智能晾衣系统

智能晾衣系统
摘要：目前市场上的任何一种晾衣架都无法做到全自动的作业：即当天气好的时候，把衣服晾出来，而当天气不好的时候，又可以关上门窗，利用对好天气的模拟对衣物进行室内晾晒。

智能晾衣系统就是这样一个聪明的机器人晾衣架。

当晾衣架感应到有雨水下来，哪怕是很小的细雨，他都会自动的关上窗门，同时打开紫外线消毒灯与吹风系统，对衣物进行晾晒。

而当天气好转，雨水蒸发干了之，又可以打开窗户。

让衣服接受阳光的沐浴。

产品在都市白领阶层将有很大的市场。

关键词：晾晒衣服，自动关窗，紫外线消毒，太阳能
一、引言
前段时间宿舍购置了洗衣机，由于不用像往常那样手洗衣服，顿时感觉解放了生产力，轻松了不少，而且也节省了不少时间。

但是衣服洗完总归要晾上衣架，这仍是件繁琐的事情，于是便一直寻思着能把晾衣服的过程给自动化了。

但是经过思考，觉得把自动化晾衣服仍是个过于复杂的系统，毕竟晾衣服是一个精细的动作过程，而非像种植水稻的机器一般做得如此粗放。

虽然这个思路是卡住了，不过晾衣服这件事情却一直在我的脑海里萦绕。

在老师的机器人概论课上，在认真听取了贾瑞昌老师对自动插秧机的讲解后，我得到了启发，脑海中有了另外的思路。

首先我们平时外出的时候，总会关好窗户，为的就是怕在离开家的这段时间里，如果下起大雨，不会打湿家里的地板和物品，也不会被大风把衣物吹落。

可是如果我们把门窗关得严严实实的话，那么我们的衣物又不能被有效的晾干，特别是在春天，这种春雨连绵、潮湿的季节，我们的衣服可能两天都干不了。

这样我们就会遇到一个很纠结的情况，当我们出门的时候，如果不关窗则衣物会被吹落打湿，如果关窗，衣物则不能被有效晾晒。

正是由于这个矛盾，让我们的晾衣服显得是那么的不智能和人性化。

由于就读于学校的经济管理学院，那么有一句对商人的格言我是深信不疑的，“解决矛盾的前提是发现或者制造矛盾。

”那么现在既然发现了矛盾，那么就要解决它。

那么本篇论文就是通过在课堂上学到的知识，通过分析问题，提出方案，结合现有科研成果的方法，解决衣服的晾晒过程中出现的问题。

一、衣服的晾晒原理
首先我们先要弄清楚我们晾晒衣服的原理。

我们要先明白即使我们不晾衣服，衣服同样也会干，晾衣服只是一个加速衣服脱水的过程，有两种因素导致我们的衣服可以被加速晾干，第一个是太阳光的照射，第二个是风吹。

而晾晒衣服的目的不仅仅是使衣服变干，晾晒同时还起到消毒的作用。

（一）太阳光照射
太阳光是由于太阳发生热核聚变反应产生的强烈光辐射，太阳光包含了各种波长的光：红外线、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、紫外线等，靠近红光的光所
含热能比例较大，紫光所含热能比例小。

阳光中的紫外线有很强的杀菌能力，一般细菌和某些病毒在阳光下晒半小时或数小时，就会被杀死。

紫外线是位于日光高能区的不可见光线。

依据紫外线自身波长的不同，可将紫外线分为三个区域。

即短波紫外线、中波紫外线和长波紫外线。

UVC波段，波长200～275nm，又称为短波灭菌紫外线。

它的穿透能力最弱，无法穿透大部分的透明玻璃及塑料。

日光中含有的短波紫外线几乎被臭氧层完全吸收。

短波紫外线对人体的伤害很大，短时间照射即可灼伤皮肤，长期或高强度照射还会造成皮肤癌。

紫外线杀菌灯发出的就是UVC短波紫外线。

由此我们知道，在阳光照射中，红光主要起到加温，加速衣物上的水蒸发的作用。

而紫光主要起到消毒的作用。

（二）自然风的风干
平时晾衣物的时候，风的作用也很重要，这就是为什么晚上晾衣服也能很快干的原因。

风的吹拂能够加速水的蒸发，同时能驱赶味道。

二、设计理念及创新性
（一）设计理念
智能晾衣系统的设计理念是实现智能化的晾衣过程，实现人们晾在衣架上的衣服的智能管理，无论人在不在家，在遇到天气情况骤变时，该系同能做出相应的智能化反应。

当白天的天气晴朗时，该系统的太阳能供电系统将进行采光，进行电能的储备。

当下雨的时候，该系统的传感器将控制窗户的关闭，同时打开智能晾衣系统中的紫外线消毒灯和风干系统，模拟了晴朗的天气，在避免衣物被打湿吹落的同时，更能使衣服的晾晒工作不被耽误。

此时关窗动作、紫外线消毒与风干系统所需能量均由太阳能电路系统提供，实现节能的目的。

当天转晴时，晾衣系统的传感器将控制窗户的打开，同时关闭紫外线消毒系统及风干系统，使衣物再次沐浴在阳光与自然风当中。

其中各个系统均可单独手动调整状态。

（二）创新性
纵观目前的晾衣架市场，虽然已经存在晾衣机、烘干机等等晾衣设备，但是其智能化、自动化以及对能源的利用率仍处于较低的水平。

目前的晾衣机主要通过加温及紫外线消毒功能实现对衣物的室内晾晒功能。

但其功能却不禁让我们反思，如果阳光明媚，大好天时，还有必要用这样的系统么？这对消费来说不仅仅是毫无吸引力，而且从宏观的角度来看，这种晾衣机对电能造成了浪费，与现在中国所提倡的节能减排，建设绿色文明不符。

由此看来，设计一个智能化的系统就显得尤其必要。

本系统最大的创新性就在于，能够对晾晒的衣物实现智能的全自动的管理，不仅排除了自然天气原因对晾晒衣物的影响，还最大程度的利用了太阳能。

既，能利用太阳与自然风晾晒时就用这些可再生资源晾晒，当天气不好时，就用太阳能储备的电能进行晾晒。

而此系统借鉴的下雨自动关窗系统，虽然在汽车等行业早有应用，但是却从未应用在家庭事务的智能管理上。

所以这也是在下雨自动关窗系统上的一大创新与拓展。

可以说如果此系统在当今中国市场将有一定的吸引力，特别是在都市年轻的白领阶层，因为年轻上班族们总是觉得家务活是一件苦差事，将此系统推向市场，必能受到这批受众的青睐，并且高能源利用率的设计理念也必能获得政府的支
持。

三、用鱼骨图进行机构方案拟定与分析
鱼骨图又称特性要因图[1]，如图1所示，它是管理学上用来分析问题的一种方法，从5个不同的角度或方面列出问题相关的因素，然后根据一定的条件，决定几个最重要的因素，来加以分析讨论。

这5个方面是：人、机、料、法、环（常称5M因素），人指的是造成问题产生人为的因素有哪些；“料”指基础的准备以及物料：“法”与事件相关的方式与方法问题是否正确有效：“环”指的是内外部环境因素的影响。

图1
鱼骨图的重要作用是提供一种系统分析问题的方法，即从系统的角度，针对一个问题，把与之关联的诸多因素寻找出来，并确定影响重要的因素。

智能晾衣系统从硬件角度看，它是一个比较复杂的机电一体化系统。

如图2所示。

图2
（一）总体方案的拟定
此系统包含三大部分：一种下雨关窗装置、紫外线消毒及风干系统、太阳能供电系统，下雨自动关窗系统。

其中涉及传感器、太阳能电路板、紫外线消毒灯、吹风机等等组件。

总系统如图3所示
图3
四、各部分结构的模块化分析
此系统包含三大部分：下雨关窗装置、紫外线消毒及风干系统、太阳能供电系统。

（一）下雨关窗装置
一种下雨关窗装置[2]，下雨时雨水浇到或潮气影响的悬挂在窗外的市售成品漏电感应器线上使漏电感应器内的开关闭合，这是控制器电路接通，电动机正转，主动链轮带动链条、固定链轮一并转动，在主动链轮与固定链轮之间的从动链轮在链条的带动下，沿滑到在转动中进行移动，并将窗子拉动关上，这是关窗到位形成开关K3的动接点端子被撞开固定接点C，这是整个回路断电，电动机停转。

5
如图4、图
图4 图5
（二）紫外线消毒系统
本晾衣系统采用全自动紫外线杀菌灯，该灯在同类消毒灯中具有智能化，对人体伤害小，适宜家庭使用的特点。

此消毒灯充分考虑到紫外线对人体的直接照射而存在的多种弊病，充分发挥
紫外线杀菌的长处，克服紫外线对人体的直接照射而有伤害的短处，使紫外线杀
菌更适用于家庭这种人离灯较近的场合。

全自动紫外线杀菌灯选用杀菌率最高的杀菌灯管、采用最先进的电子定时芯片、使用准确率最高的安全人体红外感应系统、制作全反射紫外光的镜面不锈钢板反光罩、设计了与现使用电源及其开关共同使用的互补互控电路。

在全自动紫外线杀菌灯杀菌工作开始时，如紫外线照射范围内存在人员，则全自动紫外线杀菌灯不会进行工作，当人员离开30秒后，再进行本次杀菌工作。

当全自动紫外线杀菌灯在正常进行杀菌工作时，如紫外线照射范围内有人员进入，全自动紫外线杀菌灯会自动停止工作。

（三）风干系统
使用小功率的小型吹风机即可，因为是模拟晴朗天气，所以自然风速也不用快。

使用的吹风机必须是低噪音的，因为是在室内使用，所以应该将噪音降至最低。

风干系统中可加装加热装置，可以手动调节吹热风或是冷风。

（四）太阳能电路系统及各关键系统的关联设计
这一部份的设计由于设计大量的专业知识，所以无法深入讨论。

太阳能电池板一定要做到性价比高，而中国市场上的太阳能电路板想来以物美价廉著称，相信解决这一点不难。

剩下的就是各个部件之间的关联设计了。

五、总结
到此，本智能晾衣系统的框架得以基本建立。

由于本身专业知识的局限，暂时无法在结构设计、机械电路、程序编制中进一步深入，但是相信在老师的耐心指导下，这个作品一定可以得以完善。

参考文献
[1]、李尚荣李永新等RoboCup小型足球机器人结构设计与分析[J] 安徽2003
[2]、韩济聪一种下雨关窗装置[J] 辽宁2006。