基于物聯(lián)網(wǎng)的智能冰箱設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：基于RFID 技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能管理冰箱內(nèi)的食品。以PXA270 為平臺(tái)，采用WindowsCE 5.0 為操作系統(tǒng)， 使用QT、Visual Studio 2005 等開發(fā)工具， 冰箱所涉及的技術(shù)有RFID 技術(shù)、GPRS 技術(shù)、有線網(wǎng)絡(luò)接入、SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，通過不同的傳感器觸發(fā)完成不同的功能，實(shí)現(xiàn)人性化智能化的冰箱管理。

　　0 引言

　　隨著人民生活水平的飛速發(fā)展， 生活節(jié)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(shè)計(jì)采用射頻識(shí)別（RFID,Radio Frequency Identification）技術(shù)，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和信息處理技術(shù)，建立智能冰箱食品監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)冰箱內(nèi)的食品記錄。那么冰箱內(nèi)食品可以通過查詢數(shù)據(jù)庫(kù)在冰箱的液晶屏上顯示，也可以通過手機(jī)發(fā)短信到冰箱查詢家里的食物，并且通過手機(jī)購(gòu)買冰箱食物，滿足未來(lái)智能家居的需求。

　　隨著物聯(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(kuò)大，RFID 標(biāo)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(biāo)簽以其耐用、持久、免維護(hù)著稱。隨著大多數(shù)人的家庭已達(dá)到小康水平的條件，渴望著更為方便、省事得家用電器。而本系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

　　1.1 系統(tǒng)總體方案

　　根據(jù)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(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)智能冰箱終端，應(yīng)用層在OS 的基礎(chǔ)上根據(jù)項(xiàng)目的不同需求來(lái)編寫，各部分簡(jiǎn)要介紹如下：

　　系統(tǒng)選用基于采用Intel Xscale PXA270 的硬件開發(fā)平臺(tái)，該平臺(tái)是以Intel XScale 架構(gòu)的ARM 處理器。

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

　　應(yīng)用程序框架：qt-embedded-wince-opensource4.6具有豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，動(dòng)態(tài)引擎，具有Widget 樣式表，強(qiáng)大的圖形布畫和多線程功能； 在Windows CE 上實(shí)現(xiàn)高性能、占位小等特點(diǎn)。

　　本系統(tǒng)是作為一個(gè)家居電器， 通過網(wǎng)絡(luò)可隨時(shí)對(duì)食品進(jìn)行查詢和上網(wǎng)， 用戶可以通過短信了解到冰箱食品信息， 決定是否網(wǎng)上購(gòu)買。系統(tǒng)總體方案圖1 如下。

圖1 系統(tǒng)框圖

　　1.2 系統(tǒng)模塊

　　根據(jù)設(shè)計(jì)方案， 我們將整個(gè)系統(tǒng)劃分為三個(gè)主要模塊，如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)模塊圖

　　1.3 模塊功能詳細(xì)描述

　?。?）食品狀態(tài)模塊。

表1

　　（2）網(wǎng)上購(gòu)物模塊。

表2

　?。?）菜譜模塊。

表3

2.硬件設(shè)計(jì)

圖3 系統(tǒng)硬件框圖

　　2.1 RFID 讀寫器、天線模塊

　　ISO18000-6C I 系列讀寫器是深圳市先施科技股份有限公司自主開發(fā)的新一代遠(yuǎn)距離電子標(biāo)簽讀寫器，讀寫器所支持的標(biāo)簽主要是遵從ISO18000-6C （以下簡(jiǎn)稱6C） 協(xié)議的無(wú)源電子標(biāo)簽。用戶可以使用本讀寫器對(duì)6C 電子標(biāo)簽進(jìn)行讀、寫、鎖定等功能操作。該讀寫器有主從、定時(shí)和觸發(fā)三種讀電子標(biāo)簽的工作方式，連接主機(jī)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(biāo)準(zhǔn)韋根W26 或W34接口的控制設(shè)備連接， 也可以通過標(biāo)準(zhǔn)通信接口與控制器或PC 相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信與交換；另外還有四路觸發(fā)信號(hào)輸入接口。當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)冰箱內(nèi)壓力發(fā)生變化時(shí)， 觸發(fā)相應(yīng)的函數(shù)使讀寫器掃描冰箱內(nèi)的食品標(biāo)簽。同時(shí)，該模塊提供一次讀寫多個(gè)標(biāo)簽，適合本項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

　　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(xiàn)手機(jī)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解譯短信后得到的指令發(fā)送控制指令到PXA270實(shí)現(xiàn)購(gòu)買功能和查詢功能。