新型智能晾晒装置的研究与设计

吴克　徐千栋　刘昊　袁金娟　童小琴

摘要：随着人们对生活质量的要求越来越高，智能家居产业的发展也越来越快。晾晒装置是老百姓日常生活中密不可分的物品。传统的晾晒装置大致可分为两类，一类是固定式的，一类是简单的可伸缩的，这类可伸缩的晾晒装置，主要分为上下升降式和前后拉伸式。传统晾晒装置的弱点主要是需要手动操作，无法感知周围环境变化，无法与智能家居系统融合。针对传统晾晒装置的弱点，文章提出了一种新型的全自动智能晾晒装置，该装置可实现全自动控制，能够感知周围环境变化并自动作出响应，能够与外界智能融合。

关键词：环境感知;全自动;智能晾晒

一、传统晾晒装置的现状

小到每个家庭，大到洗衣工厂，日常生产生活中，都离不开晾晒衣物。晾晒装置看似简单，但是却跟人们的生活紧密联系，一个智能的、便捷的晾晒装置，必将给人们的生活带来很大的便利，大大提升人们的生活质量。

传统的晾晒装置，大致上有固定式和伸缩式两大类。固定式的晾晒装置，最常见的就是晾衣架和晾衣杆;伸缩式的晾晒装置，本质上还是晾衣架和晾衣杆，只是在固定式的晾衣架和晾衣杆的基础上，增加了简易的机械联动部件，使晾衣架和晾衣杆具有前后拉伸或者上下升降的功能。

无论是固定式的，还是伸缩式的晾晒装置，它们的共同弱点都是需要手动操作，费时费力，此外，它们无法感知周围的环境变化，遇到雨雪天气，很容易导致晾晒的衣物淋雨淋雪。传统的晾晒装置不具备任何的“智能性”，无法融入智能家居系统。在当今讲究万物互联的智能家居时代，传统的晾晒装置已无法满足新时代家居智能化的要求，研发新型的智能晾晒装置是大势所趋。

二、新型智能晾晒装置的整体架构

与传统晾晒装置相比，新型智能晾晒装置的核心特点就是“智能”，这种“智能”主要体现为以下三个方面：第一，全自动控制，新型智能晾晒装置是基于PLC的自动控制系统，不需要人工手动进行操作;第二，自动感知周围环境变化，新型智能晾晒装置基于各类传感器采集到的周围环境数据，能够自动的对周围环境的变化作出综合判断;第三，万物互联，新型智能晾晒装置具备物联网的通信能力，能够与物互联，与人互联。

基于新型智能晾晒装置的特点，它的整体架构主要包括以下几个部分：环境感知部分，主要由各类传感器组成，环境感知部分相当于智能晾晒装置的“眼睛”和“耳朵”;自动控制部分，主要由PLC和各类外围装置组成，这些外围装置主要包括晾衣架，晾衣杆，联动装置等;智能联网部分，这个部分主要是实现智能晾晒装置与外界的互联，包括与其他“智能”装置的互联和与用户的互联。此外，智能晾晒装置还包括风干器和紫外线杀菌装置，风干器用于在恶劣天气的情况下晾晒衣物，紫外线杀菌装置用于对晾晒的衣物进行除菌，通常情况下，风干器和紫外线杀菌器会配合使用。

新型智能晾晒装置的整体架构，如图1所示。

PLC控制器是智能晾晒装置的中枢，各类传感器是智能晾晒装置的输入，联动装置、晾衣架和晾衣杆共同组成了实际的晾晒部件，风干器和紫外线杀菌器构成了晾晒的辅助部件，网络提供了智能晾晒装置与外界互联的能力。

三、新型智能晾晒装置的逻辑设计

新型智能晾晒装置的最大特点就是遇到雨雪天气，在无需人为干预的情况下，自动的将衣物收进室内，避免衣物淋雨或者淋雪。要实现这一目的，新型智能晾晒装置必需具备两个能力：第一，能够及时有效的判断出下雨和下雪的天气变化;第二，能够自动的控制整个装置的缩进，将衣物收进室内。

新型智能晾晒装置是一种环境感知型的智能装置，它主要使用各类传感器来采集周围环境的各项指标参数，这些传感器包括风速传感器，光照传感器，雨滴传感器和湿度传感器。这些传感器用于智能晾晒装置感知周围环境变化，智能晾晒装置会将传感器采集到的各类数据输入PCL控制器中进行综合判断，PLC控制器根据判断的结果，通过联动装置来控制晾衣架和晾衣杆的收缩和旋转。PLC控制器根据传感器采集到的数据进行综合判断，进而控制晾衣架和晾衣杆的收缩和旋转的软件逻辑，如图2所示。

风速传感器用来测量当前的风速，风速传感器采集的是模拟的电流或者电压的变化，通过换算可以得知实际的风速（单位是米/秒）。当风速超过阈值时，可以认为起风了。风速传感器输入到PLC控制器中的数据是电流值或者电压值，PLC控制器通过比较风速传感器输入的电流值/电压值是否超过设定的阈值，来判断是否起风了。

光照传感器用来测量当前的光照强度，光照传感器的基本原理是通过将光照强度转换为电压值，经过电路处理后，输出一定范围的电压或者电流。光照传感器输入PLC控制器的数据是电压值或者电流值，PLC控制器通过比较光照传感器输入的电压值/电流值是否低于设定的阈值，来判断天气是否转阴了。

雨滴传感器用来检测当前是否下雨（下雪）以及雨量（雪量）的大小，雨滴传感器将雨量（雪量）的变化转换为电压值/电流值，输入PLC控制器，PLC控制器通过比较雨滴传感器输入的电压值/电流值是否超过设定的阈值，来判断是否下雨（下雪）了。

湿度传感器用来测量当前空气中的湿度，湿度传感器将采集到的空气湿度变化转换为电压值或者电流值，输入PLC控制器，PLC控制器通过比较湿度传感器输入的电压值/电流值是否超过设定的阈值，来判断当前控制的潮湿程度。

PLC控制器会根据上述四类传感器输入的电压值/电流值与阈值的比较结果，来综合判断当前的天气变化。如果PLC控制器判断当前下雨/下雪了，就会通过联动装置自动控制晾衣架和晾衣杆的收缩和旋转，将衣物收进室内，从而避免衣物淋雨/淋雪。

用户可以设置新型智能晾晒装置的各类传感器的阈值。当智能晾晒装置接入智能家居系统后，智能晾晒装置的各类传感器采集到的数据，也可以传递给智能家居系统，以供其他的“智能”装置使用。

PLC控制器是新型智能晾晒装置的核心，它一方面接收各类传感器采集到的数据，进行综合判断，以确定是否下雨（下雪）了，进而通过联动装置，自动的控制晾衣架和晾衣杆进行收缩和旋转;另一方面用户可以通过PLC控制器来设置各类传感器的阈值，同时智能晾晒装置还可以通过网络与智能家居系统相连接，从而达到万物互联的目的。

紫外线杀菌器和风干器，用于在恶劣天气下的晾晒，比如在雨雪天气，智能晾晒装置无法在室外进行晾晒，在室内进行晾曬时，便可以开启风干器和紫外线杀菌器，进而模拟室外晾晒的环境。

联动装置和晾衣架以及晾衣杆，组成了智能晾晒装置的主体晾晒部件，智能晾晒装置通过PLC控制器来自动控制联动装置，进而控制晾衣架和晾衣杆的伸缩和旋转。

网络部分用于智能晾晒装置与外界的互联，智能晾晒装置通过物联网可以接入到智能家居系统中，以实现万物互联。

新型智能晾晒装置通过各类传感器来感知周围环境变化，通过PLC控制器来实现全自动控制，通过网络来实现与外界的互联。

四、结语

晾晒装置是与老百姓的生活紧密联系的物品，一个智能的，便捷的晾晒装置必将给老百姓的生活带来很大的便利。本文提出的环境感知型全自动智能晾晒装置，能够感知周围环境的变化，遇到天气变化，可以自动的控制晾衣架和晾衣杆收缩和旋转，同时，该装置通过网络还可以接入智能家居系统，从而实现万物互联。

参考文献：

[1]鲁杨洋，郝传柱.多功能智能晾晒装置设计及应用分析[J].现代信息科技，2020，4（08）：161-163.

[2]王明秋.智能家居控制系统的设计与实现研究[D].武汉：华中师范大学，2006.

[3]陆猛，陈国荣，等.智能环境感知晾衣架的设计与实现[J].物联网技术，2017（08）：53-55.

*基金项目：2020年国家级大学生创新创业训练项目（项目编号202013235001）。

（作者单位：武汉科技大学城市学院）