邱振濤 溫焱量 何灼峰 黃毅(通訊作者)

摘 要：本文設計的智能毛巾烘干系統(tǒng)利用熱風循環(huán)加熱的方式實現(xiàn)快速干燥、紫外線消毒和自動加濕等功能，也可以在觸控屏幕上查看溫濕度、工作計劃、工作進度等數(shù)據(jù)，并接入物聯(lián)網實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化和遠程監(jiān)控，為毛巾提供了一種干凈衛(wèi)生的存放環(huán)境和智能化的管理。本文從方案入手闡述這套智能毛巾烘干系統(tǒng)的各個功能設計。

關鍵詞：毛巾;烘干;方案設計

1. 研究背景

面向家庭的智能毛巾烘干系統(tǒng)致力于解決梅雨天氣毛巾晾曬長久不干、細菌病毒滋生以及毛巾消毒、清潔等不便，提供一種智能化的毛巾烘干處理方案，改善其存放環(huán)境。市面上的毛巾烘干消毒機普遍為商用設備，由于價格昂貴、體型巨大、能耗較高、衛(wèi)生質量難保障等問題，很難在家庭場景下廣泛普及使用。因此針對于家庭用戶的智能毛巾烘干系統(tǒng)的研究對保障日用毛巾的衛(wèi)生安全和填補市場空白有著重要意義[1]。

2. 研究目標

本文研究的家用型智能毛巾烘干系統(tǒng)，主要實現(xiàn)毛巾烘干、紫外線消毒、加濕、數(shù)據(jù)可視化等功能技術的方案設計。

3. 技術方案設計

3.1 主控模塊方案設計

主控使用Raspberry Pi 4B 模塊，利用其官方基于Linux的Raspbian系統(tǒng)運行主程序，其自帶的WIFI模塊支持接入物聯(lián)網平臺同步本地數(shù)據(jù)，采用PyQt5編寫了系統(tǒng)交互界面，輸出視頻信號在分辨率為1420*600的LCD屏幕上顯示界面和觸控，讓系統(tǒng)具備了兼容性強、開發(fā)維護方便的優(yōu)點，也方便了用戶選擇功能、工作參數(shù)和控制工作的啟停。

3.2 熱風烘干方案

烘干功能采用一種改良的熱風循環(huán)加熱的方案，利用格倉外部增壓風機和發(fā)熱電阻絲產生高溫氣體在毛巾格倉內外循環(huán)流動均勻加熱毛巾[2]。溫濕度傳感器使用SHT30，測量范圍-40～125℃，精度可達濕度±2%RH、溫度±0.2℃，精準測量頻率4Hz，實際測溫延遲為5～10秒，符合系統(tǒng)控溫反饋需要。該烘干方案能均勻加熱毛巾、減少熱量損耗，并將高溫熱源進行隔離，盡量避免燙傷危害，提高使用的安全性。

3.3 紫外線消毒方案

紫外線消毒系統(tǒng)是由UVC3535深紫外LED燈芯組成，單芯額定電壓12V、額定功率5～8mW、波長265～270nm、投射角度120°，受主控系統(tǒng)通過繼電器控制亮滅。燈珠安裝在格倉頂部45°斜面開孔處，能大面積照射毛巾表面進行殺菌消毒，同時利用流動的水蒸汽能更好地進行殺菌消毒，在容量約為5L的格倉內一般消毒時間為45～60分鐘，用戶能根據(jù)需要自行選擇消毒時間的長短。

3.4 加濕方案設計

自動加濕功能采用額定電壓12V、流量約為50ml/min的微型蠕動抽水泵進行作業(yè)，每個毛巾格倉均獨立配置，格倉之間的加濕量穩(wěn)定而互不影響，用戶選擇濕潤度后系統(tǒng)延遲不同的加濕時間。

3.5 自動檢測方案

本設計采用最大測量距離30cm的紅外對射模塊來檢測毛巾的有無和艙門開合狀態(tài)，當主控模塊檢測到紅外被遮擋、電平信號發(fā)生變化，迅速切斷加熱模塊和LED紫外線燈的供電，主動暫停工作來避免高溫氣流和紫外線對人體的嚴重危害。

3.6 物聯(lián)網平臺方案

數(shù)據(jù)同步功能利用阿里云物聯(lián)網平臺開發(fā)，使用MQTT協(xié)議接入服務器，并在IoT Studio設計數(shù)據(jù)可視化界面[3]，使用儀表、按鈕、文本框等控件進行可視化設計，并將后臺數(shù)據(jù)綁定展示。

4 結論

對日用毛巾的烘干作業(yè)需要使用安全高效的方式，本設計基本可以實現(xiàn)毛巾烘干的相關功能，也接入了物聯(lián)網進行開發(fā)，但還有

較大的研究空間，后期或使用移動端可視化開發(fā)，實現(xiàn)多終端遠程登陸監(jiān)控，進行更深層次的研究探索。

參考文獻

[1]杜虹，周杰.基于Arduino自動烘干毛巾架的控制系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2018（10）：3-5.

[2]陽年生. 熱風循環(huán)滅菌干燥機滅菌效果的一致性探討[J]. 機電信息， 2010（32）：4.

[3]程德昊、何元清、蔡春昊. 基于阿里云物聯(lián)網平臺的數(shù)據(jù)可視化[J]. 電腦知識與技術：學術版， 2020， 16（22）：3.