鄭金川 趙憶文 蔣成坤 苗盼盼 李寧 趙佳琪 蔣文娟 秦記峰

關(guān)鍵詞：智能化燃?xì)庠羁刂葡到y(tǒng)；藍(lán)牙通信；溫度傳感器

0 引言

隨著科技的進(jìn)步，智能化是將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。以后的灶具不再僅僅是一個(gè)烹飪工具，它將能實(shí)現(xiàn)更便利的功能，為人們生活提供更多服務(wù)。智能灶具的發(fā)展前景廣闊，智能化控制的開(kāi)發(fā)和建設(shè)是未來(lái)國(guó)家、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)[1-3]。工業(yè)4.0時(shí)代，智能制造助力社會(huì)、工業(yè)、生活發(fā)展，本項(xiàng)目主要研究通過(guò)智能手機(jī)控制智能燃?xì)庠罹邔?shí)現(xiàn)科學(xué)的烹飪流程。文章主要以設(shè)計(jì)基于藍(lán)牙通信的智能化燃?xì)庠羁刂栖浖到y(tǒng)設(shè)計(jì)方案為主[4]。

1 系統(tǒng)目標(biāo)

本系統(tǒng)在傳統(tǒng)灶具的基礎(chǔ)上進(jìn)行部分元器件的改進(jìn)增加，在灶具上引入物聯(lián)網(wǎng)傳感器、藍(lán)牙無(wú)線通信模塊，通過(guò)智能控制軟件系統(tǒng)控制灶具的使用，讓改進(jìn)后的灶具除了具備傳統(tǒng)灶具的控制功能外，同時(shí)還具備了與智能控制系統(tǒng)通信功能，增加非接觸式閥門(mén)調(diào)節(jié)智能控制。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

完整控制系統(tǒng)組成包括硬件部分和軟件部分。硬件包含了具備電動(dòng)閥門(mén)、溫度傳感器的燃?xì)庠罹?、藍(lán)牙外接模塊；軟件部分包括基于微信小程序的智能控制系統(tǒng)（后文簡(jiǎn)稱(chēng)為燃智能調(diào)試系統(tǒng)），如圖1所示。

本文中重點(diǎn)介紹軟件部分的功能設(shè)計(jì)。藍(lán)牙外接模塊向下對(duì)燃?xì)庠畹碾妱?dòng)閥門(mén)進(jìn)行控制，獲取溫度傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)；向上與手機(jī)進(jìn)行通訊。燃智能調(diào)試系統(tǒng)部署于手機(jī)端。使用者可通過(guò)手機(jī)App掃碼功能，從后臺(tái)獲取該食物烹飪的時(shí)間、火候大小等信息，記錄日志并區(qū)分通訊收發(fā)信息、時(shí)間。系統(tǒng)通過(guò)一套算法控制閥門(mén)，能根據(jù)溫度反饋信息自動(dòng)調(diào)整閥門(mén)大小或者關(guān)閉閥門(mén)，根據(jù)烹飪時(shí)間節(jié)點(diǎn)，自動(dòng)提示用戶(hù)調(diào)節(jié)火力，烹飪結(jié)束自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)庠?。智能化燃?xì)庠羁刂葡到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)烹飪、火力自動(dòng)控制、自主執(zhí)行、自動(dòng)設(shè)定，從而實(shí)現(xiàn)完美烹飪的目標(biāo)。

本系統(tǒng)硬軟件通信采用藍(lán)牙通訊，藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信的無(wú)線電技術(shù)，能有效地與相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。利用藍(lán)牙技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信。本系統(tǒng)遵守標(biāo)準(zhǔn)的RS-485/422通訊接口，采用Mod?bus通訊協(xié)議，Modbus通訊協(xié)議已廣泛被國(guó)內(nèi)外儀器儀表行業(yè)及工控行業(yè)作為系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)[5-7]。

3 軟件功能分析與設(shè)計(jì)

本節(jié)主要對(duì)燃智能調(diào)試系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。燃智能調(diào)試系統(tǒng)通過(guò)藍(lán)牙通訊獲取傳感器硬件采集過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，對(duì)燃?xì)庠钸M(jìn)行火溫把控、閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及火力的調(diào)節(jié)。界面簡(jiǎn)單易懂、有完整的數(shù)據(jù)庫(kù)、能通過(guò)鏈接藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、然后可以通過(guò)自主選擇食譜進(jìn)行菜肴的制作、全過(guò)程無(wú)須人為操作、智能系統(tǒng)會(huì)控制溫度、加料、時(shí)間的把控。后期優(yōu)化可以達(dá)到執(zhí)行效率更高，簡(jiǎn)化操作流程，便于操作使用。

本系統(tǒng)由微信小程序開(kāi)發(fā)完成，在HC-08藍(lán)牙模塊通訊協(xié)議上進(jìn)行編寫(xiě)調(diào)試，使用了第三方Vant UI 庫(kù)進(jìn)行頁(yè)面設(shè)計(jì)。系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙通信管理、設(shè)備狀態(tài)管理、自動(dòng)化菜譜創(chuàng)建和管理、二維碼控制服務(wù)；智能語(yǔ)音播報(bào)；通訊日志查看和模塊連接維護(hù)等功能，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于微信小程序云數(shù)據(jù)庫(kù)[8-10]。本產(chǎn)品最終可運(yùn)行于Android或iOS平臺(tái)的微信小程序上。燃智能調(diào)試系統(tǒng)的系統(tǒng)框架圖如圖2所示。

藍(lán)牙通訊管理：包含藍(lán)牙設(shè)備搜索和藍(lán)牙設(shè)備連接功能，藍(lán)牙可以搜索周邊藍(lán)牙設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備id、RSSI值，并實(shí)時(shí)顯示搜索到的藍(lán)牙設(shè)備及其信息，點(diǎn)擊需要連接的設(shè)備即可連接，連接成功后進(jìn)入設(shè)備界面。

設(shè)備狀態(tài)管理：包含設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備溫度、閥門(mén)狀態(tài)、連接狀態(tài)和裝置地址的查詢(xún)?cè)O(shè)置功能。設(shè)備基礎(chǔ)信息按鈕，包括：設(shè)備名稱(chēng)、裝置地址、裝置溫度和電阻值。設(shè)備閥門(mén)系統(tǒng)狀態(tài)信息，包括：閥門(mén)1狀態(tài)、閥門(mén)2狀態(tài)、閥門(mén)1開(kāi)閥狀態(tài)、閥門(mén)2開(kāi)閥狀態(tài)、閥門(mén)1關(guān)閥狀態(tài)、閥門(mén)2關(guān)閥狀態(tài)、系統(tǒng)狀態(tài)和連接狀態(tài)。設(shè)置有對(duì)閥門(mén)1和閥門(mén)2的狀態(tài)設(shè)置按鈕。設(shè)備調(diào)試的參數(shù)設(shè)置模塊，包括設(shè)定溫度、做飯時(shí)間、P—類(lèi)型參數(shù)、I類(lèi)型參數(shù)、D類(lèi)型參數(shù)、采樣間隔。該功能實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)信息的查詢(xún)與修改，功能可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊刷新按鈕向藍(lán)牙模塊發(fā)送相關(guān)指令，并解析設(shè)備回復(fù)的指令展示在頁(yè)面上。

自動(dòng)化菜譜創(chuàng)建和管理：包含菜譜增、刪、改查功能，用刷新按鈕刷新保存在數(shù)據(jù)庫(kù)的菜譜信息并展示出來(lái)，可以對(duì)每個(gè)菜譜進(jìn)行刪改操作，也可以手動(dòng)增加菜譜。

通訊日志查看和模塊連接維護(hù)：設(shè)備操作日志查詢(xún)顯示功能。該功能實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)操作的日志信息進(jìn)行記錄保存到云服務(wù)器中，每次執(zhí)行操作都會(huì)記錄至云數(shù)據(jù)庫(kù)中。

智能語(yǔ)音播報(bào)：智能語(yǔ)音播報(bào)是指將智能化燃?xì)庠畹臓顟B(tài)信息通過(guò)語(yǔ)音方式告知用戶(hù)，以增強(qiáng)用戶(hù)的使用體驗(yàn)和安全性。在基于藍(lán)牙通信的智能化燃?xì)庠羁刂葡到y(tǒng)中，智能語(yǔ)音播報(bào)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：語(yǔ)音提醒功能：當(dāng)燃?xì)庠畛霈F(xiàn)異常情況時(shí)，如煤氣泄漏、火焰熄滅等，系統(tǒng)可以通過(guò)智能語(yǔ)音播報(bào)向用戶(hù)發(fā)出警報(bào)，提醒用戶(hù)注意安全。語(yǔ)音指令功能：用戶(hù)可以通過(guò)語(yǔ)音指令的方式，對(duì)智能化燃?xì)庠钸M(jìn)行遠(yuǎn)程控制，如“打開(kāi)灶具”“關(guān)閉灶具”“調(diào)大火力”“調(diào)小火力”等。語(yǔ)音交互功能：用戶(hù)可以通過(guò)語(yǔ)音交互的方式，與系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)話，如詢(xún)問(wèn)當(dāng)前燃?xì)庠畹臓顟B(tài)、查看溫度和煤氣流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。智能語(yǔ)音播報(bào)是基于藍(lán)牙通信的智能化燃?xì)庠羁刂葡到y(tǒng)中非常重要的功能之一，它可以提升用戶(hù)的使用體驗(yàn)和安全性，減少燃?xì)庠钍褂弥械陌踩[患。

二維碼控制服務(wù)：基于藍(lán)牙通信的智能化燃?xì)庠羁刂葡到y(tǒng)中，二維碼控制服務(wù)是指用戶(hù)可以通過(guò)掃描燃?xì)庠钌系亩S碼，快速連接燃?xì)庠畈⑦M(jìn)行遠(yuǎn)程控制的服務(wù)。該服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：快速連接：用戶(hù)通過(guò)掃描二維碼，可以快速連接智能化燃?xì)庠詈褪謾C(jī)App，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。安全性保障：二維碼控制服務(wù)采用加密技術(shù)，確保連接過(guò)程的安全性，避免非法用戶(hù)對(duì)燃?xì)庠畹倪h(yuǎn)程控制和操作。遠(yuǎn)程控制：用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)App遠(yuǎn)程控制智能化燃?xì)庠?，如開(kāi)啟和關(guān)閉灶具、調(diào)整火力大小等。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：用戶(hù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃?xì)庠畹臓顟B(tài)，如溫度、煤氣流量等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并采取措施。二維碼控制服務(wù)也是基于藍(lán)牙通信的智能化燃?xì)庠羁刂葡到y(tǒng)中非常實(shí)用的功能之一，它可以提高用戶(hù)的使用便捷性和安全性，減少燃?xì)庠钍褂弥械陌踩[患。

通過(guò)燃智能調(diào)試系統(tǒng)，在用戶(hù)使用中，實(shí)時(shí)顯示燃?xì)庠畹臏囟群突鹆顟B(tài)、提醒用戶(hù)放入食材、自動(dòng)調(diào)整火力和持續(xù)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)烹飪的半自動(dòng)化，完成智能燃?xì)庠畹脑O(shè)計(jì)理念。為了能夠方便開(kāi)發(fā)者調(diào)試燃?xì)庠钣布O(shè)計(jì)了設(shè)備狀態(tài)信息顯示頁(yè)面，用戶(hù)可以方便地獲取設(shè)備的實(shí)時(shí)信息。為了幫助用戶(hù)進(jìn)行功能上的調(diào)試，設(shè)計(jì)了日志模塊，連接云端數(shù)據(jù)庫(kù)，保存各個(gè)操作的日志。為實(shí)現(xiàn)自定義菜譜的操作，建立了菜譜數(shù)據(jù)庫(kù)，在菜譜頁(yè)面用戶(hù)可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的菜譜數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改查操作。因此，燃智能調(diào)試系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)獲取藍(lán)牙設(shè)備信息、記錄操作日志、自由存放菜譜等功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于藍(lán)牙通信，將改進(jìn)后的燃?xì)庠钆c手機(jī)端小程序進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)與控制數(shù)據(jù)的相互傳遞，將硬件與軟件結(jié)合構(gòu)造了一個(gè)智能燃?xì)庠羁刂葡到y(tǒng)，滿足了智能烹飪需求。