CN107631686B - 一种对形变敏感的地板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种对形变敏感的地板，包括安设有监测模块的地板主体和与监测模块连接的智能终端，监测模块包括有连接的数据采集单元和数据处理单元，地板在初次使用时，通过数据采集单元采集常驻家庭成员的个人信息并传送给数据处理单元，数据处理单元对所得数据利用模式分类的算法进行分类建模得出各个常驻家庭成员的人体信息，并将该信息进行存储；在使用中，若有人进入检测区域时，数据采集单元将地板形变信号和对应的时间传送给数据处理单元，数据处理单元基于采集的地板形变信号、时间，分析得出人体的步频，对地板的压力和站立时间信息，通过存储的信息进行比对，来判断是家人或是入侵者，并将判断信息发送给智能终端。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居设备领域，更具体地，涉及一种对形变敏感的地板。
背景技术
智能家居，或称智能住宅，是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通讯、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。它在保持了传统的居住功能的基础上，摆脱了被动模式，成为具有能动性智能化的现代工具。智能家居不仅提供了全方位的信息交换功能，还优化了人们的生活方式和居住环境，帮助人们有效地安排时间、节约各种能源，实现了家电控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、计算机控制、定时控制以及电话远程遥控等功能。
家庭防盗是很多家庭都很关心的问题，智能家居防盗系统能实时监控，或有小偷进屋了，防盗系统自动响起，并给业主告警。
目前检索到“一种基于重力传感器的智能地板”(201520939711.5)，公开了智能地板用于开灯、称重和音乐播放等功能。但是其重力传感器须在工厂生产时集成在在地板内部，使得安装以及维修的费用加大，且对地板的选择也有限制，从而会限制智能地板的大面积推广。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种对于形变敏感的地板。本发明通过对人体行为状态的检测和分析，自动控制智能家居设备做出适当应对。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种对形变敏感的地板，包括安设有监测模块的地板主体和与监测模块连接的智能终端，其中所述监测模块包括有连接的数据采集单元和数据处理单元，
地板在初次使用时，通过数据采集单元采集常驻家庭成员的个人信息并传送给数据处理单元，数据处理单元对所得数据利用模式分类的算法进行分类建模得出各个常驻家庭成员的人体信息，并将该信息进行存储；在之后的使用中，若有人进入检测区域时，数据采集单元将地板形变信号和对应的时间传送给数据处理单元，数据处理单元基于采集的地板形变信号、时间，分析得出人体的步频，对地板的压力和站立时间信息，通过存储的信息进行比对，来判断是家人或是入侵者，并将判断信息发送给智能终端；若判断为家人，则可以通过智能终端控制开启对应家庭成员习惯的灯光和空调等家电；若判断为入侵者，则会通过智能终端以振动或响铃的方式提醒业主。
优选的，所述的数据采集单元为新型纳米复合应变式传感器，包括串联连接的新型纳米复合电阻应变片和分压电阻；且分压电阻的阻值和新型纳米复合电阻应变片在自由状态下的阻值相等。
优选的，所述的新型纳米复合电阻应变片的材料为硅酮-镍纳米复合材料。该新型纳米复合应变式传感器表现出反向压阻效应，使得它们的电阻随变形变大而变小。这种现象是非常有利的，因为高电阻传感器(例如当传感器上没有变形时)，吸收很少的电流，因此具有非常低的功率需求(例如，保持电池寿命)。当应变片变形时，电阻减小，电流消耗增加。因此，对于地板通常不会发生形变的情况，这种类型的反压阻效应可以最大限度地降低功率需求。
优选的，所述的新型纳米复合电阻应变片安设在地板内部或者地板连接处的缝隙中。
优选的，所述的数据处理单元包括MCU模块、以及与MCU模块连接的存储模块、无线通信模块和供电模块。
优选的，所述的无线通信模块为ZigBee、蓝牙、Z-Wave或WIFI无线通信协议。
优选的，所述的地板主体为木质地板或PVC塑胶地板。
优选的，述的个人信息包括对地板的压力、运动频率和站立习惯。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明的一种对形变敏感的地板，该地板通过新型纳米复合电阻应变片采集人体活动时对地板的产生的压力变形信号，同时获取产生压力变形信号时的时间等，并传输给数据处理单元的MCU模块进行分析处理，得到所对应的人体的步频，对地板的压力和站立时间信息，再与与存储的信息进行比对，来判断是家人或是入侵者，并将判断信息发送给智能终端；若判断为家人，则可以通过智能终端控制开启对应家庭成员习惯的灯光和空调等家居设备；若判断为入侵者，则会通过智能终端以振动或响铃的方式提醒业主，用户可根据判断采取应对措施，避免不必要的损失。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例中数据采集单元与MCU模块的连接示意图；
图3是本发明实施例中数据处理单元的连接示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种对形变敏感的地板，包括安设有监测模块的地板主体和与监测模块连接的智能终端3，其中所述监测模块包括有连接的数据采集单元1和数据处理单元2，其中数据采集单元1主要是新型电阻应变式传感器，本单元安装在地板底部或地板间缝隙，当人体在智能地板上活动时，所述传感器探测当前人体行为状态；数据处理单元2包括MCU模块、存储模块、无线通信模块和供电模块，此单元内嵌在地板主体，与数据采集单元连接。
上述智能地板的工作过程为：地板在初次使用时，通过数据采集单元采集常驻家庭成员的个人信息并传送给数据处理单元，数据处理单元对所得数据利用模式分类的算法进行分类建模得出各个常驻家庭成员的人体信息，并将该信息进行存储；在之后的使用中，若有人进入检测区域时，数据采集单元将地板形变信号和对应的时间传送给数据处理单元，数据处理单元基于采集的地板形变信号、时间，分析得出人体的步频，对地板的压力和站立时间信息，通过存储的信息进行比对，来判断是家人或是入侵者，并将判断信息发送给智能终端。
在本实施例中，新型纳米复合应变传感器嵌入地板内部或者放置在地板连接处的缝隙中。
如图2所示，本实施例中的新型纳米复合应变传感器包括串联的新型电阻应变片4和分压电阻5，并且分压电阻5的阻值和新型电阻应变片4在自由状态下的阻值相等。进一步，本实施例中的新型电阻应变片4和分压电阻5之间，MCU模块和数据采集单元之间，均采用直径为0.56毫米的OK线进行连接。本实施例中的MCU模块通过Arduino Uno实现，由9V电池供电，为数据采集单元提供5V的输入电压。Arduino Uno的每个A/D转换器(即A0～A5六个模拟输入端口)的分辨率为10位(即读取的模拟值介于0～1023之间)，所以能够将传感器采集到的地板形变数据转换成电压分配值。具体地，人体行走使得本实例中的新型电阻应变片4发生形变，所以新型电阻应变片4分配的电压就会改变，因此Arduino Uno的A0端口能够获得介于0～1023之间的模拟值，我们用其代表人体行走压力的检测值。
如图3所示，本实施例中的数据处理单元包括MCU模块、以及和MCU模块连接的SD卡模块、无线通信模块和电池模块。本实施例中的无线通信模块是HC-06无线通信模块，体积小巧。本实施例中的MCU模块为无线通信模块提供3.3V的工作电压，可以将地板压力变化的数据通过无线通信模块发送给智能终端，同时，还可以将数据存储在SD卡中，用以分析人体行为习惯。特别地，MCU模块可以选择RFduino,此款微控制器更加小巧，并且自带无线蓝牙通信模块。
若已录入人体行为习惯的智能终端分析得出已授权人体行走状态，则根据已录入人体的行为习惯和当前行为，在其活动区域开启或关闭相应的家居设备，如灯和空调；若智能终端未能识别当前活动的人体，则识别为入侵者，通过发送警示信息至业主的智能移动终端，由用户判断后采取应对措施，必要时可报警，以免造成更大的损失。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于纳米复合应变式传感器的智能地板，其特征在于，包括安设有监测模块的地板主体和与监测模块连接的智能终端，其中所述监测模块包括有连接的数据采集单元和数据处理单元，
地板在初次使用时，通过数据采集单元采集常驻家庭成员的个人信息并传送给数据处理单元，数据处理单元对所得数据利用模式分类的算法进行分类建模得出各个常驻家庭成员的人体信息，并将该各个常驻家庭成员的人体信息进行存储；在之后的使用中，若有人进入检测区域时，数据采集单元将地板形变信号和对应的时间传送给数据处理单元，数据处理单元基于采集的地板形变信号、时间，分析得出人体的步频，对地板的压力和站立时间信息，通过与存储的信息进行比对，来判断是家人或是入侵者，并将判断信息发送给智能终端，其中所述的个人信息包括对地板的压力、运动频率和站立习惯，
所述的数据采集单元为纳米复合应变式传感器，包括串联连接的纳米复合电阻应变片和分压电阻；且分压电阻的阻值和纳米复合电阻应变片在自由状态下的阻值相等，所述的纳米复合电阻应变片安设在地板底部或者地板连接处的缝隙中。
2.根据权利要求1所述的智能地板，其特征在于，所述的纳米复合电阻应变片的材料为硅酮-镍纳米复合材料。
3.根据权利要求1所述的智能地板，其特征在于，所述的数据处理单元包括MCU模块及与其连接的存储模块、无线通信模块和供电模块。
4.根据权利要求3所述的智能地板，其特征在于，所述的无线通信模块为ZigBee、蓝牙、Z-Wave或WIFI无线通信协议。
5.根据权利要求1所述的智能地板，其特征在于，所述的地板主体为木质地板或PVC塑胶地板。
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