近视防控装置以及检测方法与流程

本发明涉及一种近视防控领域，更具体地说，它涉及一种近视防控装置以及检测方法。
背景技术：
：目前我国已有4亿多近视患者，其中青少年中近视率不断提升，其中，课业以及学习的压力让青少年不得不长时间的使用眼睛。而对于青少年来说，其大部分的用眼时间是消耗在课堂上，错误的坐姿会导致器青少年用眼疲劳加速，比如在课堂上过近的靠近桌面来阅读资料，会使得青少年过早的换上近视这种疾病。更何况，近视的危害是不可逆的，高度近视也容易引发各类的眼部疾病，甚至影响正常生活。而作为青少年自身，其对自身的坐姿是否准确没有明确的判断标准，日常学习中，自身也是难以发现其坐姿是否标准，而课堂老师或其他监护人员也无法长时间的去监督并指导某一个青少年学生的坐姿。故市面上时缺少一款可以用于监测青少年坐姿，并将监测结果告知监护人员或课堂老师的设备，这样监护人员或课堂老师可以根据检测结果，有效提醒坐姿错误的青少年，并帮助其纠正错误的坐姿。技术实现要素：本发明的第一目的是提供一种近视防控装置，利用对青少年坐姿的检测，将检测结果传送至教师或监护人，达到教师或监护人可有效提醒监督青少年的坐姿的目的。本发明的第一个技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种近视防控装置，包括：壳体，安装在壳体的距离传感器，距离传感器与水平面形成一个投射夹角，投射夹角的角度范围29度-60度；控制模块，用于接收距离传感器的信号并与阀值对比，根据对比结果输出标准坐姿或非标准坐姿的处理信号；通讯模块，用于将处理信号传输至其他外部终端。较优的，投射夹角为40度。较优的，提醒模块，当处理信号为非标准坐姿时，输出提醒信号。较优的，通讯模块包括无线网关和无线通讯件；无线网关为外置设备，接收所述微处理器的处理信息；无线通讯件，传输所述微处理器的信息至外部终端。较优的，包括输入模块，用于输入使用者的身高并将使用者的身高值输送至控制模块，控制模块包含计算式，根据身高值和计算式用于读取对应阀值。较优的，计算式包含：身高＝h，桌面至下巴的最佳距离＝s，以及h与s的关系式：当179＜h≤187时，s＝37.8；当172＜h≤179时，s＝34.75；当164＜h≤172时，s＝32.73；当157＜h≤164时，s＝29.5；当149＜h≤157时，s＝27.6；当142＜h≤149时，s＝25.6；当134＜h≤142时，s＝24.4；当127＜h≤134时，s＝22.2；当119＜h≤127时，s＝22.3；当h≤119时，s＝18.5。较优的，还包括环境光检测器，环境光检测器获取当前环境信息，并传输至所述控制模块进行处理。较优的，壳体包括底板，底板上固定倾斜设置有一个斜板，斜板的一端与底板通过曲面板连接，斜板、底板和曲面板依次围绕连接，且距离传感器安装在曲面板上，斜板和距离传感器平行布置，斜板上刻有量度标记。本发明的第二目的是提供一种基于近视防控装置的检测方法，通过对近视防控装置的有效使用，对青少年坐姿的进行检测，将检测结果传送至教师或监护人，教师或监护人来提醒监督青少年的坐姿的目的。本发明的第二个技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于近视防控装置的检测方法，步骤包括如下：(a)设置坐姿特征信息的正常阈值，并存储至控制模块；(b)将壳体放置桌面，距离传感器朝向使用者，获取当前使用者的坐姿特征信息；(c)比对当前坐姿特征信息和正常阈值范围，若是处于正常阈值范围则输出正常信号，若是偏离正常阈值范围则输出偏离控制信号，并通过通讯模块传输至外部终端。优选的，(b)将壳体置于桌沿40cm位置，使用者和桌沿保持4-6cm的间距。综上所述，本发明具有以下有益效果：本设计中将壳体放置在桌面，壳体中的距离传感器朝向使用者，并且距离传感器与桌面(水平面)形成一个投射夹角，用于检测使用者坐在课桌前时下巴到距离传感器的距离，将测量的距离和预设的阀值进行对比，并将检测后的对比结果传递至手机等外部终端，便于老师查看学生的坐姿变化。本设计中还具有输入功能，使用者可以输入自身的身高，主控模块可以自动调取和身高匹配的参考阀值，使得对比结果更加精准；当然还具有提醒功能，当使用者坐姿和阀值对比显示坐姿不标准时，可以发出提醒信号，可以是声音信号和光照信号；由于本方案用于课堂中较多，为了减少对周边同学的影响，采用闪烁的暖光用来提醒比较合适。附图说明图1是实施例1壳体的分解示意图；图2是实施例1中壳体的俯视图；图3是实施例1中壳体的侧视图；图4是实施例1中模块式示意图；图5是实施例1中坐姿状态下距离x、s、l和y的测量位置示意图；图6是实施例3中曲面板和距离传感器的分解示意图。图中：1、斜板；2、底板；3、曲面板；4、距离传感器；51、转轴；52、阻尼环。具体实施方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明。说明：s表示在正确坐姿下，青少年的下巴到桌沿的距离；x表示在正确坐姿下，青少年的胸口到桌沿的距离；l表示近视防控装置当桌沿的距离；y表示距离传感器4检测到近视防控装置检测到青少年下巴的距离；l优选40cm，x优选6cm；实施例1，近视防控装置，参照图1、图2和图3，包括壳体，壳体包括底板2，底板2上固定倾斜设置有一个斜板1，斜板1的一端与底板2通过曲面板3连接，斜板1、底板2和曲面板3依次围绕连接；底板2用于放置在桌面上，而斜板1和底板2倾斜布置，使得斜板1的一端和底板2直接连接，斜板1的另一端通过曲面板3和底板2连接，曲面板3向外凸起；曲面板3上安装有距离传感器4，距离传感器4可以是tof传感器，距离传感器4本身发出的检测光波会形成一个检测夹角，检测夹角的角度为27度，距离传感器4的检测夹角角度的一半是被包含在投射角度中。实际检测角度＝投射夹角角度-1/2*检测夹角角度。斜板1和距离传感器4平行布置，距离传感器4与水平面形成一个投射夹角，投射夹角的角度是40度，其他实施例中投射夹角可以是41度、42度、43度、44度、45度或50度等；并且当壳体距离桌沿的距离是40cm，投射夹角的角度优选范围还可以是40度-52度；对于投射角度范围确定的原理如下，参照图5：由于下巴到桌面的距离s的范围在18.5cm-37.8cm；青少年的胸口到桌沿的距离x为6cm；l表示近视防控装置当桌沿的距离在21-60cm，(21cmz正好是一张a4纸张长度)；根据反三角函数，最小投射夹角角度＝15.6+13.5＝29.1度；最大投射夹角角度＝54+13.5＝67.5度；经过优选，投射夹角角度30-60度为最佳。斜板1上刻有量度标记，使得壳体的斜面可以作为一个量度尺，由于斜板1是倾斜布置，可以使得学生在读取斜板1上的刻度时，颈椎的弯曲幅度减少，有利于保护学生的颈椎，这个设计和曲面板3具有良好的结合，因为距离传感器4需要一个40度的投射夹角，故而斜板1必须要相对底板2发生倾斜，以至于在斜板1和底板2之间具有容纳距离传感器4的空间，在加上曲面板3的包围，使得距离传感器4被包围起来，减少了距离传感器4被直接碰撞的概率。斜板1、底板2和曲面板3依次围绕连接成环体，环体的两端通过两个封板进行封堵，而在环体内部安装有控制电路、电器元件和电路板等，在封板上安装有充电插口和控制按钮，充电插口同样可以插入数据线；控制按钮可以控制近视防控装置的启动和关闭，控制按钮还可以输入一些包括使用者的身高等数据。参照图3、图4和图5，而对于近视防控装置整个控制系统包括如下：传感模块、控制模块、通讯模块、提醒模块和输入模块。第1：传感模块用于采集数据，传感模块包括了距离传感器4和环境光检测器；距离传感器4获取坐在桌前学生的下巴到距离传感器4的距离，并传送至控制模块；环境光检测器获取当前环境信息，并传输至所述控制模块进行处理；环境光检测器包括照度值检测模块、色温检测模块、频闪检测模块和显色指数检测模块，分别检测环境中的照度值、色温、频闪和显色指数；所述照度值的范围在于300-350lux之间，本设计中环境光检测器检测到当前照度值偏离正常范围，则输出照度调整信号至提醒模块，控制输出。第2：控制模块包含了微处理器和存储器；微处理器接收环境光检测器的信号并输出处理信号；微处理器接收距离传感器4的数据和阀值对比然后，输出处理信号；存储器存储当前的传感信息和控制信号；存储器中包含计算式，微处理器根据计算式用于读取对应阀值，计算式包含：身高＝h，桌面至下巴的最佳距离＝s，以及h与s的关系表；h(cm)s(cm)179～18737.8172～17934.75164～17232.73157～16429.5149～15727.6142～14925.6134～14224.4127～13422.2119～12722.3119及以下18.5包含计算式的优点就在于，使用者可以通过数据线和近视防控装置连接通过手机等外接件输入身高数值，存储器内根据身高h的输入值，然后换算出最为合适的阀值，这样的目的在于提高检测准确度；而且随着使用者身高的变化，进行阀值的更换，从而提高近视防控装置的使用效率。其他实施例中，存储器可以用于存储当前使用者的唯一注册信息，及在使用时已经确定阀值，形成当前使用者的专属信号库。而对于h和s的关系表是根据桌椅数据和颈椎高度数据进行换算而来，桌椅数据源于《gb/t3976-2014学校课桌椅功能尺寸及技术要求》，颈椎高度数据源于《gb/t26158-2010中国未成年人人体尺寸》；桌椅数据和颈椎高度数据整合在表2。用于接收距离传感器4的信号并与阀值对比，根据对比结果输出标准坐姿或非标准坐姿的处理信号。第3：通讯模块，用于将处理信号传输至其他外部终端；通讯模块包括无线网关和无线通讯件；无线网关为外置设备，接收所述微处理器的处理信息；无线通讯件，传输所述微处理器的信息至外部终端。无线网关为嵌入式专用设备，安装于教室中，用于教室中所有“近视防控装置”的伺服，用于中继所有广播数据、数据日志等到云端服务器。所述无线网关具备“微处理器”、“后备电源”、“无线电收发模块”、“4g/5g/nb-iot等互联网连接模块”，它可收集、缓冲、压缩、打包、批量上传数据到云端。所述无线网关为可选设备，透过教师的专用app客户端，也可以将数据中继上传到云端。无线通讯件连通外部终端装置，无线通讯件设置为bluetooth、wifi无线模块等，所述通讯模块可通过“教师”或“家长”的手机连接云端、向云端传输警告、提醒、日志等数据。通过手机app，教师、家长、亲人、朋友都可通过云端进行监督和管理。第4：提醒模块，当处理信号为非标准坐姿时或照度值不在标准范围时；主控模块将处理信号给到提醒模块，提醒模块输出提醒信号，提醒信号是声音信号或者显示的光信号。第5：输入模块，为安装在壳体中输入按钮，使用者可以通过控制输入按钮输入自己的身高h，输入模块和主控模块连接。实施例2，一种基于实施例1近视防控装置的检测方法，步骤包括如下：(a)设置坐姿特征信息的正常阈值，并存储至控制模块，此阀值输入可以出厂默认设置一个特定身高的阀值，也可以是在实际使用过程中青少年通过操作壳体外部的按钮输入自身的身高，由微处理器根据身高计算一个合适的阀值；(b)当阀值选定之后，将壳体放置桌面，壳体的底板2和桌面贴合，距离传感器4朝向使用者，将壳体置于桌沿40cm位置，使用者和桌沿保持6cm的间距，获取当前使用者的坐姿特征信息，也就是此刻使用者下巴达到距离传感器4的实际距离，以及周边灯光参数；(c)比对当前坐姿特征信息和正常阈值，若是处于正常阈值范围则输出正常信号；若是偏离正常阈值范围则输出偏离控制信号，此时提醒模块发出声音或光照报警，在课堂上使用时可以关闭此模块；通讯模块传信号将输至外部终端，信号包括正常坐姿时间、坐姿不标准时间以及装置空闲时间；控制模块内设有绝对值，绝对值大于阀值；当距离传感器4的检测距离小于阀值，表示坐姿不标准；当距离传感器4的检测距离大于阀值，且小于绝对值，表示正常坐姿；当距离传感器4的检测距离大于绝对值，表示此事为空闲时间，桌位上无人。其他实施例中，当距离传感器4距离桌子边沿40cm时，阀值优选为40cm，绝对值优选62cm。实施例3，其与实施例1的不同之处在于，参照图6，距离传感器4通过转轴51旋转连接在曲面板3，转轴51和距离传感器4之间安装有阻尼环52，通过阻尼环52的摩擦阻力，使得距离传感器4定位在旋转后的角度上。曲面板3上设有3个旋转工位供距离传感器4，分别表示投射夹角角度是35度、40度和50度；身高在130cm以下的，投射夹角角度是35度；身高在130cm-165cm之间的，投射夹角角度是40度；身高在165cm以上的，投射夹角角度是55度；这样设计是为了进一步增加坐姿检测的准确性。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12