一种可控制台灯的儿童坐姿监控装置及其方法与流程

本发明涉及儿童坐姿检测技术领域，尤其涉及一种可控制台灯的儿童坐姿监控装置及其方法。

背景技术：

在年龄3～8岁的学龄儿童由于没有养成良好的坐姿习惯，在写作业和看书的时候，经常会出现低头或者趴在桌子上的习惯，如果不能及时纠正，久而久之就会造成视力障碍和脊椎变形的风险，终生遗憾。不正确的坐姿引发的危害包括：(1)学习方面，字写的不够工整：不正确的坐姿会导致握笔姿势的错误，孩子写的字体就会歪斜、结构散乱、笔画无力等等，影响写作成绩：古语说“字如其人”；(2)身体方面，近视，长期戴眼镜，在生活工作都非常不方便；并且还会导致眼球突出，眼皮松弛影响到整体容貌；脊柱侧弯，脊椎侧弯目前在我国青少年中的发病率是相当高的，甚至大部分都需要治疗，而真正得到治愈的又微乎其微。有很多人都不一定知道脊椎侧弯这个病，即使知道有这种病但不知道从何治疗；(3)目前家长普遍的方式为口头提醒，此种方式容易造成儿童的听觉疲劳，且效果不佳，更有甚者影响亲子关系。

儿童坐在书桌前要“一拳、一寸、一尺”，为儿童正确坐姿，即上身保持正直，略微向前倾，胸离桌子一拳距离；手握在距笔尖一寸位置；头部端正，自然前倾，眼睛离桌面约一尺距离。

目前，市面上有机械式的加在坐姿位置上的装置，但是此种设备、大大影响儿童学习的效率及效果。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可控制台灯的儿童坐姿监控装置及其方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：根据本发明的一方面，提供一种可控制台灯的儿童坐姿监控装置，包括第一壳体和第二壳体，还包括设置在第一壳体内的mcu控制器，与mcu控制器连接的红外检测模块及警示模块，以及与mcu控制器连接用于电源控制的电源控制模块；电源控制模块设置在第二壳体内；

红外检测模块，用于检测儿童的儿童坐姿并发送坐姿信号至mcu控制器；

mcu控制器，用于控制及分析坐姿信号判断儿童坐姿是否正确，并发送警示信号至警示模块进行声光提示。

优选地，红外检测模块包括与mcu控制器连接的信号放大器、以及红外检测模组；

红外检测模组包括第一红外发送端以及红外接收端，红外接收端与信号放大器连接；

第一红外发送端发射第一红外光被儿童的头部阻挡后反射至红外接收端，红外接收端对第一红外光进行分析生成红外信号并发送至信号放大器，信号放大器对红外信号的时间差及信号强弱进行分析生成坐姿信号并发送至mcu控制器。

优选地，红外检测模组还包括第二红外发射端，第一红外发送端和第二红外发射端设置在红外接收端两侧；

第二红外发射端发射第二红外光被儿童的头部阻挡后反射至红外接收端，红外接收端对第一红外光及第二红外光进行综合分析生成红外信号发送至信号放大器，信号放大器对红外信号的时间差及信号强弱进行分析生成坐姿信号并发送至mcu控制器。

优选地，还包括eva固件和可穿透第一红外光及第二红外光的有色镜片该茶色面罩使外部的可见光得到最大限度的屏蔽，使反射的红外光不受干扰，能够最大限度的保证距离检测的准确性；

eva固件设置在第一壳体内，eva固件包括第一空腔、第二空腔及第三空腔；

第一壳体顶部设置有与第一空腔、第二空腔及第三空腔的大小及位置均适配的第一通孔、第二通孔及第三通孔；有色镜片设置第一壳体顶部覆盖第一通孔、第二通孔及第三通孔；

eva固件的第一空腔、第二空腔及第三空腔与第一红外发送端、第二红外发射端及红外接收端的大小及位置适配用于固定保护第一红外发送端、第二红外发射端及红外接收端。

优选地，还包括与mcu控制器连接的学习按键；当按下学习按键时，红外检测模块学习记录正确的儿童坐姿；

警示模块包括用于进行声音提示的音频单元和用于进行灯光提示的led灯；

第一壳体一侧面设置有用于进行固定的固定模块，第一壳体通过固定模块固定在书桌侧边；

还包括与mcu控制器连接的人体红外感应器，人体红外感应器用于检测儿童是否在书桌前并发送感应信号至mcu控制器。

优选地，电源控制模块通过电源数据线与mcu控制器连接；

电源控制模块包括电源控制器、与电源控制器连接的电源接口、电源转接座、电源转换单元、台灯电源开关单元以及检测按键；

还包括与mcu控制器连接的台灯开关按键，台灯开关按键设置在第一壳体上，用于控制台灯的开关；

所述电源接口接入外部电源，通过电源控制器及电源转换单元给所述mcu控制器进行供电，通过台灯电源开关单元及电源转接座给台灯进行供电，并通过台灯开关按键及台灯电源开关单元控制台灯的开关；

所述检测按键与mcu控制器连接，设置在第二壳体上，当电源转接座连接的台灯为机械开关时，检测按键输入第一信号至mcu控制器；当电源转接座连接的台灯为电子开关时，检测按键输入第二信号至mcu控制器。

本发明还提供一种可控制台灯的儿童坐姿监控方法，包括步骤：

s10、设置学习标记，记录学习时间；

s20、监测判断儿童坐姿是否正确，如是，则执行s30；如否，则执行s60；

s30、判断书桌前是否有儿童，如是，则执行s40；如否，则执行s50；

s40、判断学习时间是否达到第一预设时间，并提醒儿童进行休息及继续学习，并返回s20；

s50、判断无人状态的无人时间是否超过第二预设时间，如否，则继续执行s50；如是，则执行s80；

s60、判断是否已经报警提示及报警计数，如否，则执行s61；如是，则执行s62；

s61、判断报警提示的报警时间是否超过第三预设时间，如否，则执行s62；如是，则执行s70；

s62、进行报警提示，并进行报警计数；

s70、所述儿童是否及时进行儿童坐姿纠正，如是，则执行s80；如否，则执行s71；

s71、检测儿童是否在书桌前，如是，则返回s62；如否，则执行s72；

s72、判断报警提示已到预定次数，如是，则执行s80；如否，则返回s62；

s80、清除学习标记，停止记录学习时间，并返回s10。

优选地，s40、判断学习时间是否达到第一预设时间，并提醒儿童进行休息及继续学习，并返回s20，具体包括步骤：

s40、判断学习时间是否达到第一预设时间，如否，则继续执行s40；如是，则执行s41；

s41、提醒儿童进行休息及记录休息时间；

s42、在休息时间到预定时间时，则提醒儿童继续进行学习，并返回s80。

优选地，s10之前还包括步骤：

s08、设置台灯类型；所述台灯类型包括机械开关台灯和电子开关台灯；

s09、学习记录正确的儿童坐姿；

所述s80之后还包括步骤：

s81、根据台灯类型，控制关闭台灯供电。

所述s81、根据台灯类型，控制关闭台灯供电，具体包括步骤：

s81、根据台灯类型，控制关闭台灯供电，如台灯类型为机械开关台灯，则执行s82；如台灯类型为电子开关台灯，则执行s83；

s82、直接切断台灯供电，并返回s10；

s83、切断台灯供电，并恢复台灯供电，并返回s10。

实施本发明可控制台灯的儿童坐姿监控装置及其方法的技术方案，具有如下优点或有益效果：本发明可控制台灯的儿童坐姿监控装置及其方法可对儿童低头进行实时检测及提醒，利用双发送端的红外检测模块，增加发射角度和功率补偿，实现长距离精准检测；同时，利用台灯的电源经过转换并为儿童坐姿监控装置进行供电，免去自带电源充电或者更换电池问题；采用dc转换模块，实现小电流控制大电流开关方式，控制现有台灯的电源开关功能，实现久坐提醒，自动关灯，坐姿高度学习。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：

图1是本发明可控制台灯的儿童坐姿监控装置实施例的模块示意图；

图2是本发明可控制台灯的儿童坐姿监控装置实施例的整体结构示意图；

图3是本发明可控制台灯的儿童坐姿监控装置实施例的结构分解示意图；

图4是本发明可控制台灯的儿童坐姿监控装置实施例的第一壳体结构分解示意图；

图5是本发明可控制台灯的儿童坐姿监控方法实施例的第一流程示意图；

图6是本发明可控制台灯的儿童坐姿监控方法实施例的第二流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种示例性实施例，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的装置和方法的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本文所使用的术语“和/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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。如图1-6示出了本发明实施例提供的示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图1-4所示，本发明提供一种可控制台灯的儿童坐姿监控装置实施例，包括第一壳体100和第二壳体200，还包括设置在第一壳体100内的mcu控制器10，与mcu控制器10连接的红外检测模块20及警示模块30，以及与mcu控制器10连接用于电源控制的电源控制模块40；电源控制模块40设置在第二壳体200内；具体的，红外检测模块20，用于检测儿童的儿童坐姿并发送坐姿信号至mcu控制器10；mcu控制器10，用于控制及分析坐姿信号判断儿童的坐姿是否正确，并发送警示信号至警示模块30进行声光提示和/或发送开关信号至电源控制模块40进行台灯开关等。更为具体的，mcu控制器10为nuvoton公司的n76e003系列的微控制器(如n76e003at20等)，也可以是其他系列微控制器，或者其他公司的具有同样功能的微控制器。

在本实施例中，红外检测模块20包括与mcu控制器10连接的信号放大器21、以及红外检测模组22；红外检测模组22包括第一红外发送端23、第二红外发射端24以及红外接收端25，具体的，第一红外发送端23和第二红外发射端24可以是只有一个，也可以同时具有两个，两个红外发射端同时发射增强发射功率，当受到阻挡时反射到接收端，此种做法使红外接收端收到的信号更强，测试距离更远，测试精度更高。。具体的，第一红外发送端23和第二红外发射端24设置在红外接收端25两侧；此种方式主要能够增加发射的距离及测试的精度，同时在角度上又能够形成广角度，最大范围增加检测面积，即可以检测在一定范围内的儿童，避免误报。红外接收端25与信号放大器21连接；第一红外发送端23发射第一红外光和/或第二红外发射端24发射第二红外光被儿童的头部(或其他部位)阻挡后反射至红外接收端25，红外接收端25对第一红外光和/或第二红外光进行综合分析生成红外信号并发送至信号放大器21，信号放大器21对红外信号的时间差及信号强弱进行分析生成坐姿信号并发送至mcu控制器10，例如，第一红外发射端和/或第二红外发射端正发射的第一红外光和或第二红外光，正对儿童的头部时，其信号的时间差及信号强弱在一个范围内，如儿童身体向后靠，在一定范围内依然能反射第一红外光和或第二红外光，但红外接收端接收到信号的时间差及信号强弱在另一个范围内，可通过前期多次测试进行预先设定等。

在本实施例中，还包括eva固件26和可穿透第一红外光及第二红外光的有色镜片27(可以为茶色镜片等，红外光可以穿透)；eva固件26设置在第一壳体100内，eva固件26包括第一空腔261、第二空腔262及第三空腔263；第一壳体100顶部设置有与第一空腔261、第二空腔262及第三空腔263的大小及位置均适配的第一通孔101、第二通孔102及第三通孔103；有色镜片27设置第一壳体100顶部覆盖第一通孔101、第二通孔102及第三通孔103；eva固件26的第一空腔261、第二空腔262及第三空腔263与第一红外发送端23、第二红外发射端24及红外接收端25的大小及位置适配用于固定保护第一红外发送端23、第二红外发射端24及红外接收端25。eva固件的开孔方式是红外发射端开孔偏向于红外接收端偏大，此种做法是使接收近距离接收效果更佳。

更为具体的，第一红外发射端和/第二红外发射端发送的红外光只能通过eva固件26的相应空腔及第一壳体100的相应通孔及有色镜片发射出去接触儿童进而反射回红外接收端，进而通过eva固件保护免受外界其他信号干扰，以及通过有色镜片可以减少外部光线的干扰，使得检测更为准确。

当检测到儿童低头超过7秒时，mcu控制器10发出第一次提示音，如果此时纠正措施，则报警取消。如果在接下来的2个两秒内仍然是低头状态，则每个两秒提醒一次。第三个两秒则直接通过usb线中的控制线开启台灯电源控制器的控制口，直接将台灯的电源关闭。改变作业当前的亮度，强制儿童纠正坐姿。

在本实施例中，还包括与mcu控制器10连接的学习按键50；当按下学习按键50时，持续按压5秒进入学习状态，此时led灯闪烁即开始检测学习正确的儿童坐姿，3秒钟检测分析完成，指示灯常亮5秒后熄灭。红外检测模块20学习记录正确的儿童坐姿；警示模块30包括用于进行声音提示的音频单元31和用于进行灯光提示的led灯32。长按按键进入学习状态，此时状态灯点亮，根据提示信息端正儿童坐姿，5秒完成儿童坐姿检测，并保留正确的儿童坐姿的信息。根据算法，在现有的基础上低下10cm-20cm的范围作为报警的距离。

在本实施例中，第一壳体100一侧面设置有用于固定的固定模块90，第一壳体100通过固定模块90固定在书桌侧边。固定模块90采用尼龙搭扣的方式，用户可以方便的进行装置的位置调整及位置改变，实现简易使用的功能。

在本实施例中，还包括与mcu控制器10连接的人体红外感应器80，所述人体红外感应器80用于检测儿童是否在书桌前并发送感应信号至mcu控制器10，mcu控制器10综合判断儿童坐姿是否正确，以及判断是否有书本或其他物体遮挡红外检测模组22，以及遮挡的时候是否长时间报警。具体的，人体红外感应器80横向设置，进而发出的信号通过儿童身体发送后可以检测到，更为具体的，人体红外感应器80可以为人体红外感应灯等，具体还可以为其他能检测到儿童是否在位置上的传感器均可以，在此不作具体限制。

在本实施例中，电源控制模块40通过电源数据线70与mcu控制器10连接；电源控制模块40包括电源控制器41、与电源控制器41连接的电源接口42、电源转接座43、电源转换单元44、台灯电源开关单元45以及检测按键46(还包括检测按键帽47)；还包括与mcu控制器10连接的台灯开关按键48，台灯开关按键48设置在第一壳体100上，用于控制台灯的开关。

具体的，电源接口42接入外部电源后，通过电源控制器41及电源转换单元44给mcu控制器等进行供电，同时，通过台灯电源开关单元45及电源转接座43给台灯进行供电，并通过台灯开关按键48及台灯电源开关单元45可以控制台灯的开关。更为具体的，电源接口42可以为dc接口、usb接口等，同时，电源转接座43可以为dc转接座、usb母接口等，在此不作具体限制。

在本实施例中，所述检测按键46与mcu控制器10连接，设置在第二壳体200上，供用户手动操作，当电源转接座43连接的台灯为机械开关时，检测按键46输入第一信号至mcu控制器10；当电源转接座43连接的台灯为电子开关时，检测按键60输入第二信号至mcu控制器10。

本发明将台灯的电源接口插入电源转接座，将装置的dc插头插入台灯电源接口。此种做法不改变现有台灯的任何状态，无需用户更换台灯即可对现有的台灯进行电源开关控制。同时利用台灯的适配器的电源经过电源转换并稳压之后给装置进行供电，免去装置另外加电的烦恼及成本。

本发明台灯类型检测的检测按键46用于输入台灯类型，台灯类型包括机械开关台灯和电子开关台灯，根据台灯开关是否为机械和电子开关的类型，电子开关关闭即电源开通需要再次按开关，机械开关即电源开灯就点亮。装置根据台灯的类型将检测按键开关打到相应的位置，mcu控制器10根据检测开关的类型控制报警之后的台灯电源控制方式。

如图5所示，本发明还提供一种儿童坐姿监控方法实施例，可控制台灯的儿童坐姿监控方法，完整流程包括以下步骤：

s10、设置学习标记，记录学习时间；具体的，学习标记为认为设置的一个标记，如可以用符号、文字等来表示。

s20、监测判断儿童坐姿是否正确，如是，则执行s30；如否，则执行s60；

s30、判断书桌前是否有儿童，如是，则执行s40；如否，则执行s50；

s40、判断学习时间是否达到第一预设时间(如为40分钟等，具体时间可以根据需要进行设定，后续预设时间与此相同)，并提醒儿童进行休息及继续学习，并返回s20；

s50、判断无人状态的无人时间是否超过第二预设时间(如5分钟)，如否，则继续执行s50；如是，则执行s80；

s60、判断是否已经报警提示及报警计数，如否，则执行s61；如是，则返回s62；

s61、判断报警提示的报警时间是否超过第三预设时间，如否，则执行s62；如是，则执行s70；

s62、进行报警提示，并进行报警计数；

s70、儿童是否及时进行儿童坐姿纠正，如是，则执行s80；如否，则执行s71；

s71、检测儿童是否在书桌前，如是，则返回s62；如否，则执行s72；具体的，通过人体红外感应器80来检测儿童是否依然在位置上；如在位置上，则会一直报警提示，如不在则执行s72；

s72、判断报警提示已到预定次数，如是，则执行s80；如否，则返回s62；

s80、清除学习标记，停止记录学习时间，并返回s10。具体的，如果是白天或明亮的地方，不需要打开台灯时，则到此步骤即可，如果是晚上或者黑暗的地方，则需要设置台灯类型，以及控制台灯的开关。

具体的，s40、判断学习时间是否达到第一预设时间，并提醒儿童进行休息及继续学习，并返回s20，具体包括以下步骤：

s40、判断学习时间是否达到第一预设时间，如否，则返回s30；如是，则执行s41；

s41、提醒儿童进行休息及记录休息时间；具体的，如播放第一音乐提示儿童进行休息；

s42、在休息时间到预定时间(如休息5分钟等)时，则提醒儿童继续进行学习，如播放第二音乐，提示儿童继续学习，并返回s80。

如图5-6所示，s10之前还包括步骤：

s08、设置台灯类型；台灯类型包括机械开关台灯和电子开关台灯；

s09、学习记录正确的儿童坐姿；

s80之后还包括步骤：

s81、根据台灯类型，控制关闭台灯供电。

具体的，s81、根据台灯类型，控制关闭台灯供电，具体包括步骤：

s81、根据台灯类型，控制关闭台灯供电，如台灯类型为机械开关台灯，则执行s82；如台灯类型为电子开关台灯，则执行s83；

s82、直接切断台灯供电，并返回s10；具体的，切断台灯供电后，需儿童自行开启机械开关台灯的电源，进而达到强制儿童必须及时纠正坐姿。

s83、切断台灯供电，并恢复台灯供电(可以停顿1-2秒)，并返回s10；具体的，由于电子开关台灯本身具有电子开关(如触摸按键)等，在切断电子开关台灯后，台灯也不会亮灯，需要儿童触摸按压电子开关才能开启点亮台灯，进而达到强制儿童必须及时纠正坐姿。

当儿童坐姿监控装置检测到没有人的状态时，5分钟之后关闭台灯的电源，实现自动关灯的功能，当设备检测到有人在连续40分钟的状态下，提醒儿童进行中途休息，做到劳逸结合并有效的保护眼睛；5分钟之后再次发出提示音进入学习状态，并再次进入检测状态。当装置不需要进行关灯控制是，可以使用手机充电或者电脑usb接口等5v输出的电源接口给装置供电，实现一机多用的功能。

本发明可控制台灯的儿童坐姿监控装置及其方法可对儿童低头进行检测及提醒，利用台灯的电源经过转换并为儿童坐姿监控装置进行供电，免去自带电源充电或者更换电池问题；同时，利用双发送端的红外检测模块，增加发射角度和功率补偿，实现长距离精准检测；采用dc转换模块，实现小电流控制大电流开关方式，控制现有台灯的电源开关功能，实现久坐提醒，自动关灯，坐姿高度学习等。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。