一种具有物联网功能的水杯的制作方法

本发明涉及物联网设备技术领域，尤其是一种具有物联网功能的水杯。

背景技术：

我国13岁以下的儿童约为3亿，经调查，其中近7成的儿童饮水不足，儿童饮水不足会导致食物中的养料不能被充分吸收，直接影响身体的发育和健康，且废物不能排出体外，易造成便秘、失眠、记忆力差，更严重者，身体抵抗力低下，学生每天的饮水量应视气候、温度、身体状况和工作条件而定，一般来说，一个人每天要从体内排出约2.5公斤的水，绝大部分需要通过喝水和食物来进行补充，因此每天要喝两升以上的水才能保持水分的平衡，也就是说，如果一杯水为250毫升的话，每天需饮用至少8杯水，那么在学校的时间内，应该喝4杯水左右，现在儿童出行中必不可少的就是水杯，无论冬天还是夏天，水杯的作用都是明显的，现在大部分的学生在出门前都会在水杯中装满水，然而到了学校后，时常忘记喝水，或将水杯中的水喝完后没有及时去茶水间继续加水，长此以往，会对学生的身体造成不利的影响，虽然市面上有个别的水杯厂家在水杯上增加了蓝牙模块，将水杯与家长的手机相连，可以远程提醒学生进行有规律的喝水，但由于家长的手机型号较多，且蓝牙只是在近距离进行通信，而对于要带走水杯去学校的学生来说，在学生带走水杯后，家长的手机蓝牙就无法连接了，也无法监测水杯中水的温度和具体容量，智能化程度低下。不止学生，成年人将水杯放在办公室或公众场合中时，可能会有其他人在水杯中投入药物，极为不安全，独自居家的老年人也可能会时常不能有规律的补水而有损身体健康，若老人喝水不正常，则说明老人身体健康可能出现了问题。其次，水素杯作为现下年轻人常用的水杯，其内的水素水中富含的氢分子对人体健康有帮助，但现今市场上流通的水素杯也缺乏智能监测水温和缺少物联网功能，缺少饮水计量、提醒饮水间隔时间的功能以及错误的使用行为，均会导致水素杯的使用效果降低，降低用户对水素杯的体验感。

针对上述问题，就需对现有水杯和水素杯的智能化程度低，不能实时进行监测的技术问题加以改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以通过物联网进行数据传输监控的智能水杯。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种具有物联网功能的水杯，包括杯盖、杯身和杯底座，所述杯身连接杯盖和杯底座，所述杯身包括内胆层、绝缘层和外表层，所述内胆层通过绝缘层连接外表层，所述内胆层位于杯身内侧，所述外表层位于杯身外侧，所述外表层具有导电性，所述外表层的内部设有导电体，所述内胆层的内侧设有金属体，所述内胆层的金属体和外表层的导电体之间构成两线传送方式，所述杯盖与杯身的连接处设有导电环，并连接至杯盖的内部电路中；

所述杯盖内部设有mcu主控单元，所述mcu主控单元连接有储能单元和信号采集转换单元，所述储能单元连接有充电管理单元，所述充电管理单元和信号采集转换单元连接有充电与压力传感选择单元，所述充电与压力传感选择单元连接所述导电环，所述充电与压力传感选择单元用来判别导电环传输的信号是执行充电指令或执行压力传感指令，所述充电管理单元用于对储能单元进行充电管理，所述储能单元用于存储电能并供应给杯盖内部电路单元使用，所述信号采集转换单元将传感器采集的压力、温度、环境亮度等信息转换为电信号并传输至所述mcu主控单元中进行处理，所述mcu主控单元连接有物联网通信单元，通过所述物联网通信单元为mcu主控单元与云服务器之间搭建一个双向的无线信息传输通道。

优选的，所述杯盖内部的mcu主控单元上还连接有显示单元和语音单元，用于显示mcu主控单元的处理信息和进行语音提示。

优选的，所述物联网通信单元进行mcu主控单元和云服务器之间的双向数据传输，云服务器连接用户的移动端，通过向云服务器发送访问指令来查看mcu主控单元的处理信息，用户通过移动端来远程查看水杯使用者的饮水情况，并可根据情况来适时进行饮水提示。

优选的，所述杯底座上设有无线感应线圈coil，用于为水杯进行无线充电，所述无线感应线圈coil通过整流桥br1连接滤波电容c1,滤波电容c1的两端连接有压力传感器vr1，所述压力传感器vr1并联连接有由mos管q1和电阻r1组成的电子开关，并连接有引脚vb+和vb-，引脚vb+连接至所述杯身的内胆层，引脚vb-连接至所述杯身的外表层，并均连接至所述充电与压力传感选择单元上。

优选的，所述杯盖上设有usb接口，所述usb接口连接在所述充电与压力传感选择单元上，通过usb接口为水杯进行有线充电。

优选的，所述物联网通信单元的网络协议包括2g、3g、4g、nb-iot、5g、6g和wifi无线网络。

优选的，所述mcu主控单元还连接有定位单元，用于实时进行对水杯的基站定位，通过对水杯的定位，来跟踪学生的上学、放学的时间和路线。

优选的，所述杯底座上设有重力传感器，用来检测杯身中水的重量，所述杯身的内胆层上设有温度传感器，用来检测杯身中水的温度，所述重力传感器和温度传感器的数据传输端连接所述信号采集转换单元，通过所述信号采集转换单元将数字量转换为模拟量并传输至mcu主控单元中。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明基于iot物联网技术，通过云端服务器与用户手机对接，可以在学生拿着水杯或水素杯出行时，家长在手机上实时查看水杯或水素杯的状态，查看杯盖打开的次数、每天的饮水量、杯中实时剩余水量和温度等数据，并通过云端服务器发送提醒指令，来提示学生进行有规律的饮水，有效的维护了学生的身体健康，且对于居家的老人，在外工作的子女可以异地对老人进行远程看护，观察居家老人的日常饮水情况，并对其进行饮水提醒，使老人可以更加规律的饮水，保持身体健康，提高子女对父母的关怀程度。水素杯在添加物联网功能后，提高了用户对水素杯的体验感，使用户可以正确使用水素杯，来达到健康美容的目的。

2、本发明的杯底座设有无线充电线圈，可以利用任何一款无线充电设备为水杯进行充电，当水杯的内置电路单元电量不足时，通过显示单元和语音单元进行提示，用户可通过将水杯的杯底座接触无线充电器进行无线充电，或通过杯盖上的usb接口进行有线充电。

附图说明

图1是本发明的杯盖内电路的连接示意图；

图2是本发明的杯底座的无线充电电路的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

如图1所示，本发明所述的一种具有物联网功能的水杯，包括杯盖、杯身和杯底座，杯身连接杯盖和杯底座，杯身包括内胆层、绝缘层和外表层，内胆层通过绝缘层连接外表层，内胆层位于杯身内侧，外表层位于杯身外侧，外表层具有导电性，外表层的内部设有导电体，内胆层的内侧设有金属体，为真空不锈钢内胆，内胆层的金属体和外表层的导电体之间构成两线传送方式，杯盖与杯身的连接处设有导电环，并连接至杯盖的内部电路中，本实施例中的水杯可适用于水杯和水素杯。

杯盖内部的电路设有mcu主控单元，mcu主控单元连接有储能单元和信号采集转换单元，储能单元连接有充电管理单元，充电管理单元和信号采集转换单元连接有充电与压力传感选择单元，充电与压力传感选择单元连接导电环，充电与压力传感选择单元用来判别导电环传输的信号是执行充电指令或执行压力传感指令，充电管理单元用于对储能单元进行充电管理，储能单元用于存储电能并供应给杯盖内部电路单元使用，信号采集转换单元将传感器采集的压力、温度、环境亮度等信息转换为电信号并传输至mcu主控单元中进行处理，mcu主控单元连接有物联网通信单元，通过物联网通信单元为mcu主控单元与云服务器之间搭建一个双向的无线信息传输通道，物联网通信单元的网络协议包括2g、3g、4g、nb-iot、5g、6g和wifi无线网络，杯底座上设有重力传感器，用来检测杯身中水的重量，杯身的内胆层上设有温度传感器，用来检测杯身中水的温度，重力传感器和温度传感器的数据传输端连接信号采集转换单元，通过信号采集转换单元将数字量转换为模拟量并传输至mcu主控单元中。

进一步，杯盖内部的mcu主控单元上还连接有显示单元和语音单元，用于显示mcu主控单元的处理信息和进行语音提示，当达到设定的时间或杯盖间隔打开频率的次数时，语音单元会发出提示来警示用户进行喝水，显示单元将水杯内的水温和体积进行显示，做到对水杯内水量的实时监控。

物联网通信单元进行mcu主控单元和云服务器之间的双向数据传输，云服务器连接用户的移动端，通过向云服务器发送访问指令来查看mcu主控单元的处理信息，用户通过移动端来远程查看水杯使用者的饮水情况，并可根据情况来适时进行饮水提示。

且在实际应用中，对于部分不需要在杯盖中进行数据显示的产品，如水素杯，可以将物联网通信单元等在杯盖中的模块布放至杯底座中，使所有的功能模块都集成在杯底座中，进行功能实现。

此外，关于为水杯的电路充电，有两种方式，一为无线充电，一为有线充电，如图2所示为无线充电方式，杯底座上设有无线感应线圈coil，用于为水杯进行无线充电，无线感应线圈coil通过整流桥br1连接滤波电容c1,滤波电容c1的两端连接有压力传感器vr1，压力传感器vr1并联连接有由mos管q1和电阻r1组成的电子开关，并连接有引脚vb+和vb-，引脚vb+连接至杯身的内胆层，引脚vb-连接至杯身的外表层，并均连接至充电与压力传感选择单元上，当有无线充电电磁场存在的时候，无线感应线圈coil感应出交流电压，通过整流桥br1整流功能转变为脉动直流电，然后经过滤波电容c1的滤波，转为直流电，通过引脚vb+和vb-输出到杯盖，滤波电容c1上产生电压的同时，将自动关闭电子开关电路，避免压力传感器vr1承受高电压，当无无线充电电磁场存在的时候，电子开关电路自动将压力传感器vr1连接到引脚vb+和vb-，由杯盖来供应压力采样的信号值，上述所有材料都被封装在绝缘圆形材料中。

另一种有线充电方式为，在杯盖上设有usb接口，usb接口连接在充电与压力传感选择单元上，通过usb接口为水杯进行有线充电。

此外，mcu主控单元还连接有定位单元，用于实时进行对水杯的基站定位，可以通过对水杯的定位，来跟踪学生的上学、放学的时间和路线。

具体实施时，本实施例中的水杯适用于学生、上班族的成年人和居家的老年人等全年龄段的受众人群，通过监视水杯内水的状态，来对水杯使用者的饮水次数做出有规律的提示，来对人们的生活健康做出相应改善。

本发明基于iot物联网技术，水素杯增加了iot功能后，将准确判断是否在规定时间内饮用，每天饮用水的计量，水杯寿命的提醒(水素发生器的使用寿命到期)，通过云端服务器与用户手机对接，可以在学生拿着水杯或水素杯出行时，家长在手机上实时查看水杯的状态，查看杯盖打开的次数、每天的饮水量、杯中实时剩余水量和温度等数据，并通过云端服务器发送提醒指令，来提示学生进行有规律的饮水，有效的维护了学生的身体健康，相同的，对于独自居家的老人，子女也可实时在手机上查看老人喝水的频率，来进行适时提醒。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。