CN108499066A - 一种多功能智能球桌系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多功能智能球桌系统，该系统一方面可以通过储物箱体内置的压力传感器和霍尔传感器来感应球和击球工具是否正常安放在储物箱体内，并可通过电气箱的主通信模块来将监测的数据发送到云端服务器，方便用户随时通过移动终端(例如手机等终端)进行查看；另一方面，本发明采用电子锁解锁的方式，用户可以通过主通信模块来控制打开/关闭电子锁，无需使用传统的实体钥匙来打开储物箱体，用户可以通过各种工具来进行解锁，解锁方式更加灵活、便利。它可以实现乒乓球、桌球运动爱好者通过手机、平板电脑等智能移动终端设备，自助式享受无人看守型的智能台球桌，有利于促进桌球和乒乓球运动在全民健身的背景下更进一步发展。

Description

一种多功能智能球桌系统
技术领域
本发明涉及智能制造领域，尤其涉及一种多功能智能球桌系统。
背景技术
当前社会环境下，桌球运动、乒乓球运动均是一种室内体育运动，运动场所需要专门的管理人员看守和维护，因此使得运动场所需要较高的维护和管理费用；同时对于此类运动的爱好者而言，通常需要寻找合适的室内场地(如健身房，台球室，乒乓球室)才能开展此类运动，多数无法在室外进行，形成了此类球类运动的局限性，不利于此类球运动的全民参与和推广。
发明内容
在全民健身的背景下，本发明提供了一种自助智能型球桌系统，该系统的出现，解决了背景技术中存在的上述社会痛点问题，它可以实现乒乓球、桌球运动爱好者通过手机、平板电脑、RFID卡等智能移动终端设备或装置，自助式享受无人看守型的智能台球桌，乒乓球桌带给他们提供运动服务，且不再局限于室内，使得在户外(包括社区，公园，公共健身场所等地)无人看守的情况下进行此类健身运动成为了可能，有利于促进桌球和乒乓球运动在全民健身的背景下更进一步发展。
下面对本发明所涉及的技术方案进行简要的说明，一种多功能智能球桌系统，包括：球桌，以及和球桌配套使用的球体和击球工具，所述击球工具内置有磁铁；储物箱体，所述储物箱体设有电子锁和至少两个储物室，至少一储物室的底部内表面铺设有压力传感器，用于检测球体是否正常安放在该储物室中，以及，至少一储物室内设置有霍尔传感器，用于检测击球工具是否安放在该储物室中；电气箱，具有主控制器模组，包括主控制器和主通信模块，外部终端发送的控制指令经主通信模块传输到主控制器后，藉由主控制器发出控制信号打开/关闭电子锁。
上述的多功能智能球桌系统，其中，球桌和储物箱体之间相互独立设置，或储物箱体设置在球桌的桌肚内；以及电气箱集成在球桌上，或集成在储物箱体上，或集成在一外设的多媒体系统箱内。
上述的多功能智能球桌系统，其中，所述多功能智能球桌系统还包括辅控制器模组，压力传感器和霍尔传感器与辅控制器相连，该辅控制器模组设有辅控制器和第二辅通信模块，该辅控制器通过第二辅通信模块与主控制器之间进行数据交互；采用ARM架构处理器、FPGA处理器、CPLD处理器、DPS处理器、8位单片机处理器、16位单片机处理器、32位单片机处理器和/或SoC的MCU处理器作为主控制器/辅控制器。
上述的多功能智能球桌系统，其中，辅控制器模组还包括：温湿度传感器和烘干装置及烘干控制器，设置在球桌的台面表面之下并与辅控制器相连，温湿度传感器用于采集球桌台面局部的温湿度数据并发送至辅控制器，当所述温湿度传感器采集到的温湿度数据超出预设阈值时，辅控制器启动烘干控制器对球桌台面的局部进行烘干；环境光传感器和照明灯，环境光传感器设置在球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱上，并与辅控制器相连，环境光传感器用于采集当前环境的环境光数据并发送至辅控制器，当环境光传感器采集到的环境光数据低于预设阈值时，辅控制器启动照明灯进行照明；三轴加速度传感器/陀螺仪和报警模块，设置在球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱上并与辅控制器相连，三轴加速度传感器/陀螺仪用于实时采集球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱的加速度数据，当球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱被移动的瞬间，三轴加速度传感器/陀螺仪将采集到的加速度/倾斜数据发送至辅控制器，辅控制器启动报警模块进行报警。
上述的多功能智能球桌系统，其中，球桌、储物箱体和/或电气箱内还设置有：定位模块，与主控制器相连，用于采集当前位置信息并发送至主控制器，并通过主通信模块上传到云端服务器；以及三轴加速度传感器/陀螺仪和报警模块，设置在球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱上并与主控制器相连，三轴加速度传感器/陀螺仪用于实时采集球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱的加速度数据，当球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱被移动的瞬间，三轴加速度传感器/陀螺仪将采集到的加速度/倾斜数据发送至主控制器，主控制器启动报警模块进行报警。
上述的多功能智能球桌系统，其中，多功能智能球桌系统还包括多媒体模组，与主控制器相连，该多媒体模块由显示屏、扬声器、麦克风和摄像头组成，显示屏用于播放本地/信号源视频数据，扬声器用于播放本地/信号源音频数据，麦克风用于采集语音数据，摄像头用于采集球桌周边的视频数据；显示屏、扬声器、麦克风中的任意一个或多个集成于球桌上或集成于所述多媒体系统箱上；多媒体模组还包括有存储模块，用于存储本地视频数据、本地音频数据以及麦克风采集的语音数据和摄像头采集的视频数据。
上述的多功能智能球桌系统，其中，主控制器模组和辅控制器模组均设置有电源模块，用于对主控制器模组和辅控制器模组进行供电。
上述的多功能智能球桌系统，其中，辅控制器模组还包括有人体红外热释电传感器，与辅控制器相连，用于感应球桌周边人体运动状态：当检测到球桌周边无人体活动，辅控制器发出控制指令使辅控制器模组进入休眠状态，以及，辅控制器发出休眠指令至主控制器，主控制器接收到休眠指令后，发出指令使主控制器和/或多媒体模组进入休眠状态；当检测到球桌周边有人体活动，辅控制器发出唤醒指令，使辅控制器模组及多媒体模组进入常规工作状态，以及，辅控制器发出唤醒指令至主控制器，主控制器接收到唤醒指令后，发出指令使主控制器和/或多媒体模组进入常规工作状态。
上述的多功能智能球桌系统，其中，电气箱内还设置有与主控制器相连的第一辅通信模块，第一辅通信模块通过有线和/或无线方式与第二辅通信模块相连，借助第二辅通信模块和第一辅通信模块实现主控制器和辅控制器之间的数据通信；主通信模块具有wifi模块和/或4G模块，以及蓝牙模块、NFC模块和RFID模块的一种或多种组合。
上述的多功能智能球桌系统，其中，在储物箱体上标识有唯一的设备ID号，用户使用外部终端发送与对应该ID号的操作指令通过主通信模块发送至主控制器，主控制器将设备ID号和外部终端发送的操作指令进行匹配，匹配成功后打开/关闭电子锁。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为本发明在实施例一中提供的多功能智能球桌系统的示意图；
图1b为对应图1a的各部件组成示意图；
图1c为实施例一中的功能模块原理图；
图2a为本发明在实施例二中提供的多功能智能球桌系统的示意图；
图3a为本发明在实施例三中提供的多功能智能球桌系统的示意图；
图3b和图3c为是实施例中的功能模块原理图；
图4a为本发明在实施例四中提供的多功能智能球桌系统的示意图；
图5a为本发明在实施例五中提供的多功能智能球桌系统的示意图；
图6a～图6v为本发明在一实施例中主控制器及其相连的电子元器件的电路图；
图7a～图7k为本发明在一实施例中辅控制器及其相连的电子元器件的电路图。
具体实施方式
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明提供了一种多功能智能球桌系统，包括：球桌，以及和球桌配套使用的球体和击球工具(例如球拍或球杆等体育用具)，击球工具内置有磁铁；储物箱体，储物箱体设有电子锁和至少两个储物室，至少一储物室的底部内表面铺设有压力传感器，用于检测球体是否正常安放在该储物室中，以及，至少一储物室内设置有霍尔传感器，用于检测击球工具是否安放在该储物室中；电气箱，具有主控制器模组，包括主控制器和主通信模块，外部终端发送的控制指令经主通信模块传输到主控制器后，藉由主控制器发出控制信号打开/关闭电子锁。
本发明通过采用上述的技术方案，一方面可以通过储物箱体内置的压力传感器和霍尔传感器来感应球和击球工具是否正常安放在储物箱体内，并可通过电气箱的主通信模块来将监测的数据发送到云端服务器，方便用户随时通过移动终端(例如手机等终端)进行查看；另一方面，本发明采用电子锁解锁的方式，用户可以通过主通信模块来控制打开/关闭电子锁，无需使用传统的实体钥匙来打开储物箱体，用户可以通过各种工具来进行解锁，解锁方式更加灵活、便利。
在本发明一可选的实施例中，球桌和储物箱体之间相互独立设置，或储物箱体设置在球桌的桌肚内；以及电气箱集成在球桌上，或集成在储物箱体上，或集成在一外设的多媒体系统箱内。
在本发明一可选的实施例中，多功能智能球桌系统还包括辅控制器模组，压力传感器和霍尔传感器与辅控制器相连，该辅控制器模组设有辅控制器和第二辅通信模块，该辅控制器通过第二辅通信模块与主控制器之间进行数据交互。
在本发明一可选的实施例中，辅控制器模组还包括：①、温湿度传感器阵列和烘干装置及烘干控制器阵列，设置在球桌的台面表面之下并与辅控制器相连，温湿度传感器阵列用于采集球桌台面局部的温湿度数据并发送至辅控制器，当温湿度传感器采集到的温湿度数据超出预设阈值时，辅控制器启动烘干控制器阵列对球桌台面的局部进行烘干；②、环境光传感器和照明灯，环境光传感器设置在球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱上，并与辅控制器相连，环境光传感器用于采集当前环境的环境光数据并发送至辅控制器，当环境光传感器采集到的环境光数据低于预设阈值时，辅控制器启动照明灯进行照明器；③、三轴加速度传感器/陀螺仪和报警模块，设置在球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱上并与辅控制器相连，三轴加速度传感器/陀螺仪用于实时采集球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱的加速度数据，当球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱被移动的瞬间，三轴加速度传感器/陀螺仪将采集到的加速度/倾斜数据发送至辅控制器，辅控制器启动报警模块进行报警。
在本发明一可选的实施例中，球桌、储物箱体和/或电气箱内还设置有：①定位模块，与主控制器相连，用于采集当前位置信息并发送至主控制器，并通过主通信模块上传到云端服务器，定位模块可以采用GPS定位、北斗定位和基站定位等多种方式实现采集当前位置信息。②三轴加速度传感器/陀螺仪和报警模块，设置在球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱上并与主控制器相连，三轴加速度传感器/陀螺仪用于实时采集球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱的加速度数据，当球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱被移动的瞬间，三轴加速度传感器/陀螺仪将采集到的加速度/倾斜数据发送至主控制器，主控制器启动报警模块进行报警。在实际的应用中，可以将单个报警模块以同时连接主控制器和辅控制器，当与主控制器或辅控制器相连的三轴加速度传感器/陀螺仪感应到异常加速度信息后，即可启动报警，减少成本；或将单个报警模块与任意一个控制器相连，当其中一控制器(例如主控制器)接受到三轴加速度传感器/陀螺仪发来的异常加速度信息后，通过辅通信模块将该信息转发至与报警模块相连的控制器(例如辅控制器)，进而启动报警。
在本发明一可选的实施例中，多功能智能球桌系统还包括多媒体模组，与主控制器相连，该多媒体模块由显示屏、扬声器、麦克风和摄像头组成，显示屏用于播放本地/信号源视频数据，扬声器用于播放本地/信号源音频数据，麦克风用于采集语音数据，摄像头用于采集球桌周边的视频数据。其中，显示屏、扬声器、麦克风中的任意一个或多个集成于球桌上或集成于多媒体系统箱上；多媒体模组还包括有存储模块，用于存储本地视频数据、本地音频数据以及麦克风采集的语音数据和摄像头采集的视频数据。可选的，摄像头可以选用CCD摄像头或CMOS摄像头，显示屏可以选用LCD显示屏、LED显示屏、OLED显示屏、TFT显示屏、IPS显示屏、QLED显示屏、IMOD显示屏、LPD显示屏，具体可以根据实际情况来进行选择，在此不予赘述。
在本发明一可选的实施例中，主控制器模组和辅控制器模组均设置有电源模块，用于对主控制器模组和辅控制器模组进行供电。进一步的，电源模块包括电源管理单元(PMU)和低压线性稳压器(LDO)和三端稳压器，通过电源管理单元对电源进行管理并输出至低压线性稳压器和或三端稳压器，进而对各电子元器件实施安全供电。
在本发明一可选的实施例中，辅控制器模组还包括有人体红外热释电传感器，与辅控制器相连，用于感应球桌周边人体运动状态：①当检测到球桌周边无人体活动，辅控制器发出控制指令使辅控制器模组进入休眠状态，以及，辅控制器发出休眠指令至主控制器，主控制器接收到休眠指令后，发出指令使主控制器和/或多媒体模组进入休眠状态；②当检测到球桌周边有人体活动，辅控制器发出唤醒指令，使辅控制器模组及多媒体模组进入常规工作状态，以及，辅控制器发出唤醒指令至主控制器，主控制器接收到唤醒指令后，发出指令使主控制器和/或多媒体模组进入常规工作状态。
在本发明一可选的实施例中，电气箱内还设置有与主控制器相连的第一辅通信模块，第一辅通信模块通过有线和/或无线方式与第二辅通信模块相连，借助第二辅通信模块和第一辅通信模块实现主控制器和辅控制器之间的数据通信。
在本发明一可选的实施例中，主通信模块具有wifi模块和/或4G模块，以及蓝牙模块、NFC模块和RFID模块的一种或多种组合。在储物箱体上标识有唯一的设备ID号，用户使用外部终端发送与对应该ID号的操作指令通过主通信模块发送至主控制器，主控制器将设备ID号和外部终端发送的操作指令进行匹配，匹配成功后打开/关闭电子锁。本发明所提供的系统有如下控制方法：1手机、平板电脑等移动设备终端通过APP扫描嵌入桌体中的二维码，通过远程服务器下发解锁命令进行解锁,或获取动态解锁密码进行解锁；2通过在手机、平板电脑等移动设备终端输入嵌入桌体上的唯一编号，获取解锁动态密码，通过触摸屏/按键输入动态解锁密码进行解锁；3、通过蓝牙链接桌系统获取动态解锁密码，进行解锁；4、通过NFC进行解锁；5、通过RFID技术进行解锁。在一实施例中，解锁的步骤包括：步骤S1、使用移动终端获取该储物箱体的设备ID号；步骤S2、应用程序采集移动终端自身的定位信息；步骤S3、应用程序将识别到的设备ID号以及定位信息上传至云端服务器，云端服务器遍历数据库中对应该设备ID号的储物箱体的位置信息，并判断移动终端是否位于以储物箱体位置为中心划定的区域范围内，若位于该区域范围内，云端服务器发送控制信号至通信模块，控制信号经通信模块发送至控制器，藉由控制器发出解锁指令至电子锁以打开/关闭电子锁，或云端服务器下发静态/动态解锁密码至应用程序，在储物箱体外置的解锁模块输入该静态/动态解锁密码后，解锁模块发送控制信号至控制器，控制器发送解锁指令至电子锁以打开/关闭电子锁。
需要说明的是，在采用蓝牙模块、NFC模块及RFID模块解锁电子锁的情况下，本系统还需要额外搭配具有联网功能的通信模块，以实现将数据上传到云端服务器。进一步可选的，主通信模块可以采用有线和/或无线的进行数据传输。其中。有线数据传输方式包括但不局限于：非对成数字用户环路(ADSL)、局域网(LAN)、电缆调制解调器(cable modem)、光钎、同轴电缆的一种或多种组合来完成数据的有线接收/发送；无线传输方式只要采用符合中国人民共和国工信部颁发的ISM频段的无线通讯方式即可，例如wifi通信、ZigBee，433.92MHz频段无线通信，315MHz频段无线通信或基于4G(包括TD-LTE和FDD-LTE)的一种或多种组合形式的无线通讯方式。
在本发明一可选的实施例中，主控制器/辅控制器可以采用ARM架构处理器、FPGA(现场可编辑门阵列)、CPLD(复杂可编辑逻辑器件)、DPS(数字信号处理器)；此外，亦可采用8位、16位、32位单片机处理器或SoC的MCU处理器作为主控制器/辅控制器。
在本发明一可选的实施例中，电子锁可以为磁力锁。
实施例一
参照图1a所示，该图示出了在一实施例中将储物箱体和电气箱集成在球桌的桌肚内的示意图，多媒体模组同样集成在球桌上，通过采用这种设计来减小本发明所提供的系统占据的空间，提高空间利用率。
具体如图1a所示，本发明所提供的一种多功能智能球桌系统包括有球桌2，该球桌2的桌肚为中空，在桌肚内设置有用于放置台球4和球杆3的储物箱体，球杆3内置有磁铁，通过电子锁6来控制打开/关闭储物箱体。储物箱体设置有两个储物室，其中一储物室用于放置台球4，另一储物室用于放置球杆3。在放置台球4的储物室底部表面以下设置有压力传感器5，在放置球杆3的储物室底部表面以下设置有霍尔传感器15。在球桌2底部设置有电气箱7，该电气箱7内设置有主控制器模组、辅控制器模组的辅控制器部分以及主通信模块、定位模块、电源模块等电子元器件。在球桌2周围设置有一个或者多个红外热释电传感器9，在球桌2周围设置有一个或者多个扬声器及麦克风10，在球桌2台沿上设置有至少一个液晶显示屏11、环境光传感器13，此外，在球桌2的上方还设置有摄像头1。进一步的，球桌2的台面处设置有温湿度传感器17，该温湿度传感器17以阵列形式分布在台面处，相应的，球桌台面处设置有烘干装置14及烘干控制器12，阵列形态的烘干装置14铺设在球桌台面以下，烘干控制器12设置在球桌2台沿的内侧。在球桌2侧面设置有三轴加速度传感器/陀螺仪16。需要说明的是，图示中储物箱体、电气箱、多媒体系统各部件的位置关系并不局限于图中所示位置，在实际的应用中，可在不影响部件正常工作的前提下，对相应的部件位置进行改动，例如将红外热释电传感器9集成到摄像头1上，具体不予赘述。
图1b为本实施例对应图1a的各部件组成示意图：储物箱体、电气箱均集成在球桌2的桌肚内，在电气箱内设置有处理器组(包含主控制器、辅控制器及用于主/辅控制器之间通信的辅通信模块)、显示屏、摄像头、扬声器、麦克风、存储模块、电源模块、定位模块、环境光传感器、人体红外热释电传感器以及图中未示出的通信模块、三轴加速度传感器/陀螺仪均与处理器组相连，此外，球桌2台面下的温湿度传感器、烘干控制器及烘干装置阵列、储物箱体内的霍尔传感器、压力传感器及电子锁也均与处理器组通过有线或者无线方式连接，通过电气箱内的处理器组来统筹管理各电子部件。
进一步参照图1c所示，该图对应的是本实施例的原理功能图，下面就各电子部件的功能及实现进行简单的描述。其中，为图示简便，将主控制器和辅控制器组统称为处理器组。
1、环境光传感器用于实时获取外界环境光强度数据，并将采集到的环境光数据上报至处理器组，处理器组的辅控制器根据接收到的外界环境光数据来相应的控制照明灯，例如控制其开启/关闭，以及控制该照明灯的照明亮度。
2、三轴加速度传感器/陀螺仪用于实时探测球桌三个轴向(X，Y，Z)当前加速度信息，并实时上报球桌当前的倾斜度数据至处理器组。一旦球桌被移动，移动的瞬间致使三轴加速度传感器/陀螺仪产生相应数据并发送至处理器组，处理器组触发报警装置。在本实施例中，由于储物箱体、电气箱、多媒体模组均集成在球桌上，因此可以仅设置一个或一组三轴加速度传感器/陀螺仪，由该三轴加速度传感器/陀螺仪来采集当前的加速度/倾斜信息即可。
3、霍尔传感器配合设置在球杆/球拍内的磁铁可以用来感测球杆或球拍是否正常摆放在固定位置状态，并实时上报球杆或球拍的摆放状态至处理器组。一旦霍尔传感器检测到球杆或球拍在正常情况下没有摆放在储物箱体内(例如人们在玩球之后没有及时将乒乓球拍放回储物箱体就关门的情况下)，就会发送相关信息至处理器组，处理器组启动报警模块进行报警。
4、压力传感器用于实时获取储物箱体内球的状态(包括是否正在被用户使用或静止停放在储物箱体篮筐中)，并实时上报球的状态至处理器组。一旦压力传感器检测到球在正常情况下没有摆放在储物箱体内(例如人们在玩球之后没有及时将乒乓球放回储物箱体就关门的情况下)，就会发送相关信息至处理器组，处理器组启动报警模块进行报警。
5、定位模块用于实时获取球桌系统的绝对地理位置信息(经纬度信息)，并将球桌系统的位置信息发送到处理器组，处理器组将位置信息通过主通信模块上传到云端服务器。
6、摄像头用于采集球桌周围的环境及人物活动情况，并将采集的视频数据上报至处理器组。麦克风用于实时录制外界环境及活动的人的声音，并将录制的音频数据上报至处理器组。扬声器和显示屏，用于播放信源端(例如来自云端服务器，并通过主通信模块来接受云端服务器的多媒体数据)或本地的多媒体数据。
7、存储模块，用于存储摄像头及麦克风采集的视频数据和音频数据，此外，用户还可以将预录制的视频/音频数据预存到该存储模块中，以便扬声器和显示屏直接播放本地存储的多媒体数据。
8、主通信模块，用于接受来自外部设备的控制指令并转达至处理器组，处理器组接受控制指令后进行判断，若符合解锁指令，则发出控制信号打开/关闭电子锁。此外，该主通信模块还可以用于接受信源端下发的数据，例如云端服务器下发的多媒体数据，并将接收到的多媒体数据在扬声器和显示屏上进行播放。
9、温湿度传感器阵列用于采集球桌台面局部的温湿度数据并发送至处理器组，当温湿度传感器采集到的温湿度数据超出预设阈值时，辅控制器发送相关指令至烘干控制器，烘干控制器控制对应位置的烘干装置对球桌台面的局部进行烘干。在本发明中，温湿度传感器阵列由若干块温湿度传感器拼接而成，烘干装置由若干块烘干器组成阵列并铺设在球桌台面以下。温湿度传感器阵列铺满整个台面以下，因此可以全方位检测球桌台面的温湿度数据，例如：①当球桌台面局部被打湿后，打湿处的温湿度传感器会检测到温湿度变化数据并发送到处理器组，当温度和/或湿度与预设值有偏差时启动烘干控制器，控制打湿处的烘干装置对该处进行烘干以保持干燥此外，该烘干控制器还具有恒温功能，使得球桌台面的温度始终保证在预设的正常范围内。
10、人体红外热释电传感器，用于采集外界人体活动状态，以感测球桌周边有人活动(包括靠近、远离)或无人体活动，并实时上报外界人体活动状态至处理器组，处理器组根据人体红外热释电传感器的数据来控制相应的电子元器件：当人体红外热释电传感器没有感测到外界环境有人体活动时，会将该信号发送至处理器组，处理器组根据该信号控制主控制器模组(主控制器、主通信模块)、辅控制器模组(辅控制器、温湿度传感器、烘干装置及烘干控制器、环境光传感器、照明灯等)、定位模块、多媒体模组的全部或者部分进行低功耗的休眠状态；而一旦人体红外热释电传感器感测到外界环境有人体活动候，实时将该信号上报至处理器组，处理器组会及时唤醒相应的电子元器件进入工作状态。在外界环境无人体活动的情况下，主控制器模组、辅控制器模组、定位模块、三轴加速度传感器/陀螺仪、报警模块、多媒体模组都都位于休眠状态。当人体红外热释电传感器感测到开始有人体活动，将该信号发送至辅控制器以唤醒辅控制器模组的各模块及各传感器；之后辅控制器通过辅通信模块发送唤醒指令至主控制器，以唤醒主控制器，并藉由主控制器来唤醒与其相连的位模块、三轴加速度传感器/陀螺仪、报警模块、多媒体模组，进而实现唤醒全部电子元件。反之亦然，在此不再赘述。
此外，在本发明中，通过供电的电源对上述所有的电子元器件进行供电，供电电源由电源管理单元控制并对低压线性稳压器(LDO)及三端稳压器进行供电，并藉由该低压线性稳压器及三端稳压器对各电子元器件进行供电。
实施例二
参照图2a所示，与实施例一的区别在于，通过将储物箱体21和球桌2单独设置，储物箱体21为立式柜体8，在储物箱体21的一侧独立设置有多媒体系统箱18，其中，摄像头1设置在在球桌2和多媒体系统箱18的上方，以摄像头1的取景范围能同时监控到球桌2、储物箱体21和多媒体系统箱18为准。
具体如图所示，储物箱体21为立柜形式并具有两个储物室，底层的储物室用于储放台球4，顶部的储物室用于储放内置有磁铁的球杆3，并通过电子锁6来控制打开/关闭储物箱体21。其中，底层储物室的底部表面以下设置有压力传感器5，在放置球杆的储物室底部表面以下设置有霍尔传感器15。多媒体系统箱18正面设置有显示屏11、扬声器和麦克风10、红外热释电传感器9、环境光传感器13，主控制器模组19集成在多媒体系统箱18底部(优选集成在多媒体系统箱18内部)。球桌2的台面以下设置有温湿度传感器17，该温湿度传感器17以阵列形式分布在台面处；球桌台面处设置有烘干装置14及烘干控制器12，阵列形态的烘干装置铺设在球桌2台面以下，烘干控制器12设置在球桌2台沿的内侧。此外，在球桌2内设置有三轴加速度传感器/陀螺仪16。在球桌2桌肚内设置有用于装载辅控制器模组20。辅控制器与辅控制器模组的其他元件通过有线或者无线方式相连。
通过采用这种设计，将储物箱体和集成有多媒体模组的电气箱单独设置，一方面使得人们无需弯腰即可方便拿取储物箱体内的球杆等工具，另一方面，多媒体系统箱可以提供更大的空间来安装多媒体模组，进而可以安装较大屏幕的显示屏，提高人们的娱乐体验，同时方便系统的组装和后续维护。
实施例三
参照图3a所示，本实施例与实施例二的区别在于，将多媒体系统箱18和储物箱体21集成为一体。同样的，通过采用这种设计，将储物箱体21及多媒体系统箱18分别单独设置，一方面使得人们无需弯腰即可方便拿取储物箱体21内的球杆等工具，另一方面，多媒体系统箱18可以提供更大的空间来安装多媒体模组的显示屏11等组件，进而可以安装较大屏幕的显示屏11，提高人们的娱乐体验。
具体如图3a所示，储物箱体21为立柜形式并具有两个储物室，底层的储物室用于储放台球，顶部的储物室用于储放内置有磁铁的球杆，并可以通过电子锁6来控制打开/关闭储物箱体21。其中，底层储物室的底部表面以下设置有压力传感器5，在放置球杆的储物室底部表面以下设置有霍尔传感器15。多媒体系统箱18正面设置有显示屏11、扬声器和麦克风10、红外热释电传感器9、环境光传感器13，主控制器模组19设置在多媒体系统箱18底部(优选集成在多媒体系统箱18内部)。球桌2的台面以下设置有温湿度传感器17，该温湿度传感器17以阵列形式分布在台面处；球桌台面处设置有烘干装置14及烘干控制器12，阵列形态的烘干装置14铺设在球桌2台面以下，烘干控制器12设置在球桌2台沿的内侧。此外，在球桌2内设置有三轴加速度传感器/陀螺仪16，三轴加速度传感器/陀螺仪的位置可以任意设置，因此图中未标出。
图3b为对应本实施例的原理功能图，下面就各电子部件的功能及实现进行简单的描述，首先对主控制器及其相连的模块功能进行描述：
1、定位模块用于实时获取球桌系统的绝对地理位置信息(经纬度信息)，并将球桌系统的位置信息发送到主控制器，主控制器组将位置信息通过主通信模块上传到云端服务器。
2、三轴加速度传感器/陀螺仪用于实时探测球桌三个轴向(X，Y，Z)当前加速度信息，并实时上报球桌当前的倾斜度数据至主控制器。一旦球桌被移动，移动的瞬间致使三轴加速度传感器/陀螺仪产生相应数据并发送至主控制器，主控制器触发报警装置。
3、摄像头用于采集球桌周围的环境及人物活动情况，并将采集的视频数据上报至主控制器。
4、麦克风用于实时录制外界环境及活动的人的声音，并将录制的音频数据上报至主控制器。
5、扬声器和显示屏用于播放信源端(例如来自云端服务器，并通过主通信模块来接受云端服务器的多媒体数据)或本地的多媒体数据。
6、存储模块用于存储摄像头及麦克风采集的视频数据和音频数据，此外，用户还可以将预录制的视频/音频数据预存到该存储模块中，以便扬声器和显示屏直接播放本地存储的多媒体数据。
7、第一辅通信模块用于主控制和辅控制器之间的数据交互。
8、主通信模块，用于接受来自外部设备的控制指令并转达至主控制器，主控制器接受控制指令后进行判断，若符合解锁指令，则发出控制信号打开/关闭电子锁。此外，该主通信模块还可以用于接受信源端下发的数据，例如云端服务器下发的多媒体数据，并将接收到的多媒体数据在扬声器和显示屏上进行播放。
下面继续对辅控制器及其相连的模块功能进行描述：
1、环境光传感器用于实时获取外界环境光强度数据，并将采集到的环境光数据上报至辅控制器，辅控制器根据接收到的外界环境光数据来相应的控制照明灯，例如控制其开启/关闭，以及控制该照明灯的照明亮度。
2、三轴加速度传感器/陀螺仪用于实时探测当前柜体(集成有储物箱体、电气箱和部分多媒体模组)三个轴向(X，Y，Z)当前加速度信息，并实时上报球桌当前的倾斜度数据至辅控制器。一旦球桌被移动，移动的瞬间致使三轴加速度传感器/陀螺仪产生相应数据并发送至辅控制器，辅控制器可以触发报警装置。
3、霍尔传感器配合设置在球杆/球拍内的磁铁可以用来感测球杆或球拍是否正常摆放在固定位置状态，并实时上报球杆或球拍的摆放状态至辅控制器。一旦霍尔传感器检测到球杆或球拍在正常情况下没有摆放在储物箱体内(例如人们在玩球之后没有及时将台球拍放回储物箱体就关门的情况下)，就会发送相关信息至辅控制器，辅控制器启动报警模块进行报警。
4、压力传感器用于实时获取储物箱体内球的状态(包括是否正在被用户使用或静止停放在储物箱体篮筐中)，并实时上报球的状态至辅控制器。一旦压力传感器检测到球在正常情况下没有摆放在储物箱体内(例如人们在玩球之后没有及时将乒乓球放回储物箱体就关门的情况下)，就会发送相关信息至辅控制器，辅控制器启动报警模块进行报警。
5、第二辅通信模块用于主控制和辅控制器之间的数据交互。
6、温湿度传感器用于采集球桌台面局部的温湿度数据并发送至辅控制器，当温湿度传感器采集到的温湿度数据超出预设阈值时，辅控制器发送相关指令至烘干控制器阵列，烘干控制器阵列控制对应位置的烘干装置对球桌台面的局部进行烘干。
12、人体红外热释电传感器，用于采集外界人体活动状态，以感测球桌周边有人活动(包括靠近、远离)或无人体活动，并实时上报外界人体活动状态至辅控制器，辅控制器根据人体红外热释电传感器的数据来控制相应的电子元器件：当人体红外热释电传感器没有感测到外界环境有人体活动时，会将该信号发送至辅控制器，辅控制器会控制与辅控制器相连的电子元器件(例如温湿度传感器、压力传感器等)从休眠模式进入工作模式；并同时将该信息通过第二辅通信模块发送至主控制器，藉由主控制器来控制与其相连的电子元器件(例如多媒体模组等)从休眠模式进入工作模式。反之亦然，在此不再赘述。
实施例四
参照图4a所示，本实施例与实施例一的区别在于，将储物箱体21单独设置，其他部分(如部分多媒体模组和辅控制器模组均可集成在球桌2上)。通过采用这种设计，将储物箱体及多媒体系统箱分别单独设置，一方面使得人们无需弯腰即可方便拿取储物箱体内的球杆等工具，另一方面将多媒体模组的部分集成在球桌2上，以降低整个系统所占用的体积。具体位置与实施例一相比稍有改动，可以参照图4a所示，在此不予赘述。需要说明的是，在本实施例中，电气箱7可以设置在储物箱体21上，也可以设置在球桌2上；又或者，将主控制器模组19设置在储物箱体21，并将辅控制器模组20设置在球桌2上，具体组合情况根据实际情况可以自行调整，在此不予赘述。
实施例五
参照图5a所示，本实施例与实施例一的区别在于，将集成有部分多媒体模组(显示屏11、扬声器和麦克风10)和电气箱的多媒体系统箱18单独设置，其他部分(如储物箱体、辅控制器模组)均集成在球桌2上，藉此提高本系统带来的多媒体验，另一方面降低整个系统所占用的体积。可选的，主控制器模组19设置在多媒体系统箱18上，辅控制器模组20设置在球桌2上。
实施例六
在本实施例中对本发明中部分电子元器件所涉及的电路图进行简单的描述。
下面首先对主控制器模组、主通信模块、辅通信模块及与主控制器模组相连的多媒体模组等相关的电子元器件进行说明。
可选的，本发明中的主控制器可采用三星公司提供的一款基于ARM Cortex-A9的处理器Exynos4412，图6a和图6b为Exynos4412核心板电路网络图。图6a中的Exynos 4412Part-A和图6b中的Exynos 4412 Part-B共同构成了Exynos4412核心控制板，图中的各个网络标号对应该核心处理器与不同的模块的连线。
图6c、图6d、图6e为主控制系统的电源模块实现的原理图：输入电源由外部24V直流稳压电源提供，图中电源连接器CN2为外部24V直流电源输入端，经过两路线性稳压器分别生成直流12V(MAIN_PWR12V网络)和直流5V(PWR_SYS网络)；12V(MAIN_PWR12V网络)直流电用于给电子锁供电。5V(PWR_SYS网络)直流电通过两路LDO生成3.3V直流电荷1.8V直流电分别给主控系统中对供电有不同要求的电元器件供电。
图6f为摄像头模块(CAM130)LDO供电原理图，由3.3V直流电(VDD_SYS_3.3V网络)经LDO(RT9011-MGPJ6)生成CMA130需要的2.8V和1.8V直流电。图6g为CAM130与Exynos4412通信原理图。
以7寸TFT LCD型号为S702的模块为例，图6h、图6i、图6j示出了S702与Exynos4412通信的原理图。
图6k、图6l、图6m为麦克风及扬声器模块实现原理图。麦克风及扬声器模块采用音频编解码芯片实习语音信号的编码和解码，继续参照图6n和图6o，示出了编解码的原理图，麦克风拾音采用单声道录制，扬声器播放采用单声道播放。
下面以wifi模块的电路原理图为例对主通信模块进行描述，参照图6p所示，与远程的信源收发终端通信采用wifi通信的无线通信方式，如图6p所示，示出了核心控制器Exynos4412实现wifi通信的原理图。其中，wifi模块以sdio接口的wifi模组SDWIFI-YS09为例进行说明。
参照图6q所示，该图示出了GPS定位模块以NEO-6作为实例，NEO-6启动后读取EEPROM 24C32中的配置文件开始进行搜星和GPS数据上报，Exynos4412通过串口实时采集NEO-6上传的GPS数据，如图6q所示。
可选的，主控制器模块采用SD卡和EEPROM存储模块结合的方式作为存储模块，SD卡配置为Exynos4412启动端口和大容量数据存储媒介，EEPROM用于存储关键配置文件，如图6r所示的实现电路原理图。在实际的应用中，可采用硬盘、SD/TF卡、flash存储模块和EEPROM存储模块的一种或多种组合形式来构成存储模块。图6s为EEPROM接口电路原理图。
图6t为三轴加速度模块的实现电路原理图。
下面以主控制器和辅控制器之间的通信接口以无线通信为例进行说明，如图6u所示，该图采用了nRF24L01无线收发器芯片实现的无线通信原理图。需要说明的是，该图表示的为第一辅通信模块的电路图。
图6v为电子锁(磁力锁)模块控制的原理图，在本实施例中通过Exynos4412给出的高低电平信号实现磁力锁的关闭和解锁。
下面对辅控制器模组的各电子元件进行描述。
辅控制器的核心CPU以ARM Cortex-M3处理器STM32F103ZET6为例进行说明，下面对实现各个模块的功能的原理图进行说明：
辅控制器的电源采用24V直流电经三端稳压器电压变换后进行供电，其实现的原理图如图7a所示。
在本发明中，压力传感器采用应变式压力传感器，该传感器模块具有高分辨率，可对用户是否将所有的球完全放置在收纳区域进行精确判断。参照图7b所示。压力传感器一般放置在桌球收纳盒的底部，在球被完整的放置在收纳盒中时，产生压力数据，辅控制器的CPU通过串行数据DOUT读取到该压力数据，进而可以判定球是否正常放在收纳盒中。
在本发明中，可以选用2个环境光传感器BH1750共同构成了环境光传感器阵列，如图7c所示。环境光传感器BH1750实时的探测当前环境光照强度，当辅控制器的CPU需要当前的环境光照强度，通过IIC总线即可获得当前的环境光照强度。
霍尔传感器主要放置在球杆、球拍的放置区，通过检测带磁铁的球杆和球拍，即可检测球杆或者球拍是否正常的放置在球杆球拍收纳区域，霍尔传感器阵列是用同一型号(SS41F-G)的6个霍尔传感器实现霍尔传感器阵列的原理图如图7d所示。下面结合图7d对单个霍尔传感器说明其原理：当检测到球杆内置磁铁等磁性物质时，霍尔传感器SS41F-G输出一个低电平信号，从而可以通知CPU了解当前的状态。
在本发明中，可以选用8个同型号(DHT11)的温湿度传感器构成温湿度传感器阵列，均匀放在桌子台面下方(紧贴台面)，实时监测台面温度和湿度，下面以单个温湿度传感器实现的原理图为例进行说明，如图7e所示，温湿度传感器实时获取当前球桌的温湿度，当辅控制器模组的CPU需要获取当前球桌台面的温湿度时，可以通过单总线协议读取温湿度传感器的数据。
在本发明中，可以选用6个同型号(HC-SR501)的红外热释电传感器构成人体红外热释电传感器阵列，主要用于探测当前球桌周边环境是否有人员活动，当没有人员活动时，主控制器模组和辅控制器模组进入休眠状态以节省功耗。下面以单个人体红外热释电传感器实现的原理图为例进行说明，如图7f所示，红外热释电传感器实时监测当前环境中的人物活动状态，当有人物活动时，传感器给出一个低电平信号，从而可以通知辅控制器模组的辅控制器，以便辅控制器进而做出后续动作，包括但不限于：唤醒与辅控制器相连的相关传感器元件(例如环境光传感器、温湿度传感器等)，同时唤醒主控制器模组及其相关附属元器件。
烘干装置及烘干控制器阵列均匀分布在桌面下方，可以分成4个等分，烘干装置及烘干控制器阵列以4个同一型号的烘干装置组成，其实现原理电路图如图7g所示：当需要进行烘干操作时，辅助控制的CPU(即辅控制器)会给出控制信号HEATER_CTRL开启烘干装置，同样的通过控制信号HEATER_CTRL可实现关闭烘干装置。
辅控制器的辅助通信模块用于和主控制器进行通信，根据主控制器的命令进行相关动作，其实现的电路原理图如图7h所示，需要说明的是，该图表示的为第二辅通信模块的电路图。
上述8个模块(电源模块、压力传感器阵列、环境光传感器阵列、霍尔传感器阵列、温湿度传感器阵列、人体红外热释电传感器阵列、烘干控制器阵列、辅通信模块)与辅控制器CPU STM32F103ZET6的通信接口实现的原理图如图7i、图7j、图7k所示。
在此需要说明的是，在本实施例中描述的各部分的电路原理图并不仅仅适用于某一种方式，对于实施例一～实施例四等所有情况均可使用，即可上述的实施例均可采用本实施例中
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种多功能智能球桌系统，其特征在于，包括：
球桌，以及和球桌配套使用的球体和击球工具，所述击球工具内置有磁铁；
储物箱体，所述储物箱体设有电子锁和至少两个储物室，至少一储物室的底部内表面铺设有压力传感器，用于检测球体是否正常安放在该储物室中，以及，至少一储物室内设置有霍尔传感器，用于检测击球工具是否安放在该储物室中；
电气箱，具有主控制器模组，包括主控制器和主通信模块，外部终端发送的控制指令经主通信模块传输到主控制器后，藉由主控制器发出控制信号打开/关闭电子锁。
2.如权利要求1所述的多功能智能球桌系统，其特征在于，球桌和储物箱体之间相互独立设置，或储物箱体设置在球桌的桌肚内；以及
电气箱集成在球桌上，或集成在储物箱体上，或集成在一外设的多媒体系统箱内。
3.如权利要求2所述的多功能智能球桌系统，其特征在于，所述多功能智能球桌系统还包括辅控制器模组，压力传感器和霍尔传感器与辅控制器相连，该辅控制器模组设有辅控制器和第二辅通信模块，该辅控制器通过第二辅通信模块与主控制器之间进行数据交互；
采用ARM架构处理器、FPGA处理器、CPLD处理器、DPS处理器、8位单片机处理器、16位单片机处理器、32位单片机处理器和/或SoC的MCU处理器作为主控制器/辅控制器。
4.如权利要求3所述的多功能智能球桌系统，其特征在于，辅控制器模组还包括：
温湿度传感器和烘干装置及烘干控制器，设置在球桌的台面表面之下并与辅控制器相连，温湿度传感器用于采集球桌台面局部的温湿度数据并发送至辅控制器，当所述温湿度传感器采集到的温湿度数据超出预设阈值时，辅控制器启动烘干控制器对球桌台面的局部进行烘干；
环境光传感器和照明灯，环境光传感器设置在球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱上，并与辅控制器相连，环境光传感器用于采集当前环境的环境光数据并发送至辅控制器，当环境光传感器采集到的环境光数据低于预设阈值时，辅控制器启动照明灯进行照明；
三轴加速度传感器/陀螺仪和报警模块，设置在球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱上并与辅控制器相连，三轴加速度传感器/陀螺仪用于实时采集球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱的加速度数据，当球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱被移动的瞬间，三轴加速度传感器/陀螺仪将采集到的加速度/倾斜数据发送至辅控制器，辅控制器启动报警模块进行报警。
5.如权利要求2所述的多功能智能球桌系统，其特征在于，球桌、储物箱体和/或电气箱内还设置有：
定位模块，与主控制器相连，用于采集当前位置信息并发送至主控制器，并通过主通信模块上传到云端服务器；以及
三轴加速度传感器/陀螺仪和报警模块，设置在球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱上并与主控制器相连，三轴加速度传感器/陀螺仪用于实时采集球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱的加速度数据，当球桌、储物箱体和/或多媒体系统箱被移动的瞬间，三轴加速度传感器/陀螺仪将采集到的加速度/倾斜数据发送至主控制器，主控制器启动报警模块进行报警。
6.如权利要求3所述的多功能智能球桌系统，其特征在于，多功能智能球桌系统还包括多媒体模组，与主控制器相连，该多媒体模块由显示屏、扬声器、麦克风和摄像头组成，显示屏用于播放本地/信号源视频数据，扬声器用于播放本地/信号源音频数据，麦克风用于采集语音数据，摄像头用于采集球桌周边的视频数据；
显示屏、扬声器、麦克风中的任意一个或多个集成于球桌上或集成于所述多媒体系统箱上；
多媒体模组还包括有存储模块，用于存储本地视频数据、本地音频数据以及麦克风采集的语音数据和摄像头采集的视频数据。
7.如权利要求6所述的多功能智能球桌系统，其特征在于，主控制器模组和辅控制器模组均设置有电源模块，用于对主控制器模组和辅控制器模组进行供电。
8.如权利要求6所述的多功能智能球桌系统，其特征在于，辅控制器模组还包括有人体红外热释电传感器，与辅控制器相连，用于感应球桌周边人体运动状态：
当检测到球桌周边无人体活动，辅控制器发出控制指令使辅控制器模组进入休眠状态，以及，辅控制器发出休眠指令至主控制器，主控制器接收到休眠指令后，发出指令使主控制器和/或多媒体模组进入休眠状态；
当检测到球桌周边有人体活动，辅控制器发出唤醒指令，使辅控制器模组及多媒体模组进入常规工作状态，以及，辅控制器发出唤醒指令至主控制器，主控制器接收到唤醒指令后，发出指令使主控制器和/或多媒体模组进入常规工作状态。
9.如权利要求3所述的多功能智能球桌系统，其特征在于，电气箱内还设置有与主控制器相连的第一辅通信模块，第一辅通信模块通过有线和/或无线方式与第二辅通信模块相连，借助第二辅通信模块和第一辅通信模块实现主控制器和辅控制器之间的数据通信；
主通信模块具有wifi模块和/或4G模块，以及蓝牙模块、NFC模块和RFID模块的一种或多种组合。
10.如权利要求1-9任意一所述的多功能智能球桌系统，其特征在于，在储物箱体上标识有唯一的设备ID号，用户使用外部终端发送与对应该ID号的操作指令通过主通信模块发送至主控制器，主控制器将设备ID号和外部终端发送的操作指令进行匹配，匹配成功后打开/关闭电子锁。
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