CN103578257A - 基于大数据技术的冰箱智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
基于大数据技术的冰箱智能控制系统，包括物联网分系统，该系统包括用于识别存储物品信息的图像识别/RFID模块，用于检测冰箱内温度、湿度信息的温湿度传感模块，控制协调各模块以及数据流的调度和编解码的微处理器模块，用于将实时信息与数据存储的数据存储模块，用于远程数据传输的无线通信模块和用于给各模块供电并管理供电的电源管理模块，图像识别/RFID模块、温湿度传感模块、电源管理模块、数据存储模块和无线通信模块均与微处理器模块相连；智能控制系统还包括远程云数据处理分系统，该系统通过互联网接入无线通信模块，远程云数据处理分系统包括远程数据服务器阵列，该阵列包括目录服务器、数据库服务器、程序服务器和存储其它数据信息的服务器。
Description
技术领域
本发明属于家用电器技术领域，特别涉及物联网在家用电器领域的应用，具体的指一种基于大数据技术的冰箱智能控制系统。
背景技术
冰箱作为现代生活中每个家庭的必须家用电器，更多的是用于简单的保存/保鲜食品。随着物联网技术的发展，近年来市场上出现了种类繁多的物联网冰箱。物联网冰箱是集成了物联网控制系统的智能冰箱，一般集成有控制芯片、各种传感器、开关、调节装置和各种图像扫描模块。现有的物联网冰箱能够提供冰箱内食品查询、管理、组网、信息传输，智能开/关机和设定温度等常规功能。
然而现有物联网冰箱由于需要各种RFID标签的定制，增加了使用成本和难度；且由于缺乏对冰箱内食品各项数据和信息进行统计、有效分析与利用导致现有物联网冰箱的研发和新功能开发均十分困难。特别是对于数据的搜集、积累等，现有物联网冰箱根本无法完成。而数据的搜集和积累，特别是对于用户使用习惯、用餐习惯、食物种类、营养成分、保质期、食物产地等信息的搜集和积累，能够为智能化冰箱的开发提供许多信息。现有物联网冰箱无法获取上述信息，因而研发成本和研发难度也很高，生产成本也很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于大数据技术的冰箱智能控制系统，能够解决现有基于物联网冰箱生产成本高、研发周期长、类智能化，缺乏对有效数据的统计，二次开发的技术不足等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种基于大数据技术的冰箱智能控制系统，包括物联网分系统，该系统包括用于识别存储物品信息的图像识别/RFID模块，以及用于检测冰箱内温度、湿度信息的温湿度传感模块，其特别之处在于：所述物联网分系统还包括控制协调各模块以及数据流的调度和编解码的微处理器模块，用于将实时信息与数据存储的数据存储模块，用于远程数据传输的无线通信模块和用于给各模块供电并管理供电的电源管理模块，图像识别/RFID模块、温湿度传感模块、电源管理模块、数据存储模块和无线通信模块均与微处理器模块相连，所述温湿度传感模块设置在冰箱本体内部，其它模块设置在冰箱本体外部；所述智能控制系统还包括有远程云数据处理分系统，该系统通过互联网接入无线通信模块，所述远程云数据处理分系统包括有远程数据服务器阵列，该阵列包括有用于存储数据目录和调阅数据时检索数据信息的目录服务器、存储用户数据的数据库服务器、存储第三方应用的程序服务器和存储其它数据信息的服务器。
在上述技术方案中，所述温湿度传感模块内嵌有Wifi单元，该模块通过Wifi单元接入无线通信模块。
在上述技术方案中，所述冰箱智能控制系统还包括有人机交互分系统，所述人机交互分系统包括有人机交互模块，该模块连接微处理器模块。
在上述技术方案中，所述微处理器模块设置有USB接口用于连接人机交互模块。
在上述技术方案中，所述人机交互模块为手机或电脑或PDA。
在上述技术方案中，所述无线通信模块为嵌入包含802.11、802.15和TCP/IP协议的无线传输模块。
在上述技术方案中，所述图像识别/RFID模块内设Visconti2图像识别芯片和Higgs-4RFID识别芯片。
在上述技术方案中，所述温湿度传感器模块内设DHT11单元。
在上述技术方案中，所述微处理器模块采用TMS320F2812芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1）本发明设置了远程云数据处理系统用于存储和分析处理用户数据，并进行数据积累，为二次开发积累大量数据，极大降低了研发成本，提高了研发效率；2）本发明设置有人机交互系统，为人们远程控制冰箱提供了可能，使用户使用更加方便；3）本发明远程云数据处理系统能够提供一个海量的数据平台，为基于冰箱的应用程序开发提供了支撑，为建立进一步扩展冰箱功能和服务的免费/付费应用平台提供了支撑，本发明具有极大的商业价值和市场价值，上述平台的建立能够创造巨大的商业价值。
附图说明
图1为本发明一个实施例的系统模块连接图；
图2为图1系统的原理图；
图3为本发明应用于第三方应用开发平台的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述：
如附图所示，本发明所设计的一种基于大数据技术的冰箱智能控制系统，包括物联网分系统和远程云数据处理分系统，上述两个系统可通过无线网络连接。
如图1所示，所述物联网分系统包括用于识别存储物品信息的图像识别/RFID模块，用于检测冰箱内温度、湿度信息的温湿度传感模块，控制协调各模块以及数据流的调度和编解码的微处理器模块，用于将实时信息与数据存储的数据存储模块，用于远程数据传输的无线通信模块和用于给各模块供电并管理供电的电源管理模块。有别于普通的物联网冰箱，本发明的物联网系统部分增设了用于将实时信息与数据存储的数据存储模块和用于远程数据传输的无线通信模块，上述两个模块能够将用户数据传输至远程云数据处理分系统存储，而这些数据信息可以为研发提供良好的基础。
所述温湿度传感模块布置在冰箱内，而物联网分系统的其它模块均设置在冰箱外部。为了保证温湿度传感模块与微处理器模块连接方便，所述温湿度传感模块内嵌有Wifi单元，该模块通过Wifi单元接入无线通信模块。
如图2、图3所示，所述远程云数据处理分系统包括有远程数据服务器阵列，该阵列包括有用于存储数据目录和调阅数据时检索数据信息的目录服务器、存储用户数据的数据库服务器、存储第三方应用的程序服务器和存储其它数据信息的服务器。所述冰箱智能控制系统还包括有人机交互分系统，所述人机交互分系统包括有人机交互模块，该模块连接微处理器模块。
远程云数据处理分系统对上传的数据采取基于“圈存”的方式进行存储，即按照冰箱和使用者信息指定唯一的ID，在远程服务器中划分特定的存储单元。智能控制系统将搜集到的数据信息，按照符合无线传输的格式进行编码上传至大数据平台，而后进行解码和数字滤波，提炼出有效信息，再按照定长格式数据进行存储。
所述微处理器模块是一个智能化控制模块，可以采用四ARM内核处理单元，运行android4.2操作系统，支持视频、音频、图片、WIFI等功能，能够将无线通讯、多媒体应用、远程监控、分布式任务处理等有机的结合在一起。为了更快捷地实现上述功能，所述微处理器模块优选采用TMS320F2812芯片。
所述图像识别/RFID模块优选采用Visconti2图像识别芯片和Higgs-4RFID识别芯片。日本东芝公司Visconti-3图像识别芯片和美国意联亚公司的Higgs-4RFID识别芯片是性能十分优异的图像处理芯片，十分适合用于本系统中。其中，Visconti-3图像识别芯片整合了图像处理加速器和ARM32位RISC Cortex-A9MPCore（双核），旨在支持应用程序与图像识别处理器相连接。Higgs-4RFID识别芯片是一款高集成度的单芯片RFID标签集成电路，符合EPCglobal Class1Gen2规范，并且为最广泛的贴标应用提供了最佳的效能，同时，该款芯片致力于信息海量上的应用，优化了读和写的性能。集成这两款芯片的图像/RFID模块针对放入冰箱的各类食物，具有识别率高、响应速度快和读写快速等特点。
为了更好地采集冰箱内部温度和湿度，所述温湿度传感器模块内设DHT11单元。采用DHT11型传感器，是由于该款温湿度传感器是一款含有校准数字信号输出的温湿度符合传感器，具有极高的可靠性和稳定性，且体积微小，功耗低，信号传输可达20米以上，满足本发明的各项条件和需求。为了便于无线连接微处理器模块，该模块可集成用于近距离无线传输的2.4GHz无线通信单元。
为了传输速度更快，适应范围更广，所述无线通信模块优选采用嵌入包含802.11、802.15和TCP/IP协议的无线传输模块。所述无线传输模块嵌入包含2.4GHz无线模块和GPRS模块（射频部分优选为900MHz频段），该无线传输模块支持802.11、802.15和TCP/IP协议栈，可适应不同类型无线网络的应用和数据传输。
为了便于连接，所述微处理器模块还连接有USB接口用于连接人机交互模块。所述人机交互模块优选手机或电脑或PDA，便于人们智能化操作。所述人机交互模块也可以采用互联网接入无线通信模块而后连接微处理器模块的方式与微处理器模块连接。
所述远程云数据处理分系统是冰箱本体的延展部分，是一个大数据平台，该平台利用数据挖掘和智能分析技术，将各个冰箱本体上传的海量、高复杂的数据中提取价值，整理成检索列表；同时采用分布式算法，而相应的关键数据分散存储在各个冰箱本体的数据存储器内，这样的低成本硬件+低成本软件+低成本运维，更加经济和实用，使得以传统的冰箱为载体的大数据处理和二次应用开发成为可能。所述远程云数据处理系统，可利用其庞大的数据，通过研制智能应用软件的方式在现有的冰箱上进行升级换代，扩展了冰箱功能，这解决了目前基于物联网技术的冰箱研制成本高、生产周期长以及功能简单等各种不足。智能控制系统将冰箱内涵和外延信息，诸如：冰箱内食品种类、数量、保质期、产地等，冰箱内的温湿度，用户生活方式，购买习惯等等信息通过内嵌的无线通信模块经由Internet上传至远程服务器阵列（大数据平台）。海量的各类型数据实时汇聚至大数据平台，并提供给第三方应用平台，进行二次开发和应用。
例如：应用程序开发。冰箱的使用者可根据需求，通过远程客户端联接至冰箱本体的智能控制系统，再联接到数据平台免费/付费下载各类应用程序（App），进一步扩展冰箱功能和服务；同时，使用者也可通过大数据平台发布/共享自己的应用程序（App）。
再例如：商业模式整合。第三方开发者可根据大数据平台，构建“超市—冰箱”的服务模式，将电子商务有机融合，让冰箱使用者足不出户就可享受到超市的上门服务，提供自己想要的各类食品；用户体验升级，冰箱使用者可通过大数据平台了解自己所使用冰箱的具体参数和食品各类信息，以便及时在最佳时间食用，提高生活品质；服务产品细化，冰箱生产厂家通过大数据平台，挖掘和分析本产品客户的使用信息，及时发现产品存在的问题，更新产品，提供良好的服务。
本发明的原理如下：
以开发食品种类提示类的应用为例，所述冰箱本体感知层，主要通过温湿度传感器模块采集冰箱本体内的温湿度数据，并通过内嵌的wifi单元，将实时信息传输至冰箱本体外侧的微处理器模块。所述冰箱本体外侧的图像识别/RFID模块通过插槽与微处理器模块连接，该模块基于图像识别算法，具有智能识别功能。该模块通过长期识别冰箱内存储食品信息，将数据发送至所述远程云数据处理分系统。而第三方应用开发平台通过调取该数据得出用户的日常饮食习惯，并开发相应应用存储至程序服务器内。用户可根据需求从程序服务器内下载该应用并使用。由于对用户日常饮食习惯有数据积累，因此使用该应用后冰箱可以识别食品种类，如缺失某类食品时冰箱可以采用报警或其它提示方式提示用户购买。
Claims (10)
1.一种基于大数据技术的冰箱智能控制系统，包括物联网分系统，该系统包括用于识别存储物品信息的图像识别/RFID模块，以及用于检测冰箱内温度、湿度信息的温湿度传感模块，其特征在于：所述物联网分系统还包括控制协调各模块以及数据流的调度和编解码的微处理器模块，用于将实时信息与数据存储的数据存储模块，用于远程数据传输的无线通信模块和用于给各模块供电并管理供电的电源管理模块，所述图像识别/RFID模块、温湿度传感模块、电源管理模块、数据存储模块和无线通信模块均与微处理器模块相连，所述温湿度传感模块设置在冰箱本体内部，其它模块设置在冰箱本体外部；所述智能控制系统还包括有远程云数据处理分系统，该系统通过互联网接入无线通信模块，所述远程云数据处理分系统包括有远程数据服务器阵列，该阵列包括有用于存储数据目录和调阅数据时检索数据信息的目录服务器、存储用户数据的数据库服务器、存储第三方应用的程序服务器和存储其它数据信息的服务器。
2.根据权利要求1所述的基于大数据技术的冰箱智能控制系统，其特征在于：所述温湿度传感模块内嵌有Wifi单元，该模块通过Wifi单元接入无线通信模块。
3.根据权利要求1或2所述的基于大数据技术的冰箱智能控制系统，其特征在于：所述冰箱智能控制系统还包括有人机交互分系统，所述人机交互分系统包括有人机交互模块，该模块连接微处理器模块。
4.根据权利要求3所述的基于大数据技术的冰箱智能控制系统，其特征在于：所述微处理器模块设置有USB接口，用于连接人机交互模块。
5.根据权利要求3所述的基于大数据技术的冰箱智能控制系统，其特征在于：所述人机交互模块为手机或电脑或PDA。
6.根据权利要求4所述的基于大数据技术的冰箱智能控制系统，其特征在于：所述人机交互模块为手机或电脑或PDA。
7.根据权利要求1或2所述的基于大数据技术的冰箱智能控制系统，其特征在于：所述无线通信模块为嵌入包含802.11、802.15和TCP/IP协议的无线传输模块。
8.根据权利要求1或2所述的基于大数据技术的冰箱智能控制系统，其特征在于：所述图像识别/RFID模块内设Visconti2图像识别芯片和Higgs-4RFID识别芯片。
9.根据权利要求1或2所述的基于大数据技术的冰箱智能控制系统，其特征在于：所述温湿度传感器模块内设DHT11单元。
10.根据权利要求1或2所述的基于大数据技术的冰箱智能控制系统，其特征在于：所述微处理器模块采用TMS320F2812芯片。
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