融合多傳感器與無線傳輸功能的智能衣柜設計

孫旭，金學嘉，喬辛辰，史道玲

（安徽新華學院電子工程學院，安徽合肥，230088）

0 引言

隨著人民生活水平的顯著提升，普通大眾均會根據個人喜好搭配衣物，隨之而來的是各種衣物在家中逐漸堆積，而不同材質的衣物也逐漸暴露出儲存的問題。即便刨除儲存弊端，日常衣物若打理不當也會縮短穿著壽命，更易滋生細菌危害人體健康。不同材質的衣物保存條件區分較大，快節奏的生活也導致大多數人無力花費時間和精力來打理衣物，甚至存在“壓箱底”的衣物發霉或被蟲蟻啃食，這無疑極大的縮短了衣物的壽命，也造成資源的嚴重浪費[1-2]。

基于此，為了給人們提供一個隨時隨地檢測衣物存儲環境、并能實時調整和提醒人們更換保存措施的智能衣柜便誕生了。該智能衣物管理系統可以直接被放置在衣柜內部，用于檢測溫度、濕度、通風狀況、空氣質量、有無蟲鼠等各項指數，相關指數的臨界值可通過手機APP實現調控。若指數超過了某類衣物的保管建議指標，系統會自動根據對應情況執行調節溫度、除濕加濕、通風、報警等多種解決方案，并將實時的各項指標傳送到用戶手機上。此外，用戶還可以根據APP反饋的指標，任意調節溫度、除濕加濕、通風等操作，真正輕松掌控衣物的存儲。裝置啟動后會自行運行并維持環境，裝置內置有不同材質的衣物保養數據，用戶可以將衣物放在相應的分區內，之后直接執行內置的保養方案（如絲綢、皮革、純棉等）。

該智能衣物管理系統簡易輕便、安全環保、成本低廉，能夠適應大多數衣物保管的苛刻要求，更能分門別類的人性化設置，極大的延長衣物的壽命，減少細菌滋生的可能。不僅保護了衣物本身的美觀，更有利于人體的健康安全， 還可以為用戶省下因為衣物損傷而帶來的不必要的經濟損失和情感上的失落，有 著巨大的應用價值和市場前景，具有非常重要的社會意義。

1 系統功能設計

本設計的控制核心為STC89C51單片機，通過對機械結構進行合理設計，最大限度將多個傳感器與處理模塊的體積縮小，使得該裝置適合大多數的衣柜，并通過監控實時獲取衣柜內部情況加以處理，使得衣柜管理智能化。

系統裝置采用多種傳感器對衣柜內部環境進行實時監測，設計方案最終選擇DHT11完成衣柜內部的溫/濕度檢測；通過熱釋紅外傳感器來檢測衣柜內是否有嚙齒類動物；使用數字型強光傳感器BH1750FVI進行光照檢測，解決柜門打開時由于光線不足而需要的補光效果；采用漩渦風扇和PTC發熱片組合成烘干機電路來防止衣物發霉或者對偏潮濕的衣物進行主動的烘干。該裝置經過數據采集后，通過算法對數據進行處理，得到當前衣柜環境概況，經過分析后自動運行處理方案，并將數據實時通過網絡傳輸到用戶手機APP中，用戶也可自定義處理方案。智能衣柜裝置采集濕度后，當濕度大于設定值時，衣柜自行運行烘干電路，降低衣柜內衣物潮濕發霉的可能，并將相關信息推送給用戶；裝置自帶除菌燈，設定時間后可定時開啟或者關閉，確保衣柜環境健康；檢測到衣柜內有活的生物時，會主動進行聲音提醒；用戶可設置睡眠/安靜時間關閉報警聲，只進行消息推送，從而避免日常被打擾[3-5]。系統組成框圖如圖1所示。

圖1 智能衣柜系統設計框圖

2 硬件系統設計

智能衣柜裝置采用模塊化設計，日常使用時即使某模塊出現問題，只需要更換該模塊，而不影響其他功能部件的使用。系統模塊主要包括：除濕器、測溫濕傳感器、紅外感應器、除菌燈、12864液晶顯示屏、空氣凈化器、可開關的裝有樟腦丸的盒子、電源、照明燈、光敏元件和空氣質量檢測器，系統裝置外觀如圖2所示。

圖2 智能衣柜裝置外觀

裝置為突出針對不同種類衣柜的適應性，盡可能縮小設備體積，設計外形為正方體，從而適宜在各種衣柜中安裝。同時設備采用可分離式電源，確保即可連接電源線，也可使用電源供電，滿足某些無法遷入電源線的衣柜。該裝置供電的兩種思路分別為：①易于安裝的獨立電源模式，優點是不論什么樣的衣柜只需要將裝置放進去即可使用，缺點是電池需要按期更換；②直接接線供電，免除了換電池的煩惱，但也因為衣柜結構的不同，某些衣柜可能需要預留供電線出入的孔眼。這種設計同時也會在一定程度上受到家中插座的制約，兩種供電方案可提供給不同的需求的人群，供用戶自行選擇。

3 軟件系統設計

本裝置的軟、硬件設計相互統一、互相協調，最終達到智能化控制的成效。硬件裝置由一個穩壓電源進行電源供給，先由數據采集部分進行必要的數據采集，如溫濕度、時間等，再將數據進行處理并輸出到液晶顯示器上，通過對當前環境數據的判斷執行相應的衣物護理方案，對應開關裝置中的各種設備。同時，由WIFI模塊接收遠程命令實現設備的開關，使得用戶能夠在手機上獲取衣柜信息并進行需要的操作。裝置軟件系統采用flask-web的架構來進行數據的傳輸和設備的遠程操作，在收到一條數據請求后進行操作判斷，結合實時采集的環境數據進行判斷處理、反饋并執行方案，具體的工作流程如圖3所示。

圖3 智能衣柜主流程設計

4 手機端APP界面設計

進入APP后，點擊“我的設備”進入設備連接界面，輸入設備的連接碼稍等片刻即可連接成功，顯示“已連接”字樣并出現設備名，用戶便能使用手機軟件進行對設備所采集數據的查看以及對設備進行遠程操控。

點擊“小貼士”進入監測頁面，如圖4所示，用戶可以實時獲取衣柜的環境數據和運行方案，并通過功能按鈕對衣柜的設備進行遙控；點擊“衣架”可以進入衣物管理頁面，如圖5所示，用戶可以自行添加衣物并選擇相應材質，裝置會根據衣物的種類，通過算法得到最適合衣物保存的方案，并運行。

圖4 設備監測頁面

圖5 衣物管理頁面

5 結束語

智能衣柜的研究無疑是對人們生活質量的進一步改善，如何在快節奏的生活中不斷將人們從各種重復勞動中解放，從而有更多的時間投入到文明的進步之上，必將是未來研究發展的方向，本次智能衣柜的設計或許只是一個小嘗試，但它所折射出的趨勢卻更值得我們研究學習。本次設計的這款集消毒、加濕、烘干、自動照明、衣物所處環境監測、智能照明等功能于一體的智能化、人性化產品，在市場上將有很大的應用價值，未來仍會對此設計進行深入研究，解決不足之處，完善系統。