基于共享经济的智能睡眠蛋系统设计与应用分析

杨 华，刘 红，高语涵，周先军

（湖北工业大学 电气与电子工程学院，湖北 武汉 430068）

随着互联网技术的不断发展，资源共享成为这个时代发展的重要趋势。由于共享产品方便便捷、价格实惠，受到了越来越多的人的认可[1]。而且现如今人们对睡眠质量的关注也在逐步上升，因为在现代快节奏、高压力的生活中，大部分人睡眠无法得到保障[2]。

目前，市面上都是睡眠舱而不是睡眠蛋，无法给人足够的安全感，且现有的睡眠舱没有相应的智能化服务，导致运营者管理起来困难，使用者体验效果差。

针对以上情况，设计了一种基于共享经济下的智能睡眠蛋系统，可以全天24 h提供高质量的在线服务。使用者只需要扫描二维码，录入个人信息，提交订单并成功付费，即可享受到一个安静舒适、干净便捷、智能的睡眠环境。

1 智能睡眠蛋系统方案设计

智能睡眠蛋的整体实现分为3层结构：

1.1 信息采集层

收集信息，完成睡眠蛋的检测和控制，可感知和控制蛋内环境状态。

1.2 信息传输层

将收集到的信息数据进行传输，可以通过路由器连接到后台服务器，实时收集睡眠蛋内的信息，对多个参数进行融合处理。

1.3 信息管理层

信息管理及信息决策，云服务器作为后台，通过云平台进行数据存储、分析处理以及智能决策，保证系统稳定和数据安全。

智能睡眠蛋系统整体工作结构如图1所示。

图1 智能睡眠蛋系统整体工作结构

由上述智能睡眠蛋系统的总体结构可知，这3层结构可完成睡眠蛋基本功能：实现线上预约时间，舱门人脸识别开锁，启动自动更换床单、通风换气、杀菌消毒，进入睡眠蛋内触发消防功能模块、环境质量检测模块以及其他模块，通过云服务器可以进行远程监控，同时计时计费[3]。

2 系统功能模块分析

2.1 人脸识别模块

使用人脸识别系统可以对智能睡眠蛋使用者进行有效的识别验证和信息登记，具有较好的安全性、稳定性与保密性。主要包括主控模块、数据存储模块、人脸图像采集与识别模块、检测模块。

（1）主控模块：信息的主要控制和工作分配，根据提前录入的算法对人脸进行匹配，如若成功，识别通过；反之，则识别失败[4]。

（2）数据存储模块：包括智能睡眠蛋使用者的个人信息以及人脸图像信息等，是庞大的数据信息的集成体系。

（3）人脸图像采集与识别模块：系统的输入与识别部分，实现人脸图像的采集以及信息的管理与识别。

（4）人脸检测模块：对人脸进行检测识别，送入数据库通过主控模块进行对比识别。

人脸识别处理过程如图2所示。

图2 人脸识别处理过程示意图

如今，人脸识别技术已经非常的成熟，有很多实际的应用，这里通过OpenCV提供用来检测人脸算法函数实现[5]。在系统运行过程中，对人脸特征信息进行采集，经过反复的处理，进行特征提取，系统进行人脸识别，进而打开门[6]。

2.2 自动化床单更换模块

因为需要保持内部整洁，但床单更换的人力成本较高，所以我们借助自动化床单更换装置对睡眠蛋内用过的床单进行自动更换。主要包括第一滚轴、第二滚轴和控制设备。

（1）第一滚轴：用于缠绕干净的目标床单的一端，在第二滚轴的带动下，以相同大小的角度进行自转。

（2）第二滚轴：和第一滚轴平行设置，用于缠绕用过的目标床单的第二端，第一端和第二端为相对的两端。

（3）控制设备：和第二滚轴连接，用于控制第二滚轴的自转，以使目标床单向第二滚轴缠绕且从第一滚轴上转出，实现对已用部分的更换[7]。

睡眠蛋床单自动更换装置结构如图3所示。

图3 睡眠蛋床单自动更换装置结构图

2.3 室内环境检测模块

虽然睡眠蛋两侧有换气扇，但空间依旧十分密闭，因此容易导致室内环境温度升高，湿度上升和氧气不足，一些身体抵抗能力弱的人容易引发生命安全问题[8]。所以需要保证使用者能长期处于优质的室内环境。在这一部分采用STM32芯片作为室内各项指标采集的主控模块，通过温湿度传感器、气压传感器、光照强度传感器等检测模块采集室内各项数据，经过处理后通过路由器将数据传送至云服务器，通过信号实现人机交互[9]。

通过互联网实时接收室内环境检测数据，对多种参数进行融合处理，将信息存储在数据库中，并根据环境需要或者用户指令进行智能决策调节[10]，当然，使用者也可根据自己需要手动调节。

室内环境检测模块结构如图4所示。

图4 室内环境检测模块结构图

2.4 杀菌消毒模块

杀菌消毒模块就是由紫外线灯照射进行消毒杀菌，当后台检测到本次消费结束后会自动控制智能睡眠蛋开启紫外线灯进行杀菌消毒工作，以保持智能睡眠舱干净、卫生。

杀菌消毒模块控制流程如图5所示。

图5 杀菌消毒模块控制流程图

2.5 语音音乐模块

语音音乐模块在智能睡眠蛋使用者在进入睡眠蛋后自动开启，系统会根据使用者预约的使用时间来设置时间提醒。使用者人脸识别成功后会触发“欢迎使用”语音模块，在使用时间2 min时，启动音乐模块，让使用者在音乐中缓慢苏醒。使用者也可以根据自己需要选择手动开启定时模块或者关闭语音音乐模块。

2.6 消防功能模块

消防安全问题是大多数应用系统必须考虑到的因素，消防功能模块是最基础的模块，当检测到有火灾时，系统自动开启报警功能。消防功能保持24 h开启状态，对火灾进行防范。

消防报警功能模块如图6所示。

图6 消防报警控制系统原理图

2.7 其他模块

为完善智能睡眠蛋系统，根据制作经费和用户需求的不同可适当增加一些娱乐项目的模块。

3 智能睡眠蛋的应用价值

3.1 对社会的价值

从社会角度出发，首先，智能睡眠蛋占地面积小，可叠加放置且隐私性强，不会占用较大的公共资源，可将该睡眠蛋提供给对睡眠有需求的场地，如火车站、学校图书馆、旅游景点以及各个企业。其次，该共享睡眠蛋从一定程度上解决了社会上许多人的碎片化睡眠问题，从而提升了他们的工作效率，进而提升社会效益。

3.2 对运营商的价值

从运营商角度出发，首先，我国的睡眠行业市场前景大，且睡眠产业具有巨大的利润和发展空间。此外，该智能睡眠蛋采用智能化管理，许多原本需要人工完成的事情现在采用自动化处理，不用另外安排人力，为运营商节省了一笔不小的成本。

3.3 对使用者的价值

从用户角度出发，首先，该蛋壳由隔音隔热材料构成，保证了室内环境不受室外的影响，蛋状的外壳唤醒人类对母亲子宫的本能眷恋，让人睡得舒心。其次，智能睡眠蛋安静、安全、卫生，且该系统尽量简化使用流程。用户只需关注微信公众号进行实名认证注册，录入人脸信息，然后进行智能睡眠蛋系统的预约申请，申请成功后，到了预约时间即可刷脸进入睡眠蛋内开始休息。

4 结束语

基于共享经济下的智能睡眠蛋系统，是在共享经济下诞生的一种新型共享产品。现如今的城市的睡眠市场依然存在，碎片化睡眠需求也日益增加，要做好这方面的工作就必须做好充足的市场调研，运用科学的手段，充分利用互联网、物联网等方面的新技术建设一个完整的智能睡眠蛋系统。同时，在今后的日常工作开展中，不断的优化和完善系统的功能，逐渐满足各方面的要求，给使用者带来更好的体验。