陳育智，盧光義，李志陽(yáng)

（廈門(mén)華廈學(xué)院，福建 廈門(mén) 361024）

基于物聯(lián)網(wǎng)概念的智能冰箱設(shè)計(jì)

陳育智，盧光義，李志陽(yáng)

（廈門(mén)華廈學(xué)院，福建 廈門(mén) 361024）

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷地滲透到人們的工作、生活和娛樂(lè)等方方面面，越來(lái)越多的產(chǎn)品更加智能化，而家電作為人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵分?，不可避免地要融入物?lián)網(wǎng)。文章提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)概念的智能冰箱設(shè)計(jì)，這種冰箱在完成基本的食品儲(chǔ)藏功能情況下，可以兼顧食品管理、監(jiān)控安防、電視娛樂(lè)等功能。

物聯(lián)網(wǎng)；智能化；冰箱

物聯(lián)網(wǎng)指的是物與物的連接，它是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)各種感知技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的。在龐大的物聯(lián)網(wǎng)里面，人和任何物體都將成為一個(gè)信息員，接收信息、發(fā)送信息。物聯(lián)網(wǎng)用于人類(lèi)生活，就是把家和人連接起來(lái)，所謂“身在外，家就在身邊；回到家，世界就在眼前”，這時(shí)候家用電器自然成為連接的主體。

作為在家里唯一24小時(shí)不停電的家電，冰箱無(wú)疑是最適合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的平臺(tái)，有人把人對(duì)冰箱的需求細(xì)分為3類(lèi)：基本需求、衍生需求和差異化需求。具體到功能上來(lái)說(shuō)，冷凍、冷藏等是基本需求，智能化、人性化和保障人們健康和安全是衍生需求，差異化需求就是滿足用戶個(gè)性化的定制。

本文基于嵌入式技術(shù)進(jìn)行智能冰箱設(shè)計(jì)，智能冰箱實(shí)際就是一個(gè)智能終端，它有CPU、存儲(chǔ)器和輸入輸出接口，這是實(shí)現(xiàn)智能冰箱的基礎(chǔ)硬件。同時(shí)它安裝了先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有的食物的智能管理。專(zhuān)用的食物保鮮盒與食物一一對(duì)應(yīng)，為食物的智能管理提供了簡(jiǎn)單有效、節(jié)約成本的管理辦法。安全防范功能的引入，為冰箱功能的衍生提出了一個(gè)全新而實(shí)用的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)家居智能化和資源的綜合利用。娛樂(lè)和個(gè)性化的設(shè)計(jì)屬于錦上添花，也是充分利用冰箱這個(gè)智能終端的硬件基礎(chǔ)，使家庭成員在非?？菰锖头ξ兜膹N房里能聽(tīng)聽(tīng)音樂(lè)，看一下天天美食，學(xué)怎么做一手好菜，快樂(lè)中為家人準(zhǔn)備豐盛的晚餐。冰箱的廠家和冰箱維修工程師能遠(yuǎn)程了解用戶的使用習(xí)慣和冰箱的運(yùn)行狀態(tài)。

1 總體設(shè)計(jì)

作為一臺(tái)冰箱，最基本的功能就是冷凍和冷藏，對(duì)應(yīng)的制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，冷凍和冷藏的空間設(shè)計(jì)，冰箱外型的設(shè)計(jì)等由專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文只在專(zhuān)業(yè)人士的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，通過(guò)嵌入冰箱的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，提出一些智能化的設(shè)想。具體的設(shè)想主要體現(xiàn)在食物管理、監(jiān)控安防、電視娛樂(lè)等幾個(gè)方面。

2 食物管理功能

在冰箱的前端與人眼差不多平行的位置安裝一臺(tái)觸摸的彩色高分辨率顯示控制屏，實(shí)現(xiàn)人與冰箱的對(duì)話。每一次開(kāi)啟冰箱后，顯示屏自動(dòng)彈出冰箱管理主菜單，如圖1所示。

圖1 冰箱管理主菜單

食物管理功能就是對(duì)各種食物的名稱(chēng)、數(shù)量、購(gòu)買(mǎi)日期、保質(zhì)期等進(jìn)行修改。溫度調(diào)節(jié)屬于冰箱的基本功能，可以調(diào)節(jié)冷凍和冷藏空間的溫度。家庭菜譜提供一些家常菜的烹飪方法，也可以與美食網(wǎng)站或美食電視節(jié)目同步。監(jiān)控安防則是冰箱衍生的安全防范功能，通過(guò)冰箱與視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)、緊急按鈕、煤氣泄漏探測(cè)器等安防設(shè)備連接，利用移動(dòng)偵測(cè)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭安全防范，并可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)自動(dòng)錄像。電視娛樂(lè)屬于衍生的功能，可以聽(tīng)音樂(lè)，看電視直播或觀看電視劇等其他娛樂(lè)節(jié)目，以打發(fā)在廚房烹調(diào)食物時(shí)的無(wú)聊和枯燥時(shí)光。系統(tǒng)設(shè)置屬于系統(tǒng)的一些基本設(shè)置，如時(shí)間日期、語(yǔ)言、分辨率等等的設(shè)置，還有一些功能的關(guān)閉或開(kāi)啟，如WiFi的開(kāi)啟或關(guān)閉。

點(diǎn)擊食物管理功能按鈕，進(jìn)入食物管理界面如圖2所示。在這里主要是建立食物數(shù)據(jù)庫(kù)及對(duì)食物的增加或減少進(jìn)行修改，含序號(hào)、食物名稱(chēng)、數(shù)量、購(gòu)買(mǎi)日期、保質(zhì)期等字段。

圖2 食物管理界面

這里強(qiáng)調(diào)保鮮盒與食物的一一對(duì)應(yīng)，冰箱中用來(lái)存放雞蛋、飲料等位置也作為一個(gè)保鮮盒來(lái)管理。如果是新加入的食物，則取一個(gè)空的保鮮盒，如選用6號(hào)保鮮盒來(lái)儲(chǔ)存剛買(mǎi)的豬瘦肉，則保鮮盒選6，食物名稱(chēng)輸入豬瘦肉，購(gòu)買(mǎi)日期選當(dāng)日，保質(zhì)期選定適當(dāng)?shù)娜掌?，?shù)量用拉動(dòng)顯示條的方式。對(duì)雞蛋等可以明確數(shù)量的，則拉到相應(yīng)數(shù)量位置。對(duì)肉類(lèi)等用滿盒、小滿，中、少、空來(lái)描述，也是拉到相應(yīng)位置。如果是從冰箱取出食物，看一下保鮮盒的編號(hào)，選定相應(yīng)保鮮盒，此時(shí)食物名稱(chēng)、購(gòu)買(mǎi)日期、保質(zhì)期等自動(dòng)顯示，用拉動(dòng)顯示條修改數(shù)量即可。設(shè)定若干時(shí)間不操作，則系統(tǒng)自動(dòng)保存并熄滅顯示器。同時(shí)，某種食物數(shù)量少時(shí)，或快到保質(zhì)期的時(shí)間時(shí)，智能冰箱會(huì)自動(dòng)彈出顯示，也可以通過(guò)短信或微信等消息推送到主人的手機(jī)。

主人可以通過(guò)辦公室電腦，手機(jī)或平板的APP查看食物儲(chǔ)存情況，好安排晚餐的菜譜?？稍O(shè)定食物種類(lèi)、數(shù)量最低線，低于最低線時(shí)設(shè)置提醒以便到超市購(gòu)買(mǎi)補(bǔ)充。當(dāng)然也可以與超市或網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上下單，商家送貨上門(mén)，真正體驗(yàn)快捷和方便的生活。冰箱的生產(chǎn)廠家可以根據(jù)各冷凍或冷藏的空間情況，設(shè)計(jì)專(zhuān)用的保鮮盒，以實(shí)現(xiàn)冰箱各儲(chǔ)存空間的充分利用。

3 監(jiān)控安防功能

利用冰箱24小時(shí)不停電的特點(diǎn)，將家庭安全防范功能融入智能冰箱中。主要考慮幾個(gè)方面，一是視頻監(jiān)控信號(hào)的存儲(chǔ)和處理，二是家庭緊急情況的報(bào)警。

在家庭客廳、主臥室等主要區(qū)域安裝視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)等探測(cè)器，視頻信號(hào)輸入到智能冰箱，由冰箱的嵌入計(jì)算機(jī)進(jìn)行視頻壓縮和存儲(chǔ)。利用移動(dòng)偵測(cè)功能，在系統(tǒng)進(jìn)入警戒狀態(tài)下，只要監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)移動(dòng)的物體，則自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警。遠(yuǎn)程的電腦或移動(dòng)終端接收到報(bào)警信號(hào)后，可以遠(yuǎn)程打開(kāi)視頻查看，確有非法入侵，則通知保安人員或直接撥110報(bào)警。如排除非法入侵，則遠(yuǎn)程復(fù)位即可。視頻監(jiān)控和報(bào)警的打開(kāi)或關(guān)閉可以靈活設(shè)定，以充分保障家人的隱私。錄像的時(shí)間也可以設(shè)定，如24小時(shí)錄像，移動(dòng)偵測(cè)錄像或設(shè)定時(shí)間段錄像等。

客廳和主臥室適當(dāng)位置安裝緊急求助按鈕，廚房安裝煤氣泄漏探測(cè)器，它們也都與智能冰箱連接。家里發(fā)生緊急情況時(shí)，如煤氣泄漏或老人有緊急情況求助，遠(yuǎn)程的電腦或移動(dòng)終端接收到報(bào)警信號(hào)后，遠(yuǎn)程打開(kāi)視頻查看，并可以對(duì)話。確認(rèn)緊急情況可以通知家人或物業(yè)管理人員上門(mén)處理。圖3是冰箱安防系統(tǒng)的安裝位置和連接示意。

圖3 冰箱安防系統(tǒng)安裝位置和連接示意

4 電視娛樂(lè)等其他功能

電視娛樂(lè)屬于衍生的功能，可以聽(tīng)音樂(lè)、看電視直播或觀看電視劇等娛樂(lè)節(jié)目，以打發(fā)在廚房烹調(diào)食物時(shí)的枯燥和乏味，使烹調(diào)成為一種享受。關(guān)于冰箱的電視娛樂(lè)功能，因?yàn)椴皇潜疚脑O(shè)計(jì)的重點(diǎn)，不再過(guò)多贅述。

5 結(jié)語(yǔ)

利用嵌入式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，加上數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，實(shí)現(xiàn)智能冰箱的設(shè)計(jì)。對(duì)目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)來(lái)說(shuō)，是完全可以實(shí)現(xiàn)的。用這種思路實(shí)現(xiàn)的智能冰箱，克服了其他智能冰箱設(shè)計(jì)中的對(duì)食物管理的不可靠性和增加制造成本的缺點(diǎn)，加上視頻監(jiān)控等安全防范功能，家電和智能家居實(shí)現(xiàn)了完美融合。

[1]吳方，袁浩杰，鐘海華.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能冰箱設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2011（18）：55-61.

[2]陳星.基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的智能冰箱應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（8）：13.

[3]李思雯，呂建成，倪勝巧.集成的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能冰箱果蔬識(shí)別中的應(yīng)用[J].數(shù)據(jù)采集與處理，2016（1）：205-212.

Design of intelligent refrigerator based on Internet of things

Chen Yuzhi, Lu Guangyi, Li Zhiyang
（Xiamen Huaxia University, Xiamen 361024, China）

With the continuous infiltration of Internet technology to people's work, life, entertainment and so on, more and more products are much more intelligent. Home appliances, as one of our daily necessities, are inevitably to be integrated into the Internet of Things . This paper has proposed a kind of intelligent refrigerator design based on the concept of the Internet of Things, which can combine several functions such as food management, monitor security, TV entertainment and so on on the condition that the basic food storage functions have been realized.

Internet of things; intelligent; refrigerator

陳育智（1984— ），男，福建廈門(mén)，本科，助教；研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。