蔬識別中的應用[J].數據采集與處理，2016（1）：205-212.

Design of intelligent refrigerator based on Internet of things

Chen Yuzhi, Lu Guangyi, Li Zhiyang
（Xiamen Huaxia University, Xiamen 361024, China）

With the continuous infiltration of Internet technology to people's work, life, entertainment and so on, more and more products are much more intelligent. Home appliances, as one of our daily necessities, are inevitably to be integrated into the Internet of Things . This paper has proposed a kind of intelligent refrigerator design based on the concept of the Internet of Things, which can combine several functions such as food management, monitor security, TV entertainment and so on on the condition that the basic food storage functions have been realized.

Internet of things; intelligent; refrigerator

陳育智（1984— ），男，福建廈門，本科，助教；研究方向：物聯網技術。