智慧收藏柜設計

德州學院機電工程學院 趙明陽 衛江紅 蘇文靜 于濤 張友民 王吉慶 張清官

1 設計方案

自動收納；干燥密封；自動報警；滑軌式攝像頭；外觀設計。

1.1 智能尋位系統

智能尋位系統可以根據放入藏品的大小尋找相應的放置位置，并進行相應的編號，實現自動安置。它主要是通過紅外線感知，然后通過計算藏品的長度、寬度、高度，取最長為正方形收藏柜邊長。利用MATLAB 軟件按照腳本程序計算出體積和面積進行運行和分類，所有放置柜均為正方體，是為了統一且美觀設計。然后通過傳送帶將藏品送到指定的柜中。

腳本程序

function[V，S]=cubevs(a)

%calculate the volume，surface ares of cube with%different edge a

fprintf('the volume，surface ares of cube with a=%4.1f'，a)

V=a^3

S=6*a^2

end

1.2 干燥密封系統

因為金屬類、字畫、書籍等藏品，需要防變色、注意防銹和防氧化，所以保持真空干燥的環境是這一問題的良好解決方案。因此，本設計每個盒子上方都有一個真空接口，通過此處可以將盒子中的空氣抽出，達到真空的效果。且在進入盒中之前會經過適當干燥，設置兩個盒子為貴重物品存放，這兩個盒子可以進行濕度和溫度設置，需要手動操作。

1.3 自動報警系統

取出物品時需要輸入密碼，密碼是動態的，需要通過收藏者手機的專用APP 進行獲取，此措施主要針對一次性取出，也可以指紋、臉部識別解鎖。如果有人強行打開或者破壞，收藏柜會發出警報聲，然后自動發消息給擁有者，告知情況。

1.4 滑軌式攝像頭

收藏柜最上方安裝云臺攝像頭監視周圍。另外設置一個攝像頭，可以在收藏柜外部滑軌上進行移動，可以看近距用手機線查看物品情況，也可以通過此方式和朋友分享藏品。滑軌攝像頭和頂部的攝像頭均為云臺攝像頭，可180°轉動，1080P 超高分辨率，1000 萬像素，WDR 寬動態，雙向語音，支持云存儲，為老人、殘疾人士等收藏愛好者提供強有力的安全保障。

1.5 外觀設計

每個盒子正面為玻璃櫥窗，其他地方為硬塑料、木制或金屬，根據個人需求可進行不同的材料選取。裝置正面外觀簡圖，如圖1 所示。

頂部攝像頭固定，鏡頭可以轉動；滑軌攝像頭選用體積較小的，中間為存取東西的部位，設置不銹鋼托盤，平時該部位關閉。中間部分右邊單元為指紋、人臉識別裝置。每一個框格都代表一個收納盒。底部安裝四個可收縮滑輪，便于移動。每排都設置一條滑軌，供滑軌攝像頭使用。

2 工作流程

2.1 存物部分

物品放到傳送托盤上，紅外線體積測量儀對物品進行尺寸測量，利用MATLAB 程序進行體積計算，然后52 單片機選擇對應的盒子，然后運送到干燥處理裝置處，進行干燥后送到對應的盒子，真空處理，關閉盒子出口。

圖1 裝置正面外觀圖

n：必要脈沖數，L：移動距離，L0：距離電動機轉一周的距離，r：步進角。

2.2 干燥真空部分

物品運送到干燥處，利用熱風干燥法進行干燥，溫度小于等于40℃，防止對藏品造成傷害。藏品放入盒子后，關閉盒子入口，通過盒子上方的真空接口進行真空處理，X00C4 真空傳感器。

2.3 出物部分

通過+3.3V 指紋模塊、人臉識別成功后，輸入想要取出的物品編號。對應的盒子緩慢灌入空氣，然后與大氣壓相同后盒子口打開，通過傳送帶將物品傳送到中間的托盤出，取出后，重力傳感器300fl 的電阻器電橋，引線端是VIN+、VOUT+的四端傳感器檢測，關閉出口。

2.4 監控部分

自動報警：監控系統的軟件部分是基于Visual Basic 環境編寫的上位機，通過對監控圖像的二值化、灰度檢測轉換、采集周期性信息和邊緣檢測以及入侵識別功能[1]。達到報警要求立即對主人進行報警，且報警裝置發出報警聲音，嚇退對方。主人可以遠程操控，進行報警解除和監控（圖2）。

圖2 自動報警圖

3 產品分析

3.1 技術關鍵

（1）物品體積計算和盒子選擇；

（2）物品的干燥真空；

（3）攝像頭的移動檢測、實景的實時傳輸；

（4）危險報警設備的檢測。

3.2 創新特點

該作品與普通的收藏柜相比，存放東西不需要自己找位置，也減少了自己處理存放空間潔凈的麻煩，尤其是對于行動不便的老人和殘疾人士。使用者只需要將物品放到收納托盤上，智能收藏柜會自動將東西放入合適的展示收藏盒子中。遠程查看更放心，自動報警，能夠使東西處于最佳的保存環境。滑軌攝像頭是一個非常大的創新，能夠線上近距離觀察藏品的外形和完整度。

3.3 前景展望

隨著生活水平的提高，個人愛好也在逐漸發展，智能家居的發展也會迅速發展，收藏愛好者越來越多，無論是從生活的舒適度還是智能家居的角度來看，更智能的家居都是用戶的優質選擇。本文設計的智慧收藏柜擁有快捷便利、安全可靠、實用美觀等優點，較好地滿足了收藏愛好者對物品的儲藏和歸類，順應了智慧家居的設計理念和用途，尤其是極大地方便了老人和殘障人士的生活。此設計裝置也可以應用到其他領域，如化學試劑、生物標本等方面的保管。

4 結語

智慧家具概念日益發展，它能代替人的某些勞動，給人們的生活帶來便利，讓生活真正輕松起來。本作品將線上查看、遠程自動報警、保存環境控制有機結合，利用先進的入侵識別系統進行監控保護，安全可靠，順應了智慧家具的設計理念，是一款非常便捷的產品，而且美觀實用，將會成為收藏愛好者以及特定物品保管人員的首選產品。下一步本設計將對設備進行優化改進，提高設備的穩定性和擴大使用領域。