一種基于“互聯網+”的智能衣柜設計

李俊嬌，李孜琪，仇君豪

（南京機電職業技術學院，江蘇南京，211135）

0 引言

隨著人們生活水平的提高以及物聯網技術的發展，人們對生活質量的要求越來越高，年復一年的購買衣物，加上整理不及時，使得衣服堆積如山的擺放在衣柜中，查找、搭配都十分不便，傳統的衣柜已經不能滿足人們的生活需求，因此本文提出一種基于互聯網的智能衣柜，提出利用互聯網實時推送天氣預報以及著裝建議，并采用手機APP通過藍牙與衣柜智能面板以及壓力傳感器相連接，實現物聯網技術與衣物存取相結合，同時利用溫濕度傳感器檢測衣柜環境、排風除濕系統聯動，防止衣物出現發霉現象，進而實現生活智能化。

1 智能衣柜設計

■1.1 智能衣柜整體構架設

智能衣柜的設計除了滿足衣物的存放外，還需要具備安全、美觀、方便的特點，因此，在實際設計中，本文的智能衣柜初衷是為了解決存取衣物混亂的問題，此外，添加了能夠實現顯示衣物存放位置、溫濕度、通風除濕等功能。衣柜整體外觀如圖1所示。

圖1 智能衣柜外觀

■1.2 智能衣柜控制設計

該系統主要由智能控制模塊、位置檢測模塊、溫濕度檢測模塊、通風除濕模塊、藍牙模塊、位置提示模塊和手機APP幾部分構成。衣柜整體劃分為短衣、長衣、小物品等多個區域，每個區域配有溫濕度傳感器、除濕模塊、位置檢測模塊等。手機APP可以實現實時的溫度顯示以及著裝提示，通過智能衣柜與手機APP連接后，可以實現對衣物自動指定區域分類放置、檢測衣物有無放置到指定區域、取出時通過點擊手機APP上對應衣物，自動指示衣物掛放位置、同時可以實現衣柜的溫濕度檢測以及衣柜除濕保護等功能。

■1.3 衣柜智能化設計

衣柜內部含有兩個短款衣物空間、一個長款衣物空間以及一個電路空間。每個衣物存放空間內有溫濕度傳感器、通風除濕電路，位置檢測電路、提示模塊等。衣柜內部如圖2所示。衣柜與電路空間連接處上方放置溫度傳感器，中間放置濕度傳感器，起到檢測衣柜內部溫濕度的作用。智能衣柜儲藏空間下方設有陶瓷PTC加熱器，背面設有排風機，起到排風除濕的作用。衣柜儲物空間上方把傳統的掛桿改為掛環，通過在掛環內側設置壓力傳感器，起到對衣物存放的位置檢測。同時在掛環上方設置LED燈，起到掛放位置提示的作用。衣柜掛環如圖2所示。

圖2 內部結構

2 系統硬件設計

■2.1 主控模塊

主控模塊采用的是STM32F103RCT6芯片，它是是基于ARM微處理器32位內核處理器，具有2.0～3.6V的電源供電，上電/斷電復位、可編程電壓檢測器。同時，芯片連接壓力傳感器、溫濕度傳感器、藍牙、陶瓷PTC以及排風扇等器件，實現內部可設置溫濕度檢測數據的上限值，通過溫濕度傳感器實施檢測衣柜內數據，當檢測數據超過上限時，啟動排風加熱裝置進行除濕和排風，當數據為安全范圍，停止排風加熱以及通過壓力傳感器檢測衣物掛放，LED燈提示衣物存取位置等功能。具體系統硬件設置如圖3所示。

圖3 智能衣柜整體構架

■2.2 位置檢測

為了準確的顯示衣物入庫的位置或者取衣物時提示衣物所在的位置，在每個衣物存放區域衣架掛放的位置，統一用掛環代替掛桿，每個掛環上方分別用一個綠色LED燈和一個紅色LED燈表示入庫指示和出庫指示，掛環與衣架接觸的地方，加入壓力傳感器，通過壓力傳感器檢測是否衣物放置到指定位置或者是否從指定位置取出。

圖4 衣柜位置檢測

■2.3 溫濕度檢測模塊

為了較好的檢測衣柜內的溫濕度，經測量選擇將溫度傳感器放置在衣柜側上方位置，使其能夠更準確地測量衣柜內部的溫濕度數值。

在GB/T18883—2002《室內空氣質量標準》中設標準：夏季溫濕度為23～27℃，45%～80%；冬季溫濕度為15～25℃，35%～65%，而一件濕衣物的濕度最大可以達到99%。溫濕度復合傳感器AM2302的測量精度高，輸出信號為已校準的數字信號，其溫濕度檢測范圍分別為-40～80℃，0%～99.9%，可以滿足系統要求[1]。

■2.4 通風除濕模塊

在南方陰雨天氣，由于在一定溫度及壓力條件下，單位體積待測氣體中含水蒸氣的質量較高，從而使得空氣中濕度較大，衣柜中的衣物潮濕易發霉，因此本設計要在衣柜中加裝排風除濕模塊。陶瓷PTC由于高效發熱、動態升溫、表面絕緣、使用壽命長、可持續工作等特點廣泛的被運用于工業和日常生活。智能衣柜采用帶風扇的陶瓷半導體PTC發熱元件放置在衣柜后方中部，表面絕緣、高效、均勻、防凝露，同時衣柜底部采用格柵排氣扇。同時，內部有限溫器和過熱保護裝置，可以準確判斷意外情況或設備故障，做出保護措施。

■2.5 電源電路

衣柜的電源電路主要給STM32、傳感器、排氣扇、陶瓷PTC供電，因此，電源部分分為兩部分：（1）220V交流電壓通過降壓、整流、濾波，穩壓電路轉化為12V直流電壓對衣柜控制端的通風除濕模塊電路供電。（2）再將穩壓轉化成3.3V的直流電壓對衣柜的STM32控制模塊以及傳感器，藍牙模塊等供電。

■2.6 藍牙電路

信號傳輸的藍牙電路選擇JDY-08透傳模塊，它是基于藍牙4.0協議標準，工作的頻段為2.4GHz，有效通信距離15～30米，可以通過APP透傳（包括Android、IOS數據透傳）,可以進行例如溫度、濕度等眾多傳感器數據采集應用，以及支持用手機控制繼電器或LED亮滅，工作電壓為3.3～6V之間。

3 系統軟件設計

■3.1 手機APP設計

系統上電后，手機APP會自動進行藍牙連接（第一次使用需要配對），藍牙連接完成會通過手機APP聯網（wifi或4G網絡）顯示天氣情況以及著裝推薦，同時接收并顯示衣柜內的溫濕度以及衣柜衣物掛放情況，如圖5所示。

圖5 手機APP連接流程

■3.2 系統主流程設計

衣柜使用后，手機app通過藍牙與衣柜相連接并進行數據的讀取，手機APP上顯示實時的衣柜內溫濕度，同時通過在STM32芯片上設置的溫濕度進行數值比較，當超過閾值時，首先打開加熱器，工作一定時間后排風扇打開，當溫濕度檢測的值在閾值范圍內，關閉加熱器后再關閉排風扇，具體流程如圖6所示。

圖6 衣柜溫濕度檢測及控制流程

入庫時，使用者對衣物進行拍照，通過手機APP點擊衣物分類，在對應的分類下點擊增加按鈕、拍攝照片、上傳照片，點擊入庫后，衣物分類對應的衣柜提示燈閃爍，使用者打開柜門后，衣柜內對應分配的存放掛環上方綠色提示燈閃爍，掛好衣服后，通過壓力傳感器檢測確定入庫完成，如圖7所示。

出庫時，使用者可以根據推薦或自己喜好通過手機APP進入衣柜界面，在衣柜界面中根據衣物分類，選擇是上衣、褲子、還是連衣裙等，選擇后進入二級界面，在二級界面中可以看到入庫的衣物照片，使用者選擇后點擊衣物出庫，在衣柜中對應的柜門指示燈閃爍提示存放的衣柜，打開衣柜后衣物放置的掛環上方紅色指示燈提示衣物掛放位置，使用者取下衣服后，出庫完成，具體如圖8所示。

4 總結

本文是以STM32芯片為核心，設計了一款以“互聯網+”為基礎的智能衣柜，實現實時天氣及著裝建議推送，衣柜溫濕度監測、加熱排風、衣物掛放位置提示等功能，既符合人們對智能家居的要求，又滿足了日常生活所需。

圖7 衣物入庫流程

圖8 衣物出庫流程