一種家用智能毛巾烘干系統設計

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利用熱風循環加熱的方式實現快速干燥、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、工作進度等數據，并接入物聯網實現數據可視化和遠程監控，為毛巾提供了一種干凈衛生的存放環境和智能化的管理。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的研究對保障日用毛巾的衛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，主要實現毛巾烘干、紫外線消毒、加濕、數據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系統運行主程序，其自帶的WIFI模塊支持接入物聯網平臺同步本地數據，采用PyQt5編寫了系統交互界面，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，讓系統具備了兼容性強、開發維護方便的優點，也方便了用戶選擇功能、工作參數和控制工作的啟停。

3.2 熱風烘干方案

烘干功能采用一種改良的熱風循環加熱的方案，利用格倉外部增壓風機和發熱電阻絲產生高溫氣體在毛巾格倉內外循環流動均勻加熱毛巾[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，每個毛巾格倉均獨立配置，格倉之間的加濕量穩定而互不影響，用戶選擇濕潤度后系統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，當主控模塊檢測到紅外被遮擋、電平信號發生變化，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 物聯網平臺方案

數據同步功能利用阿里云物聯網平臺開發，使用MQTT協議接入服務器，并在IoT Studio設計數據可視化界面[3]，使用儀表、按鈕、文本框等控件進行可視化設計，并將后臺數據綁定展示。

4 結論

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

較大的研究空間，后期或使用移動端可視化開發，實現多終端遠程登陸監控，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設計[J].現代制造技術與裝備，2018（10）：3-5.

[2]陽年生. 熱風循環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. 基于阿里云物聯網平臺的數據可視化[J]. 電腦知識與技術：學術版， 2020， 16（22）：3.