CN109541984A - 适用于智能晾衣架的衣物曝晒程度控制算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于智能晾衣架的衣物曝晒程度控制算法，步骤1，设进行判断的时刻为T，微处理器每隔时间Δt，读取一次传感器系统数据，记录时间分别为t₁、t₂、t₃…；步骤2，计算露点温度D_t和露点湿度H₀：步骤3，计算有效湿度h_t、有效温度k_t和有效光照l_t；步骤4，校正衣物质量；步骤5，给出衣物干燥的两个必要条件：步骤6，根据必要条件判断衣物干燥。本发明采用非接触式的方法，利用传感器阵列采集衣物晾晒环境的风力、湿度、温度、光照强度等数据，利用压力传感器采集衣物和衣挂的质量数据，利用微处理器进行计时和运算，全自动的判断衣物干湿，并智能控制曝晒程度，结果可靠，灵活性和适用性强。

Description

适用于智能晾衣架的衣物曝晒程度控制算法

技术领域

本发明涉及智能家居技术，特别涉一种适用于智能晾衣架的衣物曝晒程度控制算法。

背景技术

晾晒衣物是人们家居生活不可缺少的一部分，随着人们生活水平提高，智能家居、物联网等领域的兴起，智能晾衣架等产品走进人们生活已成必然。长期以来，衣物的干湿判断主要由人们主观决定，通过用手触摸等方式判断衣物是否干燥，结果不够客观，因为衣物常常会存在未干死角；并且，人们常会因为忙碌忘记收取衣服，导致衣服过度曝晒，以至于被雨水、沙尘、强光灯损坏、折旧；同时，衣物不仅仅需要晾晒干燥，还需要额外的光照时间，以杀菌、清除异味等。

目前，市场上存在的晾衣架中大部分都无法自动判断衣物的干湿程度，少数通过接触式的湿度传感器判断衣物干湿状况，这种方案只适合杆式晾衣架，并不能用于较为普遍使用的衣挂式晾衣架。公开号为CN106968089A的专利申请提到了一种利用接触式湿度传感器、空气温湿度传感器和压力传感器自动判断衣物干湿程度的方法，但并未说明具体控制方法。

发明内容

为了克服现有技术的前述不足，解决在衣物干湿判断上尚存的问题，本发明利用传感器系统所测得的重力、风力、湿度、温度、光照强度等数据，与时间进行加权积分，并加入衣物材质系数进行校正，提出了一种非接触式的适用于智能晾衣架的衣物曝晒程度控制算法。

本发明所采用的技术方案是：一种适用于智能晾衣架的衣物曝晒程度控制算法，所述智能晾衣架包括晾衣杆、微处理器、传感器系统；所述传感器系统与所述微处理器相连接，包括压力传感器、风力传感器、湿度传感器、温度传感器、光照传感器；所述压力传感器设置在晾衣杆上，所述风力传感器、湿度传感器、温度传感器、光照传感器根据户型安装；控制算法具体如下：

步骤1，设进行判断的时刻为T，微处理器每隔时间Δt，读取一次传感器系统数据，记录时间分别为t₁、t₂、t₃…；设M_t为t时刻衣物的质量，H_t为t时刻的环境湿度，K_t为t时刻的环境温度，W_t为t时刻的风速参量，L_t为t时刻的光照强度；

步骤2，计算露点数据：

按照公式(1)计算露点温度D_t：

根据湿度露点对照表得到露点湿度H₀；

步骤3，计算有效湿度h_t、有效温度k_t和有效光照l_t：

当环境湿度H_t小于露点湿度H₀时，环境湿度对衣物的晾晒有贡献，记有效湿度h_t为：

h_t＝{H_t1,H_t2…|H_t≤H₀)} (2)

当光照强度L_t大于有效光照强度时，光照对衣物的晾晒有贡献，设光照阈值为L₀，记有效光照l_t为：

l_t＝{L_t1,L_t2…|L_t≤L₀} (3)

当环境温度K_t大于露点温度D_t时，温度对衣物的晾晒有贡献，记有效温度k_t为：

k_t＝{K_t1,K_t2…|K_t≥max(D_t)} (4)

步骤4，校正衣物质量：

利用风力传感器对压力传感器采样值进行修正，设t时刻采样值为G_t，风速参量为W_t，则修正后衣物质量M_t′为：

式中，洠为重力加速度，单位N/kg；

步骤5，给出衣物干燥的必要条件：

在t_k时刻，判断衣物干燥的第一个必要条件是：

式中，Δ_M为衣物质量阈值，为设定值，单位N；

在t_k时刻，判断衣物干燥的第二个必要条件是：

α×γ×（λ₁C₁+λ₂C₂+λ₃C₃+λ₄C₄)＜C₀ (7)

式中，α为用户偏好系数；γ为衣服材质系数，衣服越厚，越难晒干，γ越大；λ₁，λ₂，λ₃，λ₄分别为风力、湿度、光照、温度加权系数，由试验测定；C₀为曝晒程度阈值，为设定值；C₁，C₂，C₃，C₄分别是风力、湿度、光照、温度加判别数，计算公式如下：

步骤6，判断衣物干燥：

T时刻，步骤5的两个必要条件均满足，则衣服晾晒完成判别数F为1，否则F为0，即：

当F为1时，说明衣物已经干燥，且已经得到了充分的晾晒，此时衣物曝晒完成，启动智能晾衣架的自动收纳程序，或向用户发送提醒。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用非接触式的方法，综合利用多种传感器，全自动的判断衣物干湿，并智能控制曝晒程度，结果更可靠，灵活性和适用性更强；

(2)本发明中，在测量衣物重力时，对风力进行了补偿，重力测量更准，可以避免因风吹导致的结果误判；

(3)本发明使用风力、湿度、光照、温度加权值作为辅助判别，保证衣物在充分干燥的同时，还得到了充分的曝晒。

(4)本发明在衣物曝晒完成后启动自动收纳程序或者提醒用户，可有效避免因用户忘记收取衣服而导致的衣服被雨水、沙尘、强光等损坏、折旧的情形。

附图说明

图1：本发明适用于智能晾衣架的衣物曝晒程度控制算法流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

本发明所适用的智能晾衣架为包含如下所述结构的任意智能晾衣架：晾衣杆、微处理器、传感器系统；所述传感器系统与所述微处理器相连接，包括压力传感器、风力传感器、湿度传感器、温度传感器、光照传感器；所述压力传感器设置在晾衣杆上，所述风力传感器、湿度传感器、温度传感器、光照传感器根据户型任意安装。

一种适用于智能晾衣架的衣物曝晒程度控制算法，如图1所示；衣物的晾干过程是多个因素共同作用的过程，本发明利用传感器阵列采集衣物晾晒环境的风力、湿度、温度、光照强度等数据，利用压力传感器采集衣物和衣挂的质量数据，利用微处理器进行计时和运算；控制算法具体如下：

步骤1，设进行判断的时刻为T，微处理器每隔时间Δt，读取一次传感器系统数据，记录时间分别为t₁、t₂、t₃…；设M_t为t时刻衣物的质量，H_t为t时刻的环境湿度，K_t为t时刻的环境温度，W_t为t时刻的风速参量，L_t为t时刻的光照强度。

步骤2，计算露点数据：

按照公式(1)计算露点温度D_t：

不同的温度对应一个露点湿度，根据湿度露点对照表得到露点湿度H₀。

步骤3，计算有效湿度h_t、有效温度k_t和有效光照l_t：

当环境湿度H_t小于露点湿度H₀时，环境湿度对衣物的晾晒有贡献，记有效湿度h_t为：

h_t＝{H_t1,H_t2…|H_t≤H₀)} (2)

当光照强度L_t大于有效光照强度时，光照对衣物的晾晒有贡献，设光照阈值为L₀，记有效光照l_t为：

l_t＝{L_t1,L_t2…|L_t≤L₀} (3)

当环境温度K_t大于露点温度D_t时，温度对衣物的晾晒有贡献，记有效温度k_t为：

k_t＝{K_t1,K_t2…|K_t≥max(D_t)} (4)

风力，即空气流动可以加速衣物的干燥过程。

步骤4，校正衣物质量：

考虑到风对压力传感器的影响，本发明利用风力传感器对压力传感器采样值进行修正，设t时刻采样值为G_t，风速参量为W_t，则修正后衣物质量M_t′为：

式中，洠为重力加速度，单位N/kg。

步骤5，给出衣物干燥的必要条件：

在t_k时刻，判断衣物干燥的第一个必要条件是：

式中，Δ_M为衣物质量阈值，为设定值，单位N；

在t_k时刻，判断衣物干燥的第二个必要条件是：

α×γ×(λ₁C₁+λ₂C₂+λ₃C₃+λ₄C₄)＜C₀ (7)

式中，α为用户偏好系数，可在系统初始化时设定；γ为衣服材质系数，衣服越厚，越难晒干，γ越大；λ₁，λ₂，λ₃，λ₄分别为风力、湿度、光照、温度加权系数，由试验测定；C₀为曝晒程度阈值，为设定值；C₁，C₂，C₃，C₄分别是风力、湿度、光照、温度加判别数，计算公式如下：

步骤6，判断衣物干燥：

T时刻，步骤5的两个必要条件均满足，则衣服晾晒完成判别数F为1，否则F为0，即：

当F为1时，说明衣物已经干燥，且已经得到了充分的晾晒，此时衣物曝晒完成，启动智能晾衣架的自动收纳程序，或像用户发送提醒。

在经过多次试验测量得到数据后，采用层次分析法，从而确定各影响因子所占权重，使用Matlab数学软件进行优化、数据拟合分析后，确定一种参数值如下：

λ₁＝0.73

λ₂＝-0.147

λ₃＝0.532

λ₄＝0.221

测量对象为XXL棉质T-shirt，并设为γ＝1。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种适用于智能晾衣架的衣物曝晒程度控制算法，所述智能晾衣架包括晾衣杆、微处理器、传感器系统；所述传感器系统与所述微处理器相连接，包括压力传感器、风力传感器、湿度传感器、温度传感器、光照传感器；所述压力传感器设置在晾衣杆上，所述风力传感器、湿度传感器、温度传感器、光照传感器根据户型安装；其特征在于，控制算法具体如下：

步骤1，设进行判断的时刻为T，微处理器每隔时间Δt，读取一次传感器系统数据，记录时间分别为t₁、t₂、t₃…；设M_t为t时刻衣物的质量，H_t为t时刻的环境湿度，K_t为t时刻的环境温度，W_t为t时刻的风速参量，L_t为t时刻的光照强度；

步骤2，计算露点数据：

按照公式(1)计算露点温度D_t：

根据湿度露点对照表得到露点湿度H₀；

步骤3，计算有效湿度h_t、有效温度k_t和有效光照l_t：

当环境湿度H_t小于露点湿度H₀时，环境湿度对衣物的晾晒有贡献，记有效湿度h_t为：

h_t＝{H_t1，H_t2…|H_t≤H₀)} (2)

当光照强度L_t大于有效光照强度时，光照对衣物的晾晒有贡献，设光照阈值为L₀，记有效光照l_t为：

l_t＝{L_t1，L_t2…|L_t≤L₀} (3)

当环境温度K_t大于露点温度D_t时，温度对衣物的晾晒有贡献，记有效温度k_t为：

k_t＝{K_t1，K_t2…|K_t≥max(D_t)} (4)

步骤4，校正衣物质量：

利用风力传感器对压力传感器采样值进行修正，设t时刻采样值为G_t，风速参量为W_t，则修正后衣物质量M_t′为：

式中，g为重力加速度，单位N/kg；

步骤5，给出衣物干燥的必要条件：

在t_k时刻，判断衣物干燥的第一个必要条件是：

式中，Δ_M为衣物质量阈值，为设定值，单位N；

在t_k时刻，判断衣物干燥的第二个必要条件是：

α×γ×(λ₁C₁+λ₂C₂+λ₃C₃+λ₄C₄)＜C₀ (7)

式中，α为用户偏好系数；γ为衣服材质系数，衣服越厚，越难晒干，γ越大；λ₁，λ₂，λ₃，λ₄分别为风力、湿度、光照、温度加权系数，由试验测定；C₀为曝晒程度阈值，为设定值；C₁，C₂，C₃，C₄分别是风力、湿度、光照、温度加判别数，计算公式如下：

步骤6，判断衣物干燥：

T时刻，步骤5的两个必要条件均满足，则衣服晾晒完成判别数F为1，否则F为0，即：

当F为1时，说明衣物已经干燥，且已经得到了充分的晾晒，此时衣物曝晒完成，启动智能晾衣架的自动收纳程序，或向用户发送提醒。