基于物聯(lián)網的智能冰箱設計與實現(xiàn)

摘要：基于RFID 技術，通過互聯(lián)網實現(xiàn)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(tǒng)， 使用QT、Visual Studio 2005 等開發(fā)工具， 冰箱所涉及的技術有RFID 技術、GPRS 技術、有線網絡接入、SQLite 數(shù)據(jù)庫等技術，通過不同的傳感器觸發(fā)完成不同的功能，實現(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越大，但整理起來麻煩， 同時也經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，并結合互聯(lián)網和信息處理技術，建立智能冰箱食品監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)對冰箱內的食品記錄。那么冰箱內食品可以通過查詢數(shù)據(jù)庫在冰箱的液晶屏上顯示，也可以通過手機發(fā)短信到冰箱查詢家里的食物，并且通過手機購買冰箱食物，滿足未來智能家居的需求。

　　隨著物聯(lián)網的發(fā)展， 物聯(lián)網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、免維護著稱。隨著大多數(shù)人的家庭已達到小康水平的條件，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，但價格適中，而且采用較為前沿的技術，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，推向市場將為大部分人所接受。

　　1 系統(tǒng)總體方案設計

　　1.1 系統(tǒng)總體方案

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

　　系統(tǒng)選用基于采用Intel Xscale PXA270 的硬件開發(fā)平臺，該平臺是以Intel XScale 架構的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)自己的設備需求通過Platform Builder 工具進行定制和裁減。

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

　　本系統(tǒng)是作為一個家居電器， 通過網絡可隨時對食品進行查詢和上網， 用戶可以通過短信了解到冰箱食品信息， 決定是否網上購買。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)設計方案， 我們將整個系統(tǒng)劃分為三個主要模塊，如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)模塊圖

　　1.3 模塊功能詳細描述

　?。?）食品狀態(tài)模塊。

表1

　?。?）網上購物模塊。

表2

　?。?）菜譜模塊。

表3

2.硬件設計

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)的新一代遠距離電子標簽讀寫器，讀寫器所支持的標簽主要是遵從ISO18000-6C （以下簡稱6C） 協(xié)議的無源電子標簽。用戶可以使用本讀寫器對6C 電子標簽進行讀、寫、鎖定等功能操作。該讀寫器有主從、定時和觸發(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。可以直接與具有標準韋根W26 或W34接口的控制設備連接， 也可以通過標準通信接口與控制器或PC 相連，進行數(shù)據(jù)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， 觸發(fā)相應的函數(shù)使讀寫器掃描冰箱內的食品標簽。同時，該模塊提供一次讀寫多個標簽，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，可以實現(xiàn)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解譯短信后得到的指令發(fā)送控制指令到PXA270實現(xiàn)購買功能和查詢功能。