CN111989688A - 座椅感测和报告系统 - Google Patents

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M·A·皮博迪
J·D·尼尔
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Abstract

一种系统，该系统包括服务器(42)、座椅控制通信单元(30)以及对交通工具比如飞行器上的乘客舒适性和环境条件进行监测的多个传感器(32A至32L)。传感器(32A至32L)包括温度、距离测量、应变仪、空气质量以及用以监测座椅上的指定位置的其他传感器，从而确保安全度和舒适性。

Description

座椅感测和报告系统
背景技术
行业中需要对交通工具——比如飞行器、船舶或火车——上的座椅的信息进行监测和报告，从而为乘客提供最佳的舒适性。
战略性地安装在所述座椅上用以对功能、热事件、结构等进行监测的传感器用来向收集和显示系统报告数据从而向机组人员提供实时数据。相同数据或附加数据能够在飞行期间被发送到地面从而当所述飞行器着陆需要进行地面维修时发出维修警报。所述传感器可以包括距离测量、振动、单个或多个热传感器、开关传感器、来自致动器的数据、噪声传感器、深度传感器、挥发性有机化合物(VOC)传感器以及空气质量传感器。利用这些数据，所述系统将来自所述多个传感器的数据相关联并且通知机组人员采取适当措施从而确保所述交通工具上的乘客的舒适体验。
在一个实施方式中，所述系统包括一个或更多个传感器和用于无线数据传输的接入点或从每个座椅结构至所述服务器的物理数据链路。所述每个传感器可以具有微控制器或微处理器或其他逻辑方法以与所述座椅中的所述控制通信单元进行通信并且从所述传感器中检索数据。所述数据随后被转换成机器代码字符串以通过所述接入点经由或是所述物理数据链路或是无线链路发送至所述服务器。从所述座椅发送至所述服务器的数据在数据流中以根据需要来识别所述座椅内的传输所述数据的单元的物理位置和所述传感器位置，其中，所述数据流包括所述服务器所请求的传感器数据、用于将所述数据关联至所述容器中位置的座椅位置以及能够用于所述座椅上的所述传感器或所述微控制器的任何其他数据。
来自就座表面的热数据能够用于监测乘客的体温。这可以指示所述乘客的相对健康状况。这个数据还能够用于将乘客的热载荷与所述飞行器内的空气调节系统关联。在诸如禽流感病毒之类的传染病流行期间，所述温度传感器能够帮助指示乘客是否患有流感症状，并且在需要检疫隔离时向所述机组人员或地面当局发出警报。
所述座椅中的应变计或压敏电阻传感器能够用于监测每个乘客的重量，以估算所述座椅结构上的物理载荷以及所述飞行器的总重量。这能够帮助航空公司例如对所述飞行器进行恰当地装载以获得最佳飞行性能。
所述距离测量传感器能够用于对座椅表面移动，脚踏移动，座椅扶手、座椅背部托板和座椅位置以及所述座椅中的电动致动器的移动变化率进行监测。许多致动器在电机中具有传感器，从而基于所述电机的转数和螺杆传动节距给出可移动表面的相对位置，或对所述电机组件处进行线性监测。这个信息保留在所述座椅本地，以用于所述致动器控制器执行控制功能，但这不是所述表面的实际移动的测量值，是因为只有所述电机被监测，而不是所述移动的表面被监测。数据变化率是很重要的，因为其能够测量相对移动速度和信号，当所述移动速度和信号减慢时，表明所述致动器需要维修以使其恢复全面服务。只有当通过由所述服务器收集所述数据，维修人员能够使用所述数据时，该方法才奏效。
所述振动传感器能够用于监测乘客在所述座椅上的移动，以指示所述乘客的不适。扭动的乘客可能需要注意了解不适，以便所述机组人员能够干预，从而能够使长途旅行对所述乘客来说更愉快。
所述传感器的模块化和使用座椅控制接口模块——也称为控制通信单元(CCU)，使得所述系统能够作为原始设备安装在座椅结构上，或作为现有座椅结构的改型来安装。作为附加系统的能力对于想将这种特性添加到现有座椅结构作为升级的用户来说是特别有吸引力的。
附图说明
图1为具有多个传感器的乘客座椅的侧视图。
图2为多个座椅传感器与所述控制通信单元之间互连的框图。
图3为系统的框图，所述系统包括座椅系统和与服务器进行无线通信的CCU(控制通信单元)以及显示单元。
图4为替代性系统的框图，所述替代性系统包括座椅系统和与服务器进行有线通信的CCU(控制通信单元)。
图5为座椅传感器系统的示意图，所述座椅传感器系统具有用于CCU(控制通信单元)与字符串中的第一传感器之间进行通信的单线接口。
图6A至图6C为用于距离测量的传感器的示意图。
图7A至图7C为用于温度测量的传感器的示意图。
图8A至图8C为用于空气质量的传感器的示意图。
图9A至图9B为示出了CCU(控制通信单元)与多个传感器之间的有线互连的示意图。
图10A至图10B为示出了CCU(控制通信单元)与多个传感器之间无线互连的示意图。
发明内容
座椅感测和报告装置安装至交通工具比如公共汽车、火车或飞行器上的乘客座椅。所述装置被构造成对乘客生物特征即乘客的生理和行为特征进行评估以使该乘客以及所述交通工具上的其他乘客的舒适性和安全性增加到最大限度。
所述座椅感测和报告装置对所述座椅的环境、所述座椅的运动和控制、所述乘客的环境和舒适性进行监测从而改善乘客舒适性以及安排预防性维修。可以监测所有可移动表面比如脚踏、扶手、分隔板或食物服务托板的运动平稳性、运动速度和角度位置，从而向机组人员和维修人员反馈所述座椅的性能。这种信息能够追踪所述座椅致动器的性能降低从而在所述系统出现下述故障之前安排维修：使乘客陷入不适或感觉好像他们没有得到他们所支付的便利。
图1为乘客座椅10的侧视图，所述乘客座椅10具有多个不同类型的传感器。不是每个座椅构造都需要所有的传感器类型。乘客座椅可以包括所有所述不同类型的传感器或所述不同类型的传感器的任意组合或单个代表类型的传感器。
热传感器12对致动器马达温度和与位于座椅10的靠背中且与所述乘客接触处的座椅表面14温度进行监测从而获得乘客的温度数据。当座椅空闲时，位于所述座椅表面中的热传感器12能够监测所述客舱的环境温度是因为这些表面将保持在所述客舱温度。
加速度计传感器16能够用来监测来自所述致动器组件的振动，从而监测致动器粘滞、轴承失效或所述座椅组件的移动轨迹中的障碍物。另外，所述加速度计传感器16能够监测与由不适所引起的乘客移动相一致的振动。也可以监测由所述飞行器结构或湍流所引起的振动。当对所述飞行器的振动进行监测时，多个座椅传感器可以反映相同的振动剖面。这个数据能够用于监测所述飞行器对湍流的反应以及对所述结构和所述乘客的影响。振动传感器16位于关注点附近，比如位于所述致动器上以监测其振动剖面，位于所述座椅底板或椅背上以监测乘客移动以及位于小腿上以监测所述座椅与所述飞行器的界面。所述加速度计传感器16的布置对于待捕获的数据而言是至关重要的，但所述加速度计传感器的设计除了安装特征之外很大程度上不变。
陀螺仪传感器18定位在座椅结构上并且通过使用距离测量传感器(比如飞行时间或IR(红外线)传感器)来监测例如当展开脚踏板时的运动平稳性和运动速度。位于所述脚踏板的移动构件上的陀螺仪传感器可以感测所述脚踏板的相对角。这个信息能够用于监测脚踏板的角度从而确保根据联邦航空管理局的要求所述脚踏板在滑行、起飞和着陆期间不会展开。来自所述陀螺仪传感器18的信息通过经由或是有线或是无线通信流而安装在所述座椅中的控制通信单元通信至所述服务器。
声学噪声传感器20通常位于靠近乘客头部位置处，以对所述座椅位置周围存在的导致所述乘客额外的不适的可听噪声进行监测。这个信息能够用来将具有最安静可听噪声信号的所述座椅位置货币化或提供给高端乘客。
空气质量传感器22监测空气中的所述挥发性有机化合物以及当量CO2(二氧化碳)(eCO2)。VOCs(挥发性有机化合物)和eCO2(当量二氧化碳)的增加可能来自燃料和液体蒸汽、材料脱气、废气泄漏以及不良的空气交换。较高水平的VOCs(挥发性有机化合物)和eCO2(当量二氧化碳)会导致乘客不适，比如恶心和嗜睡，以及对乘客和机组人员的其他健康危害。对所述空气质量进行监测能够识别飞行期间发生的燃料和液体泄漏，并且能够在着陆之前向维修人员报告。空气调节系统通常控制新鲜空气与内部加热空气的混合从而控制eCO2(当量二氧化碳)的积聚。这也能够被这些传感器监测并且报告。
安装在所述座椅底板结构中的应变计或压敏电阻24能够用于监测和计算乘客的存在以及所述乘客的大致重量。每个乘客的所述重量对于航空公司平衡负载和精确地计算燃料需求是很重要的，从而确保在飞行器上携带所需的最低燃料量，而无需由于过高估计所述乘客和材料的重量而携带过量的燃料。这也能够用于确保乘客的重量不会超过座椅结构的负载。
距离测量传感器26对座椅表面移动，脚踏移动，座椅扶手、座椅靠背托板和座椅位置以及座椅中的电动致动器的移动变化率进行监测。
定位在安全带卡扣中的传感器能够监测在所述机组人员和飞行器标牌指示的关键飞行阶段期间以及湍流期间所述安全带是否系紧。例如，当系好安全带标志亮起时，所述系统能够监测乘客对座椅的占用情况以及所述安全带是系紧或松开的状态，从而在乘客安全性方面给予协助并且确保在座椅中的乘客系好安全带。
安全带传感器能够像微控制器输入的闭合/打开开关那么简单，或更优雅地说，是能量收集开关，所述能量收集开关通过所述锁扣进入所述闩锁中来驱动，进而发送代码来表示锁扣插上或移除。这些能量收集设备存在于市场中并且能够很容易地适用于这种应用。
如前所述，所述传感器系统能够监测整个乘客区域的许多不同现象进行。通过嵌入在每个座椅结构中的传感器，很可能在所述结构失效之前，就能够监测到所述飞行器的附加数据，比如由结构缺陷引起的错误振动。
参照图2，控制通信单元30提供座椅区域内的传感器32A至32L中每一个的数据收集点和操作控制。所述控制通信设备30与所述传感器32A至32L中每一个之间的通信总线34被配置成使得能够在这些设备之间进行通信。所述CCU(控制通信单元)30对连接至可用于所述CCU(控制通信单元)的所述通信总线34的所述传感器32A至32L中每一个执行控制。在该系统中描述了单线通信协议，以减少所述CCU(控制通信单元)30与所述每个传感器32A至32L之间的导线数量。每个传感器具有输入连接端36和输出连接端38，以用于或是从所述CCU(控制通信单元)30或是从所述系统中的先前传感器获得电源和通信。在单个通信总线34上任意32个传感器限制的情况下，可允许所述通信总线34上的任何传感器的组合。所允许的传感器的数量受下述限制：可允许的地址数量、支持所述传感器的数量所需的数据速率以及每个传感器的功耗。
每个传感器包含通信接口、地址选择和至少一个传感器，以将其收集的数据值回传至所述CCU(控制通信单元)30。所述CCU(控制通信单元)30选择要与之通信的适当传感器的地址并且请求所述传感器通过所述通信总线34执行感测动作。所述传感器通过所述同一单线通信总线34返回所请求的数据。所述座椅系统中的所述每个传感器以或是由所述CCU(控制通信单元)32或是由驱动所述系统的所述服务器所规定的速率继续操作。测量速率基于所述传感器的类型和对所述适当接口进行充分监测所需的速率选择性地设置。例如，所述温度传感器变化缓慢并且可能需要每分钟监测一次，而所述致动器距离测量可能需要一秒进行几次以测量可移动表面的适当移动。
图3描绘了所述座椅组40与所述服务器42之间通过接入点44、46的无线通信总线。所述服务器配备有与所述CCU(控制通信单元)30通信类型相匹配的接口。可以在2.4GHz(千兆赫兹)的范围内使用下述协议进行无线通信：比如WiFi(无线局域网)、Zigbee(无线个域网)或任何适当的网络协议。对于全球范围应用而言，优选的是使用非专有频率和协议。所述服务器42还可以具有无线访问以将数据直接发送至机组人员使用显示单元44——比如平板电脑，从而显示诸如座椅在滑行、起飞和着陆(TTL)时的位置之类的数据。这将对所述机组人员与哪些座位和乘客进行沟通提供直接反馈，以便为所述TTL(滑行、起飞和着陆)做好准备。所述座椅组40中的所述CCU(控制通信单元)30将会根据系统选择、所述传感器数量以及所需的数据吞吐量而以有线或无线的方式与所述传感器交互从而充分地服务于其上附接的所有所述传感器。为了将无线数据从所述CCU(控制通信单元)30传输至所述服务器42，优选每秒10兆比特或更高的数据速率以减少数据延迟。
图10A至图10B是示出了所述CCU(控制通信单元)30与多个传感器之间的无线互连的原理图。本实施方式中的所述CCU(控制通信单元)获取无线通信输入并且将其转换成单线接口信息以发送至该座椅内的下游传感器。来自所述服务器的所述无线通信通过安装在所述CCU(控制通信单元)上的天线76耦合。微控制器72对所述无线收发器的串行端口74进行监测以获得与该CCU(控制通信单元)相对应的正确的地址。如果看到正确的地址，所述微控制器将经由所述无线接口与所述服务器进行通信。所述服务器将从所述CCU(控制通信单元)中的所述微控制器发起数据传输，并且提取存储在所述CCU(控制通信单元)上的数据。一旦数据被提取并且通过校验和验证，所述CCU(控制通信单元)微控制器将刷新其数据存储空间，以准备好对来自其传感器中的更多数据进行积累。
四个接口82A至82D中的每一个都为以串行方式附接至所述相应连接端的传感器提供电源和单线数据信号。电源电路在工程领域内是已知的因此将不在本文中进行描述。电源根据需要将本地电源比如380至800Hz(赫兹)电源转换成5VDC(5伏直流电)或其他电压以运行电路。所述无线接口可以是WiFi(无线局域网)、Zigbee(无线个域网)或任何相对高带宽的无线通信协议。
对于有线系统而言，如图4中示出的，以太网是从所述服务器42至每个座椅10的优选结构。优选每秒10兆比特或更高的数据速率。使用以太网能够使传感器32和输出轻松地寻址。以太网供电是为数据线路46上的每个传感器32供电以消除额外电线的一种选择。
图9A至图9B是示出了所述CCU(控制通信单元)30与多个传感器32A、32B、32C、32D之间的有线互连的原理图。在这种情况下，所述CCU(控制通信单元)获取所述以太网输入并且将其转换成单线接口信息，以发送至该座椅内的所述下游传感器。来自所述服务器的以太网通过以太网隔离变压器68耦合并且发送至以太网交换机70。微控制器72监测以太网通信量以获得与其媒体访问控制(MAC)地址相匹配的地址。如果看到正确的地址，则微控制器72将与所述服务器通信。所述服务器将从所述CCU(控制通信单元)中的所述微控制器发起数据传输，并且提取存储在所述CCU(控制通信单元)上的数据。一旦数据被提取并且通过校验和验证，所述CCU(控制通信单元)微控制器72将刷新其数据存储空间，以准备好对来自其传感器中的更多数据进行积累。如果所述MAC(媒体访问控制)地址不匹配，来自所述服务器的数据命令将传播至下一个以太网节点并继续执行直到找到正确的地址为止。
四个接口82A、82B、82C、82D中的每一个都为以串行方式附接至所述相应连接端的传感器提供电源和单线数据信号46。电源电路在工程领域内是已知的因此将不在本文中进行描述。电源根据需要将本地电源比如380至800Hz(赫兹)电源转换成5VDC(5伏直流电)或其他电压以运行电路。以太网交换机也是已知电路，所述以太网交换机包括2端口交换机和附接至所述微控制器的串行端口。所述微控制器52通过所述单线接口46与下游传感器通信，并且通过所述串行端口74向上游通信至所述以太网交换机70并且通信至所述服务器。
图5为所述座椅网络中的示意图表。电源48——通常为飞行器生成的交流电源——在所述CCU(控制通信单元)30中被转换成直流电，通常为5VDC(5伏直流电)。随后，所述DC(直流)电压被用于经由用于电源50的正极连接和用于电源52的负极连接为所述传感器12、18、20、22供电。
所述CCU 30(控制通信单元)通过所述数据总线34与附接至所述CCU(控制通信单元)的所述多个通信总线之一的传感器12、18、20、22进行通信。图中示出了两个以用于说明。所述CCU(控制通信单元)30与第一传感器12之间只需要三根接口导线。这将通过从所述第一传感器12传递至第二传感器18并继续。每个传感器将只对从所述CCU(控制通信单元)30至具有正确地址的适当传感器的寻址信息进行响应。提供的寻址方式在每个单线接口上最多允许32个地址。增加地址的数量可以作为一种设计选择。所述单线通信接口将允许在双工操作中一次与一个传感器通信，并且也能够用于在广播操作中一次与所有传感器通信。地址0保留给所述CCU(控制通信单元)30作为所述通信总线34上的主控单元并且地址31(逻辑)用于面向所有传感器的广播通信。所有其他地址可用于传感器寻址。每个传感器在附接至所述CCU(控制通信单元)的所述数据通信总线内被分配唯一的地址。
示例性实施方式是对所述系统和所述系统内的通信、所述CCU(控制通信单元)30处的短期数据存储点和所述服务器处的长期数据存储点以及所述数据的使用的描述。示例性实施方式包括所述服务器42——或是有线或是无线通信、以有线或无线的方式与所述服务器42匹配的用于每个座椅的所述CCU(控制通信单元)30以及附接至每个所述CCU(控制通信单元)30的所述多个传感器12、18、20、22。传感器战略性地定位成对座椅表面移动、乘客移动和来自所述座椅结构的热输入进行监测。所述系统内的每个传感器将执行单个或多个感测应用。例如，所述声学噪声传感器20可以与所述空气质量传感器22组合并且封装在单个传感器单元中。
再次参考图3，从所述CCU(控制通信单元)30至特定传感器32A的通信将通过轮询所述传感器地址和确定所述传感器的性能以及数据是否可用开始。这将为所述CCU(控制通信单元)30在将从所述传感器提取的数据方面提供参考。由所述典型数据、数据长度、单元地址以及传感器类型所定义的传感器协议从所述传感器32A通信至所述CCU(控制通信单元)30。对接口34上的所述所有传感器32B、32C、32D重复这种通信，直到所述所有传感器被映射地址和功能为止。
所述服务器42随后向所述适当的座椅CCU(控制通信单元)30发送用于通信的命令并且开始通信序列。一旦所述座椅10被寻址，所述CCU(控制通信单元)30收集所述服务器42所请求的数据，并且将所述数据返回至与所述座椅的所述传感器映射相对应的所述服务器。所述服务器42是对来自所述每个座椅传感器系统的所有数据的收集点。这允许所述服务器42收集待收集的整个交通工具的座椅数据，并且将其处理成能够在用于有线应用的机组人员终端或用于无线应用的机组人员平板电脑44上显示的消息。所述数据能够作为瞬时信息(比如所述脚踏的位置)来进行追踪，或就致动器行程速度和运动平稳性随时间进行监测。所述数据能够以任何可用的格式呈现给或是所述机组人员或是所述地面维修人员。无论所述系统是有线的或是无线的，数据收集以相同的方式执行。
所述服务器42是下述计算机或其他数字处理设备：其被配置成处理数据、格式化消息、通过与所述CCU(控制通信单元)匹配的合适接口向所述CCU(控制通信单元)30发送命令数据、将数据存储在数据库中并且根据情况将消息发送至所述机组人员终端或平板电脑46。如前所述，所述数据总线结构取决于所述系统架构的选择。除了必须与所述座椅10处的所述CCU(控制通信单元)30以及所述机组人员终端或所述机组人员平板电脑46相匹配的所述数据通信接口44、46之外，所述服务器是通用的。所述机组人员终端优选地配备有或是最小10兆比特的以太网接口或是RS-485接口。所述机组人员终端通常存在于所述飞行器上以用于其他系统显示数据并且已经为该接口定义了协议。所述服务器42必须能够以满足所述机组人员终端协议的方式与所述机组人员终端通信。无线机组人员平板电脑44通常在满足WiFi(无线局域网)通信标准的或是2.4GHz(千兆赫兹)或是5.0GHz(千兆赫兹)范围内进行操作。在无线系统中进行操作的所述服务器42必须包括能够与所述机组人员平板电脑协同通信的收发器。
所述CCU(控制通信单元)30是所述座椅结构传感器32的数据收集中心。所述CCU(控制通信单元)包括可操作接口、电源调节、一个或更多个通信节点、微控制器，其中，所述可操作接口与所述服务器42相匹配以用于通信至所述服务器，所述电源调节用于向所述传感器提供电源，所述一个或更多个通信节点用于与附接至该节点的传感器通信，所述微控制器用于执行与所述传感器的通信、编目数据并且当接到命令时回传至所述服务器。当由所述服务器发出命令或处于预定报告速率时，与地址相匹配的适当的CCU(控制通信单元)将返回包括所述服务器请求的所有数据的消息。所述CCU(控制通信单元)以与所述传感器类型相匹配的间隔来监测其所有传感器。根据传感器的不同，轮询可以从每秒几次到每分钟一次。从每个传感器获取的数据存储在数据库中，以便当接到请求时将所述信息发送至所述服务器。所述微控制器包括固件，所述固件通过所述单线接口、内部集成电路或串行外围接口总线以可操作性的方式与每个传感器或多个传感器通信。一次只与一个传感器以传输和响应格式进行通信。所述CCU(控制通信单元)将所述地址选择位设置成要与之通信的所述传感器的所述地址，并且发送命令以传输数据。所述传感器接收所述命令并且发送和确认(ACK)消息作为交换。所述CCU(控制通信单元)随后向所述传感器地址发送传输命令，并且所述传感器通过发送包括由所述传感器收集的相关数据的数据流来进行响应。这个操作是从所述CCU(控制通信单元)至所述服务器的异步操作。经过所述单线接口的传输被选择成每秒1兆比特，以允许所述总线上相对高的数据吞吐量。如果使用更大数量具有更复杂数据的传感器，则可以使用更高的数据速率，对于较小数量的简单传感器而言，则可以使用更低的数据速率。每个传感器所收集的数据的数据长度会有所不同，具体取决于传感器在传输数据之前保留的数据包大小。
每个传感器具有以可操作性的方式测量所述期望的环境输入的感测元件，微控制器，该微控制器包括用于对所述传感器接口进行操作的固件以及至上游和下游传感器或所述CCU(控制通信单元)的单线接口。所述传感器的寻址能够采用几种形式。二进制开关元件能够用一系列5打开/关闭开关对所述传感器处的所述地址进行编程，或能够采用优选的自动寻址方案。在自动寻址操作中，所述CCU(控制通信单元)将控制向该总线上所有传感器供电的通信接口之一的电源。当所述传感器通电时，每个传感器打开通向下游设备的数据路径中的开关。在这个模式下，所有传感器的默认地址为地址1。由于与除了附接至所述CCU(控制通信单元)的一个传感器之外的所有传感器的通信会通过断开继电器而被禁用，因此只有所述第一传感器将确认来自所述CCU(控制通信单元)的通信。所述CCU(控制通信单元)向地址1处的所述传感器发送识别命令。所述传感器响应传感器类型或各种传感器类型。所述CCU(控制通信单元)将其设置成与所述总线上所述第一传感器相对应的数据库位置。第二命令设置成将所述传感器的所述动态地址更改为地址2。所述CCU(控制通信单元)随后向所述地址2发送状态命令，其中，所述传感器在所述地址2处以ACK(确认消息)响应。所述CCU(控制通信单元)随后命令所述地址2处的所述传感器关闭所述输出开关，以允许数据流向所述下一个传感器。默认情况下，所述下一个传感器处于地址1。所述CCU(控制通信单元)以相同的方式与所述第二传感器通信，从而收集所述传感器类型并且为所述第二传感器分配下一个动态地址3。这在附接至所述CCU(控制通信单元)通信总线1上的所有传感器的范围内继续进行。如果使用多个通信总线，则每个总线将通过所述相同的顺序，直到所述座椅组内的所有传感器被映射为止。每个传感器在数据收集周期将基于所述传感器类型和固件命令从其传感器收集数据，从而将所述数据存储在本地以供所述CCU(控制通信单元)检索。
所述CCU(控制通信单元)对从附接至每个所述CCU(控制通信单元)通信总线的每个传感器所收集的所述所有数据进行存储。在所述服务器请求从所述CCU(控制通信单元)传输数据之前，所述数据保存在非易失性内存中。所述服务器以周期性速率——比如对每个所述CCU(控制通信单元)每秒一次——请求从所有所述CCU(控制通信单元)座椅单元的数据传输。这将需要高速数据总线，以便在相对短的1秒的时间段中从多达100个所述CCU(控制通信单元)单元收集所述数据。一旦所述服务器得到来自通过无线或是有线接口附接至所述系统中的所有所述CCU(控制通信单元)单元的所述数据，则所述数据在所述服务器中编译，以显示在所述机组人员终端或所述机组人员平板电脑上。基于所收集到的所述数据，所述服务器将更新所述机组人员终端或所述平板电脑处的消息和图形。
在所述服务器处收集的所述数据被解析成需要所述机组人员立即干预的即时反馈数据和当所述飞行器着陆时所述维修人员的数据。发送至所述机组人员终端或所述平板电脑的数据可以包括所述座椅致动器随温度的机械故障、极差空气质量、剧烈振动或直接影响所述乘客舒适性或安全旅行的任何信息。指示表面的缓慢移动，间歇移动，脚踏、座椅靠背或托板桌面的不正确角度的数据能够被记录在所述维护屏幕上，以提示所述地面人员在下一次飞行之前需要解决的问题，或在下次计划维护检查中注明。
图6A至图6C为用于距离测量的传感器26的示意图。所述距离测量传感器包括输入电源滤波器50、微控制器52、电压调节器54、距离传感器56(例如激光器)以及数据控制继电器58。电源和数据通过所述输入连接端36传入所述传感器中。在所述传感器内的所述电路使用所述5VDC(5伏直流电)电源之前，通过所述电源滤波器50对噪声进行过滤。所述电压调节器54将所述5VDC(5伏直流电)降至所述激光测距传感器56所使用的3.3VDC(3.3伏直流电)，或适用于另一种类型的距离传感器的其他电压。在初始通电时，所述微控制器52通过内部复位电路暂时保持在复位状态。这允许在所述微控制器开始操作之前施加并且稳定电源。当所述复位周期终止时，所述微控制器52将其在所述总线上的地址设置成1并且打开所述数据继电器58。所述微控制器随后等待来自所述CCU(控制通信单元)的指令以通过下述方式开始操作：经过DATA_IN(数据输入)信号线60发送识别命令。所述传感器26以一个或多个传感器类型做出响应。所述CCU(控制通信单元)将其设置成与所述总线上的所述第一传感器相对应的数据库位置。发送第二命令，以将所述传感器的所述动态地址更改为地址2或所述传感器的字符串中位置的适当地址。所述CCU(控制通信单元)随后向所述地址2发送状态命令，其中，所述传感器26在所述地址2处与所述ACK(确认消息)响应。所述CCU(控制通信单元)随后命令所述地址2处的所述传感器关闭所述数据控制继电器58，以使数据流向下一个传感器。所述关闭的数据控制继电器58使数据传递至也被设置成地址1的下一个传感器。重复这个顺序，直到所述总线上的所有传感器都被枚举为止。一旦被枚举，所述传感器26通过在周期性基础上与所述传感器进行通信并且对所述目标距离进行测量而开始监测所述传感器处的数据。用于该传感器的典型测量速率为每秒10次。
图7A至图7C为用于温度测量的传感器的示意图。所述温度测量传感器包括输入电源滤波器50、微控制器52、温度监测器62、以及数据控制继电器58。电源和数据通过所述输入连接端36传入所述传感器中。在所述传感器内的所述电路使用所述5VDC(5伏直流电)电源之前，通过所述电源滤波器50对噪声进行过滤。所述温度监视器62优选地为具有单线接口64的集成电路。这是实际测量设备。在初始通电时，所述微控制器52通过内部复位电路暂时保持在复位状态。这允许在所述微控制器开始操作之前施加并且稳定电源。当所述复位周期终止时，所述微控制器52将其在所述总线上的地址设置成1并且打开所述继电器58。所述微控制器随后等待来自所述CCU(控制通信单元)的指令以通过下述方式开始操作：经过所述DATA_IN(数据输入)信号线发送识别命令。所述传感器12响应传感器类型或各种传感器类型。所述CCU(控制通信单元)将其设置成与所述总线上的所述第一传感器相对应的数据库位置。发送第二命令，以将所述传感器的所述动态地址更改为地址2或所述传感器的字符串中位置的适当地址。所述CCU(控制通信单元)随后向所述地址2发送状态命令，其中，所述传感器在所述地址2处与所述ACK(确认消息)响应。所述CCU(控制通信单元)随后命令所述地址2处的所述传感器关闭所述数据控制继电器58，以允许数据通过所述输出连接端38流向所述下一个传感器。所述关闭的数据控制继电器58允许数据传递至也被设置成地址1的所述下一个传感器。重复这个顺序，直到所述总线上的所有传感器都被枚举为止。一旦被枚举，所述传感器通过在周期性基础上与所述传感器进行通信并且对所述目标距离进行测量而开始监测所述传感器处的数据。用于该传感器的典型测量速率为每分钟1次。
图8A至图8C为用于空气质量的传感器的示意图。所述空气质量传感器22包括输入电源滤波器50、微控制器52、挥发性有机化合物(VOC)监测器66以及数据控制继电器58。电源和数据通过所述输入连接端36传入所述传感器中。在所述传感器内的电路使用5VDC(5伏直流电)电源之前，通过所述输入电源滤波器50对噪声进行过滤。所述电压调节器54将5VDC(5伏直流电)降至所述挥发性有机化合物(VOC)监测器66所使用的3.3VDC(3.3伏直流电)，或其他电压。所述挥发性有机化合物(VOC)监测器66优选地将电路I2C(内部集成电路)通信接口集成至所述微控制器52。所述挥发性有机化合物(VOC)监测器66为实际测量设备。在初始通电时，所述微控制器52通过内部复位电路暂时保持在复位状态。这允许在所述微控制器开始操作之前施加并且稳定电源。当所述复位周期终止时，所述微控制器将其在所述总线上的地址设置成1并且打开所述数据控制继电器58。所述微控制器52随后等待来自所述CCU(控制通信单元)的指令以通过下述方式开始操作：经过所述DATA_IN(数据输入)信号线发送识别命令。所述传感器响应传感器类型或各种传感器类型。所述CCU(控制通信单元)将其设置成与所述总线上的第一传感器相对应的数据库位置。发送第二命令，以将所述传感器的动态地址更改为地址2或传感器的字符串中位置的适当地址。所述CCU(控制通信单元)随后向所述地址2发送状态命令，其中，所述传感器在所述地址2处以ACK(确认消息)响应。所述CCU(控制通信单元)随后向所述地址2处的所述传感器发送命令以关闭所述数据控制继电器58，从而允许数据通过所述输出连接端38流向所述下一个传感器。所述关闭的数据控制继电器58允许数据传递至也被设置成地址1的所述下一个传感器。重复这个顺序，直到所述总线上的所有传感器都被枚举为止。一旦被枚举，传感器便开始通过定期与传感器通信并测量空气质量来监视传感器上的数据。用于该传感器的典型测量速率为每分钟1次。

Claims (24)

1.一种对交通工具上的乘客生物特征进行监测和报告的系统，其特征在于：
乘客座椅10，所述乘客座椅10具有安装在其上的多个传感器12、16、18、20、22、24、26；
所述多个传感器12、16、18、20、22、24、26与服务器42之间的第一通信链路34；以及
所述服务器42与显示单元44之间的第二通信链路。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制通信单元34连接至所述第一通信链路并且配置于所述多个传感器与所述服务器之间。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一通信链路34支持双向通信。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，一个或多个热传感器12被配置成对下述中的一项或者多项进行监测：座椅致动器马达温度、与所述乘客接触处的座椅表面14温度以及所述交通工具客舱的环境温度。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，一个或多个加速度计传感器16被配置成对与机械问题、乘客不适、结构问题以及湍流中的一项或更多项相一致的振动进行监测。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，将来自多个所述乘客座椅10的数据汇集起来，以对所述结构问题和所述湍流进行监测。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，一个或更多个陀螺仪传感器18被配置成对移动构件进行监测。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述移动构件为与所述乘客座椅10相关联的脚踏板。
9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，一个或更多个声学噪声传感器20被配置成对所述乘客附近的噪声水平进行监测。
10.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，一个或更多个空气质量传感器22被配置成对挥发性有机化合物和等效二氧化碳中的一种或多种进行监测。
11.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，一个或更多个应变计24被配置成对座椅10中乘客的存在和该乘客的重量进行监测。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述乘客重量与所述乘客座椅10相关联，以便于平衡负载并且计算燃料需求。
13.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，一个或更多个距离测量传感器26被配置成对所述座椅10的表面移动进行监测。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，对所述座椅10表面移动进行监测包括监测电动致动器的移动变化。
15.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，通信总线34使所述控制通信设备30与所述多个传感器12、16、18、20、22、24、26互连。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述互联通过单线64通信协议进行。
17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述控制通信设备30被配置成对每种类型的传感器12、16、18、20、22、24、26的感测速率进行调节。
18.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述控制通信设备30包括电源转换器，所述电源转换器有效地将输入交流电48转换成直流电。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述输入交流电48处于380Hz与800Hz之间的频率，并且输出为5VDC。
20.一种用于对交通工具上的乘客生物特征进行测量和报告的方法，其特征在于：
a.将乘客数据从多个传感器12、16、18、20、22、24、26传送至控制通信设备30，所述控制通信设备30被配置成对每个传感器和每个乘客座椅10寻址以保持乘客数据识别；以及
b.将所述乘客数据发送至服务器42，所述服务器42被配置成确定数据相关性并且将所述相关数据发送至显示器44。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述交通工具为飞行器，并且所述服务器42选择性地将乘客数据发送至地勤人员或客舱机组人员。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述控制通信设备30将输入飞行器交流电48转换成能够被所述多个传感器12、16、18、20、22、24、26使用的电压的直流电。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，位于所述控制通信设备30内的微处理器52根据传感器类型而以不同时间间隔轮询所述每个类型的传感器12、16、18、20、22、24、26，从而获取信息。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述传感器从下述组中选择，所述组包括热传感器12、加速度计传感器16、陀螺仪传感器18、声学噪声传感器20、空气质量传感器22、应变计24以及距离测量传感器26。
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