基于物聯(lián)網(wǎng)的智能冰箱設計與實(shí)現

摘要：基于RFID 技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現智能管理冰箱內的食品。以PXA270 為平臺，采用WindowsCE 5.0 為操作系統， 使用QT、Visual Studio 2005 等開(kāi)發(fā)工具， 冰箱所涉及的技術(shù)有RFID 技術(shù)、GPRS 技術(shù)、有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入、SQLite 數據庫等技術(shù)，通過(guò)不同的傳感器觸發(fā)完成不同的功能，實(shí)現人性化智能化的冰箱管理。

　　0 引言

　　隨著(zhù)人民生活水平的飛速發(fā)展， 生活節奏不斷加快，冰箱在家庭中起的作用也越來(lái)越大，但整理起來(lái)麻煩， 同時(shí)也經(jīng)常弄不清楚食品是否用完或者遺忘某些食品在冰箱而造成各種生活麻煩。

　　本設計采用射頻識別（RFID,Radio Frequency Identification）技術(shù)，并結合互聯(lián)網(wǎng)和信息處理技術(shù)，建立智能冰箱食品監管系統，實(shí)現對冰箱內的食品記錄。那么冰箱內食品可以通過(guò)查詢(xún)數據庫在冰箱的液晶屏上顯示，也可以通過(guò)手機發(fā)短信到冰箱查詢(xún)家里的食物，并且通過(guò)手機購買(mǎi)冰箱食物，滿(mǎn)足未來(lái)智能家居的需求。

　　隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展， 物聯(lián)網(wǎng)方向智能家居的投入正在迅速擴大，RFID 標簽的成品也不斷地降低， 將來(lái)可能取代條形碼成為食品外包， 而且RFID 標簽以其耐用、持久、免維護著(zhù)稱(chēng)。隨著(zhù)大多數人的家庭已達到小康水平的條件，渴望著(zhù)更為方便、省事得家用電器。而本系統雖然只是雛形，但價(jià)格適中，而且采用較為前沿的技術(shù)，比傳統的冰箱更為省事，為都市人群忙碌的生活提供了便捷，解決眾多生活瑣碎事情，推向市場(chǎng)將為大部分人所接受。

　　1 系統總體方案設計

　　1.1 系統總體方案

　　根據智能冰箱終端的功能與技術(shù)要求情況， 決定采用硬件+軟件的系統結構來(lái)設計智能冰箱終端，應用層在OS 的基礎上根據項目的不同需求來(lái)編寫(xiě)，各部分簡(jiǎn)要介紹如下：

　　系統選用基于采用Intel Xscale PXA270 的硬件開(kāi)發(fā)平臺，該平臺是以Intel XScale 架構的ARM 處理器。

　　嵌入式操作系統選用Windows CE 5.0.Windows CE 是高度模塊化的嵌入式操作系統， 用戶(hù)可以根據自己的設備需求通過(guò)Platform Builder 工具進(jìn)行定制和裁減。

　　應用程序框架：qt-embedded-wince-opensource4.6具有豐富的標準庫，動(dòng)態(tài)引擎，具有Widget 樣式表，強大的圖形布畫(huà)和多線(xiàn)程功能； 在Windows CE 上實(shí)現高性能、占位小等特點(diǎn)。

　　本系統是作為一個(gè)家居電器， 通過(guò)網(wǎng)絡(luò )可隨時(shí)對食品進(jìn)行查詢(xún)和上網(wǎng)， 用戶(hù)可以通過(guò)短信了解到冰箱食品信息， 決定是否網(wǎng)上購買(mǎi)。系統總體方案圖1 如下。

圖1 系統框圖

　　1.2 系統模塊

　　根據設計方案， 我們將整個(gè)系統劃分為三個(gè)主要模塊，如圖2 所示。

圖2 系統模塊圖

　　1.3 模塊功能詳細描述

　?。?）食品狀態(tài)模塊。

表1

　?。?）網(wǎng)上購物模塊。

表2

　?。?）菜譜模塊。

表3

2.硬件設計

圖3 系統硬件框圖

　　2.1 RFID 讀寫(xiě)器、天線(xiàn)模塊

　　ISO18000-6C I 系列讀寫(xiě)器是深圳市先施科技股份有限公司自主開(kāi)發(fā)的新一代遠距離電子標簽讀寫(xiě)器，讀寫(xiě)器所支持的標簽主要是遵從ISO18000-6C （以下簡(jiǎn)稱(chēng)6C） 協(xié)議的無(wú)源電子標簽。用戶(hù)可以使用本讀寫(xiě)器對6C 電子標簽進(jìn)行讀、寫(xiě)、鎖定等功能操作。該讀寫(xiě)器有主從、定時(shí)和觸發(fā)三種讀電子標簽的工作方式，連接主機和控制器的通信接口有RS-232、RS-485 和Wiegand 接口?？梢灾苯优c具有標準韋根W26 或W34接口的控制設備連接， 也可以通過(guò)標準通信接口與控制器或PC 相連，進(jìn)行數據通信與交換；另外還有四路觸發(fā)信號輸入接口。當壓力傳感器檢測冰箱內壓力發(fā)生變化時(shí)， 觸發(fā)相應的函數使讀寫(xiě)器掃描冰箱內的食品標簽。同時(shí)，該模塊提供一次讀寫(xiě)多個(gè)標簽，適合本項目設計。

　　2.2 GPRS/GSM 模塊

　　該模塊采用鴻鵬電子有限公司DU600, 它支持多種連接模式，可以實(shí)現手機通信的基本功能。智能冰箱的GPRS 模塊只需要短信收發(fā)并且解譯收到的短信信息，只需要DU600 選擇喚醒模式等待接收短信并且可以通過(guò)解譯短信后得到的指令發(fā)送控制指令到PXA270實(shí)現購買(mǎi)功能和查詢(xún)功能。