基于物聯(lián)技術(shù)的智能晾衣機(jī)設(shè)計(jì)研究

黃安川HUANG An-chuan

（廣州好太太科技集團(tuán)股份有限公司，廣州 510000）

0 引言

隨著居民生活水平的不斷提高，家庭消費(fèi)力的不斷增強(qiáng)，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求，尤其是對(duì)生活便捷程度的要求也隨之提高。同時(shí)年輕一代消費(fèi)者的崛起以及物聯(lián)網(wǎng)、AI、5G 等技術(shù)的迅速發(fā)展，以便捷、省心、品質(zhì)為特點(diǎn)的智能家居迅速出圈，逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)代家居生活的時(shí)尚潮流。智能晾衣機(jī)作為智能家居的一個(gè)重要分支，是智慧陽(yáng)臺(tái)的標(biāo)配，智能晾衣架以便捷、安全、環(huán)保節(jié)能等多種優(yōu)勢(shì)逐步替代傳統(tǒng)晾曬產(chǎn)品。住戶陽(yáng)臺(tái)結(jié)構(gòu)及裝修趨勢(shì)對(duì)晾衣機(jī)形態(tài)及功能有著至關(guān)重要的影響。

1 智能晾衣機(jī)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

1.1 整體系統(tǒng)框架

晾衣機(jī)整體系統(tǒng)如圖1 所示是由動(dòng)力系統(tǒng)、晾桿系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、護(hù)理系統(tǒng)、智能系統(tǒng)，交互方式及物聯(lián)系統(tǒng)組成，各系統(tǒng)之間相互支持（如圖2 所示），具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

圖1 晾衣機(jī)整體系統(tǒng)框架

圖2 智能晾衣機(jī)系統(tǒng)工作原理

①動(dòng)力系統(tǒng)是晾衣機(jī)的最核心部件，是實(shí)現(xiàn)晾桿自動(dòng)升降的動(dòng)力提供源，通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，同步帶動(dòng)固定一端的鋼絲繩在卷線輪有序纏繞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋼絲繩另一端固定的晾桿系統(tǒng)自動(dòng)升降，由電機(jī)、卷線輪、牽引繩組成（不含電控部件），目前主流使用的電機(jī)主要有兩種：直流有刷電機(jī)和交流管狀電機(jī)，其性能直接決定晾衣機(jī)的承重、耐久次數(shù)、運(yùn)行噪音、運(yùn)行速度，其尺寸直接決定晾衣機(jī)主機(jī)厚度和寬度。

②晾桿系統(tǒng)是晾衣機(jī)的核心部件之一，用以支撐所晾曬衣物，在動(dòng)力系統(tǒng)的鋼絲繩的牽引力下，同步進(jìn)行升降，依據(jù)抗風(fēng)擺程度又分為：有伸縮托架和無(wú)伸縮托架，其性能直接決定晾衣機(jī)的不平衡負(fù)載，其尺寸直接決定晾衣機(jī)收攏高度。

③照明系統(tǒng)是晾衣機(jī)的重要部件，用以提供晾衣區(qū)域照明，目前主流采用LED 發(fā)光技術(shù)作為照明源，由于受晾曬后對(duì)照明亮度和范圍的影響，大面積照明正逐漸成為流行趨勢(shì)。

④護(hù)理系統(tǒng)是晾衣機(jī)的附加重要部件，用以對(duì)衣物進(jìn)行消毒、風(fēng)干、烘干等功能，通過(guò)低壓汞蒸氣燈或LED 燈源實(shí)現(xiàn)消殺，通過(guò)軸流或貫流風(fēng)機(jī)作為自然風(fēng)源對(duì)晾曬區(qū)吹送自然風(fēng)，通過(guò)風(fēng)機(jī)加PTC 或電阻絲作為熱風(fēng)源對(duì)晾曬區(qū)吹送熱風(fēng)，加速空氣流動(dòng)和溫升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)衣物快速晾桿，其性能參數(shù)決定晾衣機(jī)的風(fēng)速和風(fēng)溫，護(hù)理系統(tǒng)不局限安裝在主機(jī)內(nèi)，還可以位于晾桿內(nèi)，護(hù)理功能具有很多拓展空間，如除皺、香薰、除塵等。

⑤智能系統(tǒng)是晾衣機(jī)的最核心部件，是晾衣機(jī)的中樞神經(jīng)，它包括控制主板、行程開關(guān)、傳感器（霍爾、人體感應(yīng)、風(fēng)力、濕度、壓力等），通過(guò)各類傳感器、行程開關(guān)檢測(cè)到相關(guān)信號(hào)并反饋至主控板，再經(jīng)過(guò)主控系統(tǒng)的綜合運(yùn)判，控制晾衣機(jī)的升降、照明、消毒、烘干等功能有序開展。

⑥物聯(lián)系統(tǒng)是晾衣機(jī)的核心系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)用“云-邊-端”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)端或智能音響遠(yuǎn)程控制晾衣機(jī)各項(xiàng)操作，是晾衣機(jī)進(jìn)入智能家居系統(tǒng)的入口，通過(guò)自建IOT 云平臺(tái)，具備自學(xué)習(xí)能力，其主要性能參數(shù)為配網(wǎng)率及同步時(shí)間誤差。

⑦交互方式是用戶操控晾衣機(jī)的方式，依據(jù)操控方式主要分為接觸式和無(wú)接觸式，接觸式主要通過(guò)觸碰遙控器的來(lái)實(shí)現(xiàn)晾衣機(jī)各項(xiàng)操作，無(wú)接觸式則主要通過(guò)語(yǔ)音、手勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)晾衣機(jī)各項(xiàng)操作。

1.2 晾衣機(jī)的關(guān)鍵性能參數(shù)

額定承重（kg）：≥20kg，目前市場(chǎng)晾衣機(jī)的額定承重為20kg（單桿機(jī)），35kg，45kg；耐久性（次）：≥6000，目前市場(chǎng)晾衣機(jī)的耐久性為6000 次，7000 次，8000 次以上；按鍵壽命（次）：≥10000 次；噪音（dB）：≤72dB。

2 智能晾衣機(jī)形態(tài)設(shè)計(jì)

2.1 常規(guī)款

整機(jī)收攏厚度（≥90mm），適用于開放式或平開窗封閉陽(yáng)臺(tái)，該陽(yáng)臺(tái)對(duì)于晾衣機(jī)高度和整體感無(wú)要求，晾衣機(jī)存在感強(qiáng)，如圖3 和圖4 所示。

圖3 常規(guī)款不帶托架晾衣架

圖4 常規(guī)款帶托架晾衣架

2.2 超薄款

整機(jī)收攏厚度薄（≤90mm），適用于帶吊頂裝修內(nèi)開窗封閉陽(yáng)臺(tái)，該陽(yáng)臺(tái)對(duì)于晾衣機(jī)高度和整體感有要求，晾衣時(shí)作為晾衣機(jī)使用，不晾衣時(shí)作為吸頂燈使用，晾衣機(jī)存在感弱，融入陽(yáng)臺(tái)整體氛圍，目前超薄款晾衣機(jī)正逐步成為市場(chǎng)主流趨勢(shì)，超薄晾衣機(jī)如圖5 所示。

圖5 超薄款晾衣機(jī)

2.3 吊頂隱藏式（帶托架）

主機(jī)隱藏在吊頂內(nèi)部，托架及晾桿（晾桿系統(tǒng)）穿過(guò)吊頂孔位，外露在吊頂外部，照明系統(tǒng)采用吊頂原有照明，適用于吊頂陽(yáng)臺(tái)（如圖6 所示），晾桿系統(tǒng)存在感強(qiáng)。

圖6 吊頂隱藏式（帶托架）晾衣機(jī)

2.4 吊頂隱藏式（不帶托架）

主機(jī)隱藏在吊頂內(nèi)部如圖7 所示，集成照明的面板呈長(zhǎng)條形，嵌入吊頂位，晾桿外露在吊頂外部，使用于吊頂陽(yáng)臺(tái)，晾衣時(shí)作為晾衣機(jī)使用如圖8 所示，不晾衣時(shí)完全沒(méi)有存在感，是陽(yáng)臺(tái)整體的一部分。

圖7 吊頂隱藏式晾衣機(jī)隱藏狀態(tài)

圖8 吊頂隱藏式晾衣機(jī)使用狀態(tài)

3 晾衣機(jī)物聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 整體系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)

①聚焦用戶應(yīng)用場(chǎng)景需求，基于云、邊、端構(gòu)建聯(lián)網(wǎng)便捷、穩(wěn)定且業(yè)務(wù)豐富的強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)，建立與用戶的全新聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)更多智能化交互（如APP 交互+語(yǔ)音交互+及視頻交互），實(shí)現(xiàn)多品聯(lián)動(dòng)應(yīng)用（豐富的場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)解決方案），生態(tài)互聯(lián)互通應(yīng)用（小米+鴻蒙+天貓精靈+涂鴉等）。

②具備較強(qiáng)研發(fā)能力的晾衣機(jī)廠商，通過(guò)自建IOT 云平臺(tái)，提高物聯(lián)系統(tǒng)研發(fā)效率，并通過(guò)對(duì)用戶晾曬數(shù)據(jù)分析計(jì)算，為織物晾曬提供解決方案，自建IOT 整體邏輯架構(gòu)如圖9 所示，設(shè)計(jì)從接入終端→API 接口層→業(yè)務(wù)服務(wù)層→數(shù)據(jù)層→運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行分層設(shè)計(jì)。

圖9 IOT 整體邏輯架構(gòu)

核心業(yè)務(wù)服務(wù)層則針對(duì)用戶體系、用戶生命周期管理及日志、家庭/房間管理及場(chǎng)景管理等進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，同時(shí)業(yè)務(wù)層將用戶行為數(shù)據(jù)（使用頻率）進(jìn)行記錄分析，通過(guò)行為權(quán)重校正的方式實(shí)現(xiàn)智能學(xué)習(xí)場(chǎng)景。

用戶體系：OAuth2、第三方授權(quán)登錄；

用戶管理：注冊(cè)、登錄、登出、停用、注銷；

日志管理：生命周期日志、web 可視化；

登錄管理：登錄、登出、權(quán)限控制；

產(chǎn)品管理：產(chǎn)品列表、產(chǎn)品詳情、新增web、修改web；

品類管理：品類列表、品類詳情、新增web、修改web；

設(shè)備管理：設(shè)備列表、綁定、詳情、解綁、自定義、分享；

第三方語(yǔ)音平臺(tái)：天貓精靈、百度小度、小米小愛、京東叮咚等；

家庭管理：家庭名稱修改、新增/修改房間、刪除房間、房間綁定；

場(chǎng)景管理：手動(dòng)場(chǎng)景、自動(dòng)場(chǎng)景、推薦場(chǎng)景、推薦主題；

定時(shí)管理：飛燕平臺(tái)同步、設(shè)備事件處理、場(chǎng)景處理、天氣處理、日志清理；

系統(tǒng)管理：系統(tǒng)用戶管理、產(chǎn)品管理、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)權(quán)限管理、設(shè)備管理、APP 信息配置、系統(tǒng)菜單管理、場(chǎng)景管理、日志查看。

3.2 聯(lián)網(wǎng)型晾衣機(jī)的關(guān)鍵性能參數(shù)

平均配網(wǎng)成功率≥95%；

同步時(shí)間誤差（網(wǎng)絡(luò)通暢）≤5s；

平均成功率應(yīng)≥98%。

3.3 實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景

遠(yuǎn)程控制：通過(guò)手機(jī)APP 或微信小程序，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)晾衣機(jī)的遙控操作。

預(yù)約啟動(dòng)：預(yù)約晾衣機(jī)的照明、消毒、烘干等功能開關(guān)。

功能定時(shí)：定時(shí)晾衣機(jī)的照明、消毒、烘干等功能的時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行自定義，確保不同的天氣環(huán)境下給予最佳時(shí)長(zhǎng)護(hù)理（對(duì)照明時(shí)長(zhǎng)、消毒時(shí)長(zhǎng)、對(duì)風(fēng)干時(shí)長(zhǎng)、烘干時(shí)長(zhǎng)及功率）。

場(chǎng)景設(shè)定：實(shí)現(xiàn)智能場(chǎng)景自定義（7 大天氣，42 個(gè)條件），根據(jù)環(huán)境中溫度、濕度、天氣狀態(tài)等大數(shù)據(jù)，自動(dòng)開啟烘干及消毒功能，實(shí)現(xiàn)智慧晾衣。

智能學(xué)習(xí)：通過(guò)用戶使用各功能的時(shí)間長(zhǎng)度及使用習(xí)慣進(jìn)行學(xué)習(xí)分析，不斷自修正場(chǎng)景定義的各項(xiàng)參數(shù)，減少用戶手動(dòng)修改參數(shù)機(jī)會(huì)。

洗晾聯(lián)動(dòng)：洗衣機(jī)完成洗衣后，打開機(jī)門，晾衣機(jī)自動(dòng)下降。

語(yǔ)音交互：通過(guò)對(duì)天貓精靈、百度小度等智能音箱說(shuō)話，控制晾衣機(jī)各項(xiàng)功能（在線）。

通過(guò)對(duì)晾衣機(jī)說(shuō)話，即可控制晾衣機(jī)各項(xiàng)功能（離線）

手勢(shì)交互：通過(guò)人體姿勢(shì)形態(tài)，實(shí)現(xiàn)操控晾衣機(jī)各項(xiàng)功能。

人感照明：當(dāng)人體靠近晾衣機(jī)時(shí)，晾衣機(jī)自動(dòng)判定環(huán)境的亮度狀態(tài)，自動(dòng)打開照明（環(huán)境亮度較暗）。

人感消毒：當(dāng)人體靠近晾衣機(jī)時(shí)，消毒功能自動(dòng)關(guān)閉，待人員離開后，消毒燈繼續(xù)消毒。

壽命檢測(cè)：對(duì)每次晾衣機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行記錄，達(dá)到鋼絲繩壽命次數(shù)則通過(guò)APP 提醒用戶聯(lián)系我司售后更換鋼絲繩。經(jīng)售后更換鋼絲繩后，可實(shí)現(xiàn)清零。

故障檢測(cè)：對(duì)晾衣機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的遇阻、超重、斷網(wǎng)等故障情況進(jìn)行采集分析，并通過(guò)APP 進(jìn)行故障信息推送，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)修。

照明調(diào)節(jié)：用戶可通過(guò)APP 自定義照明的最高亮度，體現(xiàn)無(wú)極調(diào)光和調(diào)色，使照明更具智能化。

升降調(diào)節(jié)：用戶可通過(guò)APP，根據(jù)自身高度設(shè)置晾桿下降的最佳收衣點(diǎn)位置，以后每次下降晾桿自動(dòng)到達(dá)該位置。

智能安防：通過(guò)晾衣機(jī)采集的視頻訊息，主動(dòng)識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)APP 將風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)推送給用戶，或者使家中的安防設(shè)施同步聯(lián)動(dòng)，確保家庭安全。

4 結(jié)語(yǔ)

智能晾衣機(jī)技術(shù)的研究和運(yùn)用改變了現(xiàn)有晾衣機(jī)模式，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)及傳感器技術(shù)的升級(jí)迭代，晾衣機(jī)的智能趨勢(shì)更具多元化，快速聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程控制、語(yǔ)音識(shí)別、智慧曬衣，智能安防等等，是智慧陽(yáng)臺(tái)的重要運(yùn)用場(chǎng)景。本文以晾衣機(jī)為切入口，從它的整體和物聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)中找到未來(lái)發(fā)展思路，進(jìn)而推動(dòng)行業(yè)健康曬衣的系統(tǒng)解決方案。