CN109584519B - 一种防儿童踢被监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防儿童踢被监测装置及方法，本发明装置由不透明外壳、红外热释电传感器电路、控制电路板、开口挡板和固定板组成。本发明方法通过在安装在儿童床铺上方的红外热释电传感器前方，安装一个开有若干特定规格尺寸的透光槽的挡板，使不同位置的信号幅值，按特定的位权规律分布。通过测量信号的幅值大小，结合位权规律，即可分析获得信号的来源位置，从而识别儿童被子覆盖情况。本发明相较于以往仅通过判断单个信号是否发生变化，推测儿童睡眠状态的装置，能准确判断儿童踢被的具体部位，不容易对儿童翻身、活动身体等并未踢被的现象做出误判，确保儿童睡眠良好，减轻看护人负担。
Description
技术领域
本发明属于智能监测技术领域，具体涉及一种防儿童踢被监测装置及方法。
背景技术
儿童半夜睡觉踢被子导致受凉感冒的问题一直深深困扰着许多家长。虽然家长们大多选择频繁起夜观察孩子，确认孩子睡眠状况，但长此以往会影响家长的正常休息，打扰孩子的睡眠。
目前市面上存在利用红外热释电传感器能检测到移动的人体信号原理制造的装置，但只是通过观察单个信号是否发生变化来判断儿童是否踢被，若儿童只是翻个身子，简单活动身体，并无太大可能受凉，就很容易造成误判。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种防儿童踢被监测装置及方法。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种防儿童踢被监测装置，包括不透明外壳，所述不透明外壳内部设有红外热释电传感器电路、控制电路板、开口挡板和固定板，不透明外壳下端开口，红外热释电传感器电路和控制电路板连接并设于固定板上，固定板设于开口挡板后方，开口挡板设于不透明外壳下端开口的后方；开口挡板和固定板角度随人体睡姿调节，使踢被信号通过开口挡板的开口到达红外热释电传感器电路，所述控制电路板将红外热释电传感器电路获取的踢被信号进一步处理分析，实现儿童踢被监测功能。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的红外热释电传感器电路包括PIR传感器、PIR传感器前端设置的起聚焦作用的菲涅尔透镜和传感器信号处理电路，实现踢被信号的采集和处理。
上述的控制电路板包括滤波放大电路、A/D转换模块、单片机和通信电路，分别实现踢被信号的滤波放大、模数转换、信号比对处理和传输。
上述的开口挡板切割有若干个特定规格尺寸的透光槽，沿儿童平躺方向调节开口挡板，使透光槽分别对应儿童的颈部、胸部、腹部、腿部等部位，所述透光槽具有不同的位权，且任意两个透光槽的位权之和与其他透光槽的位权不重复。
上述的红外热释电传感器电路设于开口挡板后方，定义开口挡板上对应儿童颈部的透光槽处为远处，对应儿童脚部的透光槽处为近处，则所述红外热释电传感器电路位于开口挡板的近处的后方，并以一定角度倾斜于开口挡板所在平面。
一种防儿童踢被监测方法，包括以下步骤：
Step1：儿童踢被监测装置设于儿童所躺床铺的上方，调节开口挡板，使其开口方向与儿童平躺方向相同；
Step2：在有儿童平躺在床的条件下，检测红外热释电传感器电路在每个透光槽处单独接收到踢被信号与在多个透光槽处同时接收到踢被信号的情况下，控制电路板中单片机获取的对应的电压幅值范围，结合各透光槽所代表的位权，预先标定该测试环境下的位权—电压对照表；
Step3：红外热释电传感器电路采集并处理踢被信号；
Step4：控制电路板的滤波放大电路和A/D转换模块将踢被信号进行滤波放大并转换成电压信号，单片机将所述电压与预先标定的位权—电压对照表中定义的不同部位对应的电压范围进行对比分析，得到当前电压的位权电压组成，从而识别出踢被具体部位，并通过通信电路将踢被信息传输给看护人手中的移动终端；
Step5：若测试环境发生变化，系统返回Step1，重新标定位权—电压对照表；若测试环境未发生变化，系统返回Step3，持续监测踢被情况。
本发明具有以下有益效果：
本发明利用红外热释电传感器和开有若干特定规格尺寸开口的挡板，使不同位置的信号幅值，按特定位权规律分布，再通过测量信号的幅值大小，结合位权规律，确定信号的来源位置，识别儿童被子覆盖情况。本发明可以精确确定儿童踢被的具体部位并告知父母，可以避免父母晚上不必要的起夜，兼顾儿童与父母的睡眠质量，极具人性化，实用性强。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构图；
图2是本发明实施例的信号传输流向图；
图3是本发明实施例中开口挡板平面示意图；
图4是本发明实施例中红外热释电传感器电路输出与控制电路板连接图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的一种防儿童踢被监测装置，包括不透明外壳1，不透明外壳1内部设有红外热释电传感器电路2、控制电路板3、开口挡板4和固定板5，不透明外壳1下端开口，红外热释电传感器电路2和控制电路板3连接并设于固定板5上，固定板5设于开口挡板4后方，开口挡板4设于不透明外壳1下端开口的后方；开口挡板4和固定板5角度随人体睡姿调节，使踢被信号通过开口挡板4的开口到达红外热释电传感器电路2，控制电路板3将红外热释电传感器电路2获取的踢被信号进一步处理分析，实现儿童踢被监测功能。
实施例中，红外热释电传感器电路2包括PIR传感器、PIR传感器前端设置的起聚焦作用的菲涅尔透镜和传感器信号处理电路，实现踢被信号的采集和处理。
控制电路板3包括滤波放大电路、A/D转换模块、单片机和通信电路（如蓝牙发射器），分别实现踢被信号的滤波放大、模数转换、信号比对处理和传输。
信号传输流向和红外热释电传感器电路2与控制电路板3的连接关系分别如图2和图4所示，红外热释电传感器电路2检测到踢被信号，经过滤波放大器后，A/D转换，通过单片机获得由唯一确定的位权组合而成的电压值。
开口挡板4开口方式如图3所示，矩形开口挡板的长度为10厘米、宽度为8厘米，将该挡板沿儿童平躺方向，切割4个透光槽，分别对应儿童的颈部、胸部、腹部、腿部，其中各透光槽的宽度均为5厘米，长度分别为0.5厘米，1厘米，2厘米，4厘米，这4个透光槽的面积分别为2.5平方厘米、5平方厘米、10平方厘米、20平方厘米，根据面积大小分配各透光槽的位权为1，2，4，8，满足任意两个透光槽的位权之和不会与其他透光槽的位权重复的条件。定义开口挡板4上对应儿童颈部的开口处为远处，对应儿童脚部的开口处为近处，红外热释电传感器电路2位于开口挡板4的近处的上方，固定板5与开口挡板成30度倾斜，如图1所示。
本发明的一种防儿童踢被监测方法，具体包括以下步骤：
Step1：将装置安装于儿童所躺床铺的上方，令整个装置处于工作状态，开口挡板4的开口方向与儿童平躺方向相同；
Step2：在有儿童平躺在床的条件下，检测到在位权1的透光槽处单独接收到信号时，输出电压的范围为0.10-0.12伏，在位权2的透光槽处单独接收到信号时，输出电压的范围为0.20-0.23伏，在位权4的透光槽处单独接收到信号时，输出电压的范围为0.40-0.45伏，在位权8的透光槽处单独接收到信号时，输出电压的范围为0.81-0.86伏，在位权1和2的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为0.30-0.35伏，在位权1和4的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为0.50-0.56伏，在位权2和4的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为0.60-0.68伏，在位权1和8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为0.90-0.98伏，在位权2和8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.00-1.09伏，在位权4和8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.20-1.31伏，在位权1、2、4的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为0.70-0.80伏，在位权1、2、8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.10-1.18伏，在位权1、4、8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.33-1.38伏，在位权2、4、8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.40-1.49伏，在位权1、2、4、8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.50-1.58伏，得到位权——电压对照表；
Step3：红外热释电传感器电路2采集并处理踢被信号；
Step4：单片机获取传感器的输出电压为0.73伏，将其与初始标定得到的位权——电压对照表中定义的不同部位对应的电压范围进行对比分析，得到当前电压由位权电压1、2、4组成，即儿童的颈部、胸部、腹部发生踢被现象，并通过控制电路板3中的通信电路将该信息告知父母；
Step5：若测试环境发生变化，系统返回Step1，重新标定得到新的位权——电压对照表；若测试环境未发生变化，系统返回Step3，持续监测踢被情况。
应当指出,尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,以上所述实施内容,是结合具体的优选实施方式的一种,是对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明,而是要求符合与本文所公开的思路和原理相一致的最宽的范围，如对于开孔的具体形状，内部结构各部件固定方式等。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思和算法的前提下,还可以做出若干简单改进或替换。在权利要求书所限定的使用位权原理实现位置检测,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种防儿童踢被监测装置，其特征在于，包括不透明外壳(1)，所述不透明外壳(1)内部设有红外热释电传感器电路(2)、控制电路板(3)、开口挡板(4)和固定板(5)，所述不透明外壳(1)下端开口，所述红外热释电传感器电路(2)和控制电路板(3)连接并设于固定板(5)上，所述固定板(5)设于开口挡板(4)后方，所述开口挡板(4)设于不透明外壳(1)下端开口的后方；所述开口挡板(4)和固定板(5)角度随人体睡姿调节，使踢被信号通过开口挡板(4)的开口到达红外热释电传感器电路(2)，所述控制电路板(3)将红外热释电传感器电路(2)获取的踢被信号进一步处理分析，实现儿童踢被监测功能；
所述开口挡板(4)切割有若干个特定规格尺寸的透光槽，沿儿童平躺方向调节开口挡板(4)，使透光槽分别对应儿童的颈部、胸部、腹部、腿部，所述透光槽具有不同的位权，且任意两个透光槽的位权之和与其他透光槽的位权不重复；
所述红外热释电传感器电路(2)包括PIR传感器、PIR传感器前端设置的起聚焦作用的菲涅尔透镜和传感器信号处理电路，实现踢被信号的采集和处理；
所述开口挡板(4)为矩形开口挡板，矩形开口挡板的长度为10厘米、宽度为8厘米，将该开口挡板沿儿童平躺方向，切割4个透光槽，分别对应儿童的颈部、胸部、腹部、腿部，其中各透光槽的宽度均为5厘米，长度分别为0.5厘米，1厘米，2厘米，4厘米，这4个透光槽的面积分别为2.5平方厘米、5平方厘米、10平方厘米、20平方厘米，根据面积大小分配各透光槽的位权为1，2，4，8，满足任意两个透光槽的位权之和不会与其他透光槽的位权重复的条件；定义开口挡板(4)上对应儿童颈部的开口处为远处，对应儿童脚部的开口处为近处，红外热释电传感器电路(2)位于开口挡板(4)的近处的上方，固定板(5)与开口挡板成30度倾斜；
在有儿童平躺在床的条件下，检测到在位权1的透光槽处单独接收到信号时，输出电压的范围为0.10-0.12伏，在位权2的透光槽处单独接收到信号时，输出电压的范围为0.20-0.23伏，在位权4的透光槽处单独接收到信号时，输出电压的范围为0.40-0.45伏，在位权8的透光槽处单独接收到信号时，输出电压的范围为0.81-0.86伏，在位权1和2的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为0.30-0.35伏，在位权1和4的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为0.50-0.56伏，在位权2和4的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为0.60-0.68伏，在位权1和8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为0.90-0.98伏，在位权2和8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.00-1.09伏，在位权4和8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.20-1.31伏，在位权1、2、4的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为0.70-0.80伏，在位权1、2、8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.10-1.18伏，在位权1、4、8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.33-1.38伏，在位权2、4、8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.40-1.49伏，在位权1、2、4、8的透光槽处同时接收到信号时，输出电压的范围为1.50-1.58伏，得到位权——电压对照表，用于防儿童踢被监测。
2.根据权利要求1所述的一种防儿童踢被监测装置，其特征在于：所述控制电路板(3)包括滤波放大电路、A/D转换模块、单片机和通信电路，分别实现踢被信号的滤波放大、模数转换、信号比对处理和传输。
3.根据权利要求2所述的一种防儿童踢被监测装置，其特征在于，所述红外热释电传感器电路(2)以一定角度倾斜于开口挡板(4)所在平面。
4.根据权利要求3所述防儿童踢被监测装置的防儿童踢被监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1：所述儿童踢被监测装置设于儿童所躺床铺的上方，调节开口挡板(4)，使其开口方向与儿童平躺方向相同；
Step2：在有儿童平躺在床的条件下，检测红外热释电传感器电路(2)在每个透光槽处单独接收到踢被信号与在多个透光槽处同时接收到踢被信号的情况下，控制电路板(3)中单片机获取的对应的电压幅值范围，结合各透光槽所代表的位权，预先标定测试环境下的位权—电压对照表；
Step3：红外热释电传感器电路(2)采集并处理踢被信号；
Step4：控制电路板(3)的滤波放大电路和A/D转换模块将踢被信号进行滤波放大并转换成电压信号，单片机将所述电压与预先标定的位权—电压对照表中定义的不同部位对应的电压范围进行对比分析，得到当前电压的位权电压组成，从而识别出踢被具体部位，并通过通信电路将踢被信息传输给看护人手中的移动终端；
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