李晨夕 王勇祺 高亞麗 李政 劉猛

摘要：冰箱食品保鮮定時(shí)器的主要載體為冰箱，通過(guò)該產(chǎn)品可以使家用普通冰箱實(shí)現(xiàn)智能化。該產(chǎn)品由STM32控制、通過(guò)電容屏實(shí)現(xiàn)觸屏顯示與控制，結(jié)合時(shí)鐘模塊、語(yǔ)音播放模塊、WIFI模塊、機(jī)器視覺(jué)OpenCV技術(shù)實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的控制，然后通過(guò)APP Inventor在Java環(huán)境下制作了一個(gè)APP，通過(guò)WIFI將數(shù)據(jù)同步到手機(jī)當(dāng)中，使家用普通冰箱實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)+與人工智能的功能。

關(guān)鍵詞：保鮮定時(shí)器；STM32控制；機(jī)器視覺(jué)OpenCV；APP；互聯(lián)網(wǎng)+；人工智能

前言

隨著居民們?cè)絹?lái)越高的飲食需求和客觀氣候原因，冰箱已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。但是，我們?jīng)常會(huì)遇見(jiàn)如下情況，我們時(shí)常會(huì)將食物放在冰箱的保鮮層以后，忘記了是什么時(shí)候放進(jìn)去的，然后將該食物遺忘在冰箱里面，當(dāng)我們?cè)倩叵肫鹚臅r(shí)候，該食物已經(jīng)變質(zhì)或者口味已經(jīng)發(fā)生了極大的變化，從而導(dǎo)致食品浪費(fèi)或者人們不慎食入該變質(zhì)的食物造成身體上的巨大傷害。

更為嚴(yán)重的是，如果我們還未想起該變質(zhì)食物而仍繼續(xù)將它放置在冰箱當(dāng)中，則會(huì)滋生很多細(xì)菌，該細(xì)菌會(huì)適應(yīng)冰箱保鮮層的溫度，從而不斷滋生繁殖。此時(shí)，冰箱中的各類(lèi)食物則會(huì)成為細(xì)菌的養(yǎng)分，而我們的冰箱則會(huì)成為細(xì)菌們的天堂！

1.市場(chǎng)現(xiàn)狀

目前的智能冰箱實(shí)現(xiàn)保鮮的辦法是根據(jù)所存放食品所需的最佳溫度、濕度，最佳光照，異味及微生物的控制水平值來(lái)利用溫度傳感器和壓縮機(jī)控制食品保鮮的溫度及降溫速度、利用濕度傳感器和控濕裝置調(diào)節(jié)食品保鮮環(huán)境的濕度，利用氣味傳感器和凈味裝置降低食品保鮮環(huán)境的異味濃度，利用除菌裝置控制食品保鮮環(huán)境的微生物水平，以及利用光合保鮮裝置控制食品保鮮的光照保鮮。但是冰箱里一般放的食品多而雜，每類(lèi)食品要達(dá)到最佳保鮮水平顯然不可能，那么唯一的辦法就是折中處理，即將條件調(diào)到所存食品的加權(quán)平均值，但這顯然又不夠保鮮。另一方面，該智能冰箱成本較高，不適宜普通家庭的使用，很難普及。同時(shí)，此類(lèi)冰箱沒(méi)有將該食物的剩余保鮮周期具體的顯示在人們的視野之中，從而用戶沒(méi)有對(duì)該食物剩余保鮮期限有一個(gè)明確的了解。

基于此嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，我們?cè)谙肟刹豢梢灾谱饕粋€(gè)產(chǎn)品，既可以以一種更加新穎的方式，將該食物的保鮮周期如同計(jì)時(shí)時(shí)鐘那樣非常具體的顯示在人們的視野之中，又可以極大地消減成本，使該技術(shù)可以通過(guò)對(duì)家用普通冰箱進(jìn)行新的賦能，實(shí)現(xiàn)普通冰箱的智能化。產(chǎn)品操作簡(jiǎn)單易行，可以讓不同年齡段的人們快速使用，讓人們買(mǎi)得起的同時(shí)又可以真切的感受到智能技術(shù)帶給人們的便利。

2.市場(chǎng)調(diào)查

我們抽取一千多名社會(huì)上各個(gè)年齡段的人們，通過(guò)對(duì)該項(xiàng)目設(shè)置的具體問(wèn)題，準(zhǔn)確的驗(yàn)證了該產(chǎn)品的市場(chǎng)前景和用戶需求性。如下為對(duì)該數(shù)據(jù)的具體分析：首先，人們是否經(jīng)常將食物遺忘在冰箱而使食物變質(zhì)進(jìn)行分析得出76.5%的人們都存在該情況，然后對(duì)該問(wèn)題是否對(duì)人們的日常生活造成一定程度的困擾進(jìn)行調(diào)查得出該問(wèn)題對(duì)80.34%人們?cè)斐闪艘欢ǔ潭鹊睦_，隨之基于該問(wèn)題我們?cè)O(shè)計(jì)了該冰箱食品保鮮定時(shí)器，得到了84.13%的支持率，最后人們通過(guò)對(duì)我們產(chǎn)品的價(jià)格預(yù)算，實(shí)用性，方便性，可操作性等多方面考慮，最終有82.04%的人們覺(jué)得該冰箱食品保鮮定時(shí)器的市場(chǎng)前景是非常可觀的。通過(guò)分析該市場(chǎng)調(diào)研的數(shù)據(jù)，也進(jìn)一步論證了該項(xiàng)目的可行性，同時(shí)也較為客觀的論證了該產(chǎn)品的潛在價(jià)值和市場(chǎng)前景。

3.可行性分析

3.1方案實(shí)施

本裝置主要用到設(shè)計(jì)STM32單片機(jī)、三維制圖軟件、機(jī)器視覺(jué)OpenCV和APP制作方面的知識(shí)。STM32單片機(jī)作為控制模塊主要負(fù)責(zé)整個(gè)裝置的運(yùn)行過(guò)程，包括時(shí)鐘模塊來(lái)對(duì)保鮮時(shí)間計(jì)時(shí)，顯示屏的運(yùn)行，與APP的無(wú)線連接，語(yǔ)音模塊的使用，以及與圖像識(shí)別裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?；三維制圖軟件主要來(lái)進(jìn)行該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；OpenCV攝像頭識(shí)別主要負(fù)責(zé)對(duì)食品的圖像識(shí)別來(lái)獲取相應(yīng)參數(shù)；同時(shí)通過(guò)APP Inventor制作出來(lái)一個(gè)APP，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)用戶與產(chǎn)品的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。

該冰箱食品保鮮定時(shí)器的作用對(duì)象是家用普通冰箱，通過(guò)磁吸附可以附著在冰箱上面，該產(chǎn)品外觀較為精致，體積與正常平板電腦一個(gè)大小，在冰箱上面可以作為一個(gè)小的裝飾品，不會(huì)影響冰箱的正常使用和外觀。該產(chǎn)品主要的功能是在將食品放入冰箱前在攝像頭前掃描，獲取此食品當(dāng)前信息并與已存放在在大數(shù)據(jù)中的相應(yīng)數(shù)據(jù)參數(shù)比對(duì)，獲取保鮮周期，并將食物的保鮮周期和剩余保鮮時(shí)間顯示在裝置的顯示屏中，然后通過(guò) APP，將數(shù)據(jù)同步在手機(jī)當(dāng)中方便遠(yuǎn)程監(jiān)控。當(dāng)該食物的保鮮時(shí)間只剩一半時(shí)，該顯示屏中會(huì)出現(xiàn)剩余保鮮時(shí)間不足，請(qǐng)盡快食用的提醒；當(dāng)保鮮時(shí)間已過(guò)，屏幕上會(huì)顯示該食物已經(jīng)變質(zhì)，同時(shí)該數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)绞謾C(jī)當(dāng)中。各類(lèi)食物的保鮮周期我們已經(jīng)通過(guò)數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)附錄），可以準(zhǔn)確的計(jì)算出來(lái)，同時(shí)已經(jīng)將數(shù)據(jù)輸入到該裝置當(dāng)中。用戶只需將食物放到冰箱即可，不需要額外的做一些動(dòng)作。

3.2產(chǎn)品圖紙

3.3創(chuàng)新點(diǎn)分析

①利用圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)了該產(chǎn)品的全自動(dòng)操作。通過(guò)利用機(jī)器視覺(jué)OpenCV技術(shù)，在用戶將該食物放在冰箱的同時(shí)，該裝置自動(dòng)識(shí)別食物類(lèi)別和剩余保鮮周期，然后將該食物的信息從大數(shù)據(jù)中調(diào)取到顯示屏上。

②制作了一個(gè)APP實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的智能互聯(lián)。通過(guò)APP Inventor制作一個(gè)了AP，通過(guò)WI-FI傳輸、藍(lán)牙傳輸，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)與產(chǎn)品的數(shù)據(jù)傳輸和控制，食品信息會(huì)呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)的APP上，用戶能夠通過(guò)手機(jī)了解食品保鮮狀態(tài)，使食品保鮮器更加智能化，實(shí)現(xiàn)了智能互聯(lián)的意義所在。

③使家用普通冰箱實(shí)現(xiàn)智能化。通過(guò)在普通冰箱上附著該產(chǎn)品，從而使普通冰箱有了新型智能冰箱才擁有的技術(shù)，而用戶所付出的成本更低。

4.結(jié)束語(yǔ)

目前智能冰箱發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入生態(tài)2.0時(shí)代，從云管家、云操控、云影音、云社區(qū)、云超市五維實(shí)現(xiàn)智能生態(tài)。就像智能電視一樣，未來(lái)智能冰箱很大可能通過(guò)生鮮、影音、菜譜等內(nèi)容商民合作或者是以內(nèi)容為主的垂直整合硬件開(kāi)發(fā)模式來(lái)運(yùn)營(yíng)用戶，就像現(xiàn)在的小米、樂(lè)視一樣，生態(tài)圈模式將會(huì)在未來(lái)以水箱為核心的主流廚房經(jīng)濟(jì)。企業(yè)更加注重保鮮技術(shù)。經(jīng)歷了風(fēng)冷和變頻的普及，今年冰箱的技術(shù)升級(jí)又回歸到了保鮮的本質(zhì)。該產(chǎn)品除了可以實(shí)現(xiàn)保鮮定時(shí)的功能外，還運(yùn)用智能互聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了手機(jī)與產(chǎn)品的數(shù)據(jù)傳輸和控制，更為重要的是此產(chǎn)品是在現(xiàn)有普通冰箱上的一個(gè)功能實(shí)現(xiàn)，成本較低，能真正的深入千家百戶，方便人們的生活。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫家廣等 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 清華大學(xué)出版社 1986

[2]毛星云等 OpenCV3編程入門(mén) 電子工業(yè)出版社 2015.02

[3]張洋等 原子教你玩STM32（第二版）北京航空航天大學(xué)出版社 2015.11

[4]瞿紹軍 APP Iventor移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā) 人民郵電出版社 2016.08