CN207500947U - 一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗设备领域，更具体地，涉及一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统。包括LED灯、灯罩、Arduino模块、继电器以及转动机构，所述的LED灯设于灯罩内，所述的转动机构与灯罩连接驱动灯罩转动，所述的Arduino模块通过继电器与转动机构电连接，Arduino模块设于灯罩内，所述的继电器还与LED灯电连接。本实用新型提供的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，病房人员通过照明系统的Arduino模块与医护人员的客户端进行实时交流，医护人员可通过客户端控制病房内的照明亮度等，同时，照明系统监测的病房内的环境结构实时发送到客户端，医护人员可实时查看病房环境。

Description

一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统

技术领域

本实用新型涉及医疗设备领域，更具体地，涉及一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统。

背景技术

科技不断发展，人们生活水平不断提高，人们的健康意识也在不断增强。人们对健康的需求越来越大，尤其是在老龄化严重的社会群体中，健康护理显得尤为重要。一个舒适的疗养环境，对于安养护理是非常重要的，而照明则是营造环境的重要手段。好的灯光环境，可以给人愉悦的心情。目前，国内医疗照明并没有行业化、专业化，医院灯光布置没有过多地从患者角度去思考。随着智能科技的发展，智能LED的节能高效，可调节性高等特点，在医疗照明具有广阔前景。

医疗照明行业在国内依然停留在普通照明层次。国内的医疗机构基本上只使用普通的白炽灯及LED灯和最基本的紫外UV灯管，未达到符合医疗照明环境的标准。基于智能系统医疗照明产品急需被发明设计。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，可通过Arduino模块控制LED灯照射角度以及亮度，同时还能通过Arduino模块实时监测病房内的温湿度、空气环境等。

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其中，包括LED灯、灯罩、Arduino模块、继电器以及转动机构，所述的LED灯设于灯罩内，所述的转动机构与灯罩连接驱动灯罩转动，所述的Arduino模块通过继电器与转动机构电连接，Arduino模块设于灯罩内，所述的继电器还与LED灯电连接。

进一步地，所述的Arduino模块包括Arduino核心控制单元、温度传感器、湿度传感器、光敏传感器以及气体传感器，所述的温度传感器、湿度传感器、光敏传感器以及气体传感器均与Arduino核心控制单元电连接。通过温度传感器、湿度传感器、光敏传感器以及气体传感器可以实时监测病房内的环境状况，方便医护人员及时了解病房内的环境，以对病房的环境进行及时调整控制，使病人享受最舒适的环境。

在本实用新型中，通过连接光敏传感器，该系统可以自动调节光照强度和光线色温，其LED灯可以达到2500k-6000k的色温调节，满足不同时段对光照的需求。

进一步地，还包括声控模块，所述的声控模块与Arduino核心控制单元电连接，声控模块设于左套架内。医护人员和病人可以通过语音指令或者手机 APP来调控LED灯的开关和照射角度，达到最舒适的光照。同时通过APP与Arduino模块的麦克风与扬声器组件实现对话，病人可以向医护人员寻求帮助，医护人员可以通过它给予病人医嘱。

进一步地，所述的Arduino模块还包括Wifi模块，所述的Wifi模块与Arduino核心控制单元电连接。

进一步地，还包括客户端，所述的客户端通过无线网络与Wifi模块连接。用户可通过手机下载APP，APP通过Wifi与Wifi模块连接，使用人员可直接通过APP控制照明系统，也可实时查看环境监测结果。

在本实用新型中，利用温度传感器、湿度传感器、气体传感器、光敏传感器对室内环境进行检测，将检测结果经由Arduino核心控制单元通过wifi模块传输到客户端，还可利用声控模块识别用户命令，实现对照明系统的无线语音控制，医护人员通过使用客户端通过wifi模块与照明系统连接，实现远程控制功能，通过麦克风与扬声器与病房内人员进行互相交流对话。

进一步地，所述的灯罩包括上灯罩、透明灯板；所述的LED灯设于上灯罩与透明灯板之间，透明灯板与上灯罩可拆卸连接。透明灯板与上灯罩可拆卸连接，当LED灯损坏时，便于更换LED灯。

进一步地，所述的上灯罩的一端设有左套架，另一端设有右套架，所述的Arduino模块、继电器设于右套架内。

进一步地，所述的转动机构包括第一步进电机、第二步进电机，所述的灯罩还包括左灯罩、右灯罩以及底座；所述的第一步进电机包括第一电机和第一转轴，所述的第二步进电机包括第二电机和第二转轴；所述的第一电机固定于右灯罩内，所述的第一转轴与右套架连接；所述的第二电机固定于左灯罩内，所述的第二转轴与左套架连接；所述的左灯罩和右灯罩均与底座固定连接。

进一步地，所述的声控模块包括麦克风和扬声器，麦克风、扬声器均与Arduino核心控制单元电连接。

进一步地，所述的第一转轴和第二转轴上均套设有同步轴套，同步轴套上设有弹性爪扣，所述的左套架上设有左轴孔，右套架上设有右轴孔，所述的第一转轴通过弹性爪扣与右套架上的右轴孔卡紧配合，所述的第二转轴通过弹性爪扣与左套架上的左轴孔卡紧配合。

在本实用新型中，LED灯中间灯罩部件可以旋转360°，其转动由两个步进电机控制，步进电机安装于左右灯罩和左右套架之间。步进电机与同步轴套通过过盈配合连接，同步轴套通过弹性抓扣与左右套架进行卡紧配合，而左右套架分别嵌套在整个灯罩的左右两端，当步进电机转动时，同步轴套带动左右套架旋转，进而带动整个中间灯罩的旋转运动。左灯罩部件旋转部件与右灯罩相同。步进电机的控制指令由Arduino模块和声控板通过继电器发出。

与现有技术相比，有益效果是：本实用新型提供的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，病房人员通过照明系统的Arduino模块与医护人员的客户端进行实时交流，医护人员可通过客户端控制病房内的照明亮度等，同时，照明系统监测的病房内的环境结构实时发送到客户端，医护人员可实时查看病房环境。

附图说明

图1 为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型剖面图。

图3为本实用新型步进电机连接示意图。

图4为本实用新型Arduino模块结构示意图。

图5为本实用新型系统控制流程图。

图6为本实用新型温度传感器与Arduino核心控制单元连接示意图。

图7为本实用新型湿度传感器与Arduino核心控制单元连接示意图。

图8为本实用新型气体传感器与Arduino核心控制单元连接示意图。

图9为本实用新型Wifi模块与Arduino核心控制单元连接示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1所示，一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其中，包括LED灯1、灯罩、Arduino模块3、继电器4以及转动机构5，所述的LED灯1设于灯罩内，所述的转动机构5与灯罩连接驱动灯罩转动，所述的Arduino模块3通过继电器4与转动机构5电连接，Arduino模块3设于灯罩内，所述的继电器4还与LED灯1电连接。

如图1至图3所示，所述的灯罩包括上灯罩201、透明灯板202；所述的LED灯1设于上灯罩201与透明灯板202之间，透明灯板202与上灯罩201可拆卸连接。所述的上灯罩201的一端设有左套架205，另一端设有右套架206，所述的Arduino模块3、继电器4设于右套架206内。所述的转动机构5包括第一步进电机（501）、第二步进电机502，所述的灯罩还包括左灯罩203、右灯罩204以及底座207；所述的第一步进电机（501）包括第一电机5011和第一转轴5012，所述的第二步进电机502包括第二电机和第二转轴；所述的第一电机5011固定于右灯罩204内，所述的第一转轴5012与右套架206连接；所述的第二电机固定于左灯罩203内，所述的第二转轴与左套架205连接；所述的左灯罩203和右灯罩204均与底座207固定连接。所述的第一转轴5012和第二转轴上均套设有同步轴套503，同步轴套503上设有弹性爪扣，所述的左套架205上设有左轴孔，右套架206上设有右轴孔2061，所述的第一转轴5012通过弹性爪扣与右套架206上的右轴孔2061卡紧配合，所述的第二转轴通过弹性爪扣与左套架205上的左轴孔卡紧配合。

在本实用新型中，LED灯1中间灯罩部件可以旋转360°，其转动由两个步进电机控制，步进电机安装于左右灯罩204和左右套架206之间。步进电机与同步轴套503通过过盈配合连接，同步轴套503通过弹性抓扣与左右套架206进行卡紧配合，而左右套架206分别嵌套在整个灯罩的左右两端，当步进电机转动时，同步轴套503带动左右套架206旋转，进而带动整个中间灯罩的旋转运动。左灯罩203部件旋转部件与右灯罩204相同。步进电机的控制指令由Arduino模块3和声控板通过继电器4发出。

如图4所示，所述的Arduino模块3包括Arduino核心控制单元301、温度传感器302、湿度传感器303、光敏传感器304以及气体传感器305，所述的温度传感器302、湿度传感器303、光敏传感器304以及气体传感器305均与Arduino核心控制单元301电连接，本发明提供的照明系统还包括声控模块306，所述的声控模块306与Arduino核心控制单元301电连接，声控模块306设于左套架205内。其中，Arduino模块3还包括Wifi模块307，所述的Wifi模块307与Arduino核心控制单元301电连接。通过温度传感器302、湿度传感器303、光敏传感器304以及气体传感器305可以实时监测病房内的环境状况，方便医护人员及时了解病房内的环境，以对病房的环境进行及时调整控制，使病人享受最舒适的环境。在本实用新型中，通过连接光敏传感器304，该系统可以自动调节光照强度和光线色温，其LED灯1可以达到2500k-6000k的色温调节，满足不同时段对光照的需求。另外，医护人员和病人可以通过语音指令或者手机 APP来调控LED灯1的开关和照射角度，达到最舒适的光照。同时通过APP与Arduino模块3的麦克风与扬声器组件实现对话，病人可以向医护人员寻求帮助，医护人员可以通过它给予病人医嘱。

具体地，还包括客户端6，所述的客户端6通过无线网络与Wifi模块307连接。用户可通过手机下载APP，APP通过Wifi与Wifi模块307连接，使用人员可直接通过APP控制照明系统，也可实时查看环境监测结果。

另外，所述的声控模块306包括麦克风和扬声器，麦克风、扬声器均与Arduino核心控制单元301电连接。

如图5所示，在本实用新型中，利用温度传感器302、湿度传感器303、气体传感器305、光敏传感器304对室内环境进行检测，将检测结果经由Arduino核心控制单元301通过Wifi模块307传输到客户端6，还可利用声控模块306识别用户命令，实现对照明系统的无线语音控制，医护人员通过使用客户端6通过Wifi模块307与照明系统连接，实现远程控制功能，通过麦克风与扬声器与病房内人员进行互相交流对话。

如图6所示，温度检测采用现有DS18B20温度传感器302，其有独特的单线接口方式，DS18B20在与处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围 －55℃～+125℃，固有测温误差。工作电源： 3.0~5.5V/DC。在使用中不需要任何外围元件。测量结果以9-12位数字量方式串行传送。

在本实用新型中，如图7所示，湿度传感器303采用现有DHT11数字湿度传感器303，测量相对湿度的测量范围在20%RH-90%RH。该传感器采用针单排引脚安装，可直接与Arduino核心控制单元301连接。它通过不断地对周围环境进行检测，将得到的数据发送至Arduino核心控制单元301，Arduino核心控制单元301处理得到数据后，将数据通过wifi向客户端6发送数据。

在一些实施例中，如图8所示，本系统采用MQ-2气体传感器305，当检测到的有害气体达到设定阈值后，Arduino控制引脚的电平，通过wifi向客户端6发送警报。

在一些实施例中，本系统采用光敏传感器304检测环境亮度，光敏电阻模块对环境光线敏感，来检测周围环境的光线的亮度，模块在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO端输出低电平；DO输出端与Arduino核心控制单元301直接相连，通过Arduino来检测高低电平，由此来检测环境的光线亮度改变；从而控制LED输出功率，达到根据环境光照自动调节灯光亮度的功能。

在一些实施例中，本系统采用LD3320声控模块306通过识别人语言中的关键词，声控模块306会自动识别字符从而控制继电器4的工作。如：向声控模块306发出 “on”，则LD3320声控模块306控制继电器4， 打开灯光开关；发出 “off” 则关闭灯光开关。

在一些实施例中，本系Wifi模块307采用ESP8266模块，ESP8266片内高度集成，包括天线开关balun、电源管理转换器，因此仅需极少的外部电路，且包括前端模块在内的整个解决房案在设计时将所占 PCB空间降到最低。ESP8266模块与Arduino模块3连接原理图如图9所示。

本实用新型提供的照明系统采用Arduino IDE开发环境进行设计，调试完成后下载到Arduino控制器中运行。系统程序运用C语言编写，结合主要函数来实现各个模块对应的功能。基于Arduino平台的智能照明控制系统运行稳定、反应精准。采用Wifi模块307、温湿度、光敏、危险气体等采集感应模块、语音输出设备等主要的功能性部件，构建了一套智能医疗灯光控制系统。该系统具有广泛的实用价值以及推广意义。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其特征在于，包括LED灯（1）、灯罩、Arduino模块（3）、继电器（4）以及转动机构（5），所述的LED灯（1）设于灯罩内，所述的转动机构（5）与灯罩连接驱动灯罩转动，所述的Arduino模块（3）通过继电器（4）与转动机构（5）电连接，Arduino模块（3）设于灯罩内，所述的继电器（4）还与LED灯（1）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其特征在于，所述的Arduino模块（3）包括Arduino核心控制单元（301）、温度传感器（302）、湿度传感器（303）、光敏传感器（304）以及气体传感器（305），所述的温度传感器（302）、湿度传感器（303）、光敏传感器（304）以及气体传感器（305）均与Arduino核心控制单元（301）电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其特征在于，还包括声控模块（306），所述的声控模块（306）与Arduino核心控制单元（301）电连接，声控模块（306）设于左套架（205）内。

4.根据权利要求2所述的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其特征在于，所述的Arduino模块（3）还包括Wifi模块（307），所述的Wifi模块（307）与Arduino核心控制单元（301）电连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其特征在于，还包括客户端（6），所述的客户端（6）通过无线网络与Wifi模块（307）连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其特征在于，所述的灯罩包括上灯罩（201）、透明灯板（202）；所述的LED灯（1）设于上灯罩（201）与透明灯板（202）之间，透明灯板（202）与上灯罩（201）可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其特征在于，所述的上灯罩（201）的一端设有左套架（205），另一端设有右套架（206），所述的Arduino模块（3）、继电器（4）设于右套架（206）内。

8.根据权利要求7所述的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其特征在于，所述的转动机构（5）包括第一步进电机（501）、第二步进电机（502），所述的灯罩还包括左灯罩（203）、右灯罩（204）以及底座（207）；所述的第一步进电机（501）包括第一电机（5011）和第一转轴（5012），所述的第二步进电机（502）包括第二电机和第二转轴；所述的第一电机（5011）固定于右灯罩（204）内，所述的第一转轴（5012）与右套架（206）连接；所述的第二电机固定于左灯罩（203）内，所述的第二转轴与左套架（205）连接；所述的左灯罩（203）和右灯罩（204）均与底座（207）固定连接。

9.根据权利要求3所述的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其特征在于，所述的声控模块（306）包括麦克风和扬声器，麦克风、扬声器均与Arduino核心控制单元（301）电连接。

10.根据权利要求8所述的一种基于Arduino平台的智能医疗照明系统，其特征在于，所述的第一转轴（5012）和第二转轴上均套设有同步轴套（503），同步轴套（503）上设有弹性爪扣，所述的左套架（205）上设有左轴孔，右套架（206）上设有右轴孔（2061），所述的第一转轴（5012）通过弹性爪扣与右套架（206）上的右轴孔（2061）卡紧配合，所述的第二转轴通过弹性爪扣与左套架（205）上的左轴孔卡紧配合。