Nesnelerin İnternetine Dayalı Akıllı Ayakkabı Dolabı Sisteminin Tasarımı
Wang Jiaquan, Wang Hao, Chen Shaoyong, Huang Qijun, Chang Sheng, Wang Hao, He Jin
(Fizik Bilimi ve Teknolojisi Okulu, Wuhan Üniversitesi, Wuhan 430072, Hubei)
Geleneksel ayakkabı dolabının tek işlevli olması ve ayakkabıların kolay kalıplanması ve çürümesi sorunlarına yönelik olarak Nesnelerin İnternetine dayalı akıllı ayakkabı dolabı sistemi tasarlandı. Ayakkabı dolabına sterilizasyon, koku giderme, nem giderme ve küf önleme işlevlerini ekleyin, sistemin akıllı kontrolünü gerçekleştirmek için STM32 tek çipli mikro bilgisayar ve gömülü akıllı kontrol algoritması kullanın. Ayakkabı dolabının yapısı bölme işlemi ile değiştirilerek ayakkabı dolabına nem alma cihazı takılır ve ayakkabı dolabındaki nemli havayı ve ayakkabıların iç kokusunu önlemek için ayakkabı desteği sterilizasyon, koku giderme, nem alma ve küf önleme işlevlerine sahip sensör ve modül ile birlikte monte edilir. Koku işlendi. Bulut sunucular ve istemcilerle birlikte Nesnelerin İnterneti teknolojisinin kullanılması, ayakkabı dolabı bilgilerinin gerçek zamanlı görüntülenmesi, uzaktan akıllı kontrol ve diğer işlevler gerçekleştirilmektedir. Deneyler, sistemin ayakkabılardaki kokuyu etkin bir şekilde giderebildiğini, küflenmeyi önlediğini ve ayakkabı dolabındaki havayı taze tutabildiğini gösteriyor.
Akıllı ayakkabı dolabı; Nesnelerin İnterneti; STM32; Bulut sunucusu; İstemci
Çin Kütüphanesi Sınıflandırma Numarası: TN876
Belge tanımlama kodu: Bir
DOI: 10.16157 / j.issn.0258-7998.2017.03.021
Çince alıntı biçimi: Wang Jiaquan, Wang Hao, Chen Shaoyong ve diğerleri.Nesnelerin İnternetine dayalı bir akıllı ayakkabı dolabı sisteminin tasarımı.Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2017, 43 (3): 84-87, 91.
İngilizce alıntı biçimi: Wang Jiaquan, Wang Hao, Chen Shaoyong, ve diğerleri.Nesnelerin İnternetine dayalı akıllı ayakkabı sisteminin tasarımı.Elektronik Tekniğin Uygulanması, 2017, 43 (3): 84-87, 91.
0 Önsöz
Şu anda, ev tipi akıllı ayakkabı dolaplarının çoğu çalışma saatlerini manuel olarak ayarlamak için fotokatalizör, PTC ve diğer yöntemleri kullanıyor ve ayarlanan çalışma saatleri içinde nemin kokusunu gidermek ve gidermek için fotokatalizör ve sıcak hava sirkülasyonu kullanıyor. Bu yöntemin genel bir etkisi vardır ve ayakkabıda bulunan zararlı bakterileri yok edemez.Ayrıca manuel ve zamanlama kontrol yöntemlerini de kullanır.Sistem bağımsız çalışır.PC veya cep telefonu istemcisi ile veri etkileşimi yoktur.Ayakkabı dolabının durum bilgilerini uzaktan kontrol edemez ve görüntüleyemez. Doğru değildir. Akıllı kontrol.
Bilim ve teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte ev yaşamı giderek daha akıllı hale geliyor. Bu makale, modern elektronik teknolojisini, Nesnelerin İnterneti teknolojisini ve "bulut + terminal" akıllı ev modelini, geleneksel ayakkabı dolabına yapısal dönüşüm ve işlevsel yükseltmeleri gerçekleştirmek için birleştiriyor.Ayakkabı dolabının, ayakkabıları saklarken sterilizasyon ve koku giderme, nem alma ve küf direnci, uzaktan izleme gibi işlevleri vardır. , Ve ayakkabı dolabı sisteminin otomatik kontrolünü gerçekleştirmek için akıllı kontrol algoritması kullanın.
1 Sistemin genel tasarımı
1.1 Fonksiyonel tasarım
Nesnelerin İnternetine dayalı akıllı ayakkabı dolabı sisteminin işlevleri arasında sıcaklık ve nem algılama, hava kalitesi algılama, nem ve küf önleme, sterilizasyon ve koku giderme, uzaktan kumanda, durum göstergesi vb. Yer alır. Sistem üç bölümden oluşur: ayakkabı dolabı kontrol terminali, bulut sunucusu ve istemci. Sistem ağ topolojisi Şekil 1'de gösterilmektedir. Bulut sunucusu, ayakkabı dolabı kontrol terminali ile müşteri terminali arasındaki veri alışverişini gerçekleştirir. İstemci, ayakkabı dolabının çalışma durumunu uzaktan izlemek ve ayakkabı dolabı kontrol terminalinin ağ erişim yapılandırmasını tamamlamak için kullanılır. Ayakkabı dolabının kontrol ucu, kablosuz yönlendirici ile ev ağına bağlanır ve istemciden ağ talebini alarak, kontrol komutunu ayrıştırır ve uzaktan kumandaya yanıt verir. Ayakkabı dolabının kontrol ucu, sensörler aracılığıyla ayakkabı dolabı ve ayakkabılardaki hava kalitesini algılar ve nem, küf, sterilizasyon ve koku giderme prosedürlerini akıllıca yürütür. Ayakkabı dolabı kontrol terminalinin genel tasarım blok diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir.
1.2 Ayakkabı dolabı yapı tasarımı
Ayakkabı dolabının genel yapısı Şekil 3'te gösterilmektedir. Bölme işleme teknolojisi kullanılarak, ayakkabı dolabının içinde ayrı bir alan açılır ve özelleştirilmiş ayakkabı destekleri takılır (içine sensörler, sterilizasyon ve koku giderme, nem giderme ve küf önleme modülleri takılır) ve ayakkabıların içi etkili bir şekilde sterilize edilir ve işlemcinin kontrolü altında çıkarılır. Koku, nemi gider ve küflenmeyi önle. Aynı zamanda ayakkabı dolabına takılan sıcaklık ve nem sensörü, ayakkabı dolabındaki sıcaklık ve nemi akıllıca tespit etmek için kullanılır ve ayakkabı dolabındaki hava kalitesini en iyi durumda tutmak için ayakkabı dolabındaki nem alma ve küf önleme modülü tespit sonucuna göre kontrol edilir.
2 Sistem donanımı tasarımı
2.1 Ön uç veri toplama
Ön uç tarafından toplanan veriler, ayakkabı desteğindeki ve ayakkabı dolabındaki sıcaklık ve nem bilgilerini, hava kalitesi bilgilerini ve sensör anahtarının yüksek ve düşük seviyeli çıkışını içerir. Ön uç veri toplama devresi Şekil 4'te gösterilmektedir.
2.1.1 Sıcaklık ve nem sensörü
GB / T 18883-2002 "İç Hava Kalitesi Standardı" na göre, iç ortam hava sıcaklığı ve nem standartları şunlardır: yaz sıcaklığı 22 ~ 28 , nem% 40 ~% 80; kış sıcaklığı 16 ~ 24 , nem% 30 ~% 60 . Çok çeşitli sıcaklık ve nem ölçümüne sahip DHT22 entegre sıcaklık ve nem sensörü, farklı coğrafi çevre koşulları altında ölçüm gereksinimlerini karşılamak için seçilmiştir.
2.1.2 Gaz sensörü
Ayakkabılarda pek çok kötü kokulu gaz türü bulunur ve insan sağlığına daha zararlı olan gazlar arasında amonyak, hidrojen sülfür, merkaptanlar, dimetil sülfür, trimetilamin, formaldehit, benzen, etilen, n-butirik asit ve fenoller bulunur. Bunların arasında bakteri ve protein çürümesine bağlı olarak amonyak, hidrojen sülfür, formaldehit ve benzen gibi daha fazla gaz vardır. Buna dayanarak, kirli gaz algılama cihazı olarak, uçucu organik bileşikler (benzen serisi, aminler, alkoller vb. Dahil uçucu organik bileşikler), koku ve kirli havaya karşı yüksek hassasiyete sahip olan TGS2600 seçilmiştir.
2.2 İşlemci
TGS2600 çıkış sinyali, bir A / D dönüştürme devresi ile dijital bir miktara dönüştürülmesi ve ardından işlemciye gönderilmesi gereken analog bir miktardır. İşlemci, 16 kanallı 12 bit ADC, RTC (Gerçek Zamanlı Saat), 51 genel amaçlı G / Ç, 64 KB Flash, 8 KB RAM ve diğer kaynakları içeren Cortex-M3 çekirdeğine dayalı STM32F100R8 mikro denetleyiciyi kullanır. Sadece analog sinyal çıkışının TGS2600 tarafından örneklenmesi ve dönüştürülmesini karşılamakla kalmaz, aynı zamanda sisteme gerçek zamanlı bilgi sağlamak için işlemcinin içindeki RTC'yi doğrudan kullanabilir.
2.3 Sürücü modülü
Sürücü modülü, sterilizasyon ve koku giderme modülünün ve nem önleyici ve küf önleyici modülün açılıp kapanmasını kontrol etmek için kullanılır. Mekanik bir elektromanyetik anahtarla karşılaştırıldığında, bir alan etkili tüpü bir anahtar kontrol devresi olarak kullanmak sadece küçük boyutlu, hafif değildir, aynı zamanda mekanik kontakları da yoktur ve uzun bir hizmet ömrüne sahiptir. Bu sistem, düşük voltaj ve düşük açık dirençli alan etkili tüp SI2301'i kullanır, devre Şekil 5'te gösterildiği gibi gösterilmiştir.
2.4 Sterilizasyon ve koku giderme modülü
Ultraviyole ışınları, özellikle dalga boyu 253,7 nm olduğunda güçlü bir bakterisidal özelliğe sahiptir. Ozonun güçlü oksitleme özelliği, iyi bir koku giderici etki sağlayabilir. Ayakkabılardaki dar boşluk nedeniyle iz ozon üretebilen küçük ultraviyole ampuller seçilir, ultraviyole ışınları yayarken iz ozon üretir ve aynı zamanda sterilize ve koku giderir.
2.5 Nem giderme ve küf önleme modülü
Uygun bir küf geliştirme ortamı küflenmeye neden olan ana faktörlerden biridir.Ortam sıcaklığı 25 ~ 35 olduğunda bağıl nem% 60'ın üzerindedir (özellikle% 90 ila% 100 koşullarında), en uygun küf büyümesi. Ayakkabı dolabına havalandırma ve ısıtma cihazları takılarak, bağıl nem% 60'ın altında kontrol edilir ve bu da küf oluşumunu etkili bir şekilde engelleyebilir. Sistem, ısıtma filmini ve fanı ayakkabı dolabına ve ayakkabı desteğine yerleştirir.İşlemcinin akıllı algılama ve kontrol algoritması sayesinde, ısıtma filmi ve fan, nem ve küf giderme işlevini gerçekleştirmek için kontrol edilir.
2.6 WiFi modülü
WiFi modülü kullanıcıları, akıllı ayakkabı dolabı sistemi ile bulut sunucusu ve istemci arasındaki veri etkileşimini fark eder. Sistem tarafından iletilen az miktarda veri göz önüne alındığında, esnek ağ modlu ve ağ topolojili ESP8266 seçilir. ESP8266, softAP modunu, istasyon modunu ve softAP + istasyon birlikte kullanım modunu destekler. Aynı zamanda, ESP8266, AT komut setini ve şeffaf veri iletimini destekler.Harici bir mikroişlemci, hızlı sistem ağı ve veri iletimini gerçekleştirerek, seri port üzerinden ESP8266'ya AT komutları gönderebilir. ESP8266 veri alışverişi aracılığıyla sistemin blok diyagramı Şekil 6'da gösterilmektedir.
3 Sistem yazılım tasarımı
3.1 Kontrol sisteminin ana proses tasarımı
Sistem açıldıktan sonra, başlatma, kendi kendine kontrol, sensör kalibrasyonu ve ağ bağlantısına başlar ve ardından otomatik kontrole girer.Çalışma süreci Şekil 7'de gösterilmiştir.
3.2 Akıllı algılama ve kontrol algoritması
Kontrol programı ayakkabı dolabındaki ve ayakkabı desteğine yerleştirilen ayakkabılardaki sıcaklık, nem ve hava kalitesi bilgilerini düzenli olarak toplar Örnekleme aralığı 2 saniyedir. Sürekli olarak 5 veri seti toplandığında, toplanan 5 veri seti ortalama bir algoritma tarafından işlenir ve işlemci, sterilizasyon, koku giderme ve nem alma ve küf önleme modüllerinin işleyişini işleme sonuçlarına göre kontrol eder. Sterilizasyon, koku giderme, nem alma ve küf önleme sürecinde ayakkabılarda sıcaklık, nem ve hava kalitesinin normal seviyelere ulaştığı tespit edildiğinde yanlış yargılamayı önlemek için kontrol programı öncelikle sterilizasyon, koku giderme, nem alma ve küf önleme modüllerini kapatır ve 10 dakika bekler. Bekleme süresi boyunca, işlemci atmosferin tekrar anormal olduğunu tespit ederse beklemeyi durdurarak sterilize etmeye, kokuyu gidermeye, rutubeti gidermeye ve küflenmeyi önlemeye devam eder, aksi takdirde işlemin tamamlandığı belirlenir. İşlem Şekil 8'de gösterilmektedir.
3.3 Sistem Kimliği benzersiz tasarımı
Sistem kimliğinin benzersizliği, kontrol sisteminin güvenliğini sağlar. Uzaktan kumanda komutunu aldıktan sonra, hatalı çalışmayı önlemek için ilk olarak alınan veri başlığının sistem kimliği ile tutarlı olup olmadığını kontrol edin. Sistem kimliği, her bir STM32 yongasının küresel olarak benzersiz 96 bit kimliğinden gelir.Sistem, 96 bit kimliği ASCII koduna dönüştürür, benzersiz bir 24 bit kullanıcı adı ve 24 bitlik şifre oluşturur ve sistem kaydını tamamlamak için bilgileri bulut sunucusuna yükler.
3.4 Bulut sunucu tasarımı
Bulut sunucusu, ayakkabı dolabı sistemi ile müşteri arasında veri etkileşimi için bir köprüdür ve kullanıcı kaydı ve uzaktan oturum açma erişim işlevlerini gerçekleştirir. Sunucunun çalışma durumu, tüm akıllı ayakkabı dolabı sisteminin güvenliğini ve güvenilirliğini doğrudan etkiler. İstemci, sunucu ile bağlantı kurduktan sonra, veri bilgilerini sunucuya gönderir, bilgileri aldıktan sonra, sunucu, istek türüne göre kullanıcı adı ve parolayı kontrol eder ve buna göre yanıt verir. Bir istemci talebine yanıt veren sunucunun iş akışı Şekil 9'da gösterilmektedir.
3.5 Müşteri tasarımı
İstemci terminali, kullanıcıların ayakkabı dolabının çalışma durumunu istedikleri zaman görüntülemesi ve kontrol etmesi için uygundur. Harici ağ durumunda, istemci verileri bulut sunucusundan gelir. Ev yerel alan ağı durumunda, müşteri ve ayakkabı dolabı kontrol sistemi doğrudan WiFi modülü aracılığıyla veri alışverişi yapabilir. Kullanım sürecinde öncelikle müşterinin cihaz bağlama fonksiyonu ile müşteriyi ve ayakkabı dolabı sistemini bağlayın ve evdeki kablosuz yönlendiricinin erişim bilgilerini istemci üzerinden ayakkabı dolabı sistemine gönderin.Bağlama işlemi tamamlandıktan sonra ayakkabı dolabı sistemi otomatik olarak Ağı Bağlayın. İstemci çalışan süreç Şekil 10'da gösterilmiştir.
3.6 WiFi tek tuşlu yapılandırma programı tasarımı
WiFi tek tuşlu yapılandırmanın işlevi, kullanıcıların WiFi modülünün ağ yapılandırmasını mobil APP aracılığıyla tamamlamasına izin vermektir, böylece sistem ev kablosuz ağına erişebilir. Bu sistem SmartConfig teknolojisini kullanır ve özel yapılandırma süreci Şekil 11'de gösterilmektedir.
4 Etki testi ve analizi
4.1 Ayakkabı dolabı nem alma işlevi testi
Islak ve normal nemli hava koşulları seçildiğinde üç set test yapılmıştır: Birinci ve ikinci gruplar ayakkabı dolabının nem alma fonksiyonunu test etmek için, ikinci ve üçüncü gruplar ise farklı nem koşullarında ayakkabı dolabının nem alma testi için karşılaştırılmıştır. Test sonuçları Şekil 12'de gösterilmektedir.
Sistemin nem alma etkisinin önemli olduğu görülebilir. Akıllı ayakkabı dolabı sistemi otomatik olarak işlemcinin kontrolü altında çalışır.Nemin% 60 bağıl nem oranını aştığı tespit edildiğinde sistem küflenmeyi önlemek için ayakkabı dolabındaki sıcaklığı ve nemi normal tutmak için nem giderme modülünü otomatik olarak açar. Ortam nemi yüksek olduğunda ikinci ve üçüncü veri setlerinden nemli bir ortamda ayakkabı dolabı sisteminin nem alma süresinin kuru ortama göre arttığı görülmektedir.
4.2 Ayakkabı dolabı koku giderme işlevi testi
Koku giderme işleminin amacı bir gün boyunca giyilen spor ayakkabılardır Sterilizasyon ve koku giderme modülü olmadan ayakkabı tutucuyu sol ayakkabının içine, diğer ayakkabıyı sterilizasyon ve koku giderme modülü ile ayakkabı tutucusuna yerleştirin. Ayakkabıları taktıktan sonra sistem otomatik olarak çalışmaya başlar ve test sonucu Şekil 13'te gösterilir.
İlk dakikada ayakkabıdaki yüksek kirlilik konsantrasyonu nedeniyle sensör algılama sonuçları hızla yükseldi ve koku giderme fonksiyon modülü olmadan ayakkabıdaki kirli gaz konsantrasyonu bir süre daha yüksek kirlilik konsantrasyon aralığında kalacak; koku giderme fonksiyon modülüne sahip olanlar Ayakkabılardaki kirli gaz konsantrasyonu en yüksek değere yükseldikten sonra belirgin bir düşüş eğilimi göstermiş, 10 dakika sonra ayakkabılardaki kirli gaz konsantrasyonu sistem tarafından belirlenen normal aralığa ulaşmıştır.
5. Sonuç
Bu makale Nesnelerin İnternetine dayalı bir akıllı ayakkabı dolabı sistemi önermektedir.Sistem, sterilizasyon ve koku giderme, nem ve küf önleme, sesli uyarılar, zaman göstergesi vb. İşlevlere sahiptir ve müşteri aracılığıyla uzaktan bilgi görüntüleme ve kontrol gerçekleştirebilir. Akıllı ayakkabı dolabı sistemi ile diğer akıllı ev sistemleri arasındaki bağlantı, bir müşteri arayüzü arayüzü eklenerek gerçekleştirilebilir. Gerçek test sonuçları, sistemin belirgin nem alma ve koku giderme etkilerine ve basit işletime sahip olduğunu göstermektedir.Tüm modüller DC güç kaynağı, düşük güç tüketimi ve güvenli ve kararlı çalışma kullanır.
Referanslar
Ouyang Yaqiu, Tang Zongbo, Liu Honglin Yeni bir akıllı elektronik ayakkabı dezenfeksiyon kabini tasarımı ve uygulaması Mikrobilgisayar ve Uygulama, 2012, 31 (7): 96-98.
Fang Xia Çin'deki Nesnelerin İnternetinin statükosu ve gelişim faktörlerinin analizi Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2010, 38 (6): 6-7.
Li Zhiyu Nesnelerin İnterneti teknolojisindeki araştırma ilerlemesi Bilgisayar Ölçümü ve Kontrol, 2012, 20 (6): 1445-1448.
Zhu Minling, Li Ning. Akıllı evin gelişim durumu ve geleceğinin analizi. Televizyon Teknolojisi, 2015, 39 (4): 82-85.
Chen Fugao, Liu Zeshun, Gao Ming Ayakkabılardaki kokulu gazın teorisi, kontrolü ve saflaştırma teknolojisi üzerine araştırma Western Leather, 2007, 29 (9): 47-50.
Yang Qian. Ultraviyole mikrop öldürücü lambaların teknolojisi ve uygulaması Geleneksel tıbbi ekipman, 2005, 30 (2): 7-10.
Peng Yi, Hong Yanfeng Ozon oksidasyon teknolojisinin koku giderme etkisi üzerine araştırma West China Medicine, 2009 (4): 907-909.
Miao Yu, He Xingwang Ayakkabı firmaları ve ayakkabı ürünleri için küf önleyici önlemler üzerine tartışma ve araştırma Western Leather, 2014 (15): 46-48.
