一种应用于电子坐便器的云模块方案

电子坐便器在近几年来得到快速发展并进入了同质化竞争发展阶段，未来售后服务显得尤为重要。智能商业时代，因为至关重要的数据是用户个体产生和创造的，设备本身将不再只是物理设备终端，而会往“变成数据收集的触点”的方向发展[1]。

当前电子坐便器售后以线下第三方合作为主，存在信息孤岛、作业不规范、需求与服务不匹配、售后服务成本高等问题（如，当故障发生的时候，用户甚至售后服务人员不知道故障所在，导致售后服务人员多次上门服务）。若电子坐便器能由“智能单机”变成“售后诊断数据收集的触点”，将开启电子坐便器售后的发展新模式：利用云平台把生成的“故障诊断报告”同步用户和厂家，实现用户售后需求与电子坐便器商家的线上服务有效匹配，解决原先电子坐便器商家售后不及时、售后服务周期长的问题，降低电子坐便器的售后服务成本。基于以上背景，本文提出一种应用于电子坐便器的云模块方案。

1 系统方案

应用于电子坐便器的云模块方案框图如图1 所示，云模块安装设置在主控系统上，通过4G/WIFI网络与云端应用通信。主控制系统通过云模块与手机App 连接。

云端应用负责存储“客户健康使用数据”和“个人使用配置参数”，或执行用户（来自手机App 或者其他云设备）的操控指令。

主控系统采用STM32f0 系列单片机为主控芯片，以ST 公司的HAL 库及freeRTos 为基础，基于自主发布的电子坐便器开源项目intelligentclosestool[2]进行软硬件开发。主控系统负责电子坐便器主功能和辅助功能的执行。主功能包括臀部清洗、女性清洗、烘干和冲水；辅助功能包括水温调节、水势调节、清洗位置调节、烘干温度调节等功能。主控系统也可通过云模块调取“云端预存的个人使用参数”以达到“迅速快捷配置个人使用参数”，也可以读取云端远程命令，实现诸如“冬天远程预热座圈”“进入厕所前的远程预除臭”等功能。

云模块选择“蓝牙+WiFi”二合一组合模块进行开发，以实现手机连接、网路连接和遥控接收，具体案例选择乐鑫信息科技（上海）股份有限公司官方默认的ESP32-WROOM[3]模块来开发，采用UART来连接主控系统并实现低功耗控制。云模块可实时对电子坐便器的机器状态数据进行采集，并通过4G/WIFI 网络实现在云端的“身份认证”、“状态上传”以及“云端信息接收”等动作。具体软件实现可见第3 部分——云模块软件实现。

图1 应用于电子坐便器的云模块方案框图

2 云端应用

云端应用由“应用承载层” “应用中间层”和“软件开发层”组成。

2.1 应用承载层

负责与设备的点到点通讯，通讯方式以http及https 为主，主要实现以下功能。

1）对设备进行身份认证。云服务器与设备连接，设备身份认证成功后，会以Token 参数代替账号密码与设备通讯，减少账号密码泄露的可能性。（注：Token 参数，以及下文提到的诸如S 参数、P参数为程序中标准化接口定义的固定参数）

2）数据输入的安全认证。设备身份认证通过后，云服务器收到任何数据都会先进行对应功能的格式检验，从而控制上传到云端的信息完整度，增加收发的有效性和安全性。

3）相关业务逻辑推送。该功能让设备都有自己一个独立的信息队列及设备运行状态的“镜像”，以保证在关机、正常运行、脱离网络都不会影响云端与其他设备的交互（如：手机与电子坐便器通讯时，电子坐便器如果不在联网状态，信息会暂时“借放”于服务器端，当电子坐便器上电时会读取到所有之前存放于服务器端的数据，然后自行根据自己的业务逻辑来判断是否执行）。

2.2 应用中间层

应用中间层针对服务器内部的功能实现，不与外部有任何对接，主要强调完整性、安全性及速度方面。

1）数据格式转换读写。当“应用承接层”的数据需要暂时保存到云服务器的时候，系统会将其转换成云服务器的标准格式，然后进行下一步的读写操作，当服务器需要从存储的数据发送给第三方时，会执行一次反向操作后，交给“应用承载层”处理。

2）数据存储。数据存储以标准SQL 语句或者代码来实现，按照“数据量及负责程度”来决定存储在数据库（MySQL），还是存储在“程序开辟的内存空间”。

2.3 软件开发层

这一部分主要是通讯协议的规定及明细，用来规范接口及介绍系统的功能及业务范围，以提高系统可靠性及可扩展性。

1）接口标准化。主要规定设备与“云端应用”交互的格式。例如Token 参数就是令牌功能及明确了功能，也给其他设备一个准则，不能用Token 这个参数来做其他用途，类似的还有P、S 参数这两个常用的变量。

2）业务逻辑低耦合设计。用于减少信息双向绑带的情况。以存储过程为例，要把value 存在key 的这个设备属性上，相关参数应设计在S 参数里面，而不能设计成S 参数下需要其他参数配合才能完成，见表1。

表1

3）可拓展性探索。在标准化和低耦合性的结合下，产品可以积极探索更多的功能接口，同时规定设备只做已知参数处理，直接跳过未知参数，从而减少出错几率，提供后续更新换代的可行性。

3 云模块软件实现

图2 所示为云模块软件实现流程图，其中UL，DATA，Token 为接口标准化定义的固定参数。

图2 云模块软件实现流程图

3.1 身份认证

采用设备账号跟密码进行身份认证，认证后获取通讯Token，在Token 不失效情况下，token 即代表电子坐便器设备，以减少账号密码使用次数，进而减少暴露风险并缩短通讯内容。当身份认证通过登录云端后，云模块同时启动三个线程：一是上传状态的线程，二是采集设备状态的线程，三是接收云端信息的线程。

3.2 状态上传

“上传状态的线程”启动后，当信息队列信息不为空时，把信息按照“接口标准化”程序的要求转换后上传到云端；当信息队列信息为空时，每隔5 秒云模块向云端发送一个滴答信号，让服务器端知道设备未断网，进行设备在线状态的确认。

“采集设备状态的线程”不断采集电子坐便器的设备状态（如：按键操作、遥控操作、App 操作等），当采集到设备状态变化的数据，推送一个更新状态的信息到“上传状态的线程”的消息列队。

3.3 云端信息接收

“接收云端控制信息的线程”启动后，云模块与云端通讯过程中，云模块接收储存在云端的控制指令，转换成电子坐便器的控制指令。

4 结语

本文的云模块方案应用于电子坐便器后，对卫浴行业具有积极的现实意义：利用“云故障诊断程序”和云平台，可让电子坐便器由“智能单机”变成“售后诊断数据收集的触点”，把生成的“故障诊断报告”同步给用户和厂家，实现用户售后需求与电子坐便器商家的线上服务有效匹配，打破原来行业电子坐便器售后体系中存在的“信息孤岛、作业不规范、需求与服务不匹配”等瓶颈问题，提升电子坐便器商家售后服务质量，降低电子坐便器商家售后服务成本，提高客户的的售后服务体验，最终实现间接推动电子坐便器的推广。