一種家用智能毛巾烘干系統(tǒng)設(shè)計(jì)

邱振濤 溫焱量 何灼峰 黃毅(通訊作者)

摘 要：本文設(shè)計(jì)的智能毛巾烘干系統(tǒng)利用熱風(fēng)循環(huán)加熱的方式實(shí)現(xiàn)快速干燥、紫外線消毒和自動(dòng)加濕等功能，也可以在觸控屏幕上查看溫濕度、工作計(jì)劃、工作進(jìn)度等數(shù)據(jù)，并接入物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化和遠(yuǎn)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(gè)功能設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：毛巾;烘干;方案設(shè)計(jì)

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(zhǎng)久不干、細(xì)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(jī)普遍為商用設(shè)備，由于價(jià)格昂貴、體型巨大、能耗較高、衛(wèi)生質(zhì)量難保障等問(wèn)題，很難在家庭場(chǎng)景下廣泛普及使用。因此針對(duì)于家庭用戶的智能毛巾烘干系統(tǒng)的研究對(duì)保障日用毛巾的衛(wèi)生安全和填補(bǔ)市場(chǎng)空白有著重要意義[1]。

2. 研究目標(biāo)

本文研究的家用型智能毛巾烘干系統(tǒng)，主要實(shí)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(shù)的方案設(shè)計(jì)。

3. 技術(shù)方案設(shè)計(jì)

3.1 主控模塊方案設(shè)計(jì)

主控使用Raspberry Pi 4B 模塊，利用其官方基于Linux的Raspbian系統(tǒng)運(yùn)行主程序，其自帶的WIFI模塊支持接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)同步本地?cái)?shù)據(jù)，采用PyQt5編寫(xiě)了系統(tǒng)交互界面，輸出視頻信號(hào)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(qiáng)、開(kāi)發(fā)維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，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(fēng)烘干方案

烘干功能采用一種改良的熱風(fēng)循環(huán)加熱的方案，利用格倉(cāng)外部增壓風(fēng)機(jī)和發(fā)熱電阻絲產(chǎn)生高溫氣體在毛巾格倉(cāng)內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)均勻加熱毛巾[2]。溫濕度傳感器使用SHT30，測(cè)量范圍-40～125℃，精度可達(dá)濕度±2%RH、溫度±0.2℃，精準(zhǔn)測(cè)量頻率4Hz，實(shí)際測(cè)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?zé)嵩催M(jìn)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(zhǎng)265～270nm、投射角度120°，受主控系統(tǒng)通過(guò)繼電器控制亮滅。燈珠安裝在格倉(cāng)頂部45°斜面開(kāi)孔處，能大面積照射毛巾表面進(jìn)行殺菌消毒，同時(shí)利用流動(dòng)的水蒸汽能更好地進(jìn)行殺菌消毒，在容量約為5L的格倉(cāng)內(nèi)一般消毒時(shí)間為45～60分鐘，用戶能根據(jù)需要自行選擇消毒時(shí)間的長(zhǎng)短。

3.4 加濕方案設(shè)計(jì)

自動(dòng)加濕功能采用額定電壓12V、流量約為50ml/min的微型蠕動(dòng)抽水泵進(jìn)行作業(yè)，每個(gè)毛巾格倉(cāng)均獨(dú)立配置，格倉(cāng)之間的加濕量穩(wěn)定而互不影響，用戶選擇濕潤(rùn)度后系統(tǒng)延遲不同的加濕時(shí)間。

3.5 自動(dòng)檢測(cè)方案

本設(shè)計(jì)采用最大測(cè)量距離30cm的紅外對(duì)射模塊來(lái)檢測(cè)毛巾的有無(wú)和艙門(mén)開(kāi)合狀態(tài)，當(dāng)主控模塊檢測(cè)到紅外被遮擋、電平信號(hào)發(fā)生變化，迅速切斷加熱模塊和LED紫外線燈的供電，主動(dòng)暫停工作來(lái)避免高溫氣流和紫外線對(duì)人體的嚴(yán)重危害。

3.6 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)方案

數(shù)據(jù)同步功能利用阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)，使用MQTT協(xié)議接入服務(wù)器，并在IoT Studio設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可視化界面[3]，使用儀表、按鈕、文本框等控件進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，并將后臺(tái)數(shù)據(jù)綁定展示。

4 結(jié)論

對(duì)日用毛巾的烘干作業(yè)需要使用安全高效的方式，本設(shè)計(jì)基本可以實(shí)現(xiàn)毛巾烘干的相關(guān)功能，也接入了物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但還有

較大的研究空間，后期或使用移動(dòng)端可視化開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)多終端遠(yuǎn)程登陸監(jiān)控，進(jìn)行更深層次的研究探索。

參考文獻(xiàn)

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

[2]陽(yáng)年生. 熱風(fēng)循環(huán)滅菌干燥機(jī)滅菌效果的一致性探討[J]. 機(jī)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(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)可視化[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)：學(xué)術(shù)版， 2020， 16（22）：3.