CN106805384A

CN106805384A - 一种新型气象监测智能手环

Info

Publication number: CN106805384A
Application number: CN201710133161.1A
Authority: CN
Inventors: 叶小岭; 郝曼; 董天天; 程恩路; 胡全辉
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2017-06-09

Abstract

本发明公开了一种新型气象监测智能手环，包括本体，本体具有：MCU，用于接收输入信号和发送输出信号；环境数据采集模块，用于采集气象信息并将其传输至MCU；肢体动作检测模块，用于追踪佩戴者肢体运动信息并将其传输至MCU；无线通讯模块，用于MCU与终端设备建立无线传输连接；闪存模块，用于储存信息；电池模块，用于给各个模块供电；热电转换模块，用于将热量转换成电能；其中，环境数据采集模块、肢体动作检测模块、无线通讯模块、闪存模块、电池模块和热电转换模块分别与MCU电性连接。本发明具有的有益效果：节能且智能、适用范围广、功能多样、操作简单，控制容易部署。

Description

一种新型气象监测智能手环

技术领域

本发明属于信息与自动控制领域，具体涉及一种新型气象监测智能手环。

背景技术

在社会高速发展的今天，人们生活条件变好了，但常常会感觉身心疲惫，生活的幸福指数不高。每天高强度的工作，职场上复杂的人际关系，长期奔波忙碌导致健康透支疾病上身。新型气象监测智能手环的出现改变了现代人的日常生活，例如智能手环适合那些忙碌的白领、居家人士和有志减肥者，它提供的睡眠、运动、饮食监测正是这些人所需要的。因此，智能手环在近几年得到不错的发展，越来越多地被大众接受。

从功能、硬件的参数上面，市面上的手环区别并不大，其功能效果仅仅停留在震动唤醒、睡眠追踪、运动检测、膳食记录等。各种可穿戴设备身披时尚、智能、健康等标签的智能手环，抛开外形、大同小异的APP，在核心硬件原理上，它们非常相似，功能单一，很容易被其他电子产品所替代，虽然不少品牌从外观上下工夫，使智能手环往时尚方面靠拢，但收效甚微，对于消费者来说吸引力有限。就目前情况来看，智能手环发展到这个阶段离成熟还有很大的距离，工业设计、传感器、功耗和交互这些方面都需要提升。其中面临最大的问题和智能手机一样，还是电池问题。

对于智能手环来说，续航问题要比智能手机更棘手。智能手机可以通过更换电池、移动电源来解决，但是智能手环受限于体积和使用方式，基本上能够使用的电池电量最多也就在300mAh到500mAh之间，再大的话，体积就快要接近智能手表了。虽然有些智能手表续航时间能达到一个月，但是那都是通过牺牲显示屏、功能等其它方面因素换来的结果，对于用户来说，还是得取舍一番。作为下一代的便携电子，工业设计应该是在续航时间久的前提下，能够真正收集到有效数据并且管理提供增值服务。因此对于可穿戴设备而言，仍有许多地方值得进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种新型气象监测智能手环，在续航时间久的前提下提供包括气象信息在内的更多的功能。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种新型气象监测智能手环，包括本体，本体具有：

MCU，用于接收输入信号和发送输出信号；

环境数据采集模块，用于采集气象信息并将其传输至MCU；

肢体动作检测模块，用于追踪佩戴者肢体运动信息并将其传输至MCU；

无线通讯模块，用于MCU与终端设备建立无线传输连接；

闪存模块，用于储存信息；

电池模块，用于给各个模块供电；

热电转换模块，用于将热量转换成电能；

其中，环境数据采集模块、肢体动作检测模块、无线通讯模块、闪存模块、电池模块和热电转换模块分别与MCU电性连接。

进一步地，环境数据采集模块包括：

温度传感器，用于检测环境温度并将温度信号传输至MCU；

湿度传感器，用于检测环境湿度并将湿度信号传输至MCU；

气压传感器，用于检测环境气压并将气压信号传输至MCU；

PM2.5浓度传感器，用于检测环境PM2.5浓度并将浓度信号传输至MCU；

紫外线传感器，用于检测环境紫外线强度并将强度信号传输至MCU；

温度传感器、湿度传感器、气压传感器、PM2.5浓度传感器和紫外线传感器分别与MCU电性连接。

进一步地，无线通讯模块为蓝牙模块。

进一步地，肢体动作检测模块包括：

三轴加速度传感器，电性连接至所述MCU；

陀螺仪，电性连接至所述MCU。

进一步地，本体还具有：

显示模块，电性连接至MCU，显示模块具有一显示屏，显示屏设于本体上背向佩戴部位的一侧表面。

进一步地，本体还具有：

本地时间显示模块，电性连接至MCU，用于实时显示当前时间；

计时模块，电性连接至MCU，用于记录动作持续时间。

进一步地，热电转换模块包括：

热效应片，设于本体上靠近人体表面的位置；

冷效应片，设于本体上远离人体表面的位置；

转换电路，分别电性连接至热效应片和冷效应片；

转换电路能够通过电子在从热效应片向冷效应片移动过程中形成的电势差产生电流。

进一步地，电源模块包括：充电电池和防止充电电池过充或过放的保护电路。

进一步地，本体还具有表盘，MCU、环境数据采集模块、肢体动作检测模块、无线通讯模块、闪存模块、电池模块和热电转换模块均设置于表盘中。

进一步地，终端设备为智能手机、平板电脑、电脑或智能电视。

本发明具有的有益效果：

1、节能且智能。使用免费的清洁能源，减少因电池续航带来的困惑，帮助降低商业企业成本。

2、适用范围广。老人、儿童、白领、居家人士和有志减肥者。

3、功能多样。智能的同时也可为人们提供气象信息，方便人们生活，具有较强的实用性。

4、操作简单，控制容易部署。

附图说明

图1是本发明的电路连接图；

图2是本发明中热电转换模块的结构示意图。

附图标记：

1热效应片；2冷效应片；3N型半导体；4P型半导体；5导电金属片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种新型气象监测智能手环，包括本体，本体具有：MCU，具有若干输出端和输入端，用于接收输入信号和发送输出信号；环境数据采集模块，电性连接至MCU，用于采集气象信息并将其传输至MCU；肢体动作检测模块，电性连接至MCU，用于追踪佩戴者肢体运动信息并将其传输至MCU；无线通讯模块，电性连接至MCU，用于MCU与终端设备建立无线传输连接；闪存模块，电性连接至MCU，用于储存信息；电池模块，电性连接至MCU，用于给各个模块供电；热电转换模块，电性连接至MCU，用于将热量转换成电能；显示模块，电性连接至MCU，显示模块具有一显示屏，显示屏设于本体上背向佩戴部位的一侧表面；本地时间显示模块，电性连接至MCU，用于实时显示当前时间；计时模块，电性连接至MCU，用于记录动作持续时间。

环境数据采集模块包括：温度传感器，电性连接至MCU，用于检测环境温度并将温度信号传输至MCU；湿度传感器，电性连接至MCU，用于检测环境湿度并将湿度信号传输至MCU；气压传感器，电性连接至MCU，用于检测环境气压并将气压信号传输至MCU；PM2.5浓度传感器，电性连接至MCU，用于检测环境PM2.5浓度并将浓度信号传输至MCU；紫外线传感器，电性连接至MCU，用于检测环境紫外线强度并将强度信号传输至MCU。

肢体动作检测模块包括：三轴加速度传感器，电性连接至所述MCU；陀螺仪，电性连接至所述MCU。三轴加速度传感器和陀螺仪用来追踪用户佩戴部位的运动，通过监测佩戴部位的震动、摆动幅度来判断使用者的活动情况，从而达到计步、睡眠监测、设备休眠控制等功能。根据陀螺仪搜集数据进行计算分析，得出用户的运动类型，可更加直观的了解自己的健康状况，从而养成良好的健康生活习惯。

无线通讯模块为蓝牙模块。显示屏为触摸屏。电源模块包括：充电电池，防止充电电池过充或过放的保护电路，和电量管理单元。本体还具有表盘，MCU、环境数据采集模块、肢体动作检测模块、无线通讯模块、闪存模块、电池模块和热电转换模块均设置于表盘中，显示屏则设置与表盘的表面用于显示时间、温度、湿度、气压、PM2.5浓度、紫外线强度等检测到数据信息。终端设备为智能手机、平板电脑、电脑或智能电视。

如图2所示，热电转换模块包括：热效应片1，其为陶瓷片，设于本体上靠近人体表面的位置；冷效应片2，其为陶瓷片，设于本体上远离人体表面的位置；转换电路，分别电性连接至热效应片1和冷效应片2。转换电路包括：若干分别紧贴热效应片1和冷效应片2设置的导电金属片5，和若干连接至导电金属片5之间的N型半导体3和P型半导体4，两个相对的导电金属片5之间设置一个N型半导体3和一个P型半导体4。转换电路能够通过电子在从热效应片1向冷效应片2移动过程中形成的电势差产生电流。

该设备可测环境中的环境要素，并将这些数据通过蓝牙模块与终端设备同步，轻松查看每天的天气状况，为人们生活带来方便，起到通过数据指导健康生活的作用。

该设备依靠佩戴者身体的热量为电池充电。通过利用热电转换模块的热电效应，从穿戴者的体温获得电力，不需要外接电源线充电。当用户佩戴该设备时，体温产生的电能除了用于支持各个模块工作，多余的电能会存储在电池内，从而减少因电池续航带来的困惑，既能保证续航，又能节省能源。所谓的热电效应，是指利用它正反面的温度差产生电压。当处于较温暖那一面的电子受热移动到较冷的一面，会产生电势差（电压），并在连接它们的导线上产生电流。对于该设备来说，其一面贴合体表，受佩戴者体温的影响而变得温暖，相比之下，暴露在空气中的另一面就变得相对凉爽。因此，正反面的温度差使手环成为理想的利用热点原理供电的装置。运动量越大，手环就能获得越多的电量。佩戴者发的电量，即消耗的热量，可以通过电量管理模块直接在设备显示屏上看到，更直观地看到佩戴者的运动成效。

该设备还具有低功耗的工作模式，即当设备取下来的时候，通过陀螺仪感知，设备会进入休眠模式，显示屏关闭，储存的电量会保证照常计时，这时数据保存到内置的闪存模块中，再戴上后会恢复继续工作。

本发明中，MCU为低功耗MCU，型号为MSP430。蓝牙模块为低功耗蓝牙模块，型号为SPP-C。闪存模块的型号为AT24C04。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种新型气象监测智能手环，包括本体，所述本体具有：

MCU，用于接收输入信号和发送输出信号；

其特征在于：所述本体中还具有：

环境数据采集模块，用于采集气象信息并将其传输至所述MCU；

肢体动作检测模块，用于追踪佩戴者肢体运动信息并将其传输至所述MCU；

无线通讯模块，用于所述MCU与终端设备建立无线传输连接；

闪存模块，用于储存信息；

电池模块，用于给各个模块供电；

热电转换模块，用于将热量转换成电能；

其中，所述环境数据采集模块、肢体动作检测模块、无线通讯模块、闪存模块、电池模块和热电转换模块分别与所述MCU电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型气象监测智能手环，其特征在于：所述环境数据采集模块包括：

温度传感器，用于检测环境温度并将温度信号传输至所述MCU；

湿度传感器，用于检测环境湿度并将湿度信号传输至所述MCU；

气压传感器，用于检测环境气压并将气压信号传输至所述MCU；

PM2.5浓度传感器，用于检测环境PM2.5浓度并将浓度信号传输至所述MCU；

紫外线传感器，用于检测环境紫外线强度并将强度信号传输至所述MCU；

所述温度传感器、湿度传感器、气压传感器、PM2.5浓度传感器和紫外线传感器分别与所述MCU电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种新型气象监测智能手环，其特征在于：所述无线通讯模块为蓝牙模块。

4.根据权利要求1所述的一种新型气象监测智能手环，其特征在于：所述肢体动作检测模块包括：

三轴加速度传感器，电性连接至所述MCU；

陀螺仪，电性连接至所述MCU。

5.根据权利要求1所述的一种新型气象监测智能手环，其特征在于：所述本体还具有：

显示模块，电性连接至所述MCU，所述显示模块具有一显示屏，所述显示屏设于所述本体上背向佩戴部位的一侧表面。

6.根据权利要求5所述的一种新型气象监测智能手环，其特征在于：所述本体还具有：

本地时间显示模块，电性连接至所述MCU，用于实时显示当前时间；

计时模块，电性连接至所述MCU，用于记录动作持续时间。

7.根据权利要求1至6任一所述的一种新型气象监测智能手环，其特征在于：所述热电转换模块包括：

热效应片，设于所述本体上靠近人体表面的位置；

冷效应片，设于所述本体上远离人体表面的位置；

转换电路，分别电性连接至所述热效应片和冷效应片；

所述转换电路能够通过电子在从所述热效应片向冷效应片移动过程中形成的电势差产生电流。

8.根据权利要求1至6任一所述的一种新型气象监测智能手环，其特征在于：所述电源模块包括：充电电池和防止所述充电电池过充或过放的保护电路。

9.根据权利要求1至6任一所述的一种新型气象监测智能手环，其特征在于：所述本体还具有表盘，所述MCU、环境数据采集模块、肢体动作检测模块、无线通讯模块、闪存模块、电池模块和热电转换模块均设置于所述表盘中。

10.根据权利要求1至6任一所述的一种新型气象监测智能手环，其特征在于：所述终端设备为智能手机、平板电脑、电脑或智能电视。