CN112987823A - 一种基于物联网的智能柜及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种基于物联网的智能柜，包括柜体、数据采集模块、微处理器、控制器、通信模块、换气单元、空调和显示单元；数据采集模块与设置在柜体中的湿度传感器和温度传感器连接；数据采集模块将从湿度传感器、温度传感器采集到的信号传输至微处理器；微处理器将上述信号进行分析处理；当数据采集模块采集到的柜体内湿度或/和温度达到或超过预设临界值时，微处理器通过通信模块启动控制器，控制器控制换气单元或/和空调运行。该智能柜对柜体内温度、湿度实时控制和远程控制，使用方便；换气单元中仅使用一台电机控制双气缸换气，降低了成本，提高了换气除湿效率。

Description

一种基于物联网的智能柜及其工作方法

技术领域

本发明属于智能电气设备领域，具体而言为一种基于物联网的智能柜及其工作方法。

背景技术

物联网即“万物相连的互联网”，是互联网技术上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网向结合起来形成的巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。物联网是通过射频识别、红外线感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网的应用范围广泛，如在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域，有效地推动了以上领域的智能化发展进程，将有限的资源合理分配使用，以提高效率和收益。为适应物联网的发展，与之适应的电气设备成为物联网应用的一个重要环节。物联网的广泛应用需要与之配套的智能柜。

公开号为CN212213113U(公开日为2020年12月25日)的实用新型专利公开了一种基于物联网技术的智能柜，包括柜体，柜体上滑动连接有扇叶门，扇叶门上设有用于实现扇叶门滑动打开的动力机构，扇叶门上固定连接有拉门把手，拉门把手上设有手势感应器，柜体内设有放置槽，放置槽内设有物联网控制模块，柜体的上端面设有透气罩，柜体内设有收容槽，柜体内设有动力槽，柜体的内顶部固定连接有感应灯，柜体的内顶部设有用于实现柜体内空气流通的排气机构。该智能柜通过设置动力机构实现智能柜门的感应自动开关，便捷使用者的操作，通过设置排气机构实现智能柜内的空气保持流通，避免因空气潮湿造成智能柜内存储的物品发霉的情况。

上述基于物联网技术的智能柜中排气装置排气效率低，除湿效果差，且无法实现实时控制功能，不能保证智能柜中配置的电气元件的正常运转。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为现有的基于物联网技术的智能柜，排气除湿效果差，且无法实现实时控制功能，不能保证智能柜中配置的电气元件的正常运转。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于物联网的智能柜，包括柜体、数据采集模块、微处理器、控制器、通信模块、换气单元、空调和显示单元；数据采集模块与设置在柜体中的湿度传感器和温度传感器连接；数据采集模块将从湿度传感器、温度传感器采集到的信号传输至微处理器；微处理器将上述信号进行分析处理；当采集到的柜体内湿度或/和温度达到或超过预设临界值时，微处理器通过通信模块启动控制器，控制器控制换气单元或/和空调运行。

根据上述的基于物联网的智能柜，其通信模块可接入互联网，通信模块将该智能柜中设置的电气元件的工作状态信息、数据采集模块采集的湿度、温度信号上传至互联网；通信模块可接收来自互联网的指令，并将该指令传输至控制器进行相应操作。

根据上述的基于物联网的智能柜，其显示单元设置在柜体的外表面，用于显示柜体内的温度、湿度以及设置的电气元件的工作状态信息。

根据本发明的基于物联网的智能柜，换气单元包括第一气缸和第二气缸。电机输出轴与半齿轮的中心位置固定。半齿轮的一半圆周上设置有齿轮。半齿轮的下部设置有第一气缸推杆。第一气缸推杆的上端面设置有第一齿条，第一齿条可与半齿轮啮合。第一气缸推杆设置在第一气缸内。第一气缸的上部设置有第一进气管，第一进气管和第一气缸间设置有第一阀体。第一气缸的下部设置有第一出气管，第一出气管和第一气缸间设置有第二阀体；第一出气管的另一端连接有空气处理罐。空气处理罐内设置有除尘网和除湿层。空气处理罐的侧面设置有第二出气管，第二出气管与第二气连接。第二出气管和第二气缸之间设置有第三阀体。第二气缸内设置有第二气缸推杆。第二气缸推杆的下端面设置有第二齿条，第二齿条与从动齿轮啮合。从动齿轮可与半齿轮啮合，第二气缸的上部设置有第三出气管。第三出气管和第二气缸之间设置有第四阀体。第一进气管和第三出气管都伸入到智能柜的柜体内。

根据本发明的基于物联网的智能柜，其工作方法如下：

进行数据采集，将从湿度传感器、温度传感器采集到的信号传输至微处理器；微处理器将上述信号进行分析处理；当柜体内湿度达到或超过预设临界湿度值时，微处理器通过通信模块启动控制器，控制器控制换气单元进行换气；当柜体内温度达到或超过预设临界温度值时，微处理器通过通信模块启动控制器，控制器开启空调进行降温。

每次换气过程结束后，数据采集模块再次进行数据采集，将从湿度传感器、温度传感器采集到的信号传输至微处理器；微处理器将上述信号进行分析处理；当柜体内的湿度或/和温度达到或超过预设临界值时，重复上述换气过程以及数据采集分析处理步骤，直至柜体内的湿度和温度均小于预设临界值时完成换气和降温，控制器停止换气单元和空调的运行。

换气过程具体如下：

第一过程：控制器启动电机工作，电机输出轴逆时针转动，半齿轮也逆时针转动，控制第一阀体开启，半齿轮带动与其啮合第一齿条向右运动，进而第一气缸推杆向右运动，第一气缸内压力降低，柜体内的气体由第一进气管进入第一气缸，半齿轮转动半圈，关闭第一阀体。

第二过程：控制电机输出轴顺时针转动，半齿轮开始顺时针转动，第二阀体开启，半齿轮带动与其啮合第一齿条向左运动，进而第一气缸推杆向左运动，第一气缸压缩，第一气缸内的气体由第一出气管进入空气处理罐，空气经由除尘网和除湿层进行过滤，此时，半齿轮顺时针转动半圈，关闭第二阀体。

第三过程：控制电机输出轴顺时针转动，半齿轮继续顺时针转动，开启第三阀体，此时，半齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮逆时针转动，进而带动第二齿条向左运动，进而第二气缸推杆向左运动，第二气缸内压力降低，空气处理罐内的气体由第二出气管进入第二气缸，半齿轮顺时针转动半圈，关闭第三阀体。

第四过程：控制电机输出轴逆时针转动，半齿轮也开始逆时针转动，进而带动从动齿轮顺时针转动，开启第四阀体，第二齿条向右运动，进而第二气缸推杆向右运动，第二气缸内压力增大，气体由第三出气管进入柜体。

根据本发明的基于物联网的智能柜的工作方法，其通信模块向互联网上传的实时数据，用户可根据需要通过互联网向通信模块发出指令，通信模块通过控制器对空调和换气单元的运行进行控制，实现用户对基于物联网的智能柜的远程控制。

该基于物联网的智能柜实现对柜体内温度、湿度的实时控制和远程控制，使用方便；该智能柜中仅使用一台电机控制双气缸换气，降低了成本，提高了换气效率，可对柜体内部进行有效地除湿防尘；此外，换气单元与空调系统配合使用提高降温效率，降低了运营成本，保障了柜体中的配置的电气元件正常工作。

附图说明

图1为基于物联网的智能柜的结构示意图；

图2a为换气开始时的结构示意图；

图2b为第一过程结束即第二过程开始的结构示意图；

图2c为第二过程结束即第三过程开始的结构图；

图2d为第三过程结束即第四过程开始的结构图；图2e为第四过程结束即第一过程开始的结构图。

图中：

1——湿度传感器；

2——温度传感器；

3——数据采集模块；

4——微处理器；

5——通信模块；

6——控制器；

7——输出轴；

8——半齿轮；

9——第一气缸推杆；

10——第一齿条；

11——第一气缸；

12——第一进气管；

13——第一阀体；

14——第一出气管；

15——空气处理罐；

16——除尘网；

17——除湿层；

18——第二出气管；

19——第二气缸；

20——第三阀体；

21——第二气缸推杆；

22——第二齿条；

23——从动齿轮；

24——第三出气管；

25——第四阀体；

26——柜体；

27——第二阀体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种基于物联网的智能柜，包括柜体26、数据采集模块3、微处理器4、控制器6、通信模块5、换气单元、空调和显示单元；数据采集模块3与设置在柜体26中的湿度传感器1和温度传感器2连接；数据采集模块3将从湿度传感器1、温度传感器2采集到的信号传输至微处理器4；微处理器4将上述信号进行分析处理；当数据采集模块3将从湿度传感器1、温度传感器2采集到的柜体26内湿度或/和温度达到或超过预设临界值时，微处理器4通过通信模块5启动控制器6，控制器6控制换气单元或/和空调运行。

该基于物联网的智能柜中，通信模块5可接入互联网，通信模块5将该智能柜中设置的电气元件的工作状态信息、数据采集模块3采集的湿度、温度信号上传至互联网；通信模块5可接收来自互联网的指令，并将该指令传输至控制器6进行相应操作。

显示单元设置在柜体26的外表面，用于显示柜体26内的温度、湿度以及设置的电气元件的工作状态信息。

如图1、图2a所示，换气单元包括第一气缸11和第二气缸12。电机输出轴7与半齿轮8的中心位置固定。半齿轮8的一半圆周上设置有齿轮。半齿轮8的下部设置有第一气缸推杆9。第一气缸推杆9的上端面设置有第一齿条10，第一齿条10可与半齿轮8啮合。第一气缸推杆9设置在第一气缸11内。第一气缸11的上部设置有第一进气管12，第一进气管12和第一气缸11间设置有第一阀体13。第一气缸11的下部设置有第一出气管14，第一出气管14和第一气缸11间设置有第二阀体27；第一出气管14的另一端连接有空气处理罐15。空气处理罐15内设置有除尘网16和除湿层17。空气处理罐15的侧面设置有第二出气管18，第二出气管18与第二气缸19连接。第二出气管18和第二气缸19之间设置有第三阀体20。第二气缸19内设置有第二气缸推杆21。第二气缸推杆21的下端面设置有第二齿条22，第二齿条22与从动齿轮23啮合。从动齿轮23可与半齿轮8啮合，第二气缸19的上部设置有第三出气管24。第三出气管24和第二气缸19之间设置有第四阀体25。第一进气管12和第三出气管24都伸入到智能柜的柜体26内。

参见图2a-2e，该基于物联网的智能柜的工作过程如下：

进行数据采集，将从湿度传感器1、温度传感器2采集到的信号传输至微处理器4；微处理器4将上述信号进行分析处理；当柜体26内湿度达到或超过预设临界湿度值时，微处理器4通过通信模块5启动控制器6，控制器6控制换气单元进行换气；当柜体26内温度达到或超过预设临界温度值时，控制器6开启空调进行降温。

每次换气过程结束后，数据采集模块3再次进行数据采集，将从湿度传感器1、温度传感器2采集到的信号传输至微处理器4；微处理器4将上述信号进行分析处理；当柜体26内的湿度或/和温度达到或超过预设临界值时，重复上述换气过程以及数据采集分析处理步骤，直至柜体26内的湿度和温度均小于预设临界值时完成换气和降温，控制器6停止换气单元和空调的运行。

换气过程具体如下：

第一过程：控制器6启动电机工作，电机输出轴7逆时针转动，半齿轮8也逆时针转动，控制第一阀体13开启，半齿轮8带动与其啮合第一齿条10向右运动，进而第一气缸推杆9向右运动，第一气缸11内压力降低，柜体26内的气体由第一进气管12进入第一气缸11，半齿轮8转动半圈，关闭第一阀体13。

第二过程：控制电机输出轴7顺时针转动，半齿轮8开始顺时针转动，第二阀体14开启，半齿轮8带动与其啮合第一齿条10向左运动，进而第一气缸推杆9向左运动，第一气缸11压缩，第一气缸11内的气体由第一出气管14进入空气处理罐15，空气经由除尘网16和除湿层17进行过滤，此时，半齿轮8顺时针转动半圈，关闭第二阀体27。

第三过程：控制电机输出轴7顺时针转动，半齿轮8继续顺时针转动，开启第三阀体20，此时，半齿轮8与从动齿轮23啮合，从动齿轮23逆时针转动，进而带动第二齿条22向左运动，进而第二气缸推杆21向左运动，第二气缸19内压力降低，空气处理罐15内的气体由第二出气管18进入第二气缸21，半齿轮8顺时针转动半圈，关闭第三阀体20。

第四过程：控制电机输出轴7逆时针转动，半齿轮8也开始逆时针转动，进而带动从动齿轮23顺时针转动，开启第四阀体25，第二齿条22向右运动，进而第二气缸推杆21向右运动，第二气缸19内压力增大，气体由第三出气管24进入柜体2。

根据通信模块5向互联网上传的实时数据，用户可根据需要通过互联网向通信模块4发出指令，通信模块4通过控制器6对空调和换气单元的运行进行控制，实现用户对基于物联网的智能柜的远程控制。

该基于物联网的智能柜实现对柜体内温度、湿度的实时控制和远程控制，使用方便；该智能柜中仅使用一台电机控制双气缸换气，降低了成本，提高了换气效率，可对柜体内部进行有效地除湿防尘；此外，换气单元与空调系统配合使用提高降温效率，降低了运营成本，保障了柜体中的配置的电气元件正常工作。

上述内容仅为本发明的优选实施例，并非用于限制本发明的保护范围。对本领域技术人员而言，本发明可有多种变化和替换。凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的智能柜，包括柜体(26)、数据采集模块(3)、微处理器(4)、控制器(6)、通信模块(5)、换气单元、空调和显示单元；数据采集模块(3)与设置在柜体(26)中的湿度传感器(1)和温度传感器(2)连接；数据采集模块(3)将从湿度传感器(1)、温度传感器(2)采集到的信号传输至微处理器(4)；微处理器(4)将上述信号进行分析处理；其特征在于：

当数据采集模块(3)采集到的柜体(26)内湿度或/和温度达到或超过预设临界值时，微处理器(4)通过通信模块(5)启动控制器(6)，控制器(6)控制换气单元或/和空调运行。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能柜，其特征在于：

通信模块(5)可接入互联网，通信模块(5)将所述基于物联网的智能柜中设置的电气元件的工作状态信息、数据采集模块(3)采集的湿度、温度信号上传至互联网；通信模块(5)可接收来自互联网的指令，并将该指令传输至控制器(6)进行相应操作。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的智能柜，其特征在于：

显示单元设置在柜体(26)的外表面，用于显示柜体(26)内的温度、湿度以及设置的电气元件的工作状态信息。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的基于物联网的智能柜，其特征在于：

换气单元包括第一气缸(11)和第二气缸(12)；

电机输出轴(7)与半齿轮(8)的中心位置固定；

半齿轮(8)的一半圆周上设置有齿轮；半齿轮(8)的下部设置有第一气缸推杆(9)；

第一气缸推杆(9)的上端面设置有第一齿条(10)；

第一齿条(10)可与半齿轮(8)啮合；

第一气缸推杆(9)设置在第一气缸(11)内；第一气缸(11)的上部设置有第一进气管(12)；第一进气管(12)和第一气缸(11)间设置有第一阀体(13)；第一气缸(11)的下部设置有第一出气管(14)；

第一出气管(14)和第一气缸(11)间设置有第二阀体(27)；第一出气管(14)的另一端连接有空气处理罐(15)；

空气处理罐(15)内设置有除尘网(16)和除湿层(17)；空气处理罐(15)的侧面设置有第二出气管(18)；

第二出气管(18)与第二气缸(19)连接；第二出气管(18)和第二气缸(19)之间设置有第三阀体(20)；

第二气缸(19)内设置有第二气缸推杆(21)；

第二气缸推杆(21)的下端面设置有第二齿条(22)；第二齿条(22)与从动齿轮(23)啮合；从动齿轮(23)可与半齿轮(8)啮合；

第二气缸(19)的上部设置有第三出气管(24)；第三出气管(24)和第二气缸(19)之间设置有第四阀体(25)；

第一进气管(12)和第三出气管(24)都伸入到柜体(26)内。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的基于物联网的智能柜的工作方法，包括以下步骤：

数据采集模块(3)进行数据采集，将从湿度传感器(1)、温度传感器(2)采集到的信号传输至微处理器(4)；微处理器(4)将上述信号进行分析处理；当柜体(26)内湿度达到或超过预设临界湿度值时，微处理器(4)通过通信模块(5)启动控制器(6)，控制器(6)控制换气单元进行换气；当柜体(26)内温度达到或超过预设临界温度值时，微处理器(4)通过通信模块(5)启动控制器(6)，控制器(6)开启空调进行降温。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的智能柜的工作方法，其特征在于：

每次换气过程结束后，数据采集模块(3)再次进行数据采集，将从湿度传感器(1)、温度传感器(2)采集到的信号传输至微处理器(4)；微处理器(4)将上述信号进行分析处理；当柜体(26)内的湿度或/和温度达到或超过预设临界值时，重复上述换气过程以及数据采集分析处理步骤，直至柜体(26)内的湿度和温度均小于预设临界值时完成换气和降温，控制器(6)停止换气单元和空调的运行。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的智能柜的工作方法，其特征在于：

换气过程包括：

第一过程：控制器(6)启动电机工作，电机输出轴(7)逆时针转动，半齿轮(8)也逆时针转动，控制第一阀体(13)开启，半齿轮(8)带动与其啮合第一齿条(10)向右运动，进而第一气缸推杆(9)向右运动，第一气缸(11)内压力降低，柜体(26)内的气体由第一进气管(12)进入第一气缸(11)，此时，半齿轮(8)逆时针转动半圈，关闭第一阀体(13)；

第二过程：控制电机输出轴(7)顺时针转动，半齿轮(8)开始顺时针转动，第二阀体(27)开启，半齿轮(8)带动与其啮合第一齿条(10)向左运动，进而第一气缸推杆(9)向左运动，第一气缸(11)压缩，第一气缸(11)内的气体由第一出气管(14)进入空气处理罐(15)，空气经由除尘网(16)和除湿层(17)进行过滤，此时，半齿轮(8)顺时针转动半圈，关闭第二阀体(27)；

第三过程：控制电机输出轴(7)顺时针转动，半齿轮(8)继续顺时针转动，开启第三阀体(20)，此时，半齿轮(8)与从动齿轮(23)啮合，从动齿轮(23)逆时针转动，进而带动第二齿条(22)向左运动，进而第二气缸推杆(21)向左运动，第二气缸(19)内压力降低，空气处理罐(15)内的气体由第二出气管(18)进入第二气缸(21)，此时，半齿轮(8)顺时针转动半圈，关闭第三阀体(20)；

第四过程：控制电机输出轴(7)逆时针转动，半齿轮(8)也开始逆时针转动，进而带动从动齿轮(23)顺时针转动，开启第四阀体(25)，第二齿条(22)向右运动，进而第二气缸推杆(21)向右运动，第二气缸(19)内压力增大，气体由第三出气管(24)进入柜体(26)。

8.根据权利要求5-7中任一权利要求所述的基于物联网的智能柜的工作方法，其特征在于：

通信模块(5)向互联网上传的实时数据，用户可根据需要通过互联网向通信模块(4)发出指令，通信模块(4)通过控制器(6)对空调和换气单元的运行进行控制，实现用户对基于物联网的智能柜的远程控制。

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