一种智能储物柜研究与应用

费文伟 吕全彬

（汕头市天际电器实业有限公司 汕头 515021）

前言

本论文所要解决的技术问题是提供带有控温控湿的智能储物柜产品应用技术研究和应用，旨在实现一种结构新颖，设有恒温恒湿的大米储藏柜与控温除湿的食材储藏柜，储藏功能强大，可实现对大米与各种食材的分储管理，且存储环境佳，设有可电动定量出米和手动定量出米的定量出米装置，实现米量控制功能，设有可探测储米量并发出警报的米量探测装置，还具有远程监控功能，多功能集于一体，使用方便，实用性强的智能储物柜。

目前，储存米一般采用的是密封性箱体以保持米的储存环境的温度及湿度。而储存杂粮、干货等食材采用的方式一般是放在常温干燥环境或直接放置在冰箱冷藏柜里面。上述方式存在以下缺点：将米放入密封环境，确实能延长米的保存期，但不能保证米中的黄曲霉素不生长。而将杂粮、干货等食材放在常温干燥环境下，在回南天期间，环境湿度会增加，食材就容易发生霉变。将杂粮、干货等食材放入冰箱，确实能延长食材的保存时间，但由于冰箱内放入的东西过多（如熟食、蔬菜、调料等），会把各种味道、水分带入到冰箱内，影响食材的储存环境。现在市面上还没有可同时储存大米与食材并提供最佳储存环境的储物柜，现有的储物柜功能单一，储物环境不佳，无法满足人们对储物功能日益提高的需求。

因此，如何实现一种结构新颖，设有恒温恒湿的大米储藏柜与控温除湿的食材储藏柜，储藏功能强大，可实现对大米与各种食材的分储管理，且存储环境佳，多功能集于一体，使用方便，实用性强的智能储物柜是业内亟待解决的技术问题。

1 智能储物柜结构原理及说明

该智能储物柜，在结构设计上进行了各种食材放置的容量设计，其中包括由大米储藏柜与食材储藏柜组成的柜体、控制装置、智能控制板；大米储藏柜包括有储米仓、出米座、定量出米装置、接米盒、设于储米仓上的米量探测装置、设于储米仓内侧面的风道、与风道连通并可往风道吹送冷风的半导体恒湿装置、设于储米仓内的第一温度湿度探测器，控制装置根据第一温度湿度探测器的数据来控制半导体恒湿装置的开关来使得大米储藏柜内达到设定的恒温恒湿环境；食材储藏柜内设有隔板与储物盒、第二温度湿度探测器、可把冷风导入到食材储藏柜内的半导体控温除湿装置，控制装置根据第二温度湿度探测器的数据来控制半导体控温除湿装置的开关来使得食材储藏柜内达到设定的恒温恒湿环境。

1）在储藏室内设有可灵活组装的隔板与储物盒、可探测温度湿度的第二温度湿度探测器、可把冷风导入到食材储藏室内的半导体控温除湿装置，根据第二温度湿度探测器的数据来控制半导体控温除湿装置的开关来使得所述食材储藏柜内达到设定的恒温恒湿的最佳储存环境。

图1 储物柜

图2 操作控制面板

2）在半导体恒湿装置由第一半导体制冷芯片、第一散热板、第一制冷板、第一风扇组成，半导体恒湿装置的热极置于柜体外侧，半导体恒湿装置的冷极置于大米储藏柜内侧，通过风道将第一风扇吹出的冷风导入到大米储存柜内，风道上设有网状开孔从而可使冷风充满整个大米储藏柜。

3）储物柜带有定量出米功能，电动定量出米装置，通过出米仓、设于出米仓内并与出米座连通的电动定量出米圈、设于出米仓内的电机、由电机带动从而可推动出米仓朝外移动的齿轮，电动定量出米圈与接米开口错位分布，电机工作使得齿轮带动出米仓朝外移动从而使电动定量出米圈与接米开口对应上从而使电动定量出米圈的米落入至接米盒内。

2 实现半导体控温控湿的原理

本文通过半导体控制方式，实现恒温恒湿效果。

通过储物区和储米区的各有一套制冷系统，由制冷组件（制冷片、制冷风扇、降温风扇）、温湿度传感器组成，其中制冷组件公用电源，即加载电压一致。

1）全功率工作：一组制冷组件两端电压为12 V，功率为70 W 左右。

2）低功耗工作：制冷组件功率为16 W 左右。

3）停止工作：制冷组件功率为8 W 左右。

注：由于无法彻底断电，故只能低功率工作，以下称停止工作都是低功率工作状态。

在储物间内默认温度上限为16 ℃，默认湿度上限为55 %。温度调整范围为（13 ～20）℃，湿度调整范围为（50 ～60）%。若是刚上电，则先全功率工作15 min，再按以下方式控制：

1）开始工作：当温湿度传感器检测到温度、湿度任意一个大于其设定值时。（70 W）

2）低功耗工作：当温湿度传感器检测到温度低于设定值-1℃，且湿度低于设定值-5 %时。（16 W ）

3）停止工作：当温湿度传感器检测到温度低于设定值-3 ℃，且湿度低于设定值-10 %时。（8W）

通过如下电路控制整个储物柜系统及功能。

3 储存室温度设定值

在智能储物柜中所设立的对不同干货及食材的不同温差，进行验证，及其保障在储物柜内的干货及食材的新鲜度和存放效果。

不同储物柜单元格实际温湿度值，如表1 所示。

表1 干货储存室温度值

1）干货储存温度：（13 ～20）℃

2）大米储存室湿度：（50 ～60）%

从整个数据中可以看出，在表2 中的干货储存温度指标基本控制在18 ℃左右，符合国家相关规定储物标准要求。

图3 控制电路图

表2 大米储存温度值

通过对大米的储存在一周的时间来测量每天的湿度，基本在（55 ～56）%之间，该指标极大的保障了储物柜中的大米不会因为湿度的原因导致大米变质和发霉等不良问题。

4 研究项目的主要核心技术点

1）本文中研究的储物柜采用了半导体恒湿装置技术，该技术设定在储米仓内的可探测温度湿度的第一温度湿度探测器的数据来控制半导体恒湿装置的开关来使得大米或干货储藏柜内达到设定的恒温恒湿的最佳储存环境。

2）储物柜中特别设置了定量出米装置技术，由一组微型电机和一组带蓄电结构，来控制电动定量出米、可防止停电时无法取米的手动定量出米装置、可控制电动定量出米结构与手动定量出米装置工作的连锁控制开关。

3）一种智能储物柜的技术研究中设定了米量探测装置内设有超声波发射器，主要以收集米量信息并传递到所述控制装置中，当米量不足时，控制装置发出警报以提醒加米。

4）在研究上采用了智能化控制模式，在电路控制板上设有无线模块，在与外部电子设备配对连接并可无线接收所述外部电子设备发出的控制信号从而实现对所述智能储物柜的远程监控。

5 结论

本文通过一种智能储物柜的研究具有针对在各家庭或场所中所储存的各种干货物品和大米具有一定保鲜、保质作用。并通过针对干货存储空间和大米存放空间进行了试验验证，提出最优的环境温度及湿度解决方案。通过优化最大空间获得储存物最大空间化，保障空间的密闭度和储物柜满足（13 ～20）℃，相对湿度（50 ～60） %的范围要求。