CN210244299U - 智能坐姿纠正防近视系统及信息汇总发布系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小学生智能坐姿纠正防近视系统，属于教学用品技术领域；包括：一把座椅；一套压力感知装置，包括微控制器，压力传感器模块和电源，所述压力传感器模块中的压力传感器安装于每个椅腿下面，所述压力传感器的输出端与微控制器的输入管脚相连接，所述电源为整个装置提供电能；至少一个固定座，所述固定座安装于每个椅腿下方，在所述固定座和椅腿之间布置有所述压力传感器；本实用新型提供的智能坐姿纠正防近视系统，实时感知椅腿承受压力的变化，计算出小学生重心的移动，智能感知小学生的坐姿是否合乎规范，有利于小学生养成正确的坐姿；同时还公开了一种智能坐姿纠正防近视信息汇总发布系统。

Description

智能坐姿纠正防近视系统及信息汇总发布系统

技术领域

本实用新型公开了一种小学生智能坐姿纠正防近视系统，属于教学用品技术领域。同时还公开了一种智能坐姿纠正防近视信息汇总发布系统。

背景技术

小学生正处于生长发育期，一定要有一个正确的坐姿，否则小学生的形体就会发育得不正常，以后长大了会影响到个人的形体美观，也会影响到孩子的自信心，所以在小学阶段一定要教会小学生掌握正确的坐姿。

培养小学生形成正确坐姿的注意事项：

1、小学生写字的时候，坐姿一定要正确，只有坐姿正确了才能有好的写字姿势，如果坐得不对会危害到小学生的健康。

2、比如说坐得不够直，头太低了，容易近视。

3、小学生写字的时候要做到正确的坐姿，首先头要正身要直脚要平，也可以拿个工具卡在下巴下面看看你坐得对不对。

4、只要坐得直了，才能保持眼睛和桌面上书本的距离，只有保持了这种距离，在看书写字的时候才不会距离太近。

5、正确坐姿，除了遵循以下技巧摆放双腿外，还应时时保持上半身挺直的姿势，也就是颈、胸、腰都要保持平直。

6、坐姿要点：

1)入坐时要轻而稳，走到座位前，转身后，轻稳地坐下。女子入座时，若是裙装，应用手将裙摆稍稍拢一下，不要坐下后再站起来整理衣服。

2)面带笑容，双目平视，嘴唇微闭，微收下颌。

3)双肩平正放松，两臂自然弯曲放在膝上，也可放在椅子或沙发扶手上。

4)立腰、挺胸、上体自然挺直。

5)双膝自然并拢，双腿正放或侧放。

6)至少坐满椅子的2/3，脊背轻靠椅背。

7)起立时，右脚向后收半步而后起立。

8)谈话时，可以侧坐，此时上体与腿同时转向一侧。

9)坐，作为一种举止，同样有美与丑、优雅与粗俗之分。正确的坐姿能给人一种安详庄重的印象。

10)坐是举止的主要内容之一，生活中无论是学习、参加会议、会客交谈、娱乐休息都离不开坐。

11)男士坐姿：双腿并拢，上身挺直坐正，两脚略向前伸，两手分别放在双膝上。

12)女士坐姿：坐正，上身挺直，两腿并拢，两脚同时向左或向右放，两手叠放，置于左腿或右腿上。

要求小学生有一个良好的坐姿防止近视，时时监督是一个方法，借助视力保护器也是一个方法，但是上述方法都费时费力，并且效果一般。

发明内容

本实用新型的目的之一是提供一种智能坐姿纠正防近视系统，通过在学生座椅的椅腿下面布置感知压力变化的传感器，随时感知椅腿承受压力的变化，计算出小学生重心的移动，智能感知小学生的坐姿是否合乎规范，达到实时监控坐姿，防止近视的目的。

本实用新型的目的之二是提供一种智能坐姿纠正防近视信息汇总发布系统，将智能坐姿纠正防近视系统获得的评价值分级汇总传送发布，供老师和家长参考。

为达到上述目的一，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，包括：

一把座椅；

一套压力感知装置，包括微控制器，压力传感器模块和电源，所述压力传感器模块中的压力传感器安装于每个椅腿下面，所述压力传感器的输出端与微控制器的输入管脚相连接，所述电源为整个装置提供电能；

至少一个固定座，所述固定座安装于每个椅腿下方，在所述固定座和椅腿之间布置有所述压力传感器。

为达到上述目的二，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种智能坐姿纠正防近视信息汇总发布系统，其特征在于，包括：

智能坐姿纠正防近视系统，被配置为：

按照预定时间采集各个椅腿下面压力传感器承受的压力数值G1、G2、G3、G4；

按照智能坐姿纠正防近视评价方法计算出评价值；以及

按照设定将评价值发送给“二级信息汇总传送装置”；

二级信息汇总传送装置，被配置为：

接收附近N个智能坐姿纠正防近视系统传送来的信息；

汇总附近N个智能坐姿纠正防近视系统传送来的信息；以及

将汇总后的信息发送给“一级信息汇总发布装置”；

一级信息汇总发布装置，被配置为：

接收附近M个“二级信息汇总传送装置”发送来的信息；

汇总附近M个“二级信息汇总传送装置”发送来的信息；以及

通过所述信息处理终端发布汇总后的信息。

优选地，所述压力感知装置还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述微控制器电连接。

优选地，所述压力传感器模块由薄膜压力传感器和电阻组成，所述薄膜压力传感器的一端与电源负极端(GND)连接，另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电源的正极端(VCC)连接，所述薄膜压力传感器的非负极端作为引出线(Vout)与微控制器的输入管脚相连接。

优选地，所述压力传感器模块由薄膜压力传感器、电阻和运算放大器(ADC)组成，所述薄膜压力传感器的一端与电源负极端(GND)连接，另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电源的正极端(VCC)连接，所述薄膜压力传感器的非负极端(GND)同时与运算放大器(ADC)的引脚3连接；电阻R2的一端与电源负极端(GND)连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，阻R3的另一端与运算放大器(ADC)的引脚1连接；电阻R2和R3的公共端与运算放大器(ADC)的引脚2连接；运算放大器(ADC)的引脚8与电源的正极端(VCC)连接；运算放大器(ADC)的引脚4与电源负极端(GND)连接；运算放大器(ADC)的引脚1作为引出线(Vout)与微控制器的输入管脚相连接。

优选地，所述固定座在开口端(142)加工出容纳椅腿的凹槽(143)，封闭端(141)与地面接触。

优选地，还包括防水套，所述防水套安装于所述固定座的外侧，将所述压力传感器布置在所述防水套与所述固定座之间。

优选地，还包括信息处理终端，或者使用电脑主机和显示器作为信息处理终端，所述主机连接有蓝牙模块；或者使用笔记本电脑作为信息处理终端；或者使用智能手机、平板电脑等智能终端作为信息处理终端。

优选地，还包括时钟芯片，所述时钟芯片与所述微控制器电连接。

本实用新型的目的就是这样实现的。

本实用新型具有如下优点之一：

(1)本实用新型提供的智能坐姿纠正防近视系统，实时感知椅腿承受压力的变化，计算出小学生重心的移动，智能感知小学生的坐姿是否合乎规范，有利于小学生养成正确的坐姿。

(2)本实用新型提供的智能坐姿纠正防近视评价方法，根据智能坐姿纠正防近视系统提供的数据，给出评价值，使小学生坐姿评价实现了数字化和标准化。

(3)本实用新型提供的智能坐姿纠正防近视信息汇总发布系统，汇总发布每个小学生的坐姿评价值，供老师和家长参考，实现了小学生坐姿的横向评比，有助于促进小学生坐姿监督的规范化和常态化。

附图说明

图1为现有技术的小学生座椅。

图2为本实用新型提供的小学生座椅。

图3为本实用新型提供的固定座和压力传感器的结构示意图之一。

图4为本实用新型提供的固定座和压力传感器的结构示意图之二。

图5为本实用新型提供的压力传感器模块的电路原理图之一。

图6为本实用新型提供的压力传感器模块电路原理图之二。

图7为本实用新型提供的压力感知装置的电路原理示意图。

图8为本实用新型提供的二级信息汇总传送装置的电路原理示意图。

图9为本实用新型提供的一级信息汇总发布装置的电路原理示意图。

图10为本实用新型提供的U1与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

图11为本实用新型提供的U2与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

图12为本实用新型提供的U3与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

图13为本实用新型提供的U4与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

图14为本实用新型提供的U5与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

图15为本实用新型提供的U6与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

图16为本实用新型提供的U7与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

图17为本实用新型提供的一级信息汇总发布装置(U0)与二级信息汇总传送装置(U1-U7)组网方式示意图。

图18为本实用新型实施例的课程表。

图19为本实用新型实施例的坐姿比较示意图。

图20为本实用新型实施例的防水套、压力传感器、固定座的装配结构示意图。

其中附图标记汇总表示为：1-座椅；11-椅背；12-椅面；13-椅腿；14-固定座；141-封闭端；142-开口端；143-凹槽；144-侧壁；15-压力传感器；2-压力传感器模块2；3-压力传感器模块3。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方案。

实施例一：本实施例适用于班级。

参考图1-图5：

一种智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，包括：

一把座椅1；

一套压力感知装置，包括微控制器，压力传感器模块2和电源，所述压力传感器模块2中的压力传感器15安装于每个椅腿13下面，所述压力传感器15的输出端与微控制器的输入管脚相连接，所述电源为整个装置提供电能；

至少一个固定座14，所述固定座14安装于每个椅腿13下方，在所述固定座14和椅腿13之间布置有所述压力传感器15。

参考图1，为现有技术的小学生座椅。

参考图5，为本实用新型提供的压力传感器模块的电路原理图之一。

所述压力传感器模块由薄膜压力传感器和电阻组成，所述薄膜压力传感器的一端与电源负极端(GND)连接，另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电源的正极端(VCC)连接，所述薄膜压力传感器的非负极端作为引出线(Vout)与微控制器的输入管脚相连接。

参考图7为本实用新型提供的压力感知装置的电路原理示意图。

压力感知装置中的微控制器选用STM32，4套压力传感器模块2分别与微控制器的P1.1管脚、P1.2管脚、P1.3管脚、P1.4管脚相连接。无线通讯模块选用蓝牙模块ESP826，与微控制器的P2口相连接。

选用两节AAA电池为整套压力感知装置供电。

将4个固定座14安装到座椅1的椅腿13下面，在所述固定座14和椅腿13之间布置有所述压力传感器15。在本实施例中，共有49把椅子安装了压力感知装置，编码分别是：U11-U17，U21-U27，U31-U37，U41-U47，U51-U57，U61-U67，U71-U77。

49套压力感知装置的组网方式：考虑到蓝牙模块的性能，N＝7，M＝7。

参考图10，为本实用新型提供的U1与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

U1设定为主设备模式，U11-U17设定为从设备模式。

参考图11，为本实用新型提供的U2与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

U2设定为主设备模式，U21-U27设定为从设备模式。

参考图12，为本实用新型提供的U3与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

U3设定为主设备模式，U31-U37设定为从设备模式。

参考图13，为本实用新型提供的U4与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

U4设定为主设备模式，U41-U47设定为从设备模式。

参考图14，为本实用新型提供的U5与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

U5设定为主设备模式，U51-U57设定为从设备模式。

参考图15，为本实用新型提供的U6与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

U6设定为主设备模式，U61-U67设定为从设备模式。

参考图16，为本实用新型提供的U7与附近N个智能坐姿纠正防近视系统的组网方式示意图。

U7设定为主设备模式，U71-U77设定为从设备模式。

U1-U7为二级信息汇总传送装置。

参考图17，为本实用新型提供的一级信息汇总发布装置(U0)与二级信息汇总传送装置(U1-U7)组网方式示意图。

U0设定为主设备模式，U1-U7设定为从设备模式。

智能坐姿纠正防近视系统的工作时间和工作方式：

参考图18，为本实用新型实施例的课程表。

为了保证“智能坐姿纠正防近视系统”工作的有效性和节能，设定在上课期间，每两分钟采集一次数据。非上课期间不采集数据：课间休息不采集数据，放学后不采集数据，周六周日不采集数据，寒假暑假不采集数据。“智能坐姿纠正防近视系统”何时开始工作，预定多长时间采集一次数据，通过APP设定。

一种智能坐姿纠正防近视评价方法，包括：

S1：获取椅子和小学生的总重量：

或者直接输入椅子和小学生的总重量G_总；或者通过每天的多次测量，计算出G_最大作为G_总。

S2：计算出每个椅腿承受的平均重量：G_平均＝G_总÷4。

S3：非写字时坐姿评价，当(G1+G2+G3+G4)≈G_总时：

(1)微控制器按照预定时间采集各个椅腿下面压力传感器承受的压力数值G1、G2、G3、G4；

(2)计算椅腿本次承受的最大重量：G_本次最大＝MAX(G1，G2，G3，G4)；

(3)计算本次承受的最大重量与G_平均之比：η＝G_本次最大÷G_平均；

(4)计算出本次评价分值：Score＝100-(η-1)X 100；

(5)根据时间设定，多次运行(1)-(5)，获取多个Score值。

S4.写字时坐姿评价，当(G1+G2+G3+G4)<G_总时：

(1)微控制器按照预定时间采集各个椅腿下面压力传感器承受的压力数值G1、G2、G3、G4；

(2)计算G_前腿最大＝MAX(G1，G2)和G_前腿最小＝MIN(G1，G2)；

(3)计算η＝G_前腿最大÷G_前腿最小；

(4)计算出本次评价分值：Score＝100-(η-1)X 100；

(5)根据时间设定，多次运行(1)-(5)，获取多个Score值。

一种智能坐姿纠正防近视信息汇总发布系统，其特征在于，包括：

智能坐姿纠正防近视系统，被配置为：

按照预定时间采集各个椅腿下面压力传感器承受的压力数值G1、G2、G3、G4；

按照智能坐姿纠正防近视评价方法计算出评价值；以及

按照设定将评价值发送给“二级信息汇总传送装置”；

二级信息汇总传送装置，被配置为：

接收附近N个智能坐姿纠正防近视系统传送来的信息；

汇总附近N个智能坐姿纠正防近视系统传送来的信息；以及

将汇总后的信息发送给“一级信息汇总发布装置”；

一级信息汇总发布装置，被配置为：

接收附近M个“二级信息汇总传送装置”发送来的信息；

汇总附近M个“二级信息汇总传送装置”发送来的信息；以及

通过所述信息处理终端发布汇总后的信息。

本实施例信息处理终端采用班级现有的大屏幕触摸屏电脑，运行APP软件，通过蓝牙模块从U0获取每天的汇总数据，在班级发布，或者通过微信推送到班级家长群。

实施例二：本实施例适用于家庭使用。

一种智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，包括：

一把座椅1；

一套压力感知装置，包括微控制器，压力传感器模块2和电源，所述压力传感器模块2中的压力传感器15安装于每个椅腿13下面，所述压力传感器15的输出端与微控制器的输入管脚相连接，所述电源为整个装置提供电能；

至少一个固定座14，所述固定座14安装于每个椅腿13下方，在所述固定座14和椅腿13之间布置有所述压力传感器15。

参考图1，为现有技术的小学生座椅。

参考图6，为本实用新型提供的压力传感器模块电路原理图之二。

所述压力传感器模块由薄膜压力传感器、电阻和运算放大器(ADC)组成，所述薄膜压力传感器的一端与电源负极端(GND)连接，另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电源的正极端(VCC)连接，所述薄膜压力传感器的非负极端(GND)同时与运算放大器(ADC)的引脚3连接；电阻R2的一端与电源负极端(GND)连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，阻R3的另一端与运算放大器(ADC)的引脚1连接；电阻R2和R3的公共端与运算放大器(ADC)的引脚2连接；运算放大器(ADC)的引脚8与电源的正极端(VCC)连接；运算放大器(ADC)的引脚4与电源负极端(GND)连接；运算放大器(ADC)的引脚1作为引出线(Vout)与微控制器的输入管脚相连接。

参考图7为本实用新型提供的压力感知装置的电路原理示意图。

压力感知装置中的微控制器选用STM32，4套压力传感器模块2分别与微控制器的P1.1管脚、P1.2管脚、P1.3管脚、P1.4管脚相连接。无线通讯模块选用蓝牙模块ESP826，与微控制器的P2口相连接。

选用两节AAA电池为整套压力感知装置供电。

将4个固定座14安装到座椅1的椅腿13下面，在所述固定座14和椅腿13之间布置有所述压力传感器15。在本实施例中，只有一把椅子安装了压力感知装置，编码是：U11。

参考图19，为本实用新型实施例的坐姿比较示意图。

本实施例的智能坐姿纠正防近视系统采集数据后，评价方法如下：

一种智能坐姿纠正防近视评价方法，包括：

S1：获取椅子和小学生的总重量：

或者直接输入椅子和小学生的总重量G_总；或者通过每天的多次测量，计算出G_最大作为G_总。

S2：计算出每个椅腿承受的平均重量：G_平均＝G_总÷4。

S3：非写字时坐姿评价，当(G1+G2+G3+G4)≈G_总时：

(1)微控制器按照预定时间采集各个椅腿下面压力传感器承受的压力数值G1、G2、G3、G4；

(2)计算椅腿本次承受的最大重量：G_本次最大＝MAX(G1，G2，G3，G4)；

(3)计算本次承受的最大重量与G_平均之比：η＝G_本次最大÷G_平均；

(4)计算出本次评价分值：Score＝100-(η-1)X 100；

(5)根据时间设定，多次运行(1)-(5)，获取多个Score值。

S4.写字时坐姿评价，当(G1+G2+G3+G4)<G_总时：

(1)微控制器按照预定时间采集各个椅腿下面压力传感器承受的压力数值G1、G2、G3、G4；

(2)计算G_前腿最大＝MAX(G1，G2)和G_前腿最小＝MIN(G1，G2)；

(3)计算η＝G_前腿最大÷G_前腿最小；

(4)计算出本次评价分值：Score＝100-(η-1)X 100；

(5)根据时间设定，多次运行(1)-(5)，获取多个Score值。

本实施例信息处理终端采用智能手机，运行APP软件，通过蓝牙模块从U11获取每天的汇总数据，或者每段时间的汇总数据，家长可以随时监督孩子的坐姿是否正确。

实施例三：本实施例适用于家庭使用。

本实施例包括实施例二中的全部内容。

不同内容如下：

一张床1；

一套压力感知装置，包括微控制器，压力传感器模块2和电源，所述压力传感器模块2中的压力传感器15安装于每个椅腿13下面，所述压力传感器15的输出端与微控制器的输入管脚相连接，所述电源为整个装置提供电能；

至少一个固定座14，所述固定座14安装于每个椅腿13下方，在所述固定座14和椅腿13之间布置有所述压力传感器15。

将本实用新型的一套压力感知装置安装到床的床脚上，将现有技术的床升级为智能床，可以采集包括睡眠时间在内的很多主动健康信息。

实施例四：

在实施例一至实施例三中，所述压力感知装置中的无线通讯模块采用的是蓝牙模块，事实上其他无线通讯模块同样能够应用到本实用新型中，例如：2G模块、3G模块、4G模块、5G模块、6G模块、蓝牙模块、WiFi模块、ZigBee模块中的一种或其组合。

实施例一至实施例四只是公开了本实用新型的最佳实施方式，本实用新型的保护范围应该以权利要求书为准。

本实用新型具有如下优点之一：

(1)本实用新型提供的智能坐姿纠正防近视系统，实时感知椅腿承受压力的变化，计算出小学生重心的移动，智能感知小学生的坐姿是否合乎规范，有利于小学生养成正确的坐姿。

(2)本实用新型提供的智能坐姿纠正防近视评价方法，根据智能坐姿纠正防近视系统提供的数据，给出评价值，使小学生坐姿评价实现了数字化和标准化。

(3)本实用新型提供的智能坐姿纠正防近视信息汇总发布系统，汇总发布每个小学生的坐姿评价值，供老师和家长参考，实现了小学生坐姿的横向评比，有助于促进小学生坐姿监督的规范化和常态化。

Claims (8)

1.一种智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，包括：

一把座椅；

一套压力感知装置，包括微控制器，压力传感器模块和电源，所述压力传感器模块中的压力传感器安装于每个椅腿下面，所述压力传感器的输出端与微控制器的输入管脚相连接，所述电源为整个装置提供电能；

至少一个固定座，所述固定座安装于每个椅腿下方，在所述固定座和椅腿之间布置有所述压力传感器。

2.按照权利要求1所述的智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，所述压力感知装置还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与所述微控制器电连接。

3.按照权利要求1所述的智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，所述压力传感器模块由薄膜压力传感器和电阻组成，所述薄膜压力传感器的一端与电源负极端（GND）连接，另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电源的正极端（VCC）连接，所述薄膜压力传感器的非负极端作为引出线（Vout）与微控制器的输入管脚相连接。

4.按照权利要求1所述的智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，所述压力传感器模块由薄膜压力传感器、电阻和运算放大器（ADC）组成，所述薄膜压力传感器的一端与电源负极端（GND）连接，另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电源的正极端（VCC）连接，所述薄膜压力传感器的非负极端同时与运算放大器（ADC）的引脚3连接；电阻R2的一端与电源负极端（GND）连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，阻R3的另一端与运算放大器（ADC）的引脚1连接；电阻R2和R3的公共端与运算放大器（ADC）的引脚2连接；运算放大器（ADC）的引脚8与电源的正极端（VCC）连接；运算放大器（ADC）的引脚4与电源负极端（GND）连接；运算放大器（ADC）的引脚1作为引出线（Vout）与微控制器的输入管脚相连接。

5.按照权利要求1所述的智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，所述固定座在开口端（142）加工出容纳椅腿的凹槽（143），封闭端（141）与地面接触。

6.按照权利要求1或5所述的智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，还包括防水套，所述防水套安装于所述固定座的外侧，将所述压力传感器布置在所述防水套与所述固定座之间。

7.按照权利要求1所述的智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，还包括信息处理终端，或者使用电脑主机和显示器作为信息处理终端，所述主机连接有蓝牙模块；或者使用笔记本电脑作为信息处理终端；或者使用智能手机、平板电脑等智能终端作为信息处理终端。

8.按照权利要求1-5、7中任一项所述的智能坐姿纠正防近视系统，其特征在于，还包括时钟芯片，所述时钟芯片与所述微控制器电连接。

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