CN209311873U - 一种压敏地板网络人体位置智能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种压敏地板网络人体位置智能检测装置，包括压敏电桥、信号放大器、多路复用器、控制器、多个传感器和家用电器；压敏电桥有多个，分别设置在地板上的每个区块上，压敏电桥的输出端与信号放大器的输入端电连接，信号放大器的输出端与多路复用器的输入端电连接，多路复用器的输出端与控制器电连接，控制器分别与各个家用电器的控制开关、分布在室内的不同位置的多个温湿度传感器电连接，控制器通过总控开关与供电装置电连接。本实用新型的整个系统具有智能、算法灵活、可升级、自动优化的特点，可广泛应用于智能家居系统。

Description

一种压敏地板网络人体位置智能检测装置

技术领域

本实用新型属于智能家居技术领域，具体涉及一种压敏地板网络人体位置智能检测装置。

背景技术

智能家居(smart home)是利用计算机技术、多传感器技术、网络通信技术、智能控制技术、综合布线技术等现代化技术，将家居生活中的各类电子设备有机地结合在一起从而实现智能控制和管理的一种嵌入式系统。智能家居的不断发展和进步提高了人们在生活中的体验和生活质量。

综合目前的智能家居市场的现有技术，主要有以下几种方案：

第一种方案，利用专用的触摸液晶显示屏等设备对电器进行控制，但操作模式过于僵硬，使用体验差，系统优化升级困难。

第二种方案，采用手机作为控制终端，可对电器等设备进行远程操控监督，具有很强的便利性，但需要人给系统发出具体的指令，人机交互略弱，个体体验会比较差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种压敏地板网络人体位置智能检测装置，以解决现有技术中人机交互能力弱的问题。

本实用新型的技术方案是：

一种压敏地板网络人体位置智能检测装置，包括压敏电桥、信号放大器、多路复用器、控制器、多个传感器和家用电器；

所述压敏电桥有多个，分别设置在地板上的每个区块上，所述压敏电桥的输出端与信号放大器的输入端电连接，所述信号放大器的输出端与多路复用器的输入端电连接，所述多路复用器的输出端与控制器电连接，所述控制器分别与各个家用电器的控制开关、分布在室内的不同位置的多个温湿度传感器电连接，所述控制器通过总控开关与供电装置电连接。

优选的，信号放大器是LM358，多路复用器为CD74HC4067，所述控制器为STM32F407ZGT6的单片机。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种压敏地板网络人体位置智能检测装置，控制器通过采集每块地板上的一个连续时间段的压力信息，对比预设的数据，来判断个体身、位置以及行为，从而根据该个体的行为习惯自动地操作家用电器，人机交互性强，个体体验佳，采用在室内装设具有压敏电阻电桥的可形变地板，并为每一块地板都定义位置坐标，当地板上的压力产生变化时，信号放大电路将电桥产生的电压差放大后并传输至模拟多路复用器，控制器通过片选模拟多路复用器信号后从ADC接口获得到每块地板的压力数据，将数据记录在控制器中并进行归一化计算来判断当前个体的身份、运动或行为。通过系统的设置、各类传感器采集的信息以及对应个体的习惯来控制家中设备的运作情况，以调整家中不同位置的灯光亮度、室内温湿度等来提高家中的舒适度和健康指数。整个系统具有智能、算法灵活、可升级、自动优化的特点，可广泛应用于智能家居系统，此外还有望用于工厂、大型场馆、办公室等对安全、节能、智能有需求的场合，提高室内生活质量，实用性强，值得推广。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种压敏地板网络人体位置智能检测装置的整体电路结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种压敏地板网络人体位置智能检测方法坐标分配方法；

图3为本实用新型实施例提供的一种压敏地板网络人体位置智能检测装置的程序流程结构图；

图4为本实用新型的一种压敏地板网络人体位置智能检测方法的步骤流程图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种压敏地板网络人体位置智能检测装置，下面结合图1到图4，对本实用新型进行说明，本实用新型中所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

一种压敏地板网络人体位置智能检测装置，包括压敏电桥、信号放大器、多路复用器、控制器、多个传感器和家用电器；所述压敏电桥有多个，分别设置在地板上的每个区块上，所述压敏电桥的输出端与信号放大器的输入端电连接，所述信号放大器的输出端与多路复用器的输入端电连接，所述多路复用器的输出端与控制器电连接，所述控制器分别与各个家用电器的控制开关、分布在室内的不同位置的多个温湿度传感器电连接，所述控制器通过总控开关与供电装置电连接。

如图1所示，一种压敏地板网络人体位置智能检测装置，包括压敏电桥、信号放大器、多路复用器、控制器、多个传感器和家用电器；所述压敏电桥有多个，分别设置在地板上的每个区块上，用于检测每个区块上承受的压力值的大小；所述压敏电桥的输出端与信号放大器的输入端电连接，所述信号放大器用于信号放大；所述信号放大器的输出端与多路复用器的输入端电连接，所述多路复用器用于信号的选择；所述多路复用器的输出端与控制器的输入端电连接；所述控制器的输入端还电连接有各个家用电器的控制开关，用以获取各个家用电器的使用状态；所述控制器还电连接有多个传感器，多个传感器包括分布在室内的不同位置的多个温湿度传感器，温湿度传感器用于获取室内不同位置的温湿度，以方便对室内环境进行实时检测和控制；所述控制器用于实时接收多个温湿度传感器检测到的温湿度信息，并与个体、区块信息、家用设备的工作状态结合形成个体识别特征数据库和个体行为习惯数据库；所述控制器还用于记录若干组压力值和对应的每个区块的坐标信息，将信息与控制器预设信息进行对比，从而判断个体的身份，并根据个体行为习惯，通过无线信号传输装置发出相应的控制指令来改变家用设备的工作状态，使得个体周边的环境符合个体的行为习惯。

进一步的，信号放大器是LM358，多路复用器为CD74HC4067，所述控制器为STM32F407ZGT6的单片机。

进一步的，参照图1，其中(1)为压敏电桥，(2)为LM358电压放大芯片，(3)为74HC4067多路选通模块，(4)为STM32F407ZGT6的部分引脚图，其中(1)中R1、R2、R3为10K欧的定值电阻，Rx为压敏电阻，电桥两端分别连接VCC和GND，电桥输出的偏移电压U⁺、U^-分别连接U1的1IN^-和1N⁺，U1的1OUT连接I0，其它地板的经放大后的信号连接I1-C15，U2的S0-S3连接U3的PD0-PD3，U2的E连接U3的PD4，U2的COMMON OUTPUT连接U3的PC4，STM32的最小系统电路部分不再赘述。

具体的，参照图4，该压敏地板网络人体智能装置进行检测的方法，包括以下步骤：

在地板上设定参考点，以此参考点为零点建立平面坐标系，并将地板分为若干个区块，将每个区块的坐标定义为(x_n，y_n)，并在每个区块上设置检测装置；检测装置用于检测个体行走在区块上时受到的压力值，并将检测到的压力值上传给控制器，控制器将压力值与区块坐标信息(x_n，y_n)对应记录并存储，以方便获取个体的活动信息，并结合个体周边的家用设备的工作状态，形成控制器内预设的个体识别特征数据库和个体行为习惯数据库；检测装置将实时检测到的信息上传给控制器后，控制器通过调用预设的个体识别特征数据库进行信息比对，最终确定使用个体，然后针对使用个体调用个体行为习惯数据库，并通过无线信号传输装置发出相应的控制指令使得使用个体周边的家用设备的工作状态满足使用个体的行为习惯。

结合本实例，本实用新型检测的方法包括以下步骤：

步骤100，在室内铺设多块装有压敏电阻电桥的地板，定义其坐标，地板受力时电桥产生的偏移电压经电压放大电路放大后，再由模拟多路复用器输出电压至控制器ADC接口，控制器记录每块地板的多组压力变化情况。

具体的，步骤100中在每个地板上均多次采集信息，取平均值作为地板的压力变化数值。

步骤200，设定一个参考点，将地板所在位置的横坐标设为x，纵坐标设为y，地板上压力的变化设为z，然后将得到的压力与地板对应信息记录在控制器中，通过对系统的设定，自动录每位入人的活动特点。

步骤300，在室内铺设的压敏地板检测地板的压力变化情况，电压放大电路输出模拟状态的输出电压后，由控制器内部数模转换将模拟信号转换为数字信号，控制器记录个体所在室内的空间位置，以及个体运动的规律，根据运动时压力变化情况规律与个体信息进行对比，从而进行身份识别，并调出该个体的行为习惯，根据该个体的习惯来调整家用设备的工作状况来满足该个体的需要。同时，控制器还将记录该个体的生活规律或习惯变化，优化系统的准确率。

参照图2，假设室内将地面分为n²个坐标点，每个坐标点对应每一个地板。如图2-1，展示的地板为4(2*2)个网格，若每个地板网格只代表一个坐标，若要满足定位精度要求，将需要大量的地板。但本设计采用了合并模式，如2-2，当两块相邻地板块同时触发时，即代表脚落在了两块地板中间的位置，若同时触发了四块地板块时，代表落在了标号5的位置。此举不仅减少了地板的分块，而且增加了地板的辨识精度。

类似的，如2-3和2-4，该结构为9(3*3)个网格，运用合并模式的实际效果更加的明显，将地面分成了达到了25个分区。对于n*n的地板而言，实际坐标为(2n-1)*(2n-1)个。假如卧室的大小为4m*4m，铺设0.5m的地板，不采用本方案坐标点应为64个，采用本方案以后，坐标点可达到225个，利用效率提高了3.5倍以上。

参照图3，本实用新型所涉及的STM32软件设计，STM32F407ZGT6采用KEIL MDK5.25作为开发环境，系统程序由主程序和若干子程序构成，子程序包括ADC读取模拟信号及AD转换程序，数据记录对比程序，调节室内用电器程序。首先系统进行初始化，单片机读取内部存储器的预设数据，此刻单片机检查是否有外界命令，若有外界命令，执行相关指令并记录命令的时间、频率等信息，转到地板压力变化的检测，若无移动终端指令则直接转到地板压力变化的检测，检测地板的压力变化时记录地板压力变化的相关数据根据数据判断人的行为，若此时移动终端不产生中断，则系统根据室内信息自动控制家中电器，若移动终端产生中断，则执行移动终端发出的命令。

本实用新型提供的一种压敏地板网络人体位置智能检测装置，控制器通过采集每块地板上的一个连续时间段的压力信息，对比预设的数据，来判断个体身、位置以及行为，从而根据该个体的行为习惯自动地操作家用电器，人机交互性强，个体体验佳。装置整体是采用在室内装设具有压敏电阻电桥的可形变地板，并为每一块地板都定义位置坐标，当地板上的压力产生变化时，信号放大电路将电桥产生的电压差放大后并传输至模拟多路复用器，控制器通过片选模拟多路复用器信号后从ADC接口获得到每块地板的压力数据，将数据记录在控制器中并进行归一化计算来判断当前个体的身份、运动或行为。通过系统的设置、各类传感器采集的信息以及对应个体的习惯来控制家中设备的运作情况，以调整家中不同位置的灯光亮度、室内温湿度等来提高家中的舒适度和健康指数。整个系统具有智能、算法灵活、可升级、自动优化的特点，可广泛应用于智能家居系统，此外还有望用于工厂、大型场馆、办公室等对安全、节能、智能有需求的场合，提高室内生活质量，实用性强，值得推广。

以上公开的仅为本实用新型的较佳的具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种压敏地板网络人体位置智能检测装置，其特征在于，包括压敏电桥、信号放大器、多路复用器、控制器、多个传感器和家用电器；

所述压敏电桥有多个，分别设置在地板上的每个区块上，所述压敏电桥的输出端与信号放大器的输入端电连接，所述信号放大器的输出端与多路复用器的输入端电连接，所述多路复用器的输出端与控制器电连接，所述控制器分别与各个家用电器的控制开关、分布在室内的不同位置的多个温湿度传感器电连接，所述控制器通过总控开关与供电装置电连接。

2.如权利要求1所述的一种压敏地板网络人体位置智能检测装置，其特征在于，所述信号放大器是LM358，多路复用器为CD74HC4067，所述控制器为STM32F407ZGT6的单片机。