智慧收藏柜设计

德州学院机电工程学院 赵明阳 卫江红 苏文静 于涛 张友民 王吉庆 张清官

1 设计方案

自动收纳；干燥密封；自动报警；滑轨式摄像头；外观设计。

1.1 智能寻位系统

智能寻位系统可以根据放入藏品的大小寻找相应的放置位置，并进行相应的编号，实现自动安置。它主要是通过红外线感知，然后通过计算藏品的长度、宽度、高度，取最长为正方形收藏柜边长。利用MATLAB 软件按照脚本程序计算出体积和面积进行运行和分类，所有放置柜均为正方体，是为了统一且美观设计。然后通过传送带将藏品送到指定的柜中。

脚本程序

function[V，S]=cubevs(a)

%calculate the volume，surface ares of cube with%different edge a

fprintf('the volume，surface ares of cube with a=%4.1f'，a)

V=a^3

S=6*a^2

end

1.2 干燥密封系统

因为金属类、字画、书籍等藏品，需要防变色、注意防锈和防氧化，所以保持真空干燥的环境是这一问题的良好解决方案。因此，本设计每个盒子上方都有一个真空接口，通过此处可以将盒子中的空气抽出，达到真空的效果。且在进入盒中之前会经过适当干燥，设置两个盒子为贵重物品存放，这两个盒子可以进行湿度和温度设置，需要手动操作。

1.3 自动报警系统

取出物品时需要输入密码，密码是动态的，需要通过收藏者手机的专用APP 进行获取，此措施主要针对一次性取出，也可以指纹、脸部识别解锁。如果有人强行打开或者破坏，收藏柜会发出警报声，然后自动发消息给拥有者，告知情况。

1.4 滑轨式摄像头

收藏柜最上方安装云台摄像头监视周围。另外设置一个摄像头，可以在收藏柜外部滑轨上进行移动，可以看近距用手机线查看物品情况，也可以通过此方式和朋友分享藏品。滑轨摄像头和顶部的摄像头均为云台摄像头，可180°转动，1080P 超高分辨率，1000 万像素，WDR 宽动态，双向语音，支持云存储，为老人、残疾人士等收藏爱好者提供强有力的安全保障。

1.5 外观设计

每个盒子正面为玻璃橱窗，其他地方为硬塑料、木制或金属，根据个人需求可进行不同的材料选取。装置正面外观简图，如图1 所示。

顶部摄像头固定，镜头可以转动；滑轨摄像头选用体积较小的，中间为存取东西的部位，设置不锈钢托盘，平时该部位关闭。中间部分右边单元为指纹、人脸识别装置。每一个框格都代表一个收纳盒。底部安装四个可收缩滑轮，便于移动。每排都设置一条滑轨，供滑轨摄像头使用。

2 工作流程

2.1 存物部分

物品放到传送托盘上，红外线体积测量仪对物品进行尺寸测量，利用MATLAB 程序进行体积计算，然后52 单片机选择对应的盒子，然后运送到干燥处理装置处，进行干燥后送到对应的盒子，真空处理，关闭盒子出口。

图1 装置正面外观图

n：必要脉冲数，L：移动距离，L0：距离电动机转一周的距离，r：步进角。

2.2 干燥真空部分

物品运送到干燥处，利用热风干燥法进行干燥，温度小于等于40℃，防止对藏品造成伤害。藏品放入盒子后，关闭盒子入口，通过盒子上方的真空接口进行真空处理，X00C4 真空传感器。

2.3 出物部分

通过+3.3V 指纹模块、人脸识别成功后，输入想要取出的物品编号。对应的盒子缓慢灌入空气，然后与大气压相同后盒子口打开，通过传送带将物品传送到中间的托盘出，取出后，重力传感器300fl 的电阻器电桥，引线端是VIN+、VOUT+的四端传感器检测，关闭出口。

2.4 监控部分

自动报警：监控系统的软件部分是基于Visual Basic 环境编写的上位机，通过对监控图像的二值化、灰度检测转换、采集周期性信息和边缘检测以及入侵识别功能[1]。达到报警要求立即对主人进行报警，且报警装置发出报警声音，吓退对方。主人可以远程操控，进行报警解除和监控（图2）。

图2 自动报警图

3 产品分析

3.1 技术关键

（1）物品体积计算和盒子选择；

（2）物品的干燥真空；

（3）摄像头的移动检测、实景的实时传输；

（4）危险报警设备的检测。

3.2 创新特点

该作品与普通的收藏柜相比，存放东西不需要自己找位置，也减少了自己处理存放空间洁净的麻烦，尤其是对于行动不便的老人和残疾人士。使用者只需要将物品放到收纳托盘上，智能收藏柜会自动将东西放入合适的展示收藏盒子中。远程查看更放心，自动报警，能够使东西处于最佳的保存环境。滑轨摄像头是一个非常大的创新，能够线上近距离观察藏品的外形和完整度。

3.3 前景展望

随着生活水平的提高，个人爱好也在逐渐发展，智能家居的发展也会迅速发展，收藏爱好者越来越多，无论是从生活的舒适度还是智能家居的角度来看，更智能的家居都是用户的优质选择。本文设计的智慧收藏柜拥有快捷便利、安全可靠、实用美观等优点，较好地满足了收藏爱好者对物品的储藏和归类，顺应了智慧家居的设计理念和用途，尤其是极大地方便了老人和残障人士的生活。此设计装置也可以应用到其他领域，如化学试剂、生物标本等方面的保管。

4 结语

智慧家具概念日益发展，它能代替人的某些劳动，给人们的生活带来便利，让生活真正轻松起来。本作品将线上查看、远程自动报警、保存环境控制有机结合，利用先进的入侵识别系统进行监控保护，安全可靠，顺应了智慧家具的设计理念，是一款非常便捷的产品，而且美观实用，将会成为收藏爱好者以及特定物品保管人员的首选产品。下一步本设计将对设备进行优化改进，提高设备的稳定性和扩大使用领域。