一種應用于電子坐便器的云模塊方案

電子坐便器在近幾年來得到快速發展并進入了同質化競爭發展階段，未來售后服務顯得尤為重要。智能商業時代，因為至關重要的數據是用戶個體產生和創造的，設備本身將不再只是物理設備終端，而會往“變成數據收集的觸點”的方向發展[1]。

當前電子坐便器售后以線下第三方合作為主，存在信息孤島、作業不規范、需求與服務不匹配、售后服務成本高等問題（如，當故障發生的時候，用戶甚至售后服務人員不知道故障所在，導致售后服務人員多次上門服務）。若電子坐便器能由“智能單機”變成“售后診斷數據收集的觸點”，將開啟電子坐便器售后的發展新模式：利用云平臺把生成的“故障診斷報告”同步用戶和廠家，實現用戶售后需求與電子坐便器商家的線上服務有效匹配，解決原先電子坐便器商家售后不及時、售后服務周期長的問題，降低電子坐便器的售后服務成本。基于以上背景，本文提出一種應用于電子坐便器的云模塊方案。

1 系統方案

應用于電子坐便器的云模塊方案框圖如圖1 所示，云模塊安裝設置在主控系統上，通過4G/WIFI網絡與云端應用通信。主控制系統通過云模塊與手機App 連接。

云端應用負責存儲“客戶健康使用數據”和“個人使用配置參數”，或執行用戶（來自手機App 或者其他云設備）的操控指令。

主控系統采用STM32f0 系列單片機為主控芯片，以ST 公司的HAL 庫及freeRTos 為基礎，基于自主發布的電子坐便器開源項目intelligentclosestool[2]進行軟硬件開發。主控系統負責電子坐便器主功能和輔助功能的執行。主功能包括臀部清洗、女性清洗、烘干和沖水；輔助功能包括水溫調節、水勢調節、清洗位置調節、烘干溫度調節等功能。主控系統也可通過云模塊調取“云端預存的個人使用參數”以達到“迅速快捷配置個人使用參數”，也可以讀取云端遠程命令，實現諸如“冬天遠程預熱座圈”“進入廁所前的遠程預除臭”等功能。

云模塊選擇“藍牙+WiFi”二合一組合模塊進行開發，以實現手機連接、網路連接和遙控接收，具體案例選擇樂鑫信息科技（上海）股份有限公司官方默認的ESP32-WROOM[3]模塊來開發，采用UART來連接主控系統并實現低功耗控制。云模塊可實時對電子坐便器的機器狀態數據進行采集，并通過4G/WIFI 網絡實現在云端的“身份認證”、“狀態上傳”以及“云端信息接收”等動作。具體軟件實現可見第3 部分——云模塊軟件實現。

圖1 應用于電子坐便器的云模塊方案框圖

2 云端應用

云端應用由“應用承載層” “應用中間層”和“軟件開發層”組成。

2.1 應用承載層

負責與設備的點到點通訊，通訊方式以http及https 為主，主要實現以下功能。

1）對設備進行身份認證。云服務器與設備連接，設備身份認證成功后，會以Token 參數代替賬號密碼與設備通訊，減少賬號密碼泄露的可能性。（注：Token 參數，以及下文提到的諸如S 參數、P參數為程序中標準化接口定義的固定參數）

2）數據輸入的安全認證。設備身份認證通過后，云服務器收到任何數據都會先進行對應功能的格式檢驗，從而控制上傳到云端的信息完整度，增加收發的有效性和安全性。

3）相關業務邏輯推送。該功能讓設備都有自己一個獨立的信息隊列及設備運行狀態的“鏡像”，以保證在關機、正常運行、脫離網絡都不會影響云端與其他設備的交互（如：手機與電子坐便器通訊時，電子坐便器如果不在聯網狀態，信息會暫時“借放”于服務器端，當電子坐便器上電時會讀取到所有之前存放于服務器端的數據，然后自行根據自己的業務邏輯來判斷是否執行）。

2.2 應用中間層

應用中間層針對服務器內部的功能實現，不與外部有任何對接，主要強調完整性、安全性及速度方面。

1）數據格式轉換讀寫。當“應用承接層”的數據需要暫時保存到云服務器的時候，系統會將其轉換成云服務器的標準格式，然后進行下一步的讀寫操作，當服務器需要從存儲的數據發送給第三方時，會執行一次反向操作后，交給“應用承載層”處理。

2）數據存儲。數據存儲以標準SQL 語句或者代碼來實現，按照“數據量及負責程度”來決定存儲在數據庫（MySQL），還是存儲在“程序開辟的內存空間”。

2.3 軟件開發層

這一部分主要是通訊協議的規定及明細，用來規范接口及介紹系統的功能及業務范圍，以提高系統可靠性及可擴展性。

1）接口標準化。主要規定設備與“云端應用”交互的格式。例如Token 參數就是令牌功能及明確了功能，也給其他設備一個準則，不能用Token 這個參數來做其他用途，類似的還有P、S 參數這兩個常用的變量。

2）業務邏輯低耦合設計。用于減少信息雙向綁帶的情況。以存儲過程為例，要把value 存在key 的這個設備屬性上，相關參數應設計在S 參數里面，而不能設計成S 參數下需要其他參數配合才能完成，見表1。

表1

3）可拓展性探索。在標準化和低耦合性的結合下，產品可以積極探索更多的功能接口，同時規定設備只做已知參數處理，直接跳過未知參數，從而減少出錯幾率，提供后續更新換代的可行性。

3 云模塊軟件實現

圖2 所示為云模塊軟件實現流程圖，其中UL，DATA，Token 為接口標準化定義的固定參數。

圖2 云模塊軟件實現流程圖

3.1 身份認證

采用設備賬號跟密碼進行身份認證，認證后獲取通訊Token，在Token 不失效情況下，token 即代表電子坐便器設備，以減少賬號密碼使用次數，進而減少暴露風險并縮短通訊內容。當身份認證通過登錄云端后，云模塊同時啟動三個線程：一是上傳狀態的線程，二是采集設備狀態的線程，三是接收云端信息的線程。

3.2 狀態上傳

“上傳狀態的線程”啟動后，當信息隊列信息不為空時，把信息按照“接口標準化”程序的要求轉換后上傳到云端；當信息隊列信息為空時，每隔5 秒云模塊向云端發送一個滴答信號，讓服務器端知道設備未斷網，進行設備在線狀態的確認。

“采集設備狀態的線程”不斷采集電子坐便器的設備狀態（如：按鍵操作、遙控操作、App 操作等），當采集到設備狀態變化的數據，推送一個更新狀態的信息到“上傳狀態的線程”的消息列隊。

3.3 云端信息接收

“接收云端控制信息的線程”啟動后，云模塊與云端通訊過程中，云模塊接收儲存在云端的控制指令，轉換成電子坐便器的控制指令。

4 結語

本文的云模塊方案應用于電子坐便器后，對衛浴行業具有積極的現實意義：利用“云故障診斷程序”和云平臺，可讓電子坐便器由“智能單機”變成“售后診斷數據收集的觸點”，把生成的“故障診斷報告”同步給用戶和廠家，實現用戶售后需求與電子坐便器商家的線上服務有效匹配，打破原來行業電子坐便器售后體系中存在的“信息孤島、作業不規范、需求與服務不匹配”等瓶頸問題，提升電子坐便器商家售后服務質量，降低電子坐便器商家售后服務成本，提高客戶的的售后服務體驗，最終實現間接推動電子坐便器的推廣。