CN110916465A - 一种智能脚垫系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的智能脚垫系统，涉及智能家居技术领域，包括脚垫和信号接收装置，脚垫包括安装于其踩踏区的PVDF压电薄膜和安装于其非踩踏区的信号发送器，PVDF压电薄膜用于在其受力时产生电压信号，信号发送器用于将电压信号放大并传送；信号接收装置包括控制中心和信号接收器，信号接收器用于将电压信号转换成脉冲信号发送至控制中心；控制中心包括电连接于滤波器的单片机和报警装置，单片机用于对当前脚垫踩踏区用户进行身份识别，报警装置用于当单片机判断当前脚垫踩踏区用户为陌生人时发出警报。本发明选用PVDF压电薄膜作为智能系统的信号源，构建的智能脚垫系统，信号稳定，结构简单，为住户提供更加舒适安全的家居生活。

Description

一种智能脚垫系统

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种智能脚垫系统。

背景技术

PVDF压电薄膜作为一款压电材料被广泛的用于各个领域，当PVDF压电薄膜在受到压力冲击时，会产生电荷聚集并形成电压，该电压可以随着压力大小变化而变化，因此可以作为一种信号来分析不同的压力情况。当前住户家庭的管理一般是通过小区门禁，通过小区的门禁系统实现对陌生人的识别；或者是通过在住户的门上设置猫眼，住户从猫眼查看当前是陌生人还是熟人。现有技术中还设计有能精准识别的红外感应陌生人报警系统，但是由于这类产品的销售购买成本等因素的影响还不能广泛使用。

发明内容

本发明目的在于提供一种智能脚垫系统，该智能脚垫系统适用于室内家居，结构简单，安装方便，帮助住户实现便捷舒适的生活的同时还具有防盗报警功能。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种智能脚垫系统，包括设置在室内的脚垫和设置在脚垫外侧的信号接收装置，所述脚垫包括PVDF压电薄膜和信号发送器；

所述脚垫包括踩踏区和非踩踏区，所述PVDF压电薄膜设置在踩踏区，PVDF压电薄膜至少部分覆盖踩踏区上的承力部位；所述PVDF压电薄膜两侧平面上分别设置有一个电极，构成PVDF压电薄膜的正极和负极，用于在PVDF压电薄膜受力时产生电压信号；所述信号发送器设置在非踩踏区，包括放大器和电连接于放大器的第一无线模块，所述PVDF压电薄膜的电极电连接于放大器；PVDF压电薄膜感应当前踩踏在脚垫踩踏区的用户重力，并在重力作用下生成电压信号。

所述信号接收装置包括控制中心和电连接于控制中心的信号接收器；所述信号接收器包括滤波器和电连接于滤波器的第二无线模块，第二无线模块通讯连接于第一无线模块，滤波器用于将PVDF压电薄膜产生的电压信号转换成脉冲信号并发送至控制中心；所述控制中心包括单片机和报警装置，单片机内预设有对应于住户身份信息的模拟信号阈值，单片机电连接于滤波器，用于接收滤波器发送的脉冲信号模数转化为模拟信号，并判断该模拟信号与模拟信号阈值是否匹配，对当前脚垫踩踏区用户进行身份识别；所述报警装置电连接于单片机，用于当单片机判断模数转化获得的模拟信号与模拟信号阈值不匹配时，发出警报。

即当单片机判断经其模数转化获得的模拟信号与设定的模拟信号阈值匹配，判断当前位于脚垫踩踏区的用户是住户，否则，当前位于脚垫踩踏区的用户是陌生人，控制启动报警装置发出警报。

进一步的，所述智能脚垫系统至少包括两个脚垫，且任一脚垫非踩踏区设置的第一无线模块均通讯连接于信号接收装置设置的第二无线模块；设置多个脚垫一方面可以了解住户家庭成员的室内的分布，另一方面当陌生人避开一个脚垫时还能持续对室内不同房间监测感应。

进一步的，所述控制中心还包括电连接于单片机的第三无线模块，第三无线模块用于通讯连接用户的智能设备，并将由单片机判断的用户身份识别结果发送至住户的智能设备，例如手机，主要目的在于当有陌生人进入住户房间内时用户可以及时报警。

进一步的，控制中心还包括继电器电路，所述继电器电路的输入端连接于单片机，输出端连接于室内家用电器，便于当单片机判断当前踩踏在脚垫踩踏区的用户为住户时自动打开家用电器。

进一步的，所述智能脚垫系统还设置有供电模块，供电模块包括用于给信号发送器供电的第一电源和用于给信号接收装置供电的第二电源。

进一步的，所述第一无线模块、第二无线模块为蓝牙模块或WIFI模块；所述第三无线模块为移动通信模块。

进一步的，所述控制中心还设置有按键电路，所述按键电路的输入端连接于滤波器、输出端连接于单片机；当踩踏区的PVDF压电薄膜受多次连续踩踏后，经放大滤波后产生连续脉冲信号，连续脉冲信号触发按键电路向单片机发出控制信号，单片机输出高低电平实现家电的启动、关闭。

由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供的智能脚垫系统，获得了如下有益效果：

本发明提供的智能脚垫系统，包括设置在室内的脚垫和设置在脚垫外侧的信号接收装置，脚垫设置有PVDF压电薄膜和信号发送器；脚垫设置有踩踏区和非踩踏区，PVDF压电薄膜设置在踩踏区，且至少部分覆盖踩踏区上的承力部位，用于在PVDF压电薄膜受力时产生电压信号；信号发送器设置在非踩踏区，用于将电压信号放大并传送；信号接收装置包括控制中心和电连接于控制中心的信号接收器，信号接收器用于将PVDF压电薄膜产生的电压信号转换成脉冲信号并发送至控制中心；控制中心包括电连接于滤波器的单片机和报警装置，单片机内预设有对应于住户身份信息的模拟信号阈值，用于接收滤波器发送的脉冲信号模数转化为模拟信号，并判断该模拟信号与模拟信号阈值是否匹配，对当前脚垫踩踏区用户进行身份识别；报警装置用于当单片机判断当前脚垫踩踏区用户为陌生人时发出警报。

本发明选用PVDF压电薄膜作为智能脚垫系统的信号源，使用寿命长，信号稳定，并且构建的智能脚垫系统，结构简单，安装方便，帮助住户实现便捷舒适生活的同时还兼顾住户家庭防盗报警功能，为住户提供更加舒适安全的家居生活。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为本发明智能脚垫的具体结构图；

图2为本发明信号接收器和控制中心安装图；

图3为多脚垫智能脚垫系统。

图中，各标记的具体意义为：

1-脚垫，2-PVDF压电薄膜，2.1-电极，3-信号发送器，3.1-放大器，3.2-第一无线模块，4-安装盒，5-信号接收器，5.1-第二无线模块，5.2-滤波器，6-控制中心，6.1-单片机，6.2-继电器电路，6.3-报警装置，6.4-第三无线模块。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不定义包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

基于当前智能系统、物联网的迅速发展及智能系统、物联网在社会生活的广泛应用，家居产业也开始引入智能系统进行智能控制，提高家居产品的智能化，实现家居产品的技术革新，因此本发明旨在提出一种结构简单、使用方便的智能脚垫系统，为住户提供更加舒适安全的家居生活。

下面结合附图所示的实施例，对本发明的智能脚垫系统作进一步具体介绍。

结合图1所示，本发明公开的智能脚垫系统，包括设置在室内的脚垫1和设置在脚垫1外侧的信号接收装置5，所述脚垫1包括PVDF压电薄膜2和信号发送器3；所述脚垫1设置有踩踏区和非踩踏区，PVDF压电薄膜2安装在踩踏区，并且PVDF压电薄膜2至少部分覆盖踩踏区上的承力部位，必要时可以完全覆盖脚垫1的踩踏区。具体为，所述PVDF压电薄膜2两侧平面上分别设置有一个电极2.1，构成PVDF压电薄膜2的正极和负极，用于在PVDF压电薄膜2受力时产生电压信号。所述信号发送器3设置在脚垫1的非踩踏区，包括放大器3.1和电连接于放大器3.1的第一无线模块3.2，所述PVDF压电薄膜2的电极2.1电连接于放大器3.1；PVDF压电薄膜2感应到当前踩踏在脚垫1踩踏区的用户重力，并在用户重力作用下生成电压信号；一般PVDF压电薄膜2设置在脚踏上踩踏区的中心，为确保PVDF压电薄膜2确实能在踩踏作用下产生电压信号，踩踏区可以设置为整个脚垫1平面，当然脚垫1的尺寸也可以按照生产需要设定。

结合图2所示，所述信号接收装置包括控制中心6和电连接于控制中心6的信号接收器5，为了便于住户使用和简化智能脚垫系统的组成，将信号接收器5和控制中心6一同安装在一个安装盒4内；所述信号接收器5包括滤波器5.2和电连接于滤波器5.2的第二无线模块5.1，第二无线模块5.1通讯连接于第一无线模块3.2，滤波器5.2用于将PVDF压电薄膜产生的电压信号转换成脉冲信号并发送至控制中心6；所述控制中心6包括单片机6.1和报警装置6.3，单片机6.1可以选用STM32系列单片机，单片机6.1内预设有对应于住户身份信息的模拟信号阈值，单片机6.1电连接于滤波器5.2，用于接收滤波器5.2发送的脉冲信号模数转化为模拟信号，并判断该模拟信号与模拟信号阈值是否匹配，对当前脚垫1踩踏区用户进行身份识别；所述报警装置6.3电连接于单片机6.1，用于当单片机6.1判断模数转化获得的模拟信号与模拟信号阈值不匹配时，发出警报。

具体为，单片机6.1内预设有对应于住户身份信息的模拟信号阈值，可以有多个阈值，当单片机6.1判断经其模数转化获得的模拟信号与设定的任一模拟信号阈值匹配，则判断当前位于脚垫1踩踏区的用户是住户；当单片机6.1判断经其模数转化获得的模拟信号与设定的任一模拟信号阈值不匹配，则判断当前位于脚垫1踩踏区的用户是陌生人，即直接控制启动报警装置6.3发出警报。实施例中，报警装置6.3为警报器，可发出音频报警和/或拨打报警电话。

一些如图3所示的实施例，智能脚垫系统至少包括两个脚垫1，脚垫1内均设置有由PVDF压电薄膜2和信号发送器3组成的信号发生单元，且任一脚垫1非踩踏区设置的第一无线模块3.2均通讯连接于智能脚垫系统的信号接收装置设置的第二无线模块5.1；各信号发生单元中的第一无线模块3.2与信号接收器5中的第二无线模块5.1处于同一个无线频道，第二无线模块5.1作为接收主机，第一无线模块3.2作为发送从机。该实施例中，设置多个脚垫1一方面可以了解住户家庭成员在室内的分布情况，另一方面当陌生人避开一个脚垫1时还能通过其他分布的脚垫1持续对室内不同房间监测感应。

进一步结合图2所示的实施例，所述控制中心6还包括电连接于单片机6.1的第三无线模块6.4，第三无线模块6.4用于通讯连接用户的智能设备，并将由单片机6.1判断的用户身份识别结果发送至住户的智能设备，便于住户查看房间情况。智能设备例如随身携带的手机，通过手机获知其不再房间内时房间是否有陌生人进入的情况，当有陌生人进入住户房间内时住户可以及时报警，向警察求助，保障人身及财产安全。所述控制中心6还包括继电器电路6.2，所述继电器电路6.2的输入端连接于单片机6.1，输出端连接于室内家用电器；当单片机6.1判断当前踩踏在脚垫1踩踏区的用户为住户时，自动打开室内的家用电器，如室内灯具的开关、室内音响的开关等，为住户提供舒适的家居生活。

某些实施例中，所述控制中心6还设置有按键电路，所述按键电路的输入端连接于滤波器、输出端连接于单片机6.1；当踩踏区的PVDF压电薄膜2受多次连续踩踏后，经放大滤波后产生连续脉冲信号，连续脉冲信号触发按键电路向单片机6.1发出控制信号，单片机6.1输出经模数转换获得高低电平信号，高低电平信号实现控制家用电器的启动、关闭。例如，住户通过连续踩踏脚垫1产生连续脉冲信号，控制中心6中的单片机6.1经按键电路接收连续脉冲信号并输出控制家用电器的高低电平信号，当住户连续踩踏脚垫1三次，控制对应的家用电器启动；当住户连续踩踏脚垫1四次，控制对应的家用电器关闭，如室内灯具、音响、电视等。

为了确保信号发送器3和信号接收装置的稳定运行，所述智能脚垫系统还设置有供电模块，供电模块包括用于给信号发送器3供电的第一电源和用于给信号接收装置供电的第二电源，第一电源可以选用电子、蓄电池等储电结构，第二电源可以选用经电源适配器适配连接的稳压电源。另外，基于第一无线模块3.2、第二无线模块5.1主要是为了实现短距离无线通讯，因此可以选用蓝牙模块、WIFI模块或其他任一种短距离无线通讯手段；所述第三无线模块6.4为是为了住户在外时实现与住所的远距离无线通讯，因此可以选用移动通信模块，例如3G、4G、5G或其他任一种远距离无线通讯手段。

本发明智能脚垫系统的工作过程为：将脚垫1放置在室内各房间的入口处以及住户指定区域，当住户或陌生人进出房间或路过指定区域时，踩踏脚垫1，挤压安装在脚垫1踩踏区的PVDF压电薄膜2产生电压信号，电压信号传输到放大器3.1放大，接着放大器3.1将放大后的电压信号传输到第一无线模块3.2，然后经第一无线模块3.2转化成无线信号发送到信号接收器5；信号接收器5的第二无线模5.1接收到放大的电压信号后，将其传输到滤波器5.2中，滤波器5.2去除放大的电压信号中的干扰信号，得到脉冲信号，然后滤波器5.2将脉冲信号传输到单片机6.1中，单片机6.1对脉冲信号进行模数转化获得模数信号，模数信号与其内预设的模数信号阈值进行比较判断，生成对踩踏在脚垫1上踩踏区的用户身份识别结果，或控制继电器电路6.2实现室内的家用电器的启动运行，或控制启动警报装置6.3报警，并将用户身份识别结果通过第三无线模块6.4发送到住户的手机。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种智能脚垫系统，包括设置在室内的脚垫，其特征在于，还包括设置在脚垫外侧的信号接收装置；所述脚垫包括PVDF压电薄膜和信号发送器；

所述脚垫设置有踩踏区和非踩踏区，所述PVDF压电薄膜设置在踩踏区，PVDF压电薄膜至少部分覆盖踩踏区上的承力部位；所述PVDF压电薄膜两侧平面上分别设置有一个电极，构成PVDF压电薄膜的正极和负极，用于在PVDF压电薄膜受力时产生电压信号；

所述信号发送器设置在非踩踏区，包括放大器和电连接于放大器的第一无线模块，所述PVDF压电薄膜的电极电连接于放大器；

所述信号接收装置包括控制中心和电连接于控制中心的信号接收器；所述信号接收器包括滤波器和电连接于滤波器的第二无线模块，第二无线模块通讯连接于第一无线模块，滤波器用于将PVDF压电薄膜产生的电压信号转换成脉冲信号并发送至控制中心；

所述控制中心包括单片机和报警装置；所述单片机内预设有对应于住户身份信息的模拟信号阈值，单片机电连接于滤波器，用于接收滤波器发送的脉冲信号模数转化为模拟信号，并判断该模拟信号与模拟信号阈值是否匹配，对当前脚垫踩踏区用户进行身份识别；所述报警装置电连接于单片机，用于当单片机判断模数转化获得的模拟信号与模拟信号阈值不匹配时，发出警报。

2.根据权利要求1所述的智能脚垫系统，其特征在于，所述智能脚垫系统至少包括两个脚垫，且任一脚垫非踩踏区设置的第一无线模块均通讯连接于信号接收装置设置的第二无线模块。

3.根据权利要求1所述的智能脚垫系统，其特征在于，所述控制中心还包括电连接于单片机的第三无线模块，第三无线模块用于通讯连接用户的智能设备，并将由单片机判断的用户身份识别结果发送至住户的智能设备。

4.根据权利要求1所述的智能脚垫系统，其特征在于，所述控制中心还包括继电器电路，所述继电器电路的输入端连接于单片机，输出端连接于室内家用电器。

5.根据权利要求1所述的智能脚垫系统，其特征在于，所述智能脚垫系统还设置有供电模块，供电模块包括用于给信号发送器供电的第一电源和用于给信号接收装置供电的第二电源。

6.根据权利要求3所述的智能脚垫系统，其特征在于，所述第一无线模块、第二无线模块为蓝牙模块或WIFI模块；所述第三无线模块为移动通信模块。

7.根据权利要求3所述的智能脚垫系统，其特征在于，所述智能设备为手机。

8.根据权利要求1所述的智能脚垫系统，其特征在于，所述PVDF压电薄膜设置在脚垫上踩踏侧的中心。

9.根据权利要求4所述的智能脚垫系统，其特征在于，所述控制中心还设置有按键电路，所述按键电路的输入端连接于滤波器、输出端连接于单片机；当踩踏区的PVDF压电薄膜受多次连续踩踏后，经放大滤波后产生连续脉冲信号，连续脉冲信号触发按键电路向单片机发出控制信号，单片机输出高低电平实现家用电器的启动、关闭。

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