CN104101383A - 一种基于光纤光栅传感器的智能床垫 - Google Patents

Abstract

一种基于光纤光栅传感器的智能床垫，包括铺覆在床垫表面的由织物包裹的单根光纤，光纤上设有若干分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器，床垫内宽带光源通过耦合器与分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器相连，分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器通过耦合器与光纤光栅解调器相连，光纤光栅解调器、音箱、红外遥控器和蓝牙模块均与中央处理单元相连。本发明通过传感器感知人们在睡眠过程中被窝内外的环境、睡眠状态、睡眠质量等的变化，通过反馈机制实时地对这些变化进行响应，所有的控制操作包括踢被告警设置、最佳睡眠温度设定、唤醒时间设置、播放音频文件的下载，通过蓝牙模块在智能终端的界面中进行设定。

Description

一种基于光纤光栅传感器的智能床垫

技术领域

本发明属于智能家居领域，具体是涉及一种基于光纤光栅传感器的智能床垫。

背景技术

人的一生至少有三分之一以上在床上度过，睡眠质量的好坏直接关系到人们的生活、工作质量和身体健康，对与睡眠为伴的床的要求也越来越高，越来越多样化，现在床垫的发展趋势，也朝着立体化，多功能化发展。市场上出现的电动床虽然能实现床面角度的调节和升降，但是调节功能通过床架来实现，且大多为软床，不能完全满足不同人群的需求。能调节高低且具有按摩功能的床垫，但其只能调节头部的高低，床垫较厚，无法随意地与家用床相匹配，也与人们追求超薄型的心理相违背，且其按摩装置主要为固定式、气压式或水压式，按控制方式来分类，固定式以及绝大部分的气压水压式为被动类，这类床垫按摩操作麻烦，且功能单一，对于常规的提供人体睡眠的功能反而被削弱了。即使是新型昂贵的弹弓床，也只是在床垫的材质选择上下重功夫，而对于高科技的应用似乎没有过多的发展。随着新型传感器技术、微电子技术、现代通信技术、智能仿生控制技术、现代纺织技术及其他新兴技术的发展和交叉，本领域技术人员急需研发一种操作简单、使用方便，又能广泛适用于人们生活的智能床垫。

发明内容

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供了一种基于光纤光栅传感器的智能床垫。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于光纤光栅传感器的智能床垫，所述床垫包括铺覆在床垫表面的由织物包裹的单根光纤，所述光纤上设有若干分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器，光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器成对地设置在单根光纤上；所述床垫内设有宽带光源、耦合器、光纤光栅解调器、中央处理单元、音箱、红外遥控器和蓝牙模块，宽带光源通过耦合器与分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器相连，分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器通过耦合器与光纤光栅解调器相连，光纤光栅解调器、音箱、红外遥控器和蓝牙模块均与中央处理单元相连，空调的模式、温度和风量均在智能终端中预先设定，通过无线蓝牙模块配置到智能床垫中，使用时由分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器监测环境温度和使用人的睡眠温度、呼吸频率、心跳频率、睡眠姿势、是否踢被、睡眠深度及时间长短，这些监测数据由中央处理单元进行处理和存储，并指示红外遥控器控制室内空调的开关、模式、温度、风量，以保证舒适的睡眠环境；中央处理单元根据使用人的睡眠深度智能调节音箱的播放音量，以帮助临睡前的催眠和设定起床时间点的自然唤醒；蓝牙模块将处理数据发送给智能终端，完成分析、展现和告警，并通过智能终端传送到云端的后台服务器，供使用人、监护人或医生长时间跟踪使用人的睡眠状态。

作为优选，所述光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器成对地设置在单根光纤的相邻位置，并构成一个测试点，分别对压力和温度进行测量，同时光纤光栅温度传感器能够对光纤光栅压力传感器进行温度补偿。

作为优选，所述单根光纤上的若干成对的分布式光纤光栅压力和光纤光栅温度传感器同时对床垫的多个点进行测量。

作为优选，所述音箱播放的音频文件可以通过蓝牙模块预先存入。

本发明是一个集新型传感器技术、微电子技术、现代通信技术、智能仿生控制技术、现代纺织技术及其他新兴技术交叉结合的产物，不仅能通过传感器感知人们在睡眠过程中被窝内外的环境、睡眠状态、睡眠质量等的变化，还能够通过反馈机制，实时地对这些变化进行响应，所有的控制操作，包括踢被告警设置、最佳睡眠温度设定、唤醒时间设置、播放的音频文件的下载，均可以通过蓝牙模块在智能终端的界面中进行设定。光纤光栅传感器是目前最先进的传感器技术，可以实现对温度、压力、应变、位移、振动、电场等的测量，有以下优点：寿命长，适合长期监测；光纤传输，与人体无电接触，无电磁辐射，安全可靠；抗腐蚀，抗电磁干扰，适合各种恶劣工程环境监测；精度高，灵敏度高，分辨率高；结构简单，易于与纺织物制成各种形状的制品；一根光纤中可以写入多个光栅，易于实现分布式自动化在线监测。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图中，1-光纤，P-光纤光栅压力传感器，T-光纤光栅温度传感器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：参看图1，本发明包括铺覆在床垫表面的由织物包裹的单根光纤，光纤上设有若干分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器，光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器成对地设置在单根光纤上，光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器成对地设置在单根光纤的相邻位置，并构成一个测试点，分别对压力和温度进行测量，同时光纤光栅温度传感器能够对光纤光栅压力传感器进行温度补偿，单根光纤上的若干成对的分布式光纤光栅压力和光纤光栅温度传感器同时对床垫的多个点进行测量；床垫内设有宽带光源、耦合器、光纤光栅解调器、中央处理单元、音箱、红外遥控器和蓝牙模块，宽带光源通过耦合器与分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器相连，分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器通过耦合器与光纤光栅解调器相连，光纤光栅解调器、音箱、红外遥控器和蓝牙模块均与中央处理单元相连，空调的模式、温度和风量均在智能终端中预先设定，通过无线蓝牙模块配置到智能床垫中，使用时由分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器监测使用人的睡眠温度、呼吸频率、心跳频率、睡眠姿势、是否踢被、睡眠深度及时间长短，这些监测数据由中央处理单元进行处理和存储，并指示红外遥控器控制室内空调的开关、模式、温度、风量，以保证舒适的睡眠环境；中央处理单元根据使用人的睡眠深度智能调节音箱的播放音量，以帮助临睡前的催眠和设定起床时间点的自然唤醒，音箱播放的音频文件可以通过蓝牙模块预先存入；蓝牙模块将处理数据发送给智能终端，完成分析、展现和告警，并通过智能终端传送到云端的后台服务器，供使用人、监护人或医生长时间跟踪使用人的睡眠状态。

本发明是一个集新型传感器技术、微电子技术、现代通信技术、智能仿生控制技术、现代纺织技术及其他新兴技术交叉结合的产物，不仅能通过传感器感知人们在睡眠过程中被窝内外的环境、睡眠状态、睡眠质量等的变化，还能够通过反馈机制，实时地对这些变化进行响应，所有的控制操作，包括踢被告警设置、最佳睡眠温度设定、唤醒时间设置、播放的音频文件的下载，均可以通过蓝牙模块在智能终端的界面中进行设定。光纤光栅传感器是目前最先进的传感器技术，可以实现对温度、压力、应变、位移、振动、电场等的测量，有以下优点：寿命长，适合长期监测；光纤传输，与人体无电接触，无电磁辐射，安全可靠；抗腐蚀，抗电磁干扰，适合各种恶劣工程环境监测；精度高，灵敏度高，分辨率高；结构简单，易于与纺织物制成各种形状的制品；一根光纤中可以写入多个光栅，易于实现分布式自动化在线监测。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于光纤光栅传感器的智能床垫，其特征在于所述床垫包括铺覆在床垫表面的由织物包裹的单根光纤，所述光纤上设有若干分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器，光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器成对地设置在单根光纤上；所述床垫内设有宽带光源、耦合器、光纤光栅解调器、中央处理单元、音箱、红外遥控器和蓝牙模块，宽带光源通过耦合器与分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器相连，分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器通过耦合器与光纤光栅解调器相连，光纤光栅解调器、音箱、红外遥控器和蓝牙模块均与中央处理单元相连，空调的模式、温度和风量均在智能终端中预先设定，通过无线蓝牙模块配置到智能床垫中，使用时由分布式光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器监测环境温度和使用人的睡眠温度、呼吸频率、心跳频率、睡眠姿势、是否踢被、睡眠深度及时间长短，这些监测数据由中央处理单元进行处理和存储，并指示红外遥控器控制室内空调的开关、模式、温度、风量，以保证舒适的睡眠环境；中央处理单元根据使用人的睡眠深度智能调节音箱的播放音量，以帮助临睡前的催眠和设定起床时间点的自然唤醒；蓝牙模块将处理数据发送给智能终端，完成分析、展现和告警，并通过智能终端传送到云端的后台服务器，供使用人、监护人或医生长时间跟踪使用人的睡眠状态。

2.根据权利要求1所述一种基于光纤光栅传感器的智能床垫，其特征在于所述光纤光栅压力传感器和光纤光栅温度传感器成对地设置在单根光纤的相邻位置，并构成一个测试点，分别对压力和温度进行测量，同时光纤光栅温度传感器能够对光纤光栅压力传感器进行温度补偿。

3.根据权利要求1或2所述一种基于光纤光栅传感器的智能床垫，其特征在于所述单根光纤上的若干成对的分布式光纤光栅压力和光纤光栅温度传感器同时对床垫的多个点进行测量。

4.根据权利要求书1或2所述的一种基于光纤光栅传感器的智能床垫，其特征在于所播放的音频文件可以通过无线蓝牙模块预先存入。