CN108261131B - 一种能够自定制出纸量的智能实时供纸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够自定制出纸量的智能实时供纸装置，所述装置包括储纸盒和取纸盒，所述储纸盒包括储纸盒壳体、储纸盒门、纸轴、送纸辊、送纸辊电机、储纸盒红外感应开关、纸张剪切机构、切纸电机、出纸口、储纸盒电子锁、能源供应组件、通讯模块、电路板大板、蜂鸣器、指示灯、底盒、振动检测开关、动刀条、定刀条、装纸盒、进纸按钮、电路板小板、储纸盒限位开关；所述取纸盒包括取纸盒壳体、取纸盒电子锁、隔板、取纸盒限位开关、取纸盒门。与传统的纸盒相比，本发明的特点是具有实时的自定制出纸功能。本智能实时供纸装置具有卫生、环保、节约、能耗低、通讯信号穿墙能力强、缺纸提醒、换纸便捷、防盗等优点。

Description

一种能够自定制出纸量的智能实时供纸装置
技术领域
本发明属于智能供纸装置，涉及智能管理技术领域。
背景技术
卫生纸盒是一种在各种车站、机场、医院、学校、商场、景点、高速公路服务区等场所常用的供纸设备，目前卫生纸盒主要放置在卫生间等场所的入口处，进入卫生间的人员手动自行取用。随着我国经济的发展和人员出行频率增加，人们日常出行至公共区域的机会大大增多，对公共区域的卫生纸盒的使用频次也逐步的提高，这就要求相关场所要提升服务的品质，其中卫生间供纸的实时、便捷、根据客户的需求提供纸张用量等因素是客户重要的考察因素，直接关系到客户的体验和满意度。
目前，现有供纸纸盒设备还存在着诸多的问题:
（1）现有的设备不能够根据客户的使用量供纸，有的场所提供的纸量往往比用户所需要的或多或少，有的用纸场所根本没有纸张供应，不能满足客户在卫生间私密空间等场所的定制化用纸要求；
（2）现有的设备多安装在卫生间入口处，并不能实现消费场景的真正落地，即在私密空间处直接获取纸张，不能真正的消除客户与纸张之间的距离、贴近用户的场景，也就不能为客户提供触手可及的实时供纸服务；
（3）现有的设备多是用手撕断纸张，纸端部与手的接触导致不卫生及疾病的传播；
（4）现有的设备缺乏防盗设计，纸盒内的纸张容易被带走；
（5）现有的设备缺乏缺纸报警提示设计，纸盒的纸张使用到一定程度后没有反馈给换纸人员以保障后续客户的纸张供应；
（6）现有的设备缺乏破坏报警设计，由于安装在私密的空间，缺少人员监管，导致设备被破坏而无法提供后续供纸服务；
（7）现有的设备由于附近没有相应的市电电源导致无法工作；
（8）现有的设备采用的通讯方式无法解决定制化供纸的实时响应问题；
（9）现有技术采用的整包纸巾推送的供给方式又带来了纸张浪费的问题，同时纸品也非针对客户使用场景下的用纸类型，比如面巾纸多含滑石粉，滑石粉对身体有危害，易诱发炎症和疾病，这类供纸设备就不适用于卫生间等公共卫生场所；
（10）基于云端技术的网络系统在中大型规模物联网实际应用中,客观存在着用户高峰时刻系统崩溃、数据丢失以及数据恢复的时效性等一系列技术问题，这些问题的存在导致在对通信网络系统可靠性和实时性要求极高的现实实时供纸场景的应用上，仍然存在着较大技术难题。
针对现有供纸设备的上述缺陷和不足，有必要设计一款能够解决上述应用问题和技术难题的智能纸盒，帮助用纸场所管理者节省成本，提高效率，能够为客户提供更好的实时的、定制化的供纸体验。
发明内容
基于上述目的，本发明提供了一种能够自定制出纸量的智能实时供纸装置，所述装置包括储纸盒1和取纸盒2。所述储纸盒1和取纸盒2可以采取一体化设计，也可以采用分体式设计。所述储纸盒1包括储纸盒壳体1001、储纸盒门1002、纸轴1003、送纸辊1004、送纸辊电机1005、储纸盒红外感应开关1006、纸张剪切机构1007、切纸电机1008、出纸口1009、储纸盒电子锁1010、能源供应组件1011、通讯模块1012、电路板大板1013、蜂鸣器1014、指示灯1015、底盒1016、振动检测开关1017、动刀条1018、定刀条1019、装纸盒1020、进纸按钮1021、电路板小板1022、储纸盒限位开关1023; 所述取纸盒2包括取纸盒壳体2024、取纸盒电子锁2025、隔板2026、取纸盒限位开关2027、取纸盒门2028。其中，电路板大板1013连接送纸辊电机1005、储纸盒红外感应开关1006、纸张剪切机构1007、切纸电机1008、储纸盒电子锁1010、能源供应组件1011、通讯模块1012、蜂鸣器1014、指示灯1015、电路板小板1022、储纸盒限位开关1023 、取纸盒电子锁2025、取纸盒限位开关2027。 装纸盒1020为一个独立结构件，嵌于储纸盒1内部。
为保护客户隐私，本发明采用分体式安装模式。将包含电源、电子器件部分安装于场所私密空间（如卫生间蹲位）门的外侧或者门外门框上，同时在储纸盒1下部，场所私密空间（如卫生间蹲位）里侧安装有取纸盒2，取纸盒2由取纸盒电子锁2025程序打开，客户取走纸后，手动关闭取纸盒门2028，保证取纸盒2内卫生干净，进而保证后续用户用纸卫生。在储纸盒1的电路板大板1013上配有振动检测开关1017，在智能实时供纸装置受到外力作用发生异常振动时报警，报警信号送至电路板大板1013处理后，发出信号给蜂鸣器1014警报，并通过APP推送的方式将报警信息送至管理人员的手机端，相关人员到现场处理报警事宜，从而起到遏制破坏纸盒行为。
本发明可以通过两种方法确定装纸盒1020里的纸剩余量。第一种方法根据每卷纸的长度及使用量，服务器后台计算剩余量。第二种方法是根据储纸盒红外感应开关1006确定纸张剩余量。两者在服务器内比较后，最终确定纸张剩余量，并通过APP推送的方式送至管理人员的手机端。换纸时，将原卷纸取出，将卷纸轴插入新卷纸中，并放置在装纸盒1020支撑槽内。然后，将纸头对准装纸盒1020底端的出纸口，并按下进纸按钮1021，送纸辊电机1005带动送纸辊（1004）旋转，将纸头卷至送纸辊1004下部。如果安装在送纸辊1004下部的储纸盒红外感应开关1006检测到纸张，则完成进纸操作，否则提示用户进纸操作失败。
在一个优选的技术方案中，所述通讯模块1012选自2G、2.5G、5G、NB-IOT、LTE-M通讯方式中的一种或者多种任意组合，所述通讯模块1012通过以上通讯方式所构成的通讯网络用以保证智能实时供纸装置定制化供纸服务方案的可行性和实时性。
在另一个优选的技术方案中，所述电路板大板1013和电路板小板1022均为PCB电路板。电路板大板1013集成有通讯模块1012和振动检测开关1017，安装在装纸盒1020底部外侧，储纸盒壳体1001内部。电路板小板1022安装于装纸盒1020支撑件上，连接进纸按钮1021和储纸盒限位开关1023 。
在又一个优选的技术方案中，所述送纸辊电机1005带动送纸辊1004，所述送纸辊电机1005通过与电路板大板1013的连接获得通讯模块1012传输的指令，来完成送纸或者停止送纸的动作。
在一个优选的技术方案中，所述切纸电机1008带动纸张剪切机构1007，所述切纸电机1008获得通讯模块1012传输的指令，来完成剪切纸张或者停止剪切的动作。
在另一个优选的技术方案中，所述储纸盒红外感应开关1006分别配置在：
（1）装纸盒1020内安装有储纸盒红外感应开关一1006a和储纸盒红外感应开关二1006b检测纸张剩余量10%、5%位置；
（2）送纸辊1004下部安装一个储纸盒红外感应开关三1006c在切纸检测位置；
（3）送纸辊1004上部安装一个储纸盒红外感应开关四1006d在进纸检测位置。
在另一个优选的技术方案中，所述储纸盒限位开关1023分别配置在：
（1）切纸电机1008传动轴安装储纸盒限位开关一1023a 检测进刀限位位置、储纸盒限位开关二1023b 检测回刀限位位置；
（2）装纸盒1020顶部安装一个储纸盒限位开关三1023检测电子锁闭合检测位置。
在一个优选的技术方案中，所述取纸盒限位开关2027安装在取纸盒2电子锁闭合检测位置；
在又一个优选的技术方案中，所述能源供应组件1011为锂电池，配有锂电池盒组件。使用锂电池供电方式保障产品可以在没有其他外接电源的情况下正常工作。
本发明所提供的自定制出纸量的智能实时供纸装置在设计上可以采取一体式，即将储纸盒1和取纸盒2进行一体化设计，也可以将储纸盒1和取纸盒2进行分体式设计，在一个优选的技术方案中，所述装置采用分体式，在储纸盒1和取纸盒2之间设置有连接部3。
在又一个优选的技术方案中，所述装置还设置有手机托盘4，所述手机托盘4与取纸盒壳体2024及电路板大板1013相连，为手机充电并提供安放位置。手机托盘上提供按钮，设置音乐播放机构。
在另一个优选的技术方案中，所述香氛盒5设置在取纸盒壳体2024顶部外侧，与取纸盒壳体2024通过卡扣结构连接。香氛盒5设置有液位检测开关。
在另一个优选的技术方案中，所述智能实时供纸装置，其特征在于所述取纸盒限位开关2027安装在取纸盒壳体2024与取纸盒门2028铰链结合处，用以检测取纸盒2在用户取走纸张后是否关闭的状态。
在另一个优选的技术方案中，所述智能实时供纸装置，其特征在于智能纸盒装置由物理服务器而非云端技术来实现智能纸盒管理系统的网络架构的搭建，这是本智能装置实现定制化供纸的可靠性和实时性的前提和基础，也是客户端体验的技术保证措施的本质要求。
针对现有技术设计的智能纸盒存在的缺陷和不足，本发明公开了一款能够解决上述技术问题的智能纸盒。本发明帮助场所管理者节省成本，也能够为客户提供更好的实时的定制化供纸的使用体验。同时从产品异常振动报警等功能设计上消除或减少了设备被破坏以及纸张被带走的可能性。
本发明的有益效果是，提供了一种具有卫生、环保、节约、能耗低、通讯信号穿墙能力强、缺纸提醒、换纸便捷、防盗等优点的智能实时的供纸服务。
附图说明
图1. 储纸盒立体外观图；
图2. 储纸盒正面立体透视图；
图3. 储纸盒立体俯视图；
图4. 纸张剪切机构及切纸电机位置图；
图5. 电路板大板分布及连接示意图；
图6. 储纸盒背面立体透视图；
图7. 取纸盒立体外观图；
图8. 取纸盒内部目视图；
图9. 连接部立体外观图；
图10. 手机托盘立体外观图；
图11. 香氛盒立体外观图；
图12. 智能实时供纸装置出纸流程图；
图13. 智能实时供纸装置切纸流程图；
图14. 智能实时供纸装置更换厕纸流程图；
图15. 智能实时供纸装置结构分解图。
附图标识
储纸盒1
储纸盒壳体1001
储纸盒门1002
纸轴1003
送纸辊1004
送纸辊电机1005
储纸盒红外感应开1006
纸张剪切机构1007
切纸电机1008
出纸口1009
储纸盒电子锁1010
能源供应组件1011
通讯模块1012
电路板大板1013
蜂鸣器1014
指示灯1015
底盒1016
振动检测开关1017
动刀条 1018
定刀条 1019
装纸盒 1020
进纸按钮 1021
电路板小板1022
储纸盒限位开关 1023
取纸盒2
取纸盒壳体2024
取纸盒电子锁2025
隔板2026
取纸盒限位开关2027
取纸盒门 2028
连接部3
手机托盘4
香氛盒5
具体实施方式
以下实施例结合说明书附图可以更为详细地阐述本发明装置的具体结构和工作原理，本发明装置的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制, 本发明的保护范围以权利要求书为准。
实施例
本实施例公开了本发明能够自定制出纸量的智能实时供纸装置的一个优选实施方案，所述装置为分体式，结构上分为储纸盒1和取纸盒2两部分。
如图1-图6所示，所述储纸盒1中，储纸盒壳体1001通过铰接与储纸盒门1002连接，储纸盒门1002上安装储纸盒电子锁1010，并安装储纸盒限位开关1023检测储纸盒门1002的开关状态。纸轴1003安装于储纸盒1内，卡在装纸盒1020提供的支撑槽内。
送纸辊1004安装于装纸盒1020底部外侧位置，送纸辊1004上部与装纸盒1020底部之间安装储纸盒红外感应开关1006，用于检测换纸时的纸头是否进入到送纸辊1004内。一台送纸辊电机1005平行于送纸辊1004安装于支撑件上。
纸张剪切机构1007安装于送纸辊1004下方，包括一台切纸电机1008，一套动刀条1018和一套定刀条1019。当送纸辊电机1005转到相应的圈数后，电路板大板停止送纸辊电机1005转动，同时给切纸电机1008指令，启动切纸电机1008，带动动刀条1018与定刀条1019做剪切运动。
所述的电路板大板1013连接送纸辊电机1005、储纸盒红外感应开关1006、纸张剪切机构1007、切纸电机1008、储纸盒电子锁1010、能源供应组件1011、通讯模块1012、蜂鸣器1014、指示灯1015、电路板小板1022、取纸盒电子锁2025、取纸盒限位开关2027。
如图7和图8所示，所述取纸盒2，包括取纸盒壳体2024、取纸盒电子锁2025、隔板2026、取纸盒限位开关2027、取纸盒门2028。其中电路板大板1013连接取纸盒电子锁2025、取纸盒限位开关2027。
本发明所提供的自定制出纸量的智能实时供纸装置在设计上可以采取一体式，即将储纸盒1和取纸盒2进行一体化设计，也可以将储纸盒1和取纸盒2进行分体式设计。在本实施例的设计方案中采用了分体式设计。如图12所述，所述储纸盒1与所述取纸盒2通过连接部3相连。首先将连接部3固定在门板外侧，对应连接部3的豁口的位置对门板进行开槽，然后将储纸盒1沿着连接部3的导向槽从上向下滑进去，在门板内侧对应连接部3的螺钉孔，用螺钉将取纸盒2固定在门板内侧，即完成储纸盒1、取纸盒2、连接部3的连接固定安装。
图13给出了智能实时供纸装置出纸流程图；
出纸过程：
客户在手机APP上点选用纸长度比如30cm，然后使用手机APP扫描出纸二维码，APP通过物理服务器下发出纸指令指令信息包括用户自定制的出纸长度、出纸张数等），通过电路板大板的通讯模块送到储纸盒，储纸盒接收指令后，按照用户自定制的出纸长度设定值，由送纸辊电机带动送纸辊输出设定长度纸张，并通过切纸流程，切下纸张并打开取纸盒电子锁。取走纸张后，由客户自行手动关闭取纸盒门，取纸盒门到达限位开关位置后，取纸盒检测门到关闭状态后，程序打开电子锁锁芯锁住取纸盒门。
图14给出了智能实时供纸装置切纸流程图；
切纸过程：
卷纸端部引入到送纸辊内，并用送纸辊送入后，储纸盒红外感应开关检测纸张是否已准备好，确定准备好后开启切纸电机，切纸电机带动纸张剪切机构切纸。在检测到切纸完成的限位开关动作后停止切纸电机动作，并使切纸电机反转，直到复位限位开关开启，停止切纸电机动作，储纸盒红外感应开关检测纸张是否切断，确认切断后,断开切纸电机电源；
图15给出了智能实时供纸装置更换厕纸流程图。
更换厕纸：
开锁过程：手机APP扫设备二维码，APP通过物理服务器下发开锁指令，储纸盒电子锁接到开锁指令后打开电子锁；
更换厕纸过程：将快用完的厕纸取下，更换新的厕纸安装入纸轴，将纸轴放到纸轴支撑口处，厕纸端部手动送入送纸辊内，按送纸按键，纸张通过送纸辊卷到送纸辊的底端，储纸盒红外感应开关感应到纸张后，设备会停止送纸辊电机，停止送纸；
关锁过程：通过纸张使用进度储纸盒红外感应开关，检测是否已装好纸张，如装好纸张，蜂鸣器滴一声提示手动闭合储纸盒门，储纸盒门到达限位开关设定位置后，送出储纸盒门电子锁闭合状态信号给电路板大板；
本发明提供的智能纸盒不但可以实现客户实时的定制化供纸、防盗、防止过度用纸、保护隐私、卫生安全，同时可以实现实时缺纸报警、盗窃报警，并通过基于物理服务器的物联网系统将报警信息送至于相关人员的手机APP端，相关人员可以及时处理现场的报警提示。

Claims (13)

1. 一种能够自定制出纸量的智能实时供纸装置，所述装置包括储纸盒（1）和取纸盒（2），所述储纸盒（1）包括储纸盒壳体（1001）、储纸盒门（1002）、纸轴（1003）、送纸辊（1004）、送纸辊电机（1005）、储纸盒红外感应开关（1006）、纸张剪切机构（1007）、出纸口（1009）、储纸盒电子锁（1010）、能源供应组件（1011）、通讯模块（1012）、电路板大板（1013）、蜂鸣器（1014）、指示灯（1015）、底盒（1016）、振动检测开关（1017）、装纸盒（1020）、进纸按钮（1021）、电路板小板（1022）、储纸盒限位开关(1023); 所述取纸盒（2）包括取纸盒壳体（2024）、取纸盒电子锁（2025）、隔板（2026）、取纸盒限位开关（2027）、取纸盒门（2028）；其中，电路板大板（1013）连接送纸辊电机（1005）、储纸盒红外感应开关（1006）、纸张剪切机构（1007）、切纸电机（1008）、储纸盒电子锁（1010）、能源供应组件（1011）、通讯模块（1012）、蜂鸣器（1014）、指示灯（1015）、电路板小板（1022）、取纸盒电子锁（2025）、取纸盒限位开关（2027），装纸盒（1020）为一个独立结构件，嵌于储纸盒（1）内部，所述纸张剪切机构（1007）包括切纸电机（1008）、动刀条（1018）、定刀条（1019），所述装置采用分体式，在储纸盒（1）和取纸盒（2）之间设置有连接部（3），所述储纸盒设置于门外侧，所述取纸盒设置于门内侧；
客户在手机APP上点选用纸长度，然后使用手机APP扫描出纸二维码，APP通过物理服务器下发出纸指令信息，通过电路板大板的通讯模块送到储纸盒，储纸盒接收指令后，按照用户自定制的出纸长度设定值，由送纸辊电机带动送纸辊输出设定长度纸张，并通过切纸流程，切下纸张并打开取纸盒电子锁，取走纸张后，由客户自行手动关闭取纸盒门，取纸盒门到达限位开关位置后，取纸盒检测门到关闭状态后，程序打开电子锁锁芯锁住取纸盒门。
2.根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述通讯模块（1012）选自2G、2.5G、5G、NB-IOT、LTE-M通讯方式中的一种或者多种的任意组合。
3. 根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述电路板大板（1013）和电路板小板（1022）均为PCB电路板，电路板大板（1013）集成有通讯模块（1012）和振动检测开关（1017），电路板大板（1013）安装于装纸盒（1020）底部外侧，储纸盒壳体（1001）内部，电路板小板（1022）安装于装纸盒（1020）支撑件上，连接进纸按钮（1021）和储纸盒限位开关(1023) 。
4.根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述送纸辊电机（1005）带动送纸辊（1004），所述送纸辊电机（1005）通过与电路板大板（1013）的连接获得通讯模块（1012）传输的指令，完成送纸或者停止送纸的动作。
5.根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述切纸电机（1008）带动纸张剪切机构（1007），所述切纸电机（1008）获得通讯模块（1012）传输的指令，完成剪切纸张或者停止剪切的动作。
6.根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述储纸盒红外感应开关（1006）分别配置在：
（1）装纸盒（1020）内安装有储纸盒红外感应开关一（1006a）和储纸盒红外感应开关二（1006b）检测纸张剩余量10%、5%位置；
（2）送纸辊（1004）下部安装一个储纸盒红外感应开关三（1006c）在切纸检测位置；
（3）送纸辊（1004）上部安装一个储纸盒红外感应开关四（1006d）在进纸检测位置。
7.根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述储纸盒限位开关（1023）分别配置在：
（1）切纸电机（1008）传动轴安装储纸盒限位开关一（1023a） 检测进刀限位位置、储纸盒限位开关二（1023b） 检测回刀限位位置；
（2）装纸盒（1020）顶部安装一个储纸盒限位开关三 （1023）检测电子锁闭合检测位置。
8.根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述取纸盒限位开关（2027）配置在取纸盒（2）电子锁闭合检测位置。
9.根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述能源供应组件（1011）为锂电池。
10.根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述装置设置有手机托盘（4），设置在取纸盒壳体（2024）顶部外侧，与取纸盒壳体（2024）通过卡扣结构连接，所述手机托盘（4）与电路板大板（1013）相连，手机托盘（4）为手机充电并提供安放位置，手机托盘（4）上提供按钮，设置音乐播放机构。
11.根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述装置设置有香氛盒（5），所述香氛盒（5）设置在取纸盒壳体（2024）顶部外侧，与取纸盒壳体（2024）通过卡扣结构连接。
12.根据权利要求11所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述香氛盒（5）设置有液位检测开关。
13.根据权利要求1所述的智能实时供纸装置，其特征在于，所述智能实时供纸装置由物理服务器来实现智能实时供纸装置管理系统网络架构的搭建。
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