CN107587689B - 基于终端智能镜的交互式智能地砖 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于终端智能镜的交互式智能地砖，包括地砖本体和限位基座；地砖本体安装在限位基座内；地砖本体一表面均布设置有传感器；限位基座为一与地砖本体密封配合的槽座；智能地砖系统，包括：地砖本体；用于数据信息采集的数据采集模块；用于数据信息处理的处理器模块；用于信息交互的终端显示单元；处理器模块通过通信模块与终端显示单元。本发明通过数据采样技术、数据处理技术、蓝牙传输技术、手势识别技术、语音识别技术、半反半透屏幕和数据可视化技术实现智能地砖与镜面显示设备实现家居生活的智能交互系统，具有快速、精确的特点，不改变用户的生活习惯。
Description
技术领域
本发明属于智能地砖技术领域，特别是涉及一种基于终端智能镜的交互式智能地砖。
背景技术
如今随着人们消费观念的不断改变，消费者对家居产品的要求也愈来愈高，智能创意家居成为家居界的宠儿。
一种新型的瓷砖其颜色可以随着室内温度的变化而呈现出不同的颜色。这种变色瓷砖在卫浴间的效果尤为明显，使得这些色彩可以按照人的感受而变化，如果瓷砖可以随着人类行为而制定出相应的颜色，这样对于人的心情可以起到一定的调节作用。这种新型的瓷砖是利用玻璃制成的，具有较高的环保性，不会对环境造成多大的污染。而且瓷砖本身大约百分之二十以上、甚至百分之八十左右的部分都是可以被再次回收利用的。
美国一家公司开发了一款Powerleap智能地板，这款Powerleap智能地板的主要功能是根据用户的踩踏，利用压感原理发电。据了解，Powerleap地板的每一寸都安装有电磁传感器，利用人们走路或者跑步产生的压力和微小形变，产生电磁感应现象从而发电。发明者表示，用户每在地板上迈开一步，就会产生7瓦特的功率输出，这些电能可以被存储到蓄电池或家用电网内供后续使用。
当下健康监控产品的精度已经有保证，但测量过程带来的体验问题是让人难以接受。比如家用体重秤的刻度盘通常在地上，有近视问题的用户需要弯腰蹲身才能够清楚看清示数。即使是智能手环等流行产品，仍然有较大的使用负担。
从一款健康产品的角度上说，它应该具有快速、精确的特点，从一款智能产品的角度上说，我们希望它是符合我们的设计理念的，即它应该不改变用户的生活习惯。
快速，我们希望这样的健康测量应该是在用户可以接受的时间内进行的，比如对于体重测量通常要求用户站上体重秤就能够读出数据。
精确，我们希望提供的健康数据的误差不能大于市场同等价格的健康产品。
发明内容
本发明的目的在于提供基于终端智能镜的交互式智能地砖，通过数据采样技术、数据处理技术、蓝牙传输技术、手势识别技术、语音识别技术、半反半透屏幕和数据可视化技术实现智能地砖与镜面显示设备实现家居生活的智能交互系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为基于终端智能镜的交互式智能地砖，包括地砖本体和限位基座；所述地砖本体安装在限位基座内；所述地砖本体一表面均布设置有传感器；所述限位基座为一与地砖本体密封配合的槽座。
进一步地，所述地砖本体的周侧并排固定有若干限位密封圈。
进一步地，所述限位基座的内侧面设有一限位压边；所述限位密封圈通过限位压边限定在限位基座内。
基于终端智能镜的交互式智能地砖系统，包括：地砖本体；其中，所述地砖本体内嵌有传感器；用于数据信息采集的数据采集模块；用于数据信息处理的处理器模块；用于信息交互的终端显示单元，所述处理器模块通过通信模块与终端显示单元。
进一步地，所述传感器采用压敏传感器，用于采集人体的体重数据。
进一步地，所述数据采集模块采用可编程放大器或A/D转换器，用于采集传感器的数据信息。
进一步地，所述终端显示单元包括智能手机或平板电脑或显示屏或镜面显示屏。
进一步地，所述镜面显示屏采用一透镜层和一半反半透镜；所述透镜层与半反半透镜之间设置有液晶显示层；所述液晶显示层设置有液晶控制模块。
进一步地，所述通信模块采用蓝牙通信模块或WiFi无线通信模块或ZigBee、Z-Wave或有线通信模块。
进一步地智能地砖采用N×N或N×M的阵列方式，每个智能地砖设置有一位置信息。
所述地砖本体还包括电路控制层、电热转化层和温度保护层；
其中，所述电热转化层包括电热丝分布阵列和水循环模块；所述电热丝分布阵列与传感器阵列之间设置有隔热层；
其中，所述电路控制层包括数据采集模块、位置识别及体重数据处理模块、中央处理器模块、温度调节与控制模块；所述温度调节与控制模块用于控制电热丝分布阵列和水循环模块；所述数据采集模块采集传感器阵列的压力数据以及温度数据；
其中，所述温度保护层包括终端镜面显示和终端手机控制APP；通过终端镜面显示数据采集模块采集的数据信息，通过终端手机控制APP对地砖本体的远程控制；所述温度保护层通过通信模块进行数据的交互与传递。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过数据采样技术、数据处理技术、蓝牙传输技术、手势识别技术、语音识别技术、半反半透屏幕和数据可视化技术实现智能地砖与镜面显示设备实现家居生活的智能交互系统，具有快速、精确的特点，不改变用户的生活习惯。
2、本发明通过智能地砖获取身体的重量信息，或更进一步获取智能地砖所处环境的信息，然后进行实时的显示，实现个人及环境信息与人的实时交互，实时监测记录。
3、本发明通过设置的传感器阵列、地砖温度控制系统、地砖阵列的位置信息分析实现对人的行为进行获取和预警，并且，能够提供人所处环境的温度调节。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的基于终端智能镜的交互式智能地砖的结构示意图；
图2为地砖本体俯视视角的结构示意图；
图3为地砖本体仰视视角的结构示意图；
图4为限位基座的结构示意图；
图5为图4的断面示意图；
图6为基于终端智能镜的交互式智能地砖系统图；
图7为智能牙刷、智能地砖、智能镜和与服务器的信息交互系统图；
图8为处理器模块的电路图；
图9为数据采集模块的电路图；
图10为电源模块的电路图；
图11为处理器模块电源模块的电路图；
图12为两层式交互地砖智能地砖的结构系统；
图13为智能地砖阵列的二维平面坐标位置图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1所示，本发明为一种基于终端智能镜的交互式智能地砖，包括地砖本体1和限位基座102；地砖本体1安装在限位基座102内；地砖本体1一表面均布设置有传感器3；限位基座102为一与地砖本体1密封配合的槽座。
其中如图2-3所示，地砖本体1的周侧并排固定有三道限位密封圈101，限位密封圈101采用橡胶材质，通过限位密封圈101实现限位基座102与地砖本体1的密封配合，同时实现地砖本体1在限位基座102内的位移。
其中如图4-5所示，限位基座102的内侧面设有一限位压边103；限位密封圈101通过限位压边103限定在限位基座102内。
如图6所示，基于终端智能镜的交互式智能地砖系统，包括：地砖本体1；在地砖本体1一表面均布内嵌有传感器3阵列；传感器3采用压敏传感器，用于采集人体的体重数据。地砖本体1还固定有一电源模块7，通过电源模块7对智能地砖系统提供电能。如图10所示，为电源模块7的电路图。
用于数据信息采集的数据采集模块2；数据采集模块2采用A/D转换器，用于采集传感器3的数据信息
用于数据信息处理的处理器模块4；
用于信息交互的终端显示单元6；
处理器模块4通过通信模块5与终端显示单元6进行数据信息的传递，通过终端显示单元6显示数据信息。终端显示单元6与互联网云端连接，进行显示天气数据、以及智能手机中自定义的任务文档；智能手机或平板电脑与显示屏或镜面显示屏进行信息的交互。
传感器3采用压敏传感器、电容式压力传感器、温湿度传感器、振动传感器；如图9所示，处理器模块4采用Arduino单片机和STM32单片机，并采用蓝牙模块。通过电路设计，并画出PCB图后打样，进行焊接调试得到我们的产品。如图11所示为处理器模块4的电源模块的电路图。
其中，终端显示单元6包括智能手机或平板电脑或显示屏或镜面显示屏。其中，镜面显示屏采用一透镜层和一半反半透镜；透镜层与半反半透镜之间设置有液晶显示层；液晶显示层设置有液晶控制模块，形成智能镜显示设备。
终端显示单元6通过蓝牙接收地砖内嵌入的传感器接收体重数据，在其UI界面上显示。采用嵌入式的思想和集成的思想，并构建PCB板，将芯片集成于地砖中。
其中，通信模块5采用蓝牙通信模块或WiFi无线通信模块或ZigBee、Z-Wave或有线通信模块。
其中如图13所示，智能地砖采用N×N或N×M的阵列方式，1≤N≤1000，1≤M≤1000，其中N、M为智能地砖的个数；每个智能地砖设置有一位置信息，位置信息根据智能地砖的传感器位置或中心点位置，对智能地砖N×N或N×M的阵列建立平面二维坐标系，二维坐标系采用X-Y的坐标系；该功能主要用到对家中智能地砖阵列测试数据变化的连续性分析，抽取可移动物体的重力特征和其在二维平面模型上的运动轨迹，与数据库中家庭成员和常见可移动物体的重力特征进行比对和识别，可以得出家庭可移动物体的位置变动和当前位置的二维平面模型，并在终端镜面上显示，同时传送到终端手机控制系统。该功能主要用于老人防跌到报警、儿童位置监测、家中防入侵监控系统组成部分。利用电容式压力传感器阵列可以采集压力数据，将数据采集信息发送给位置识别模块和体重数据处理模块形成对应的位置信息，多个位置信息，可以形成人的运动轨迹，并传给中央处理器模块，当人跌倒时，压力传感器可以根据压力信息以及位置信息，判定跌倒位置和伤害判定，最终在终端界面上显示人的基本情况。如果家中无人，还会触发防入侵系统，系统发送信息给手机终端。
如图12所示，地砖本体1还包括电路控制层、电热转化层和温度保护层；
其中，电热转化层包括电热丝分布阵列和水循环模块；所述电热丝分布阵列与传感器3阵列之间设置有隔热层；
其中，所述电路控制层包括数据采集模块2、位置识别及体重数据处理模块、中央处理器模块、温度调节与控制模块；温度调节与控制模块用于控制电热丝分布阵列和水循环模块；数据采集模块2采集传感器3阵列的压力数据以及温度数据；
其中，温度保护层包括终端镜面显示和终端手机控制APP；通过终端镜面显示数据采集模块2采集的数据信息，通过终端手机控制APP对地砖本体1的远程控制；所述温度保护层通过通信模块进行数据的交互与传递。
主要是对地砖的温度进行控制，以实现家庭环境内的温度控制。和传统的地暖区别在于，是可以实现小区域地砖的温度控制。每个小地砖都是一个微型控制单元，可以通过手机等终端进行控制，通过中央处理器模块控制温度调节与控制模块，再通过是电热丝加热水，再经过水循环装置将热量进行传递。电热丝和电容式压力传感器隔热层目的是防止电热丝的温度对电容式压力传感器造成影响。
此种设计结构，能够做到小规模区域温度进行控制，使人们只需要对自己周围区域进行温度控制从而舒适生活又大大节约能源的目的。速度快，节能，便捷高效是此系统最杰出的特点。
如图7所示，通过由显示器和单面反射镜组成的镜面显示器，搭载可以交互的镜面UI，呈现给用户全新的健康监测。其中智能镜硬件部分设计主要采取单面发射镜与高清显示器的结合。软件部分搭建在计算机上的UI显示程序。一方面为了满足客户需求的普通镜子，另一方面要满足产品的显示要求。通过使用了部分显示方案，即在普通镜子的一角做成显示区。或为了使得镜面显示的整体化，更好地UI效果，采取全屏显示，将UI界面的显示区在镜面的任何区域。智能镜通过蓝牙接收智能牙刷内部嵌入的传感器所采集的健康数剧，并同时接收地砖内嵌入的传感器接收体重数据，统一在其UI界面上显示。并且，智能镜通过无线WiFi通信模块与云服务器进行数据的交互。
智能镜具体是由65寸的显示器以及全屏单面反射镜组成。通过在镜面上做了LED补光设备，以及相关镜面交互设备的链接。三色触控按钮就是一种交互设备。智能镜通过无线通信模块联网，通过网络下载相关资源数据，比如：天气等信息数据。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (4)
1.基于终端智能镜的交互式智能地砖，包括地砖本体(1)和限位基座(102)；所述地砖本体(1)一表面设置有传感器(3)阵列，所述地砖本体(1)安装在限位基座(102)内，所述限位基座(102)为一与地砖本体(1)密封配合的槽座；地砖本体(1)阵列；其中，所述地砖本体(1)内嵌有传感器(3)；用于数据信息采集的数据采集模块(2)；用于数据信息处理的处理器模块(4)；用于信息交互的终端显示单元(6)；所述处理器模块(4)通过通信模块(5)与终端显示单元(6)进行数据的传输；
其特征在于：
所述地砖本体(1)的周侧并排固定有若干限位密封圈(101)；所述限位基座(102)的内侧面设有一限位压边(103)；所述限位密封圈(101)通过限位压边(103)限定在限位基座(102)内；
所述终端显示单元(6)包括镜面显示屏；所述镜面显示屏采用一透镜层和一半反半透镜；所述透镜层与半反半透镜之间设置有液晶显示层；所述液晶显示层设置有液晶控制模块；
所述智能地砖采用N×N或N×M的阵列方式，每个智能地砖设置有一位置信息；其中N、M为智能地砖的个数；每个智能地砖设置有一位置信息，位置信息根据智能地砖的传感器位置或中心点位置，对智能地砖N×N或N×M的阵列建立平面二维坐标系，二维坐标系采用X-Y的坐标系；
所述地砖本体(1)还包括电路控制层、电热转化层和温度保护层；其中，电热转化层包括电热丝分布阵列和水循环模块；所述电热丝分布阵列与传感器(3)阵列之间设置有隔热层；
其中，所述电路控制层包括数据采集模块(2)、位置识别及体重数据处理模块、中央处理器模块、温度调节与控制模块；温度调节与控制模块用于控制电热丝分布阵列和水循环模块；数据采集模块(2)采集传感器(3)阵列的压力数据以及温度数据；
其中，温度保护层包括终端镜面显示和终端手机控制APP；通过终端镜面显示数据采集模块(2)采集的数据信息，通过终端手机控制APP对地砖本体(1)的远程控制；所述温度保护层通过通信模块进行数据的交互与传递。
2.根据权利要求1所述的基于终端智能镜的交互式智能地砖，其特征在于，所述传感器(3)采用压敏传感器、温湿度传感器、振动传感器、光照传感器中的一种或两种以及两种以上。
3.根据权利要求1所述的基于终端智能镜的交互式智能地砖，其特征在于，所述数据采集模块(2)采用可编程放大器或A/D转换器，用于采集传感器(3)的数据信息。
4.根据权利要求1所述的基于终端智能镜的交互式智能地砖，其特征在于，所述通信模块(5)采用蓝牙通信模块或WiFi无线通信模块或ZigBee、Z-Wave或有线通信模块。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20200612 |