CN102707644A - 一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统，包括有脉搏检测器，脉搏检测器设有采集微处理器，采集微处理器的信号输入端与振动传感器相连，采集微处理器的输出端与无线发送电路相连，无线发送电路与水电设备控制器中的无线接收电路无线连接，无线接收电路与接收微处理器的输入端相连，接收微处理器的输出端与继电器电路无线相连，继电器电路再与水电设备开关相连，其实现方法是，脉搏检测器将检测的苏醒信号或睡眠信号通过采集微处理器发送至水电设备控制器，接收微处理器通过继电器电路控制水电设备关闭或开启，具有降低家用水电事故的发生率的特点。

Description

一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种家庭水电管理系统，具体涉及一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统及其实现方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对家庭设备智能化的要求也不断升高，而电子技术的发展也促使了智能家居的出现。早在20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化（HE, Homen Electronics）就已经出现，后来称之为智能家居。智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

在快节奏生活中，由于人们睡眠后忘记关闭水电设备所诱发的安全事故时有发生。目前，由于没有有效的家用水电设备管理系统，导致家用水电设备事故的不断发生，人们迫切要求将安全因素更多地考虑到智能家居里，用以提高家庭安全水平。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统及其实现方法，利用人体脉搏的特征来对家用水电设备进行管理，用以解决现有同类产品缺乏问题，同时降低家用水电事故的发生率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统，包括有脉搏检测器，脉搏检测器设有采集微处理器，采集微处理器的信号输入端与振动传感器相连，采集微处理器的输出端与无线发送电路相连，无线发送电路与水电设备控制器中的无线接收电路无线连接，无线接收电路与接收微处理器的输入端相连，接收微处理器的输出端与继电器电路无线相连，继电器电路再与水电设备开关相连。

所述的继电器电路的数量至少有一组。

脉搏检测器主要用于检测人体脉搏，判断人体是否处于休眠状态并将检测到的信息实时的发送给水电设备控制器。水电设备控制器主要负责接收脉搏检测器传来的信息、控制水电开关的打开和关闭。

所述的脉搏检测器包括振动传感器，采集微处理器，无线发射电路，通过振动传感器采集脉搏信号并通过无线发射电路发射至水电设备控制器。

所述的水电设备控制器包括接收微处理器、继电器电路、无线接收电路和电源装置，当水电设备控制器的无线接收电路接收到来自脉搏检测器发来的睡眠信号时，水电设备控制器中的接收微处理器将通过继电器电路动作来关闭接入本系统中的水电设备；当水电设备控制器的无线接收电路接收到来自脉搏检测器发来的苏醒信号时水电设备控制器通过继电器电路动作打开水电设备开关。

一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统的实现方法，包括以下步骤：

首先，分别检测佩戴人苏醒状态和睡眠状态时的脉搏速率范围，我们采用检测佩戴人每分钟脉搏数来计算脉搏速率，佩戴人苏醒时采集5组数据取平均值E1，佩戴人睡眠时采集5组数据取平均值E2，苏醒状态的脉搏速率范围为E1-10/min～E1+20/min，睡眠状态的脉搏速率范围为E2-20/min～E1-10/min，并将此速率范围输入采集微处理器（4），将程序初始化数据；

其次，佩戴好脉搏检测器后，振动传感器开始采集佩戴者的脉搏信号，并将采集到的脉搏信号传给采集微处理器，采集微处理器计算脉搏速率，根据设置好的脉搏速率进行比对判断，测量采用计数法实现，本系统采用15s计数法，连续的4个15s计数值的累加值即为每分钟采集到的脉搏数，如果佩戴人脉搏速率小于E1-10/min，并且2min内连续保持在E2-20/min～E1-10/min的范围，即可认定为佩戴人进入睡眠状态（采集周期为15秒，也就是连续8次测量都在此范围，足以保证判断的准确性），反之，如果佩戴人脉搏速率大于E1-10/min，并且2min内连续保持在E1-10/min～E1+20/min的范围，即可认定为佩戴人回到苏醒状态，进而判断人体处于苏醒状态还是睡眠状态；

最后，采集微处理器将睡眠信号（系统判断出佩戴人从苏醒状态进入睡眠状态时产生的电信号）或苏醒信号（系统判断出佩戴人从睡眠状态回到苏醒状态时产生的电信号）通过无线发送电路、水电设备控制器中的无线接收电路，发送给接收微处理器，接收微处理器通过继电器电路控制水电设备关闭或开启。

本发明主要通过检测人体脉搏来判断主人是否睡着，如果主人睡着，则关闭连接在本系统内的水电设备和大功率设备。

所述睡眠信号由脉搏检测器通过检测人体手腕脉搏产生。当人体从一个正常的苏醒状态进入睡眠状态时，人体的脉搏速率会降低，从一个高速率范围进入一个低速率范围，这时脉搏检测器的采集微处理器经过信息处理后将这一变化信号通过无线发射电路发送到水电设备控制器。此时发送的是睡眠信号。

所述苏醒信号同样由脉搏检测器通过检测人体手腕脉搏产生。当人体从睡眠状态进入苏醒状态时，人体的脉搏速率会升高，从一个低速率范围进入一个高速率范围，此时采集微处理器将这一变化信号即苏醒信号发送至水电设备控制器。

所述振动传感器负责采集脉搏信号。

所述的电源装置包括依次连接的电源转换电路、稳压电路和+5V +12V直流电压；主要负责给水电设备控制器供电，而脉搏检测器采用锂电池供电。

所述继电器电路主要用于接入设备的通电开关控制。

所述接收微处理器主要负责对接收到信号进行处理，进而发出相应指令继电器电路的通断。

本发明的优点：脉搏检测器有单独的采集微处理器控制，使得脉搏检测器只在人体从苏醒状态到睡眠状态或从睡眠状态到苏醒状态才进行无线发射；发射次数少、不存在因无线发射对人体的辐射问题。水电设备控制器也有独立的接收微处理器进行管理，可以根据需要对接入系统的水电设备进行选择性的控制，例如不行对某些设备进行管理了，只需在程序上做一些改动便可实现。本发明分脉搏检测器、水电设备控制器安装方便。因两个装置之间是无线传输不存在布线问题。本发明还设置有手动开关，如果系统发生故障，通过手动按钮关闭系统，回到原先的供电线路。本发明可以减少因人们睡着后忘记关掉一些高功率设备和煤气设备而引发的意外事故，本发明尤其对一些上了年纪的老人和小孩独自在家时有着重要意义。

在目前快节奏生活中，由于人们睡眠后忘记关闭水电设备所诱发的安全事故时有发生，本发明就是将这一睡眠因素考虑进去，利用人体脉搏来判断人体的睡眠状态，进而实现睡眠后由本发明所设计的系统自动关闭相关水电设备，最终解决由于睡眠后忘记关闭水电设备所带来的安全隐患问题。本设计利用传感器技术与微处理器相结合的办法，通过检测脉搏将睡眠因素内化到本系统中，从而解决这一安全问题，本设计采用无线收发技术，布线简单；采用微处理器来管理系统，管理更为简单方便；可根据用户需要编写程序，灵活方便；在解决安全问题的同时也起到节能减排的效果，符合社会发展的需要。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明脉搏检测器的控制原理框图。

图3 为本发明水电设备控制器的控制原理框图。

图4为本发明脉搏检测器的主程序流程图。

图5 为本发明水电设备控制器的主程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，包括有脉搏检测器7，脉搏检测器7设有采集微处理器4，采集微处理器4的信号输入端与振动传感器6相连，采集微处理器4的输出端与无线发送电路5相连，无线发送电路5与水电设备控制器8中的无线接收电路1无线连接，无线接收电路1与接收微处理器2的输入端相连，接收微处理器2的输出端与继电器电路3无线相连，继电器电路3再与水电设备开关相连。脉搏检测器7设计为手腕式，采集的脉搏是手腕处的脉搏，由于个体具有差异性，佩戴人在第一次使用时要先测一下苏醒状态的脉搏范围和睡眠状态的脉搏范围，以便程序初始化数据。在脉搏检测器7中，振动传感器6负责采集人体脉搏信号；微处理器4负责计算脉搏速率，进而判断人体处于苏醒状态还是睡眠状态，同时控制无线发送电路5发送“苏醒信号”或者睡眠信号；无线发送电路5负责发送无线信号。在水电设备控制器8中，继电器电路3主要负责家庭水电设备的接入；微处理器2负责控制继电器的开合，处理来自无线接收电路1的信号；无线接收电路1负责接收无线信号。

本发明具体工作原理如下：

1）电源装置:通过将220V进行电压变换，经稳压电路变成+5V +12V直流电压，提供给水电设备控制器8使用。而脉搏检测器7使用3.3V锂电池供电；

2）脉搏检测器7中的振动传感器6将采集到的脉搏信号转换为电信号传送给采集微处理器4，采集微处理器4通过单位时间计数脉搏信号来判断人体的脉搏速率属于哪个范围，进而确定人体处于“苏醒状态”或者“睡眠状态”；

3）当从“苏醒状态”到“睡眠状态”时采集微处理器4将“睡眠信号”通过无线发送电路5发送至水电设备控制器8；当从“睡眠状态”到“苏醒状态”时采集微处理器4将“苏醒状态”通过无线发送电路发送至水电设备控制器8；

4）水电设备控制器8中的无线接收电路1负责接收由脉搏检测器7发送过来的信号，接收微处理器2通过判断接收信号的不同对继电器电路3进行相对应的控制，进而实现对家庭水电设备的开启与关闭控制。

本发明的具体操作：

本发明的脉搏检测器7设计为手腕式，用于测量手腕处脉搏，如同手表一样佩带方便。水电设备控制器8主要固定在水电设备的用电线路集中处，同时设置有备用线路，一旦本系统出现故障，可以手动切换至正常用电状态，此时本系统被关闭掉，相当于没有安装本系统。

本发明脉搏检测器程序流程：

步骤1：振动传感器检测6采集信号，处于采集信号状态；

步骤2：微处理器4判断脉搏信号速率是否有范围之间的跳变，如果有跳变则进入步骤3，否则返回步骤1；

步骤3：微处理器4将发生跳变后产生的“睡眠信号”或者“苏醒信号”通过无线发射电路5发送至水电设备控制模块B；

步骤4：信号发送成功则返回步骤1，否则返回步骤3；

本发明的水电设备控制器程序流程：

步骤1：无线接收电路1处于接收信号状态。

步骤2：当收到“睡眠信号”微处理器2通过向继电器电路3发送命令，使其关闭相应的水电设备；当收到“苏醒信号”时微处理器2通过向继电器电路3发送打开命令，从而打开相应的水电设备。否则返回步骤1。

实施例一

一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统的实现方法，包括以下步骤：

首先，分别检测佩戴人苏醒状态和睡眠状态时的脉搏速率范围，我们采用检测佩戴人每分钟脉搏数来计算脉搏速率，佩戴人苏醒时采集5组数据取平均值E1，佩戴人睡眠时采集5组数据取平均值E2，苏醒状态的脉搏速率范围为E1-10/min～E1+20/min，睡眠状态的脉搏速率范围为E2-20/min～E1-10/min，并将此速率范围输入采集微处理器4，将程序初始化数据；

其次，佩戴好脉搏检测器后，振动传感器开始采集佩戴者的脉搏信号，并将采集到的脉搏信号传给采集微处理器4，采集微处理器4计算脉搏速率，根据设置好的脉搏速率进行比对判断，测量采用计数法实现，本系统采用15s计数法，连续的4个15s计数值的累加值即为每分钟采集到的脉搏数，如果佩戴人脉搏速率小于E1-10/min，并且2min内连续保持在E2-20/min～E1-10/min的范围，即可认定为佩戴人进入睡眠状态（采集周期为15秒，也就是连续8次测量都在此范围，足以保证判断的准确性），反之，如果佩戴人脉搏速率大于E1-10/min，并且2min内连续保持在E1-10/min～E1+20/min的范围，即可认定为佩戴人回到苏醒状态，以此判断人体处于苏醒状态还是睡眠状态；

最后，采集微处理器4将判断出的人体状态变化信息，以睡眠信号（系统判断出佩戴人从苏醒状态进入睡眠状态时产生的电信号）和苏醒信号（系统判断出佩戴人从睡眠状态回到苏醒状态时产生的电信号）的形式通过无线发送电路5、水电设备控制器8中的无线接收电路1，发送给接收微处理器2，接收微处理器2通过继电器电路3控制水电设备关闭或开启。

实施例二

一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统的实现方法，包括以下步骤：

首先，分别检测佩戴人苏醒状态和睡眠状态时的脉搏速率范围，我们采用检测佩戴人每分钟脉搏数来计算脉搏速率，佩戴人苏醒时采集5组数据取平均值E1，佩戴人睡眠时采集5组数据取平均值E2，苏醒状态的脉搏速率范围为E1-10/min～E1+20/min，睡眠状态的脉搏速率范围为E2-20/min～E1-10/min，并将此速率范围输入采集微处理器4，将程序初始化数据；

其次，佩戴好脉搏检测器后，振动传感器开始采集佩戴者的脉搏信号，并将采集到的脉搏信号传给采集微处理器4，采集微处理器4计算脉搏速率，根据设置好的脉搏速率进行比对判断出佩戴人的脉搏属于哪个范围，进而确定佩戴人处于苏醒状态还是睡眠状态；

最后，采集微处理器4将睡眠信号（系统判断出佩戴人从苏醒状态进入睡眠状态时产生的电信号）或苏醒信号（系统判断出佩戴人从睡眠状态回到苏醒状态时产生的电信号）通过无线发送电路5、水电设备控制器8中的无线接收电路1，发送给接收微处理器2，接收微处理器2通过继电器电路3控制水电设备关闭或开启。

本发明一种利用人体脉搏的家庭水电管理系统，其系统安装时保留原有家庭线路，当系统故障时可手动切换回原来的家庭供电线路，避免了因系统故障带给人们的不变。

Claims (3)

1.一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统，其特征在于，包括有脉搏检测器（7），脉搏检测器（7）设有采集微处理器（4），采集微处理器（4）的信号输入端与振动传感器（6）相连，采集微处理器（4）的输出端与无线发送电路（5）相连，无线发送电路（5）与水电设备控制器（8）中的无线接收电路（1）无线连接，无线接收电路（1）与接收微处理器（2）的输入端相连，接收微处理器（2）的输出端与继电器电路（3）无线相连，继电器电路（3）再与水电设备开关相连。

2.根据权利要求1所述的一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统，其特征在于，所述的继电器电路（3）的数量至少有一组。

3.一种利用脉搏控制家用水电设备的管理系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，分别检测佩戴人苏醒状态和睡眠状态时的脉搏速率范围，我们采用检测佩戴人每分钟脉搏数来计算脉搏速率，佩戴人苏醒时采集5组数据取平均值E1，佩戴人睡眠时采集5组数据取平均值E2，苏醒状态的脉搏速率范围为E1-10/min～E1+20/min，睡眠状态的脉搏速率范围为E2-20/min～E1-10/min，并将此速率范围输入采集微处理器（4），将程序初始化数据；

其次，佩戴好脉搏检测器后，振动传感器开始采集佩戴者的脉搏信号，并将采集到的脉搏信号传给采集微处理器（4），采集微处理器（4）计算脉搏速率，根据设置好的脉搏速率进行比对判断，测量采用计数法实现，本系统采用15s计数法，连续的4个15s计数值的累加值即为每分钟采集到的脉搏数，如果佩戴人脉搏速率小于E1-10/min，并且2min内连续保持在E2-20/min～E1-10/min的范围，即可认定为佩戴人进入睡眠状态，采集周期为15秒，也就是连续8次测量都在此范围，足以保证判断的准确性，反之，如果佩戴人脉搏速率大于E1-10/min，并且2min内连续保持在E1-10/min～E1+20/min的范围，即可认定为佩戴人回到苏醒状态；

最后，采集微处理器（4）通过判断佩戴人脉搏速率的范围归属变化，来确定是否发送相应无线信号；

如果发生睡眠状态与苏醒状态之间的变化，则采集微处理器（4）将睡眠信号（系统判断出佩戴人从苏醒状态进入睡眠状态时产生的电信号）或苏醒信号（系统判断出佩戴人从睡眠状态回到苏醒状态时产生的电信号），通过无线发送电路（5）、水电设备控制器（8）中的无线接收电路（1），发送给接收微处理器（2），接收微处理器（2）通过继电器电路（3）控制水电设备关闭或开启；

否则 继续判断。

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