CN111752164A - 基于压电薄膜的卧室智能床垫系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，包括床垫、压电薄膜、主控制器、角度调节装置、电视、电动窗帘、遥控灯；压电薄膜安装在床垫上；压电薄膜的信号输出端与主控制器的信号输入端连接；主控制器的信号输出端分别与角度调节装置的信号输入端、电视的信号输入端、电动窗帘的信号输入端、遥控灯的信号输入端连接。本发明能够通过压电薄膜感知人在卧室的状态，主控制器根据设定自主的控制卧室内的智能设备，给用户带来更好的体验，以及更加舒适轻松的生活；用户可以通过蓝牙/WIFI模块传送到服务器的数据，实时查看自己的生理数据；通过将压电薄膜安装在床垫上，实现无感化监测，用户无需佩戴任何设备，提高了舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，具体为一种基于压电薄膜的卧室智能床垫系统。
背景技术
智能家具产品打破了传统家具模式，是在现代时尚家具的基础上，将电子智能、机械智能、物联智能巧妙的融入家具产品当中，使家具智能化、国际化、时尚化，使家居生活更加便捷、舒适，是新贵生活方式重要组成部分，是未来国际家具的发展潮流和趋势。
由于智能家具涉及互联网、信息产业、制造业、建筑业、房地产业、家电业等多个领域，因此被很多行业所关注，一方面，是这一新兴产业符合世界发展潮流，以及其拥抱互联网的广阔前景；另一方面，是这一新兴产业的消费市场和空间，纷纷被各大行业所看好。智能家具还处在刚起步阶段，现有产品只是把现有技术进行整合，市场急需从家具本身的实际用途和用户的实际需求上进行更深层次的设计研发的产品。
为此，我们提出了基于压电薄膜的卧室智能床垫系统来解决以上问题。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种基于压电薄膜的卧室智能床垫系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，包括：
床垫；
用于监测人体的微动信号来获取人体生理数据的压电薄膜；压电薄膜安装在床垫上；
主控制器；压电薄膜的信号输出端与主控制器的信号输入端连接；
用于对床垫的倾斜角度进行调节的角度调节装置；
电视；
电动窗帘；
遥控灯；主控制器的信号输出端分别与角度调节装置的信号输入端、电视的信号输入端、电动窗帘的信号输入端、遥控灯的信号输入端连接。
进一步地，卧室智能床垫系统还包括用于采集语音信息的麦克风；麦克风的信号输出端与主控制器的信号输入端连接。
进一步地，卧室智能床垫系统还包括电机通讯模块；角度调节装置包括角度调节电机，主控制器通过电机通讯模块与角度调节电机连接。
进一步地，卧室智能床垫系统还包括时钟模块；时钟模块与主控制器连接。
进一步地，卧室智能床垫系统还包括用于存储助眠音乐、存储人体的生理数据、睡眠数据、最新的设备代码的存储模块；存储模块与主控制器连接。
进一步地，卧室智能床垫系统还包括蓝牙/WIFI模块；主控制器通过蓝牙/WIFI模块分别与角度调节装置、电视、电动窗帘、遥控灯、服务器通讯连接。
进一步地，卧室智能床垫系统还包括用于从存储模块中读取语音和助眠音乐文件，并对语音和助眠音乐文件进行解码的语音模块；语音模块的信号输出端与功率放大器的信号输入端连接，功率放大器的信号输出端与扬声器的信号输入端连接；
进一步地，卧室智能床垫系统还包括电源管理模块；电源通过电源管理模块为卧室智能床垫系统供电。
进一步地，卧室智能床垫系统还包括模拟信号处理电路，压电薄膜的信号输出端与模拟信号处理电路的信号输入端连接，模拟信号处理电路的信号输出端与主控制器的信号输入端连接。
进一步地，压电薄膜形成为带状结构，压电薄膜嵌入安装在床垫中，且压电薄膜作用于人体的上半身。
本发明与现有技术相比具备以下有益效果：
本发明具备自主感应功能，能够通过压电薄膜感知人在卧室的状态，主控制器根据设定自主的控制卧室内的智能设备，给用户带来更好的体验，以及更加舒适轻松的生活。
本发明能够实时健康监控，用户可以通过蓝牙/WIFI模块传送到服务器的数据，实时查看自己的生理数据，包括心率、呼吸率、是否在床，以及睡眠情况，用户可以通过了解自己的睡眠质量自主控制卧室的温湿度、光照等，实现最佳的睡眠状态。
本发明通过将压电薄膜安装在床垫上，实现无感化监测；相比传统生理数据监测设备，本系统无需用户佩戴任何设备，提高了舒适度。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图；
图2为本发明中压电薄膜与主控制器的连接示意图；
图中：1-床垫，2-角度调节装置，3-电视，4-电动窗帘，5-遥控灯，6-压电薄膜，7-主控制器，71-模拟信号处理电路，72-麦克风，73-蓝牙/WIFI模块，74-电机通讯模块，75-时钟模块，76-电源管理模块，77-语音模块，78-存储模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供以下技术方案：
如图1所示，基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，包括：
床垫1；
用于监测人体的微动信号来获取人体生理数据的压电薄膜6；压电薄膜6安装在床垫1上；
主控制器7；压电薄膜6的信号输出端与主控制器7的信号输入端连接；
用于对床垫1的倾斜角度进行调节的角度调节装置2；
电视3；
电动窗帘4；
遥控灯5；主控制器7的信号输出端分别与角度调节装置2的信号输入端、电视3的信号输入端、电动窗帘4的信号输入端、遥控灯5的信号输入端连接。
在本实施例中，主控制器7是卧室智能床垫1系统的核心，采取多核多任务处理模式，一方面对从模拟信号处理电路71那获取的人体的微动信号进行特定算法分析，另一方面控制与接收其它模块的信息。
如图2所示，卧室智能床垫1系统还包括用于采集语音信息的麦克风72；麦克风72的信号输出端与主控制器7的信号输入端连接。
在本实施例中，卧室智能床垫1系统的语音控制功能通过麦克风72实现，麦克风72采集语音信息，并将采集的语音信息发送至主控制器7解码分析，主控制器7对语音信息进行识别后，对应语音信息内容发出相应的控制命令至各执行单元，则用户只需语音就能控制卧室内的智能设备。
如图2所示，卧室智能床垫1系统还包括电机通讯模块74；角度调节装置2包括角度调节电机，主控制器7通过电机通讯模块74与角度调节电机连接。
在本实施例中，电机通信模块采用串口通信的方式，按照协议进行相关控制，角度调节电机根据协议中的控制字进行相应控制，具体功能包含控制角度调节电机开始/停止持续下降、控制电机开始/停止持续上升、控制角度调节电机走到指定的行程、读取返回角度调节电机当前行程、角度调节电机已走最小/最大行程。
如图2所示，卧室智能床垫1系统还包括时钟模块75；时钟模块75与主控制器7连接。
在本实施例中，时钟模块75与智能闹钟功能相关，且作为卧室智能床垫1系统的时间参考；例如用户可以设定晚上10点后智能控制系统部分功能关闭，如上床自动抬起功能、自动打开电视3机功能，早上9点后恢复该部分功能。
如图2所示，卧室智能床垫系统还包括用于存储助眠音乐、存储人体的生理数据、睡眠数据、最新的设备代码的存储模块78；存储模块78与主控制器7连接。如果设备软件版本号比服务器端版本号旧，则远程下载进行版本更新。
如图2所示，卧室智能床垫系统还包括蓝牙/WIFI模块73；主控制器7通过蓝牙/WIFI模块73分别与角度调节装置2、电视3、电动窗帘4、遥控灯5、服务器通讯连接；蓝牙还可与用户移动设备上APP进行配对，进行闹钟智能设置以及控制播放音乐等。
如图2所示，卧室智能床垫系统还包括用于从存储模块78中读取语音和助眠音乐文件，并对语音和助眠音乐文件进行解码的语音模块77；语音模块77的信号输出端与功率放大器的信号输入端连接，功率放大器的信号输出端与扬声器的信号输入端连接。
如图2所示，卧室智能床垫系统还包括电源管理模块76；电源通过电源管理模块76为卧室智能床垫系统供电。
在本实施例中，电源管理模块76用于提供稳定可靠的电源，其中一部分电源作为压电薄膜6的基线电压，将压电薄膜6产生的负电荷转换抬高到0V以上，这样方便AD模数转换；另一部分电源作为整个系统的工作电源，保证各个模块工作稳定。
如图2所示，卧室智能床垫系统还包括模拟信号处理电路71，压电薄膜6的信号输出端与模拟信号处理电路71的信号输入端连接，模拟信号处理电路71的信号输出端与主控制器7的信号输入端连接。
在本实施例中，模拟信号处理电路71包含滤波放大电路和电荷转换电路，对压电信号进行模拟预处理，滤除噪声放大指定信号，从而得到主控制器7可采集的电压信号供算法分析。
在一些实施例中，压电薄膜6形成为带状结构，压电薄膜6嵌入安装在床垫1中，且压电薄膜6作用于人体的上半身。利用压电薄膜6作为感知前端来获取人的睡眠数据，透过衣服和被褥对人体进行心跳、呼吸、体动的监测，这些数据是睡眠质量的重要指标。压电薄膜6形成为一条带子，使用时只需放置于人体上半身对应躺在床垫1上的区域中，简单易用。
压电薄膜6作为动态应变传感器，非常适合人体表面的生理信号检测，拉伸或弯曲压电薄膜6则会让薄膜上下电极表面产生电信号，并与拉伸或弯曲的形变成比例。人体躺在薄膜上心脏的跳动、腹部的起伏引起电信号随之变化，从而通过捕获该电信号分离出心率和呼吸率。
本申请基于压电薄膜6的卧室智能床垫系统是通过监测人体的微动信号来获取人体的生理数据，当人体压在薄膜上时，由于心脏、腹部、身体的翻转产生的振动信号会使压电薄膜6变形产生电荷随振动变化而变化，通过模拟信号处理电路71对其进行电荷转换、模拟信号放大，再由主控制器7进行算法分析，就能得出重要的生理数据，最后通过与卧室内其他智能设备进行交互。
本申请工作时候：当人体躺倒床垫1上时，根据时间点检测到用户上床信号则角度调节装置2工作，使床垫1处于倾斜60°的位置，主控制器7通过蓝牙/WIFI模块73控制电视3开启，进入看电视3模式；当主控制器7通过压电薄膜6检测到的信号得到用户睡着的生理数据时候，主控制器7控制角度调节装置2、遥控灯5、电动窗帘4、电视3动作，放平床垫1，关闭电视3、遥控灯5、电动窗帘4；
当用户夜间起床上厕所时，主控制器7通过压电薄膜6检测到人体离床，则主控制器7控制遥控灯5开启，此时优选遥控灯5为小台灯，给用户以方便。当主控制器7通过麦克风72检测到用户夜间打鼾时，则主控制器7通过控制角度调节装置2翘起床垫1头部的一端，调整头部姿态，改善打鼾症状；打鼾会通过麦克风捕捉打鼾的声音，主控制器对鼾声能够识别出来，同时压电薄膜还可以检测出用户的睡眠呼吸暂停综合征，依靠AHI指数给出患者夜间睡眠暂停严重程度，依据原理是睡眠过程中呼吸暂停，压电薄膜一定时间内没法检测出胸部或腹部的起伏。
当主控制器7通过压电薄膜6检测到用户早上进入浅睡眠，且在时钟模块75的设定闹钟的时间范围内，主控制器7控制电动窗帘4打开，主控制器7还控制语音模块77、功率放大器、扬声器工作播放轻松的音乐唤醒用户。
本申请中，主控制器7通过电机控制器对角度调节电机(为可控行程电机)进行调控。
本申请包括以下工作模式：
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，其特征在于，包括：
床垫；
用于监测人体的微动信号来获取人体生理数据的压电薄膜；压电薄膜安装在床垫上；
主控制器；压电薄膜的信号输出端与主控制器的信号输入端连接；
用于对床垫的倾斜角度进行调节的角度调节装置；
电视；
电动窗帘；
遥控灯；主控制器的信号输出端分别与角度调节装置的信号输入端、电视的信号输入端、电动窗帘的信号输入端、遥控灯的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，其特征在于，卧室智能床垫系统还包括用于采集语音信息的麦克风；麦克风的信号输出端与主控制器的信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，其特征在于，卧室智能床垫系统还包括电机通讯模块；角度调节装置包括角度调节电机，主控制器通过电机通讯模块与角度调节电机连接。
4.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，其特征在于，卧室智能床垫系统还包括时钟模块；时钟模块与主控制器连接。
5.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，其特征在于，卧室智能床垫系统还包括用于存储助眠音乐、存储人体的生理数据、睡眠数据、最新的设备代码的存储模块；存储模块与主控制器连接。
6.根据权利要求5所述的基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，其特征在于，卧室智能床垫系统还包括蓝牙/WIFI模块；主控制器通过蓝牙/WIFI模块分别与角度调节装置、电视、电动窗帘、遥控灯、服务器通讯连接。
7.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，其特征在于，卧室智能床垫系统还包括用于从存储模块中读取语音和助眠音乐文件，并对语音和助眠音乐文件进行解码的语音模块；语音模块的信号输出端与功率放大器的信号输入端连接，功率放大器的信号输出端与扬声器的信号输入端连接。
8.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，其特征在于，卧室智能床垫系统还包括电源管理模块；电源通过电源管理模块为卧室智能床垫系统供电。
9.根据权利要求1-8任一项所述的基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，其特征在于，卧室智能床垫系统还包括模拟信号处理电路，压电薄膜的信号输出端与模拟信号处理电路的信号输入端连接，模拟信号处理电路的信号输出端与主控制器的信号输入端连接。
10.根据权利要求9所述的基于压电薄膜的卧室智能床垫系统，其特征在于，压电薄膜形成为带状结构，压电薄膜嵌入安装在床垫中，且压电薄膜作用于人体的上半身。
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