CN109008440A - 智能婴儿床系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种智能婴儿床系统，包括：婴儿床；设置在婴儿床上的多个传感器、与多个传感器连接的单片机、与单片机连接的视频监控模块；与单片机连接的Wifi模块，用于网络连接以及信息交互；多个传感器包括：温湿度传感器、声音传感器、超声波传感器；单片机用于接收温度数据和湿度数据、婴儿哭声信号、距离信号、婴儿视频信号，并在接收到所述婴儿哭声信号时，发送播报信号和/或摇床信号，以及在根据距离信号确定婴儿踢被子后发送踢被子信号；与单片机连接的电机驱动模块，以及与电机驱动模块连接的电机，电机驱动模块用于在接收到摇床信号后驱动电机启动，电机在启动后带动婴儿床摇动。

Description

智能婴儿床系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及智能家居领域，尤其涉及一种智能婴儿床系统及其控制方法。

背景技术

婴儿床是指给婴幼儿使用的床，现在的婴儿床款式多种多样，功能和价格也是相差也很大，选择时要注意安全和实用相结合的原则。

相关技术中，传统的婴儿床只是单纯的提供一个婴儿睡觉的地方，需要家长在旁看护，但由于多数情况下，家长在照顾婴儿的同时还要进行正常的工作，故难免会造成疏忽。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种智能婴儿床系统和控制方法。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种智能婴儿床系统，包括婴儿床；设置在所述婴儿床上的多个传感器、与所述多个传感器连接的单片机、与所述单片机连接的视频监控模块；与所述单片机连接的Wifi模块，用于网络连接以及信息交互；所述多个传感器包括：温湿度传感器、声音传感器、超声波传感器；所述温湿度传感器用于测量周围空气的温度和湿度，并发送温度数据和湿度数据；所述声音传感器用于检测婴儿哭声，并发送婴儿哭声信号；所述超声波传感器用于检测设置位置与障碍物之间的距离，并发送距离信息；所述视频监控模块用于实时监测婴儿动态，并发送婴儿视频信号；所述单片机用于接收所述温度数据和所述湿度数据、所述婴儿哭声信号、所述距离信号、所述婴儿视频信号，并在接收到所述婴儿哭声信号时，发送播报信号和/或摇床信号，以及在根据所述距离信号确定婴儿踢被子后发送踢被子信号；与所述单片机连接的电机驱动模块，以及与所述电机驱动模块连接的电机，所述电机驱动模块用于在接收到所述摇床信号后驱动所述电机启动，所述电机在启动后带动所述婴儿床摇动；与所述单片机连接的语音播报器，用于在接收到所述播报信号后播报用于安抚婴儿的音乐。

可选的，所述视频监控模块包括：摄像头，用于实时摄像。

可选的，该系统还包括：控制终端，用于接收所述单片机发送的数据。

可选的，所述控制终端包括：显示屏，用于显示所述数据以及婴儿视频画面。

可选的，所述温湿度传感器为DHT11传感器。

可选的，所述声音传感器设置于所述婴儿床底部，或，侧部。

可选的，所述超声波传感器设置于所述婴儿床的床内侧壁。

可选的，该系统还包括：第一比较器，分别连接所述声音传感器与所述单片机，用于接收所述声音传感器发送的声音信号，所述声音信号为第一电压信号，比较所述第一电压信号与第一预设电压，并根据比较结果输出第一高电平或第一低电平给所述单片机，以使所述单片机在接收到所述第一低电平后发送播报信号和/或摇床信号。

可选的，该系统还包括：与所述单片机连接的时钟系统芯片，用于同步所述多个传感器、所述单片机、所述视频监控模块、所述Wifi模块的工作。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种智能婴儿床的控制方法，包括：系统初始化后，单片机同时对婴儿床进行温湿度检测、婴儿哭闹检测、婴儿踢被子检测，以及实时监控；所述单片机若接收到温度数据和湿度数据，则发送给控制终端；所述单片机若接收到婴儿哭声信号，则发送播报信号和/或摇床信号，并将所述婴儿哭声信号发送给所述控制终端；所述单片机若接收到婴儿踢被子信号，则发送给所述控制终端；所述单片机接收到婴儿视频信号，并发送给所述控制终端。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过设置视频采集模块，使其通过处理器与智能终端无线连接，可以远程监视婴儿床中婴儿的情况，通过设置多个传感器，方便家长更直观的了解婴儿状况，方便家长看护，无需时刻陪伴在婴儿左右，节省家长时间精力。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的智能婴儿床的结构示意图；

图2是本申请另一个实施例提供的智能婴儿床的部分结构示意图；

图3是本申请另一个实施例提供的智能婴儿床的部分结构示意图；

图4是本申请另一个实施例提供的智能婴儿床的部分结构示意图；

图5是本申请另一个实施例提供的智能婴儿床的控制方法的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请一个实施例提供的智能婴儿床的结构示意图，如图1所示，该系统包括：婴儿床1；设置在所述婴儿床1上的多个传感器2、与所述多个传感器2连接的单片机3、与所述单片机3连接的视频监控模块4；与所述单片机3连接的Wifi(无线保真，WIreless-FIdelity)模块5，用于网络连接以及信息交互；所述多个传感器2包括：温湿度传感器21、声音传感器22、超声波传感器23；所述温湿度传感器21用于测量周围空气的温度和湿度，并发送温度数据和湿度数据；所述声音传感器22用于检测婴儿哭声，并发送婴儿哭声信号；所述超声波传感器23用于检测设置位置与障碍物之间的距离，并发送距离信息；所述视频监控模块4用于实时监测婴儿动态，并发送婴儿视频信号；所述单片机3用于接收所述温度数据和所述湿度数据、所述婴儿哭声信号、所述距离信号、所述婴儿视频信号，并在接收到所述婴儿哭声信号时，发送播报信号和/或摇床信号，以及在根据所述距离信号确定婴儿踢被子后发送踢被子信号；与所述单片机3连接的电机驱动模块6，以及与所述电机驱动模块连接的电机61，所述电机驱动模块6用于在接收到所述摇床信号后驱动所述电机61启动，所述电机61在启动后带动所述婴儿床1摇动；与所述单片机3连接的语音播报器7，用于在接收到所述播报信号后播报用于安抚婴儿的音乐。

需要说明的是，上述婴儿床可以是任意类型及尺寸的婴儿床；上述单片机可以采用STC89C52单片机，但不限于此；其中，Wifi模块可以采用USR-C215，USR-C215模块硬件上集成MAC(苹果电脑，Macintosh)系统、基频芯片单元、射频收发单元以及功率放大器等，且内置低功耗运行机制，可以有效实现模块的低功耗运行，支持Wifi协议和TCP/IP(传输控制协议/因特网互联协议，Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议，用户仅需简单配置，即可实现UART(通用异步收发传输器，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)的联网功能；上述视频监控模块可以采用CHD-T系列产品，该系列提供核心功能为Wifi视频功能，将普通免驱接口摄像头接入到T系列产品中，可以变成一款无线摄像头，并且提供所有本地所支持的摄像头功能，如格式、分辨率设置，亮度、灰度、曝光度的调节等，并且提供一系列多媒体接口，在视频功能的基础上又增加了Wifi转串口功能，Wifi转GPIO(通用输入/输出口，General Purpose Input Output)功能，WIFI音频功能，Wifi转I2C功能。上述温湿度传感器可以采用DHT11数字温湿度传感器，该传感器是一款含有已校准的数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性，单线制串行接口使系统集成简易快捷，可以对婴儿床内的温湿度状况进行检测，而不用考虑工作环境是否良好，DHT11传感器和STC89C52单片机的P1.0管脚相互连接，进而完成对温湿度的检测，如图2所示，为STC89C52单片机的最小系统图，如图3所示，为DHT11传感器工作原理图；上述电机驱动模块可以采用L298N电机驱动模块，如图4所示，该电机驱动模块包括输出孔A、输出孔B、板载5V使能、5V供电接头、12V供电接头、供电GND(电线接地端，Ground)、通道A使能、通道B使能、逻辑输入孔，该模块采用放大流过电机的电流来驱动电机正常工作，电机驱动模块主要用于驱动电机电流，当声音传感器采集到婴儿哭泣声时，则会驱动单片机的11号、12号管脚进行高低、低高电平的来回变化，带动婴儿床摇动；上述语音播报器采用MP3语音播报模块，该模块具有9个触发端口，从A1-A9分别对应9首歌曲，触发播放音乐的方法为：例如如果要播放第二首歌，则需要将A2端口改为低电平，就会播放第二首MP3歌曲，此处触发声音传感器检测到的声音大于70dB时，单片机的第13号管脚会置为高电平保持3秒以下，再置为低电平保持3秒以上，这样就能播放相应的歌曲，此模块除了可以直接使用低电平触发来播放9首MP3歌曲外，还额外具有播放15首MP3(动态影像专家压缩标准音频层面3，Moving Picture ExpertsGroup Audio Layer III)歌曲的功能，此处需要用到A1-A4这4个管脚进行二进制反码的编码方式，例如播放第二首歌的编码为1101，同时A01管脚要接地。

本实施例中，通过设置视频采集模块，使其通过处理器与智能终端无线连接，可以远程监视婴儿床中婴儿的情况，方便家长看护，无需时刻陪伴在婴儿左右，节省家长时间精力。

一些实施例中，所述视频监控模块4包括：摄像头，用于实时摄像。

需要说明的是，上述摄像头可以为无线摄像头，但不限于此。

本实施例中，通过设置摄像头，可以对婴儿床中婴儿的状况进行实时监控，方便看护人看护。

一些实施例中，还包括：控制终端8，用于接收所述单片机3发送的数据。

需要说明的是，上述控制终端可以为智能手机、平板电脑等，可以远程监控婴儿床中婴儿的状况。

本实施例中，通过设置控制终端，使看护人不在婴儿身边时也可以随时了解婴儿状况，并及时处理。

一些实施例中，所述控制终端8包括：显示屏81，用于显示所述数据以及婴儿视频画面。

需要说明的是，上述显示屏可以为触控屏，但不限于此。

本实施例中，通过在控制终端上设置显示屏，更直观的呈现婴儿床数据，是看护人更直观的了解婴儿状况。

一些实施例中，所述温湿度传感器21为DHT11传感器。

需要说明的是，DHT11传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，本实施例中，均为上文相同或相似内容，此处不再赘述。

一些实施例中，所述声音传感器设置于所述婴儿床底部，或，侧部。

需要说明的是，上述声音传感器主要构成部分是听筒以及声音放大电路，输出值为1或0，输出1表示有声音，输出0表示没声音，不能判断声音大小。

声音传感器检测到婴儿哭声，哭声促使传感器膜片发生振动，膜片振动时背极板和振动膜片间的距离就会发生改变，电容值的大小也会因此改变，以此来判断别婴儿是否哭泣，如果声音分贝超过8dB，则表示婴儿在哭泣，此处声音分贝值根据实际需求而定，不限于8dB。

本实施例中，通过将声音传感器设置于婴儿床底部或侧部，均可以有效的检测到婴儿哭声，增添方案的多样性。

一些实施例中，所述超声波传感器设置于所述婴儿床的床内侧壁。

需要说明的是，上述超声波传感器设置于婴儿床内的侧壁上，从而发送超声波检测传感器设置的位置与障碍物之间的距离，并发送距离信息，若测得距离小于20cm，则表示婴儿床内有障碍物阻隔，代表婴儿有踢被子或者看护人没有给婴儿盖好被子，输出高电平。此处根据测量距离标准根据实际情况而定，不限于为20cm。

本实施例中，通过在婴儿床的床内侧壁设置超声波传感器，便于超声波传感器进行检测距离，从而快速判断出婴儿是否踢被子。

一些实施例中，该系统还包括：第一比较器221，分别连接所述声音传感器22与所述单片机3，用于接收所述声音传感器22发送的声音信号，所述声音信号为第一电压信号，比较所述第一电压信号与第一预设电压，并根据比较结果输出第一高电平或第一低电平给所述单片机3，以使所述单片机3在接收到所述第一低电平后发送播报信号和/或摇床信号。

声音传感器检测到婴儿哭声，哭声促使传感器膜片发生振动，膜片振动时背极板和振动膜片间的距离就会发生改变，电容值的大小也会因此改变，以此来判断别婴儿是否哭泣，如果声音分贝超过8dB，则表示婴儿在哭泣。

本实施例中，通过设置第一比较器，辅助单片机和声音传感器对声音分贝进行比较，使方案更具可实施性。

一些实施例中，该系统还包括：与所述单片机连接的时钟系统芯片，用于同步所述多个传感器、所述单片机、所述视频监控模块、所述Wifi模块的工作。

需要说明的是，上述时钟系统芯片可以为DS1302，但不限于此，该芯片采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能，可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。

本实施例中，通过设置时钟系统芯片，使系统多个元件同步工作，方便记录数据以及对应的时间。

图5是本申请另一个实施例提供的智能婴儿床的控制方法。如图5所示，该方法包括如下步骤：

S51：系统初始化后，单片机同时对婴儿床进行温湿度检测、婴儿哭闹检测、婴儿踢被子检测，以及实时监控。

需要说明的是，温湿度检测由温湿度传感器进行检测，婴儿哭闹检测由声音传感器进行检测，婴儿踢被子检测由超声波传感器进行检测，实时监控由视频监控模块进行。

温湿度传感器采集数据进行处理得到婴儿床周围空气的温度值和湿度值；

视频传输模块通过Wifi模块进行数据传输达到监控的目的；

超声波传感器测量的距离标准为20cm，测得距离比20cm小，说明婴儿踢被子；

声音传感器通过判断声音是否大于8分贝，若大于8dB则输出低电平，单片机接收到低电平后发送播报信号和/或摇床信号。

温湿度传感器、超声波传感器、声音传感器在采集到信号后，发送个单片机，单片机对数据进行保存，再通过Wifi模块将缓存数据发送给控制终端，视频监控模块通过TCP传输，控制终端TCP接收。

S52：所述单片机若接收到温度数据和湿度数据，则发送给控制终端。

需要说明的是，系统初始化后，单片机驱动温湿度传感器，温湿度传感器换到高速率模式，进行拉高和拉低的操作，对数据进行采集，得到温度数据和湿度数据后发送给单片机，单片机再发送给控制终端。

S53：所述单片机若接收到婴儿哭声信号，则发送播报信号和/或摇床信号，并将所述婴儿哭声信号发送给所述控制终端。

需要说明的是，声音传感器采集声音数据，通过内部AD转换操作后，输出数据对应的电压值，每个分贝值对应一个电压值。

S54：所述单片机若接收到婴儿踢被子信号，则发送给所述控制终端。

需要说明的是，超声波传感器检测是否有信号返回，若检测到信号返回，则输出高电平，超声波传感器从发射方波到接收方波的时间除以2，就是发送单程的时间，再乘以超声波传播的速度就能计算出距离。

S55：所述单片机接收到婴儿视频信号，并发送给所述控制终端。

需要说明的是，上述视频监控模块包括如下流程：打开视频设备文件；查询视频设备的文件；设置视频采集的参数；向驱动申请视频流数据的帧缓冲区；应用程序通过内存映射，将帧缓冲区的地址映射到用户空间；将申请到的帧缓冲全部放入视频采集输出队列；开始视频流数据的采集；应用程序从视频采集输出队列中取出已含有采集数据的帧缓冲区；应用程序将该帧缓冲区重新排入输入队列；停止视频的采集。

本实施中，通过同时对婴儿床周围环境的温湿度、婴儿哭闹、婴儿是否踢被子进行检测，并且通过视频监控模块对婴儿床进行实时监控，方便看护人远程对婴儿进行照看，并在出现意外情况时，及时处理。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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申请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。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种智能婴儿床系统，其特征在于，包括：

婴儿床；

设置在所述婴儿床上的多个传感器、与所述多个传感器连接的单片机、与所述单片机连接的视频监控模块；

与所述单片机连接的Wifi模块，用于网络连接以及信息交互；

所述多个传感器包括：温湿度传感器、声音传感器、超声波传感器；

所述温湿度传感器用于测量周围空气的温度和湿度，并发送温度数据和湿度数据；

所述声音传感器用于检测婴儿哭声，并发送婴儿哭声信号；

所述超声波传感器用于检测设置位置与障碍物之间的距离，并发送距离信息；

所述视频监控模块用于实时监测婴儿动态，并发送婴儿视频信号；

所述单片机用于接收所述温度数据和所述湿度数据、所述婴儿哭声信号、所述距离信号、所述婴儿视频信号，并在接收到所述婴儿哭声信号时，发送播报信号和/或摇床信号，以及在根据所述距离信号确定婴儿踢被子后发送踢被子信号；

与所述单片机连接的电机驱动模块，以及与所述电机驱动模块连接的电机，所述电机驱动模块用于在接收到所述摇床信号后驱动所述电机启动，所述电机在启动后带动所述婴儿床摇动；

与所述单片机连接的语音播报器，用于在接收到所述播报信号后播报用于安抚婴儿的音乐。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述视频监控模块包括：

摄像头，用于实时摄像。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：

控制终端，用于接收所述单片机发送的数据。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制终端包括：

显示屏，用于显示所述数据以及婴儿视频画面。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温湿度传感器为DHT11传感器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声音传感器设置于所述婴儿床底部，或，侧部。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声波传感器设置于所述婴儿床的床内侧壁。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

第一比较器，分别连接所述声音传感器与所述单片机，用于接收所述声音传感器发送的声音信号，所述声音信号为第一电压信号，比较所述第一电压信号与第一预设电压，并根据比较结果输出第一高电平或第一低电平给所述单片机，以使所述单片机在接收到所述第一低电平后发送播报信号和/或摇床信号。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

与所述单片机连接的时钟系统芯片，用于同步所述多个传感器、所述单片机、所述视频监控模块、所述Wifi模块的工作。

10.一种智能婴儿床的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

系统初始化后，单片机同时对婴儿床进行温湿度检测、婴儿哭闹检测、婴儿踢被子检测，以及实时监控；

所述单片机若接收到温度数据和湿度数据，则发送给控制终端；

所述单片机若接收到婴儿哭声信号，则发送播报信号和/或摇床信号，并将所述婴儿哭声信号发送给所述控制终端；

所述单片机若接收到婴儿踢被子信号，则发送给所述控制终端；

所述单片机接收到婴儿视频信号，并发送给所述控制终端。