CN211065857U - 智能坐垫及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能坐垫，包括：坐垫本体、至少一个压力传感器、信号预处理模块、中央控制模块和无线通讯模块；其中，至少一个压力传感器设置于坐垫本体上；信号预处理模块与至少一个压力传感器相连；中央控制模块与信号预处理模块相连，无线通讯模块分别与中央控制模块和至少一个终端设备相连。本实用新型还公开了一种智能坐垫系统。本实用新型提供的智能坐垫及系统，不仅能够监测并存储用户保持坐姿状态的时间，还能够根据该时间提醒用户注意活动身体，同时，本实用新型提供的智能坐垫及系统，结构及制作工艺简单，成本低廉，适合大规模工业化生产。

Description

智能坐垫及系统

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种智能坐垫及系统。

背景技术

在现代社会中，大多数人由于精神压力过大，都处于极度的疲惫状态，因此，除了睡觉的时间，大多数时间都处于坐着休息的状态，缺乏对自己日常保持坐姿状态的时间的调整。然而，长时间久坐对身体百害而无一利，其主要危害如下：(1)久坐容易使人心脏功能减退，提前发生动脉硬化、冠心病和高血压等病症；(2)久坐还会使人的脑供血不足，导致脑供氧和营养物质减少，加重人体乏力、失眠、记忆力减退并增大患老年性痴呆症的可能性；(3)久坐不动会引发全身肌肉酸痛、脖子僵硬和头痛头晕，加重人的腰椎疾病和颈椎疾病。

坐垫是人们日常生活中很常见的物品之一，由于其具有柔软舒适、保健按摩以及装饰美观等多重功效，因此，人们在各种场合中应用，例如：坐垫被广泛应用于家庭、汽车和办公场所的场合中，发展迅速。

由于坐垫被广泛应用，因此，若坐垫能够监测并存储用户保持坐姿状态的时间，并且能够根据该时间提醒用户注意活动身体，这不仅能够使得坐垫的应用场合更为广泛，还能够有助于调节用户的身体健康状况，可谓一举两得。但是，现有技术中还没有一种能够监测并存储用户保持坐姿状态的时间，并且能够根据该时间提醒用户注意活动身体的智能坐垫及系统。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供一种智能坐垫及系统，用于解决现有的智能坐垫及系统不能够监测并存储用户保持坐姿状态的时间，也不能够根据该时间提醒用户注意活动身体的问题。

根据本实用新型一方面，提供了一种智能坐垫，包括：坐垫本体、至少一个压力传感器、信号预处理模块、中央控制模块和无线通讯模块；其中，

至少一个压力传感器设置于坐垫本体上，用于将用户作用在其上的压力转换为压力电信号输出；

信号预处理模块与至少一个压力传感器相连，用于对至少一个压力传感器输出的压力电信号进行预处理；

中央控制模块与信号预处理模块相连，用于根据信号预处理模块输出的压力电信号，分析计算用户保持坐姿状态的时间，以及根据分析计算得到的该时间判断是否生成报警提醒控制信号；

无线通讯模块与中央控制模块相连，用于将中央控制模块输出的用户保持坐姿状态的时间和报警提醒控制信号发送至至少一个终端设备。

进一步地，当中央控制模块接收到信号预处理模块输出的正向压力电信号时，将正向压力电信号的绝对值与中央控制模块中的预设阈值进行比较；

若正向压力电信号的绝对值大于或者等于预设阈值，且中央控制模块未开始计时，则中央控制模块开始计时，并在中央控制模块的计时时间达到中央控制模块中的预设时间阈值时，使中央控制模块生成报警提醒控制信号。

进一步地，当中央控制模块接收到信号预处理模块输出的负向压力电信号时，将负向压力电信号的绝对值与中央控制模块中的预设阈值进行比较；

若负向压力电信号的绝对值大于或者等于预设阈值，且中央控制模块已经开始计时，则中央控制模块停止计时，并将中央控制模块的计时时间作为用户保持坐姿状态的时间，同时，在计时时间达到中央控制模块中的预设时间阈值时，使中央控制模块生成报警提醒控制信号，且清零中央控制模块中的计时时间。

进一步地，还包括：存储模块和/或报警提醒模块；其中，

存储模块与中央控制模块相连，用于存储中央控制模块输出的用户保持坐姿状态的时间；

报警提醒模块与中央控制模块相连，用于根据中央控制模块输出的报警提醒控制信号进行报警提醒。

进一步地，还包括：开关模块和电源模块；其中，

开关模块与中央控制模块相连，用于控制电源模块是否为中央控制模块提供电能；

电源模块与开关模块相连，用于通过开关模块为中央控制模块提供电能。

进一步地，还包括：充电模块；充电模块与电源模块相连，用于为电源模块充电。

进一步地，充电模块为太阳能充电电路模块；

太阳能充电电路模块进一步包括：太阳能板和充电电路模块；其中，太阳能板与充电电路模块相连，用于收集太阳能，并将收集到的太阳能转换为电能；充电电路模块与电源模块相连，用于将太阳能板输出的电能进行处理和变换，为电源模块充电。

进一步地，信号预处理模块包括：整流电路、放大电路、滤波电路和模数转换电路；其中，

整流电路与至少一个压力传感器相连，用于对至少一个压力传感器输出的压力电信号进行整流处理；

放大电路与整流电路相连，用于对整流电路输出的压力电信号进行放大处理；

滤波电路与放大电路相连，用于滤除放大电路输出的压力电信号中的干扰杂波；

模数转换电路与滤波电路相连，用于将滤波电路输出的模拟的压力电信号转换为数字的压力电信号，并将其输出至中央控制模块。

进一步地，无线通讯模块包括：蓝牙模块、ZigBee模块、wifi模块、4G模块、5G模块中的一种或者多种。

进一步地，至少一个压力传感器包括：摩擦发电式压力传感器、和/或压电式压力传感器、和/或基于摩擦发电式和/或压电式的压力感应电缆、和/或摩擦发电式与压电式混合压力传感器。

根据本实用新型另一方面，提供了一种智能坐垫系统，包括：上述智能坐垫，以及至少一个终端设备；其中，

至少一个终端设备以无线通信的方式与智能坐垫中的无线通讯模块相连，用于存储无线通讯模块发送的用户保持坐姿状态的时间，并根据该时间分析计算人体健康数据，以及根据无线通讯模块发送的报警提醒控制信号进行报警。

进一步地，当终端设备为多个，多个终端设备以无线通信的方式分别与无线通讯模块相连，多个终端设备之间以有线通信或者无线通信的方式相连。

进一步地，至少一个终端设备包括：手机、电脑、大数据库服务平台中的一种或者多种。

进一步地，人体健康数据包括：用户保持坐姿状态的时间、用户保持坐姿状态的累加时间、用户保持坐姿状态的时间分布中的一种或者多种。

本实用新型提供的智能坐垫及系统，采用摩擦发电式压力传感器、和/或压电式压力传感器、和/或基于摩擦发电式和/或压电式的压力感应电缆、和/或摩擦发电式与压电式混合压力传感器作为至少一个压力传感器，不需要电源为至少一个压力传感器供电，直接将用户作用在其上的压力转换成压力电信号，极大的节约了能源，保护了环境。并且本实用新型提供的智能坐垫及系统，能够准确地记录用户保持坐姿状态的时间，并且能够根据该时间以报警提醒的方式提醒用户注意活动身体，这不仅帮助用户预防因久坐而的引发的各种疾病，还帮助用户养成良好的坐立习惯，改善身体健康。此外，本实用新型提供的智能坐垫及系统，结构及制作工艺简单，成本低廉，适合大规模工业化生产。

附图说明

图1为本实用新型提供的智能坐垫中的至少一个压力传感器设置于坐垫本体上的设置示意图；

图2为本实用新型提供的智能坐垫的一电路结构示意图；

图3为本实用新型提供的智能坐垫中的信号预处理模块的电路结构示意图；

图4为本实用新型提供的智能坐垫的中央控制模块的控制流程图；

图5为本实用新型提供的智能坐垫的另一电路结构示意图；

图6为本实用新型提供的智能坐垫系统的一电路结构示意图；

图7为本实用新型提供的智能坐垫系统的另一电路结构示意图。

具体实施方式

为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。

图1为本实用新型提供的智能坐垫中的至少一个压力传感器设置于坐垫本体上的设置示意图。图2为本实用新型提供的智能坐垫的一电路结构示意图。如图1和图2所示，本实用新型提供的智能坐垫，包括：坐垫本体10、至少一个压力传感器20、信号预处理模块30、中央控制模块40和无线通讯模块50；其中，至少一个压力传感器20设置于坐垫本体10上，用于将用户作用在其上的压力转换为压力电信号输出；信号预处理模块30与至少一个压力传感器20相连，用于对至少一个压力传感器20输出的压力电信号进行预处理；中央控制模块40与信号预处理模块30相连，用于根据信号预处理模块30输出的压力电信号，分析计算用户保持坐姿状态的时间，以及根据分析计算得到的该时间判断是否生成报警提醒控制信号；无线通讯模块50与中央控制模块40相连，用于将中央控制模块40输出的用户保持坐姿状态的时间和报警提醒控制信号发送至终端设备(图中未示出)。

在本实用新型中，坐垫本体10为现有技术中的坐垫，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

至少一个压力传感器20可以采用现有技术中的摩擦发电式压力传感器和/或压电式压力传感器；例如：摩擦发电式压力传感器可以为三层结构、四层结构、五层居间薄膜结构或五层居间电极结构摩擦发电式压力传感器，上述摩擦发电式压力传感器至少包含构成摩擦界面的两个表面，且上述摩擦发电式压力传感器具有输出端，压电式压力传感器可以为氧化锌、PZT、PVDF等压电材料制作的压电式压力传感器；也可以采用现有技术中的基于摩擦发电式和/或压电式的压力感应电缆；还可以采用现有技术中的摩擦发电式与压电式混合压力传感器。本领域技术人员可以根据实际需要选择至少一个压力传感器20的种类，此处不作限定。并且为了增加用户使用的舒适度，至少一个压力传感器20优选采用柔性摩擦发电式压力传感器、和/或压电式压力传感器、和/或基于摩擦发电式和/或压电式的压力感应电缆、和/或摩擦发电式与压电式混合压力传感器。

为了避免外界环境中的电磁干扰影响至少一个压力传感器20的正常工作，至少一个压力传感器20优选采用外部设置有屏蔽层的摩擦发电式压力传感器、和/或压电式压力传感器、和/或基于摩擦发电式和/或压电式的压力感应电缆、和/或摩擦发电式与压电式混合压力传感器。

为了避免外界环境因素(如温度、湿度和/或灰尘等)影响至少一个压力传感器20的正常工作，至少一个压力传感器20优选采用外部设置有保护层的摩擦发电式压力传感器、和/或压电式压力传感器、和/或基于摩擦发电式和/或压电式的压力感应电缆、和/或摩擦发电式与压电式混合压力传感器。

为了避免外界环境中的电磁干扰，同时避免外界环境因素(如温度、湿度和/或灰尘等)的影响，至少一个压力传感器20优选采用外部依次设置有屏蔽层和保护层的摩擦发电式压力传感器、和/或压电式压力传感器、和/或基于摩擦发电式和/或压电式的压力感应电缆、和/或摩擦发电式与压电式混合压力传感器，从而保证至少一个压力传感器20的正常工作。

可选地，至少一个压力传感器20的数量可以为一个，也可以为多个，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。具体地，如图2所示，多个压力传感器20设置于坐垫本体10上。当采用多个压力传感器20时，多个压力传感器20之间采用串联和/或并联的方式进行连接，且多个压力传感器20之间可以采用平铺和/或层叠的方式进行设置，此处不做限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

另外，至少一个压力传感器20可以设置于坐垫本体10的全部区域上，也可以设置于坐垫本体10的部分区域上，此处不作限定。具体地，如图2所示，多个压力传感器20设置于坐垫本体10的部分区域上。设置于坐垫本体10的全部区域上能够使至少一个压力传感器20更好、更准确的感应作用在其上的压力；而设置于坐垫本体10的部分区域上则能够减少至少一个压力传感器20的使用面积，降低成本。

至少一个压力传感器20可以设置于坐垫本体10的外侧表面和/或内侧表面和/或夹层中，本领域技术人员可以根据实际需要选择至少一个压力传感器20的设置位置，此处不作限定。优选地，为了不影响坐垫本体10的外观，同时避免至少一个压力传感器20被损坏，将至少一个压力传感器20设置于坐垫本体10的内侧表面和/或夹层中。具体地，如图2所示，多个压力传感器20设置于坐垫本体10的内侧表面的部分区域上。

信号预处理模块30的数量可以为一个或者多个，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。应当理解的是，信号预处理模块30的数量应当与至少一个压力传感器20连接后的输出端的数量相同。例如：若至少一个压力传感器20的数量为一个，即具有一组输出端，则信号预处理模块30的数量为一个；若至少一个压力传感器20的数量为三个，且三个压力传感器20单独连接，每个压力传感器20具有一组输出端，即具有三组输出端，则信号预处理模块30的数量为三个；若至少一个压力传感器20的数量为三个，且其串联和/或并联连接后具有两组输出端，则信号预处理模块30的数量为两个；以此类推，此处不再赘述。

可选地，如图3所示，信号预处理模块30包括：整流电路301、放大电路302、滤波电路303和模数转换电路304；其中，整流电路301与至少一个压力传感器20相连，用于对至少一个压力传感器20输出的压力电信号进行整流处理；放大电路302与整流电路301相连，用于对整流电路301输出的压力电信号进行放大处理；滤波电路303与放大电路302相连，用于滤除放大电路302输出的压力电信号中的干扰杂波；模数转换电路304与滤波电路303相连，用于将滤波电路303输出的模拟的压力电信号转换为数字的压力电信号，并将其输出至中央控制模块40。

应当注意的是，上述电路(即：整流电路301、放大电路302、滤波电路303和模数转换电路304)可以根据本领域技术人员的实际需要进行选择，此处不作限定。例如，若无需进行整流处理，则可以省去整流电路301，使至少一个压力传感器20直接与放大电路302相连，以此类推，此处不再赘述。

此外，中央控制模块40与信号预处理模块30连接的端口的数量应至少与信号预处理模块30的数量相同。也就是说，中央控制模块40与信号预处理模块30连接的端口的数量应至少与至少一个压力传感器20连接后的输出端的数量和信号预处理模块30的数量相同。

在本实用新型中，当中央控制模块40接收到信号预处理模块30输出的正向压力电信号时，将正向压力电信号的绝对值与中央控制模块40中的预设阈值进行比较；若正向压力电信号的绝对值大于或者等于预设阈值，且中央控制模块40未开始计时，则中央控制模块40开始计时，并在中央控制模块40的计时时间达到中央控制模块40中的预设时间阈值时，使中央控制模块40生成报警提醒控制信号。

在本实用新型中，当中央控制模块40接收到信号预处理模块30输出的负向压力电信号时，将负向压力电信号的绝对值与中央控制模块40中的预设阈值进行比较；若负向压力电信号的绝对值大于或者等于预设阈值，且中央控制模块40已经开始计时，则中央控制模块40停止计时，并将中央控制模块40的计时时间作为用户保持坐姿状态的时间，同时，在计时时间达到中央控制模块40中的预设时间阈值时，使中央控制模块40生成报警提醒控制信号，且清零中央控制模块40中的计时时间。

具体地，如图4所示，中央控制模块40的控制流程包括：

步骤S101：中央控制模块40进行初始化。

步骤S102：在中央控制模块40接收到信号预处理模块30输出的压力电信号后，中央控制模块40会判断该压力电信号为正向压力电信号还是负向压力电信号。若该压力电信号为正向压力电信号，则执行步骤S103；若该压力电信号为负向压力电信号，则执行步骤S103’。

步骤S103：中央控制模块40将该正向压力电信号的绝对值与中央控制模块40中的预设阈值进行比较。若该正向压力电信号大于或者等于预设阈值，则执行步骤S104；若该正向压力电信号小于预设阈值，则返回步骤S102，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向。

步骤S104：中央控制模块40判断其内部是否计时。若中央控制模块40未开始计时，则认为该压力电信号为有效信号，说明用户坐在坐垫上，执行步骤S105；若中央控制模块40已经开始计时，则返回步骤S102，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向。

步骤S105：中央控制模块40开始计时。

步骤S106：在执行步骤S105后，中央控制模块40判断其内部的计时时间是否达到中央控制模块40中的预设时间阈值。若计时时间达到中央控制模块40中的预设时间阈值，则执行步骤S107；若计时时间未达到中央控制模块40中的预设时间阈值，则返回步骤105，继续监测计时时间。

步骤S107：中央控制模块40生成报警提醒控制信号，返回步骤S102，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向。

步骤S103’：中央控制模块40将该负向压力电信号的绝对值与中央控制模块40中的预设阈值进行比较。若该负向压力电信号大于或者等于预设阈值，则执行步骤S104’；若该负向压力电信号小于预设阈值，则返回步骤S102，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向。

步骤S104’：中央控制模块40判断其内部是否计时。若中央控制模块40已经开始计时，则认为该压力电信号为有效信号，说明用户离开坐垫，执行步骤S105’；若中央控制模块40未开始计时，则返回步骤S102，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向。

步骤S105’：中央控制模块40停止计时。

步骤S106’：在执行步骤S105’后，中央控制模块40判断其内部的计时时间是否达到中央控制模块40中的预设时间阈值。若计时时间达到中央控制模块40中的预设时间阈值，则执行步骤S107’；若计时时间未达到中央控制模块40中的预设时间阈值，则返回步骤105’，继续监测计时时间。

步骤S107’：中央控制模块40生成报警提醒控制信号，返回步骤S101，初始化中央控制模块40，清零中央控制模块40的计时时间，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向。

步骤S108’：在执行步骤S105’后，中央控制模块40将计时时间作为用户保持坐姿状态的时间，即生成用户保持坐姿状态的时间，返回步骤S101，初始化中央控制模块40，清零中央控制模块40的计时时间，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向。

应当注意的是，中央控制模块40中的预设阈值和预设时间阈值都可以任意设置，此处不作限定。另外，中央控制模块40中的预设阈值不仅可以为点值，也可以为范围，此处不作限定。当为范围时，中央控制模块40判断压力电信号的绝对值是否在对应的范围内。

在本实用新型中，中央控制模块40是由相应的硬件电路实现的。例如：中央控制模块40将该正向压力电信号或者负向压力电信号的绝对值与中央控制模块40中的预设阈值进行比较时，是通过中央控制模块40中的阈值比较器完成的；中央控制模块40的计时功能，则是通过中央控制模块40中的定时器完成；中央控制模块40判断其内部的计时时间是否达到中央控制模块40中的预设时间阈值时，则是通过中央控制模块40中的时间阈值比较器完成的，因此，中央控制模块40的全部功能都有硬件实现。

其中，中央控制模块40可选为单片机、CPU等集成一体的芯片实现中央控制模块40的功能，也可以选用其他多个模块组合实现中央控制模块40功能的，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。但是，应当理解的是，若中央控制模块40为单片机、CPU等，中央控制模块40也包括单片机、CPU等相关的外围辅助电路。例如：在判断压力电信号是正向压力电信号还是负向压力电信号时，可以将一个信号预处理模块的输出端同时与第一二极管的正极相连和第二二极管的负极相连，且第一二极管的负极与中央控制模块的一个输入端口相连，第二二极管的正极与中央控制模块的另一个输入端口相连，从而在信号预处理模块输出正向压力电信号时，该正向压力电信号能够通过第一二极管输出至中央控制模块的一输入端口，在信号预处理模块输出负向压力电信号时，该负向压力电信号能够通过第二二极管输出至中央控制模块的另一输入端口，进而使中央控制模块能够清楚地判断出压力电信号的正负性。

可选地，无线通讯模块为现有技术中的无线通讯模块，例如：蓝牙模块、ZigBee模块、wifi模块、4G模块、5G模块中的一种或者多种，此处不作限定。

在一种可选实施方式中，如图5所示，本实用新型的智能坐垫还进一步包括：存储模块60和/或报警提醒模块70；其中，存储模块60与中央控制模块40相连，用于存储中央控制模块40输出的用户保持坐姿状态的时间；报警提醒模块70与中央控制模块40相连，用于根据中央控制模块40输出的报警提醒控制信号进行报警提醒。

可选地，存储模块60采用现有技术中的存储模块，本领域技术人员可以根据实际需要选择存储模块的种类和/或存储空间的大小，此处不作限定。

可选地，报警提醒模块70采用现有技术中的报警提醒模块，如声音报警提醒模块、灯光报警提醒模块、震动报警提醒模块中的一种或者多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

在另一种可选实施方式中，如图5所示，本实用新型的智能坐垫还进一步包括：开关模块80和电源模块90；其中，开关模块80与中央控制模块40相连，用于控制电源模块90是否为中央控制模块40提供电能；电源模块90与开关模块80相连，用于通过开关模块80为中央控制模块40提供电能。

可选地，开关模块80采用现有技术中的按键开关和/或触摸开关，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

本实用新型的智能坐垫可以采用中央控制模块中的自带电源模块为各个模块进行供电，也可以在外部单独设置电源模块为各个模块供电，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。在一种更具体实施方式，如图5所示，当在外部单独设置电源模块90为各个模块供电时，电源模块90在开关模块80开启时与中央控制模块40相连，通过开关模块80控制电源模块90是否向中央控制模块40供电。

在实用新型的智能坐垫中，无论采用中央控制模块中的自带电源模块，还是在外部单独设置的电源模块90，都可以为可充电式的电源模块，此时，本实用新型的智能坐垫还可进一步包括：充电模块(图中未示出)；充电模块与电源模块相连，用于为电源模块充电。

可选地，充电模块为太阳能充电电路模块(图中未示出)；当采用中央控制模块中的自带电源模块为各个模块进行供电时，太阳能充电电路模块与中央控制模块中的电源模块相连，用于收集太能，将收集到的太阳能转换为电能，并将该电能进行适当的处理和变换输出至中央控制模块中的电源模块进行存储，或者当采用外部单独设置的电源模块为各个模块进行供电时，太阳能充电电路模块与电源模块相连，用于收集太能，将收集到的太阳能转换为电能，并将该电能进行适当的处理和变换输出至电源模块进行存储。

可选地，太阳能充电电路模块进一步包括：太阳能板(图中未示出)和充电电路模块(图中未示出)；其中，太阳能板与充电电路模块相连，用于收集太阳能，并将收集到的太阳能转换为电能；充电电路模块与电源模块相连，用于将太阳能板输出的电能进行处理和变换，为电源模块充电。

应当理解的是，上述存储模块60、报警提醒模块70、开关模块80和电源模块90都为可选模块，也就是说，本实用新型的智能坐垫可以包括存储模块60、报警提醒模块70、开关模块80和电源模块90中的一个或多个，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

上述各个模块可以设置于坐垫本体10的外侧表面、内侧表面和/或夹层中；也可以与坐垫本体10分开设置；还可以一部分模块设置于坐垫本体10的外侧表面、内侧表面和/或夹层中，另一部分模块与坐垫本体10分开设置，而太阳能板应设置于能够被光照射到的位置，如坐垫本体的外侧表面或者太阳能板单独设置。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

本实用新型还提供了一种智能坐垫系统，该智能坐垫系统除包括本实用新型的智能坐垫外，还进一步包括：至少一个终端设备；其中，该智能坐垫与本实用新型的智能坐垫的描述相同，此处不再赘述；至少一个终端设备以无线通信的方式与本实用新型的智能坐垫中的无线通讯模块相连，用于存储无线通讯模块发送的用户保持坐姿状态的时间，并根据该时间分析计算人体健康数据，以及根据无线通讯模块发送的报警提醒控制信号进行报警。

如图6所示，该智能坐垫系统包括：图2所示的智能坐垫，以及至少一个终端设备；其中，该智能坐垫与图2所示的智能坐垫的描述相同，此处不再赘述；至少一个终端设备100以无线通信的方式与图2所示的智能坐垫中的无线通讯模块50相连，用于存储无线通讯模块50发送的用户保持坐姿状态的时间，并根据该时间分析计算人体健康数据，以及根据无线通讯模块50发送的报警提醒控制信号进行报警。

如图7所示，该智能坐垫系统包括：图5所示的智能坐垫，以及至少一个终端设备；其中，该智能坐垫与图5所示的智能坐垫的描述相同，此处不再赘述；至少一个终端设备100以无线通信的方式与图2所示的智能坐垫中的无线通讯模块50相连，用于存储无线通讯模块50发送的用户保持坐姿状态的时间，并根据该时间分析计算人体健康数据，以及根据无线通讯模块50发送的报警提醒控制信号进行报警。

其中，至少一个终端设备100可以为手机、电脑、大数据库服务平台中的一种或者多种，当然，本领域技术人员还可以根据实际需要选择其他的终端设备，此处不作限定。

至少一个终端设备100根据无线通讯模块50发送的报警提醒控制信号进行报警的方式可以为声音报警提醒、灯光报警提醒、震动报警提醒中的一种或者多种方式，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。

其中，人体健康数据可包括：用户保持坐姿状态的时间、用户保持坐姿状态的累加时间(如用户一天之内或多天之内保持坐姿状态的累加时间)、用户保持坐姿状态的时间分布中的一种或者多种，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，此处不作限定。

若本实用新型的智能坐垫系统包括有多个终端设备100，所述多个终端设备100以无线通信的方式分别与所述无线通讯模块50相连，所述多个终端设备100之间以有线通信或者无线通信的方式相连，例如：本实用新型的智能坐垫系统包括有两个终端设备，一个终端设备是手机，一个终端设备是大数据库服务平台，手机可以将其存储的时间和人体健康数据通过有线通信方式或者无线通信方式传送给大数据库服务平台，反之，大数据库服务平台也可以将其存储的时间和人体健康数据通过有线通信方式或者无线通信方式传送给手机。

本实用新型的智能坐垫及系统中的至少一个压力传感器和各个模块如果设置于坐垫本体上，都优选以可拆卸的方式设置于坐垫本体上，这样不仅可以方便坐垫的清洗，还可以避免对至少一个压力传感器和各个模块的损坏，延长其使用寿命。

为了使本领域技术人员更加清楚地理解本实用新型的智能坐垫及系统，下面将详细介绍本实用新型的智能坐垫及系统的具体工作原理。

步骤一：用户打开开关模块80使电源模块90为中央控制模块40提供电能(若未设置开关模块80和电源模块90该步骤可以省略)。

步骤二：中央控制模块40进行初始化。

步骤三：在中央控制模块40接收到至少一个压力传感器20通过信号预处理模块30输出的压力电信号后，中央控制模块40会判断该压力电信号为正向压力电信号还是负向压力电信号。

步骤四：若该压力电信号为正向压力电信号时，则中央控制模块40将该正向压力电信号的绝对值与中央控制模块40中的预设阈值进行比较，若该正向压力电信号的绝对值小于预设阈值，则认为该压力电信号为干扰信号，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向；若该正向压力电信号的绝对值大于或者等于预设阈值且中央控制模块40已经开始计时，则认为该压力电信号为干扰信号，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向；若该正向压力电信号的绝对值大于或者等于预设阈值且中央控制模块40未开始计时，则认为该压力电信号为有效信号，说明用户坐在坐垫上，此时，使中央控制模块40开始计时，并且在中央控制模块40的计时时间达到中央控制模块40中的预设时间阈值时，使中央控制模块40生成报警提醒控制信号，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向。

步骤五：若该压力电信号为负向压力电信号时，则中央控制模块40将该负向压力电信号的绝对值与中央控制模块40中的预设阈值进行比较，若该负向压力电信号的绝对值小于预设阈值，则认为该压力电信号为干扰信号，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向；若该负向压力电信号的绝对值大于或者等于预设阈值且中央控制模块40未开始计时，则认为该压力电信号为干扰信号，继续等待判断下一个压力电信号的正负方向；若该负向压力电信号的绝对值大于或者等于预设阈值且中央控制模块40已经开始计时，则认为该压力电信号为有效信号，说明用户离开坐垫，此时，中央控制模块40停止计时，中央控制模块40将该计时时间作为用户保持坐姿状态的时间，并且在中央控制模块40的计时时间达到中央控制模块40中的预设时间阈值时，使中央控制模块40生成报警提醒控制信号，初始化中央控制模块40，清零中央控制模块40的计时时间，后继续等待判断下一个压力电信号的正负方向。

步骤六：在中央控制模块40生成用户保持坐姿状态的时间、或者生成用户保持坐姿状态的时间和报警提醒控制信号后，会将其输出至无线通讯模块50；无线通讯模块50会将接收到的用户保持坐姿状态的时间、或者用户保持坐姿状态的时间和报警提醒控制信号发送至至少一个终端设备100。

步骤七：至少一个终端设备100在接收到用户保持坐姿状态的时间、或者用户保持坐姿状态的时间和报警提醒控制信号后，会存储无线通讯模块50发送的用户保持坐姿状态的时间，并根据该时间分析计算人体健康数据，以及根据无线通讯模块50发送的报警提醒控制信号进行报警。

此外，若本实用新型的智能坐垫及系统包括存储模块60和报警提醒模块70时，中央控制模块40还会将用户保持坐姿状态的时间输出至存储模块60进行存储，以及将报警提醒控制信号输出至报警提醒模块70进行报警。

本实用新型提供的智能坐垫及系统，采用摩擦发电式压力传感器、和/或压电式压力传感器、和/或基于摩擦发电式和/或压电式的压力感应电缆、和/或摩擦发电式与压电式混合压力传感器作为至少一个压力传感器，不需要电源为至少一个压力传感器供电，直接将用户作用在其上的压力转换成压力电信号，极大的节约了能源，保护了环境。并且本实用新型提供的智能坐垫及系统，能够准确地记录用户保持坐姿状态的时间，并且能够根据该时间以报警提醒的方式提醒用户注意活动身体，这不仅帮助用户预防因久坐而的引发的各种疾病，还帮助用户养成良好的坐立习惯，改善身体健康。此外，本实用新型提供的智能坐垫及系统，结构及制作工艺简单，成本低廉，适合大规模工业化生产。

本实用新型中所提到的各种模块、电路均为由硬件实现的电路，虽然其中某些模块、电路集成了软件，但本实用新型所要保护的是集成软件对应的功能的硬件电路，而不仅仅是软件本身。

本领域技术人员应该理解，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (21)

1.一种智能坐垫，其特征在于，包括：坐垫本体、至少一个压力传感器、信号预处理模块、中央控制模块和无线通讯模块；其中，

所述至少一个压力传感器设置于所述坐垫本体上，用于将用户作用在其上的压力转换为压力电信号输出；

所述信号预处理模块与所述至少一个压力传感器相连，用于对所述至少一个压力传感器输出的压力电信号进行预处理；

所述中央控制模块与所述信号预处理模块相连，用于根据所述信号预处理模块输出的压力电信号，分析计算用户保持坐姿状态的时间，以及根据分析计算得到的所述时间判断是否生成报警提醒控制信号；

所述无线通讯模块与所述中央控制模块相连，用于将所述中央控制模块输出的用户保持坐姿状态的时间和报警提醒控制信号发送至至少一个终端设备。

2.根据权利要求1所述的智能坐垫，其特征在于，当所述中央控制模块接收到所述信号预处理模块输出的正向压力电信号时，将所述正向压力电信号的绝对值与所述中央控制模块中的预设阈值进行比较；

若所述正向压力电信号的绝对值大于或者等于所述预设阈值，且所述中央控制模块未开始计时，则所述中央控制模块开始计时，并在所述中央控制模块的计时时间达到所述中央控制模块中的预设时间阈值时，使所述中央控制模块生成所述报警提醒控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的智能坐垫，其特征在于，当所述中央控制模块接收到所述信号预处理模块输出的负向压力电信号时，将所述负向压力电信号的绝对值与所述中央控制模块中的预设阈值进行比较；

若所述负向压力电信号的绝对值大于或者等于所述预设阈值，且所述中央控制模块已经开始计时，则所述中央控制模块停止计时，并将所述中央控制模块的计时时间作为所述用户保持坐姿状态的时间，同时，在所述计时时间达到所述中央控制模块中的预设时间阈值时，使所述中央控制模块生成所述报警提醒控制信号，且清零所述中央控制模块中的计时时间。

4.根据权利要求1-2任一项所述的智能坐垫，其特征在于，还包括：存储模块和/或报警提醒模块；其中，

所述存储模块与所述中央控制模块相连，用于存储所述中央控制模块输出的用户保持坐姿状态的时间；

所述报警提醒模块与所述中央控制模块相连，用于根据所述中央控制模块输出的报警提醒控制信号进行报警提醒。

5.根据权利要求3所述的智能坐垫，其特征在于，还包括：存储模块和/或报警提醒模块；其中，

所述存储模块与所述中央控制模块相连，用于存储所述中央控制模块输出的用户保持坐姿状态的时间；

所述报警提醒模块与所述中央控制模块相连，用于根据所述中央控制模块输出的报警提醒控制信号进行报警提醒。

6.根据权利要求1-2或5任一项所述的智能坐垫，其特征在于，还包括：开关模块和电源模块；其中，

所述开关模块与所述中央控制模块相连，用于控制所述电源模块是否为所述中央控制模块提供电能；

所述电源模块与所述开关模块相连，用于通过所述开关模块为所述中央控制模块提供电能。

7.根据权利要求3所述的智能坐垫，其特征在于，还包括：开关模块和电源模块；其中，

所述开关模块与所述中央控制模块相连，用于控制所述电源模块是否为所述中央控制模块提供电能；

所述电源模块与所述开关模块相连，用于通过所述开关模块为所述中央控制模块提供电能。

8.根据权利要求4所述的智能坐垫，其特征在于，还包括：开关模块和电源模块；其中，

所述开关模块与所述中央控制模块相连，用于控制所述电源模块是否为所述中央控制模块提供电能；

所述电源模块与所述开关模块相连，用于通过所述开关模块为所述中央控制模块提供电能。

9.根据权利要求6所述的智能坐垫，其特征在于，还包括：充电模块；所述充电模块与所述电源模块相连，用于为所述电源模块充电。

10.根据权利要求7或8任一项所述的智能坐垫，其特征在于，还包括：充电模块；所述充电模块与所述电源模块相连，用于为所述电源模块充电。

11.根据权利要求9所述的智能坐垫，其特征在于，所述充电模块为太阳能充电电路模块；

所述太阳能充电电路模块进一步包括：太阳能板和充电电路模块；其中，所述太阳能板与所述充电电路模块相连，用于收集太阳能，并将收集到的太阳能转换为电能；所述充电电路模块与所述电源模块相连，用于将所述太阳能板输出的电能进行处理和变换，为所述电源模块充电。

12.根据权利要求10所述的智能坐垫，其特征在于，所述充电模块为太阳能充电电路模块；

所述太阳能充电电路模块进一步包括：太阳能板和充电电路模块；其中，所述太阳能板与所述充电电路模块相连，用于收集太阳能，并将收集到的太阳能转换为电能；所述充电电路模块与所述电源模块相连，用于将所述太阳能板输出的电能进行处理和变换，为所述电源模块充电。

13.根据权利要求1-2任一项所述的智能坐垫，其特征在于，所述信号预处理模块包括：整流电路、放大电路、滤波电路和模数转换电路；其中，

所述整流电路与所述至少一个压力传感器相连，用于对所述至少一个压力传感器输出的压力电信号进行整流处理；

所述放大电路与所述整流电路相连，用于对所述整流电路输出的压力电信号进行放大处理；

所述滤波电路与所述放大电路相连，用于滤除所述放大电路输出的压力电信号中的干扰杂波；

所述模数转换电路与所述滤波电路相连，用于将所述滤波电路输出的模拟的压力电信号转换为数字的压力电信号，并将其输出至所述中央控制模块。

14.根据权利要求3所述的智能坐垫，其特征在于，所述信号预处理模块包括：整流电路、放大电路、滤波电路和模数转换电路；其中，

所述整流电路与所述至少一个压力传感器相连，用于对所述至少一个压力传感器输出的压力电信号进行整流处理；

所述放大电路与所述整流电路相连，用于对所述整流电路输出的压力电信号进行放大处理；

所述滤波电路与所述放大电路相连，用于滤除所述放大电路输出的压力电信号中的干扰杂波；

所述模数转换电路与所述滤波电路相连，用于将所述滤波电路输出的模拟的压力电信号转换为数字的压力电信号，并将其输出至所述中央控制模块。

15.根据权利要求1所述的智能坐垫，其特征在于，所述无线通讯模块包括：蓝牙模块、ZigBee模块、wifi模块、4G模块、5G模块中的一种或者多种。

16.根据权利要求1所述的智能坐垫，其特征在于，所述至少一个压力传感器包括：摩擦发电式压力传感器、和/或压电式压力传感器、和/或基于摩擦发电式和/或压电式的压力感应电缆、和/或摩擦发电式与压电式混合压力传感器。

17.一种智能坐垫系统，其特征在于，包括：如权利要求1-16任一项所述的智能坐垫，以及至少一个终端设备；其中，

所述至少一个终端设备以无线通信的方式与所述智能坐垫中的无线通讯模块相连，用于存储所述无线通讯模块发送的用户保持坐姿状态的时间，并根据所述时间分析计算人体健康数据，以及根据所述无线通讯模块发送的报警提醒控制信号进行报警。

18.根据权利要求17所述的智能坐垫系统，其特征在于，当所述终端设备为多个，所述多个终端设备以无线通信的方式分别与所述无线通讯模块相连，所述多个终端设备之间以有线通信或者无线通信的方式相连。

19.根据权利要求17或18所述的智能坐垫系统，其特征在于，所述至少一个终端设备包括：手机、电脑、大数据库服务平台中的一种或者多种。

20.根据权利要求17-18任一项所述的智能坐垫系统，其特征在于，所述人体健康数据包括：用户保持坐姿状态的时间、用户保持坐姿状态的累加时间、用户保持坐姿状态的时间分布中的一种或者多种。

21.根据权利要求19所述的智能坐垫系统，其特征在于，所述人体健康数据包括：用户保持坐姿状态的时间、用户保持坐姿状态的累加时间、用户保持坐姿状态的时间分布中的一种或者多种。

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