CN211795094U

CN211795094U - 基于ZigBee的智能衣柜

Info

Publication number: CN211795094U
Application number: CN201922318933.6U
Authority: CN
Inventors: 杜景林; 滕达; 董亚; 胡玉杰
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2029-12-20

Abstract

本实用新型公开了一种基于ZigBee的智能衣柜，包括衣架采集模块和衣柜处理模块；所述衣架采集模块通过温湿度传感器采集挂在衣架上衣物的温湿度，所述衣柜处理模块根据衣物的温湿度数据和环境温湿度采用智能算法实现湿衣烘干、护衣防霉；所述采集模块和所述衣柜处理模块，通过ZigBee无线数据传输电路进行数据通信，用户远程查看和控制衣柜系统的状态。本实用新型采用无线传感网具有低成本、低功耗、易维护和智能性的特点；易于部署，具有灵活性、可维护性和扩展性，降低了系统设计成本，提高了生产效率。

Description

基于ZigBee的智能衣柜

技术领域

本实用新型涉及智能衣柜，尤其涉及一种基于ZigBee的智能衣柜。

背景技术

随着现代技术和物质生活水平提升，智能家居逐步进入家庭，衣柜也从只有存储功能发展为有除潮、烘干、杀菌的智能衣柜，这些智能衣柜普遍采用放置位置不够合理的单一温湿度传感器来检测湿度变化，不能准确反映湿衣物的真实情况，且控制方法一般为设定固定阈值，智能化程度不高，烘干效果不理想。

实用新型内容

实用新型目的：为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种智能湿衣烘干、智能护衣防霉、准确监测衣物状态的基于无线传感网的智能衣柜。

技术方案：本实用新型包括衣架采集模块和衣柜处理模块；衣架采集模块通过温湿度传感器采集挂在衣架上衣物的温湿度，衣柜处理模块根据衣物的温湿度数据和环境温湿度采用智能算法实现湿衣烘干、护衣防霉；采集模块和所述衣柜处理模块，通过ZigBee无线数据传输电路进行数据通信，用户远程查看和控制衣柜系统的状态。

衣架采集模块内嵌在衣架里面，包括锂电池和温度传感器；衣柜处理模块放置在衣柜底部，衣柜处理模块包括电源供电电路、ZigBee无线数据传输电路、光照和温湿度传感器电路、柜门检测传感器电路、核心处理器(MCU)、烘干机电路、智能照明电路、液晶显示屏和Wi-Fi电路；所述柜门检测传感器和光照传感器实现衣柜的智能照明；所述Wi-Fi电路通过无线路由器、云服务器，实现手机客户端对衣柜终端数据和工作状态的远程查看与控制；液晶显示屏安装在柜门上，实时显示衣柜内外的数据和工作状态。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型采用无线传感网具有低成本、低功耗、易维护和智能性的特点；易于部署，具有灵活性、可维护性和扩展性，降低了系统设计成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的衣柜终端架构；

图2为本实用新型的智能护衣、烘干流程图；

图3为本实用新型的无线传输设计流程图；

图4为本实用新型的智能照明流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型技术方案做进一步说明。

一、硬件设计

如图1所示，衣架采集模块内嵌在衣架里面，包括锂电池和温度传感器；衣柜处理模块放置在衣柜底部，包括电源供电电路、ZigBee无线传输数据电路、光照和温湿度传感器电路、柜门检测传感器电路、核心处理器(MCU)、烘干机电路、智能照明电路、液晶显示屏和Wi-Fi电路。

(一)前端数据采集

1、温湿度传感器

为了准确的反映衣物温湿度，将温湿度传感器嵌入衣架表面，使其贴近衣物可更准确地测量衣物的实际温湿度数据。在GB/T18883-2002《室内空气质量标准》中设定标准:夏季温湿度为23～27℃，45％80％；冬季温湿度为15～25℃，35％～65％，而一件湿衣物的湿度最大可以达到99％。温湿度复合传感器AM2302的测量精度高，输出信号为已校准的数字信号，其温湿度检测范围分别为-40～80℃，0％～99.9％，可以满足系统要求。

2、光照传感器

选用一种基于两线式串行总线接口的BH1750FVI数字型光强度传感器，该传感器可根据收集的光线强度数据反馈给处理器来实现智能照明控制，其检测范围为1lx到65535lx，BH1750FVI可适合于室内光照度检测。

(二)烘干机电路

采用PTC发热片和漩涡风扇组合而成的烘干机电路，进行防霉和烘干放入的湿衣物。PTC发热片有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器。突出特点是安全，任何应用情况下不会产生电热管加热器的表面“发红、过热”现象，从而避免了烫伤、火等安全隐患。而根据热气流动原理，将烘干机放在衣柜底部，烘干效果最好。

(三)无线传输的ZigBee电路

通过MCU控制DL-20的ZigBee电路，实现数据不间断发送，DL-20还支持点对多等模式，完成多个衣架采集端与衣柜处理端的通信。

(四)电源电路

电源电路分为两个部分：1)市电转化电路，将市电AC220V通过降压、整流、滤波，稳压转化成稳定DC12V对衣柜控制端的智能照明电路供电，将DC12V通过降压，稳压转化成稳定DC3.3V对衣柜控制端的处理器、传感器、液晶显示屏、Wi-Fi电路供电；2)锂电池电压转化电路，18250锂电池经过过压保护，稳压输出3.3V给衣架采集端供电。

(五)Wi-Fi电路

使用Wi-Fi模块建立衣柜终端、手机客户端、云服务器的通信，用户可以远程查看和控制衣柜系统的状态。选择自组网络且能独立运行的ESP8266Wi-Fi模块，它可以采取透传方式的通信，增强通信效率。

二、软件设计

(一)系统主流程设计

系统供电后，每个衣架传感器每隔一分钟采集一次数据，通过ZigBee发送给衣柜处理模块，液晶显示屏会实时显示这些温湿度数据。柜门未开启时，系统主要是运行智能护衣防霉程序。柜门开启后根据温湿度的差值检测、动态检测、稳定性判定，决定智能湿衣烘干程序的运行。根据柜门检测传感器和光照传感器的数据，实现智能照明。为了保证数据传输的准确性，还设计有数据校验的无线传输程序。

(二)智能化护衣、烘干设计

1、多参数(温湿度)设计：

护衣防霉模式下，参数是衣架传感器采集的湿度，采用湿度阈值来控制柜内环境湿度。

湿衣烘干模式下，参数包括衣架传感器采集的湿度、温度以及柜外温湿度传感器采集的环境湿度。两类传感器采集的湿度值用来智能识别湿衣状态，温度值用来识别衣物烘干安全性，一般温度高于48℃易于损伤衣物。

2、差值检测设计

柜门被开启后可能会放入湿衣物，判别的依据就是检测衣物的湿度变化情况，如果前后差值较大可能为湿衣物。为准确判别有无湿衣物，衣物湿度还需与柜外环境湿度作差比较，有明显差值时，则一定放入了湿衣物，利用上述差值决定是否启动烘干机。在烘干湿衣过程中，需不断计算湿度差，利用湿度差来判别衣物是否烘干。

3、动态监测设计

对于护衣防霉模式，系统随时监测柜内环境湿度，控制烘干机是否开启以防止霉菌生长。在烘干湿衣模式中，也实时监测湿衣物的湿度数据，利用差值检测、稳定性判定来关闭烘干机。

4、稳定性判定设计

如果采用固定阈值作为停止烘干的条件，会造成烘干时间偏长或偏短，原因是湿度程度不同的衣物被烘干时湿度阈值不一定相等，后续的实验也证明了这种趋势。用相对阈值湿度差处理的可靠性更高。

在湿衣烘干过程中，湿度会先急剧上升然后降，急剧上升的原因是烘干时热气上流，使衣物散发的湿气集中于上部所致；下降是因为衣物逐渐被烘干、湿气被排出。开始阶段，前后湿度的差值(每隔一分钟)普遍较大且不稳定；当衣物被烘干，湿度差将变小且稳定在一定范围之内。所以这种湿度差趋于稳定的特性，可以作为烘干结束的条件。

如图2所示，为智能护衣、烘干流程图设计。如果柜门未被开启时，系统会通过衣架传感器不断地检测柜内环境温湿度数据。根据霉菌生长的特性，当环境湿度大于60％时，霉菌易于生长，相对湿度在70％左右是其生长繁殖的最佳条件。为了实现衣物的防霉、智能保护，确保柜内环境湿度小于60％。湿度下降至40％可有效预防霉菌繁殖。

一旦检测到柜门被开启，会通过差值检测，判断有无湿衣物，是湿衣物会打开烘干机，然后动态监测湿衣湿度差的稳定性和温度，实现湿衣的智能烘干。

三、异常校验的无线传输设计

如图3所示，为无线传输设计流程。由于柜内会放置多件衣物，多个衣架内传感器数据都要与衣柜处理模块建立数据通信。采用ZigBee的广播模式构成衣架采集端与衣柜处理端多对一的无线通信，数据包格式为8bitID+32bit数据+8bit校验位，ID指的是衣架编号，处理器通过ID编号进行分组处理；数据为传感器所测温湿度数值；校验位用来检测误码。广播模式下，数据传输的误比特率为0.5％，为防止误码，接收端需要异常校验，方法是通过比较计算的校验值和接受的校验值是否相等。

四、智能照明设计

如图4所示，为智能照明流程图，当环境光照度低时，衣柜内光照度更低，不利于用户取放衣物。根据国标照明参数，室内起居照明标准值为100lx。所以系统设计柜门开启后如果柜内光照度低于100lx，自动打开照明。

五、Wi-Fi数据传输设计

Wi-Fi电路可以用于远程发送数据和接受指令。通过无线路由器联网成功后会将智能衣柜的数据发送给云服务器，手机客户端可以从云服务器获取衣柜终端系统的数据进行查看。手机客户端也可以向衣柜终端系统发送指令信息，指令信息有打开烘干机、关闭烘干机，实现一键控制功能。

Claims

1.一种基于ZigBee的智能衣柜，其特征在于：包括衣架采集模块和衣柜处理模块；所述衣架采集模块通过温湿度传感器采集挂在衣架上衣物的温湿度，所述衣架采集模块内嵌在衣架里面，包括锂电池和温度传感器，所述衣柜处理模块根据衣物的温湿度数据和环境温湿度采用智能算法实现湿衣烘干、护衣防霉；所述采集模块和所述衣柜处理模块，通过MCU控制DL-20的ZigBee无线数据传输电路进行数据通信，用户远程查看和控制衣柜系统的状态。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的智能衣柜，其特征在于：所述衣柜处理模块放置在衣柜底部。

3.根据权利要求1所述的基于ZigBee的智能衣柜，其特征在于：所述衣柜处理模块包括电源供电电路、ZigBee无线数据传输电路、光照和温湿度传感器电路、柜门检测传感器电路、核心处理器MCU、烘干机电路、智能照明电路、液晶显示屏和Wi-Fi电路；所述柜门检测传感器和光照传感器实现衣柜的智能照明；所述Wi-Fi电路通过无线路由器、云服务器，实现手机客户端对衣柜终端数据和工作状态的远程查看与控制。

4.根据权利要求3所述的基于ZigBee的智能衣柜，其特征在于：所述液晶显示屏安装在柜门上，实时显示衣柜内外的数据和工作状态。