CN105902054A - 一种基于物联网的智能婴儿床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智能婴儿床，该智能床能通过网络把婴儿的各项数据发送到监护人的手机里，通过查看手机里的信息便可得知婴儿的情况。该信息包括是否踢被子或尿床；测量体温是否过高；检测是否哭闹，若哭闹则自动摇床并播放助眠音乐，若婴儿哭闹一直不停，则发信息告诉监护人进行喂奶；婴儿床还具备加热奶水、远程控制播放音乐、防盗以及摄像头拍照等功能。为了提高系统的稳定性，系统整体采用了模块化设计，以HT32F1656为主控制中心，分别对磁传感器模块、恒温热奶模块、红外线温度传感器、湿度传感器、声强传感器、第一压力传感器、图像采集模块和WIFI模块进行控制与监测，使监护人可以随时随地查看婴儿状况。

Description

一种基于物联网的智能婴儿床

技术领域

本发明涉及婴儿床领域，尤其涉及一种能够与互联网连接并用于监测婴儿的智能婴儿床。

背景技术

随着科学的发展，物联网在普通家庭已经广泛普及，人们对物联网设备的依赖也越来越大，与此同时，随着社会的发展，监护人也越来越重视对孩子的照顾，但在照顾孩子婴幼儿时期往往要投入大量的时间和精力，这让许多处于快节奏生活的监护人感到力不从心，传统的婴儿床只能解决部分需求，无法代替监护人时刻看护着婴儿，因此传统婴儿床需要进一步改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、便于监护人随时随地查看婴儿状况的基于物联网的智能婴儿床。

本发明的另一目的在于提供一种基于物联网的智能婴儿床的控制方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于物联网的智能婴儿床，包括床体，床体上设有主控单元，以及与主控单元连接的第一压力传感器、恒温热奶模块、图像采集模块、WIFI模块和电源模块。

所述主控单元采用HT32F1656型高性能单片机，该芯片的容量大、处理频率高、接口多、内部资源丰富、运行稳定可靠，十分适用于婴儿床的控制系统中。

所述第一压力传感器设置在床脚上，通过采集床脚上的支撑压力来监测床体的重量变化，当重量发生较大变化时会启动防盗程序，利用图像采集模块拍摄婴儿床四周的环境，并通过WIFI模块将拍摄的图像和视频传送到网络服务器中，监护人登陆手机或电脑上的客户端便可实时查看，快速知晓家中情况。

所述恒温热奶模块包括加热底座、电热丝、第一温度传感器和第二压力传感器。所述电热丝采用直流电源加热，该直流电压设为低于36V的安全电压，优选的，本发明采用12V或24V电源加热，可避免人体触电危险，保护婴儿的人身安全。所述电热丝由外而内盘旋在加热底座上。所述第一温度传感器和第二压力传感器设置在加热底座中部，位于加热丝盘的中间，并采用隔热措施与加热丝盘隔开，当奶瓶放入加热底座后，第二压力传感器检测奶瓶是否放好，第一温度传感器用于检测奶温是否合适，并将检测数据反馈给主控单元。

为了方便在外的监护人观察婴儿床周围的环境，本方案中的图像采集模块设置为可360度旋转的摄像头，所述摄像头设置在床头位置，对婴儿及周围环境进行间隔拍照或拍摄小视频。

由于无线网络在普通家庭中已广泛普及，所以本方案采用无线WIFI模块与家用路由器连接，主控单元通过WIFI模块将数据发送至互联网服务器中保存，供用户随时查看。

所述电源模块中含有稳压单元，将市电降压后分别提供给主控单元、第一压力传感器、恒温热奶模块、图像采集模块和WIFI模块使用。

作为本发明的优选方案，所述智能婴儿床还包括用于检测婴儿踢被子的磁传感器，所述磁传感器分别设于床体两侧，与主控单元连接，在被子的边缘对应设有磁条，当被子两边的磁条脱离了磁传感器的检测范围时(即婴儿的被子没盖好或婴儿踢被子)，磁传感器将信号反馈给主控单元，主控单元通过声音或者灯光的方式来提示用户。

所述智能婴儿床还包括用于检测婴儿尿床的湿度传感器，该湿度传感器设置于床垫下方，与主控单元连接。当婴儿尿床时，主控单元根据湿度传感器反馈的信号通过声音或者灯光的方式来提示用户。

所述智能婴儿床还包括用于探测婴儿体温的第二温度传感器，所述第二温度传感器与主控单元连接，采用红外线式温度传感器，并设置于床体内侧的四周，可以对婴儿进行全方位的测温，测量更精确。所述红外线式温度传感器为非接触式的体温探测器，与其他接触式体温探测器相比，测温操作更简单方便，免去了手工测温的繁琐步骤，可以随时进行。

所述智能婴儿床还包括用于检测婴儿哭闹的声强传感器，所述声强传感器与主控单元连接，通过测量婴儿的声音强度、振幅、频率及持续时间来识别婴儿的哭闹行为。当婴儿哭闹时，主控单元根据声强传感器的反馈信号通过声音或灯光的方式来提升用户。

所述智能婴儿床还包括娱乐模块，所述娱乐模块包括音乐播放器、用于散热降温的风扇以及用于摇床的电机；所述音乐播放器、风扇和电机分别与主控单元连接。该电机根据母亲抱婴儿的频率和幅度来控制床体的摆动，配合风扇和音乐播放器的使用，使婴儿在床上舒服地睡觉。

所述智能婴儿床还包括用于显示系统各种参数的LCD显示屏，所述LCD显示屏与主控单元连接。显示的参数包括床体的重量、热奶的设定温度、当前的奶温、图像采集的频率、报警信息、WIFI信号是否正常等等。

所述智能婴儿床还包括起提示作用的LED灯，所述LED灯设置在床体的四周，并与主控单元连接。当发生报警状况，需要灯光提示时，所述主控单元控制LED灯快速闪烁来提示用户。

一种基于物联网的智能婴儿床的控制方法，包括如下步骤：

(1)主控单元初始化，对各模块及传感器进行自检，并将异常信息通过WIFI模块发送至网络服务器中；

(2)自检通过后，主控单元循环接收各模块及传感器的反馈信息，通过反馈信息分析婴儿的行为是否异常，确定为异常信号后执行相应操作，并通过声音和/或灯光提示监护人，并将该异常信号发送至网络服务器保存；

(3)与网络服务器连接的客户端接收异常信号，并通过声音、震动、闪烁中的一种或多种组合来提示监护人注意。

本发明的工作过程和原理是：智能婴儿床接上电源后，主控芯片进行系统初始化，控制各个接口和传感器进行自检，及时发现问题；自检通过后进行婴儿床重量的检测(压力值)，判断婴儿是否在床上，然后检测是否需要热奶或保温，接着对婴儿床四周进行拍摄，主控单元将拍摄到的图像、视频以及其他传感器的反馈信息通过WIFI模块传送到网络服务器中保存，用户在外可以通过接入互联网的手机或电脑客户端随时随地查看，使用十分方便。本发明采用模块化设计、结构简单、操作方便，该控制系统的运行稳定、可靠、高效。

与现有技术相比，本发明还具有以下有益效果：

(1)本发明在床垫上安装磁传感器，在被子两侧边沿地方加上磁条。当婴儿的被子正常的盖在身上时，磁传感器检查到磁场的存在，则保持当前状态不变。而当婴儿踢被子时，则磁条错位，磁传感器不能检查到磁场存在，则发出提示告知监护人婴儿踢被子了，需重新盖好被子。

(2)本发明在婴儿床的内侧四周安装红外温度传感器去检查婴儿的体温，监护人可以实时地查看婴儿体温，与接触式的温度计相比，省去了频繁接触婴儿身体的步骤。

(3)本发明通过在婴儿床垫中加入小型的湿度传感器，实时地监控婴儿床的湿度状况，进而检测婴儿是否尿床。

(4)当检测到婴儿哭闹时，婴儿床自动开启音乐播放器并模仿母亲的抱婴儿的频率和幅度进行摇晃，让婴儿在音乐和摇摆的作用下舒服地睡觉。其中音乐播放器需要借助MP3解码模块及WIFI模块进行控制，而摇床功能的实现，需要借助于外部电机，通过开发板控制继电器的形式间接控制电机转动。对于婴儿哭闹的判定则需借助声强传感器，将声强传感器安装在床体的一侧，通过监测环境中的声音是否为持续性的高数值输出来确定婴儿是否在哭闹。

(5)本发明通过红外温度感应器与风扇配合使用，当红外温度感应器检测到婴儿的体温过高时，启动风扇进行降温，风扇的转动的频率与温度的高低成正比。

附图说明

图1是本发明所提供的智能婴儿床的控制部分结构示意图。

图2是本发明所提供的智能婴儿床的控制流程图。

图3是本发明所提供的客户端的控制流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实例例1：

如图1所示，本发明公开了一种基于物联网的智能婴儿床，包括采用HT32F1656芯片的主控单元、磁传感器、恒温热奶模块、第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、声强传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、图像采集模块、WIFI模块、娱乐模块、LCD显示屏、LED灯以及电源模块，主控单元分别与上述部件连接，并进行控制与监测，WIFI模块与家用路由器连接，主控单元可以通过WIFI模块将数据传送到互联网的服务器中保存。所述恒温热奶模块包括加热底座、电热丝、第一温度传感器和第二压力传感器，所述电热丝采用直流电源加热，盘旋在加热底座上，所述第一温度传感器和第二压力传感器设置在加热底座中部，用于检测奶温和奶瓶是否放置在加热底座上。所述娱乐模块包括音乐播放器、用于散热降温的风扇以及用于摇床的电机；所述音乐播放器、风扇和电机分别与主控单元连接。

在婴儿床一侧安装加热底座，加热底座上安装加热丝，并要求加热丝的工作电压低于36V，保证婴儿床的安全性，本实施例采用常用的12V或24V直流电源给加热丝供电。通过在加热丝中心底部安装第二压力传感器，检测是否放入奶瓶，并进行恒温保温操作。鉴于最佳的奶水食用温度大致为40度左右，通过第一温度传感器进行实时检测瓶子温度，动态地开启或者关闭加热丝，进而保持奶瓶温度恒定在40度左右。

第一压力传感器安装在婴儿床下部，在初始状态下，婴儿与床体的总重量保持在一定的范围内波动，因此不给予警报处理。当第一压力传感器检测到床体的压力大幅度减弱甚至消失时，主控单元通过声音或灯光的方式警报并通知监护人。

本发明所述图像采集模块采用可360度转动的摄像头，该摄像头对婴儿及周围环境进行拍照，并通过WIFI模块将图片和视频数据发送到网络服务器中。

在婴儿床的下部安装有电磁感应传感器负责检测婴儿盖的被子状态，当磁传感器检测到磁条异常时，会将此信号传递给LCD显示屏显示，LED灯异常信号闪烁，并将异常信号传递给WIFI模块，由WIFI模块经由路由器将异常信号发送到婴儿监护人的手机上，提醒监护人及时去将婴儿的被子盖好，以免婴儿受冷着凉。

在婴儿床的床体内同时还安装有第二温度传感器、声强传感器和湿度传感器，第二温度传感器采用非接触式的红外线温度传感器，红外线温度传感器时刻检测婴儿的体温是否正常，正常体温通过LCD显示屏显示出来然后传递给WIFI模块，如果LCD显示屏显示的温度过高，LED灯就会闪烁提示，并将闪烁信号传递给WIFI模块，由WIFI模块经由路由器将信息发送到婴儿监护人的手机上。声强感应器用于监测婴儿的哭闹声，当检测到婴儿的哭闹声时，电机和音乐播放器便会启动，使婴儿床一边有节奏地摇臂，一边播放愉悦的音乐。

音乐播放器需借助WIFI模块来控制，而电动机需要借助开发板控制继电器的形式间接控制电机转动。湿度传感器负责检测床垫的湿度，湿度通过LCD显示屏显示，当湿度传感器监测到床垫的湿度异常时，LED灯闪烁提示，同时该异常信号会发送给WIFI模块，再由路由器将信息发送到婴儿监护人的手机上，提醒监护人给婴儿更换尿布。

如图2和图3所示，本发明所提供的控制流程大致如下，程序初始化，启动连接婴儿床的WIFI模块，由WIFI模块接受和控制各个模块的状态信息，界面显示各个模块是否出现异常信息，如果有就会提醒监护人，另外WIFI模块会负责界面的交互控制，如果需要进行交互控制，会将控制信号发送给婴儿床。

本发明还公开了一种基于物联网的智能婴儿床的控制方法，包括如下步骤：

(1)主控单元初始化，对各模块及传感器进行自检，并将异常信息通过WIFI模块发送至网络服务器中；

(2)自检通过后，主控单元循环接收各模块及传感器的反馈信息，通过反馈信息分析婴儿的行为是否异常，确定为异常信号后执行相应操作，并通过声音和/或灯光提示监护人，并将该异常信号发送至网络服务器保存；

(3)与网络服务器连接的客户端接收异常信号，并通过声音、震动、闪烁中的一种或多种组合来提示监护人注意。

本发明的工作过程和原理是：智能婴儿床接上电源后，主控芯片进行系统初始化，控制各个接口和传感器进行自检，及时发现问题；自检通过后进行婴儿床重量的检测(压力值)，判断婴儿是否在床上，然后检测是否需要热奶或保温，接着对婴儿床四周进行拍摄，主控单元将拍摄到的图像、视频以及其他传感器的反馈信息通过WIFI模块传送到网络服务器中保存，用户在外可以通过接入互联网的手机或电脑客户端随时随地查看，使用十分方便。本发明采用模块化设计、结构简单、操作方便，该控制系统的运行稳定、可靠、高效。

本发明将把物联网技术应用到普通婴儿床上，通过主控单元、磁传感器、恒温热奶模块、第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、声强传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、图像采集模块、WIFI模块、娱乐模块、LCD显示屏、LED灯以及电源模块等模块对婴儿的行为、声音数据采样分析，分析的结果一方面通过无线WIFI模块发送到手机里，另一方面通过风扇、摄像头、电机等机械结构实现，从而实现智能化处理。例如，当婴儿踢被子或尿床时，磁传感器和湿度传感器会把信息通过网络发送到监护人的手机中进行提醒。当婴儿哭闹时，婴儿床将会自动摇摆并播放音乐，若一段时间内还在哭闹，则判定为婴儿饿了，此时系统将会发信息告诉监护人进行喂奶，此时，奶水早已通过加热模块保温好，监护人只需直接进行喂养即可，减少了烧水兑奶粉的麻烦，提高了便捷性。当有陌生人抱走婴儿或婴儿爬离婴儿床时，婴儿床将发出报警声并通知监护人，若为监护人抱起则只要解锁即可消除报警声，这样监护人再也不必担心婴儿的安全问题了。通过使用该婴儿床可以减轻监护人的负担，同时为婴儿营造一个健康、快乐、安全的成长环境。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于物联网的智能婴儿床，包括床体，其特征在于，床体上设有主控单元，以及与主控单元连接的第一压力传感器、恒温热奶模块、图像采集模块、WIFI模块和电源模块；

所述第一压力传感器设置在床脚上，用于监测床体的重量变化；

所述恒温热奶模块包括加热底座、电热丝、第一温度传感器和第二压力传感器，所述电热丝采用直流电源加热，盘旋在加热底座上，所述第一温度传感器和第二压力传感器设置在加热底座中部，用于检测奶温和奶瓶是否放置在加热底座上；

所述图像采集模块设置为可360度旋转的摄像头，所述摄像头设置在床头位置，对婴儿及周围环境进行图像采集；

所述WIFI模块与路由器无线连接，主控单元通过WIFI模块将数据发送至互联网服务器中保存，供用户查看；

所述电源模块将市电降压后分别供给主控单元、第一压力传感器、恒温热奶模块、图像采集模块和WIFI模块使用。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能婴儿床，其特征在于，还包括用于检测婴儿踢被子的磁传感器，所述磁传感器分别设于床体两侧，与主控单元连接，被子边缘对应设有磁条。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的智能婴儿床，其特征在于，还包括用于检测婴儿尿床的湿度传感器，所述湿度传感器设置于床垫下方，与主控单元连接。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能婴儿床，其特征在于，还包括用于探测婴儿体温的第二温度传感器，所述第二温度传感器与主控单元连接，采用红外线式温度传感器，并设置于床体内侧的四周。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的智能婴儿床，其特征在于，还包括用于检测婴儿哭闹的声强传感器，所述声强传感器与主控单元连接，通过测量婴儿的声音强度来识别婴儿的哭闹行为。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的智能婴儿床，其特征在于，还包括娱乐模块，所述娱乐模块包括音乐播放器、用于散热降温的风扇以及用于摇床的电机；所述音乐播放器、风扇和电机分别与主控单元连接。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的智能婴儿床，其特征在于，还包括用于显示各种参数的LCD显示屏，所述LCD显示屏与主控单元连接。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的智能婴儿床，其特征在于，还包括起提示作用的LED灯，所述LED灯与主控单元连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的基于物联网的智能婴儿床的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)主控单元初始化，对各模块及传感器进行自检，并将异常信息通过WIFI模块发送至网络服务器中；

(2)自检通过后，主控单元循环接收各模块及传感器的反馈信息，通过反馈信息分析婴儿的行为是否异常，确定为异常行为后执行相应操作，并通过声音和/或灯光提示监护人，并将该异常信号发送至网络服务器保存；

(3)与网络服务器连接的客户端接收异常信号，并通过声音、震动、闪烁中的一种或多种组合来提示监护人注意。