本发明涉及书包技术领域，具体涉及一种具有障碍物提醒功能的智能书包及其管理系统。
背景技术：
学龄前儿童及低年级学童的安全一直是社会广泛关注的问题，更是家长们时刻不敢松懈的头等大事；随着现在交通的发达，道路行驶车辆骤增也是幼龄儿童的隐形杀手，而幼龄儿童天生活泼好动，对道路上存在的安全隐患认识不足，极易出现与周边的移动或固定的障碍物发生碰撞，从而造成相应的安全隐患，这里的障碍物包括但不限于，路上的行人、垃圾桶、灯杆、自行车、电动车和汽车等固定或移动的物体。
现有技术中的书包功能比较单一，不能对道路周边出现的障碍物对幼龄儿童进行安全提醒和进行安全监护的系统，因此亟需一种能够解决上述问题的产品。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种具有障碍物提醒功能的智能书包及其管理系统，以解决现有技术中功能比较单一、不能进行障碍物提醒和安全监护的缺陷。
本发明采取的一种技术方案为：一种具有障碍物提醒功能的智能书包，包括书包本体和肩带，所述书包本体的背面设有电源模块和震动装置，所述书包本体的正面设有第一探测装置，所述书包本体的一短边侧面上设有开关和通信模块，所述肩带的外表面上设有第二探测装置，所述开关与所述电源模块连接，所述电源模块、震动装置、第一探测装置、通信模块和第二探测装置均分别与设置在书包本体内的主控制板连接，所述主控制板包括控制器和驱动电路。
优选的，所述书包本体的左、右侧面上均设有第三探测装置，所述第三探测装置与所述主控制板连接。
优选的，所述书包本体的正面顶部上还设有第一提醒装置，所述第一提醒装置的数量为两个，对称设置在所述书包本体的正面顶部两侧，所述书包本体的底面上还设有压力传感器。
优选的，所述肩带的外表面上还设有麦克风、照明灯、第二提醒装置和sos按键，所述麦克风、照明灯、第二提醒装置和sos按键分别与所述主控制板连接。
优选的，所述书包本体的一短边侧面上还设有usb充电接口和扩音器。
优选的，所述书包本体上还设有测速模块、模式指示灯和模式转换按键，所述测速模块、模式指示灯和模式转换按键分别与所述主控制板连接。
本发明采取的另一种技术方案为：一种智能书包的管理系统，包括用户终端，服务器以及上述所述的一种具有障碍物提醒功能的智能书包；
所述智能书包用于采集检测数据和用户数据，并向外发送；
所述服务器用于接收所述检测数据和用户数据并进行处理以得到提醒命令和提醒信息，并向外发送；
所述智能书包还用于接收所述提醒命令，并根据所述提醒命令驱动智能书包上的设备动作；
所述用户终端用于接收并显示所述提醒信息。
优选的，所述检测数据包括障碍物的距离数据和速度数据、压力数据和定位数据；所述用户数据包括用于通过麦克风输入的语音数据。
优选的，所述服务器用于接收所述检测数据和用户数据并进行处理以得到提醒命令和提醒信息具体包括：
所述服务器根据接收到障碍物的距离数据和速度数据，计算出与用户碰撞的时间并下发碰撞提醒命令至所述智能书包；
所述服务器根据接收到的压力数据，并与接收到的上一次压力数据进行比较以得到重量变化率，当所述重量变化率超过设定值时，下发重量提醒命令至所述智能书包；
所述服务器根据接收到的定位数据进行处理以得到用户每次的路线信息，当所述定位数据不在任一次所述路线信息中时，下发导航提醒命令至所述智能书包和安全提醒信息至所述用户终端；
所述服务器根据接收到的语音数据进行分析处理以得到语音提醒命令下发至所述智能书包和语音提醒信息至用户终端。
优选的，所述服务器还用于根据接收到的定位数据，计算出用户的当前速度，并根据所述当前速度计算出用户每次路线信息所用的时间，在用户当前所用时间已超过设定的最大时间时，下发安全提醒信息至用户终端。
采用上述技术方案，具有以下优点：本发明提出的一种具有障碍物提醒功能的智能书包及其管理系统，在传统书包功能的基础上，通过设有的第一探测装置和第二探测装置对周边移动障碍物和固定障碍物进行检测，在任一探测装置的检测距离内时，触发控制器驱动震动装置动作，从而对佩戴本发明的幼龄儿童进行障碍物的安全提醒，减少安全事故的发生，同时通过服务器对接收的数据进行分析、处理，及时发送提醒命令和提醒信息至智能书包和用户终端，对使用的儿童进行安全监护，有效的提高了儿童的人身安全。
附图说明
图1为本发明实施例中书包本体的正面结构示意图；
图2为本发明实施例中书包本体的背面结构示意图；
图3为本发明实施例中的电路原理框图；
图4为本发明实施例中控制器的部分连接示意图；
图5为本发明实施例中超声波模块的接线示意图；
图6为本发明实施例中驱动电路的连接示意图；
图7为本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参考图1至图3所示，一种具有障碍物提醒功能的智能书包，包括书包本体1和肩带2，所述书包本体1的背面设有电源模块3和震动装置4，所述书包本体1的正面设有第一探测装置5，所述书包本体1的一短边侧面上设有开关6和通信模块7，所述肩带2的外表面上设有第二探测装置8，所述开关6与所述电源模块3连接，所述电源模块3、震动装置4、第一探测装置5、通信模块7和第二探测装置8均分别与设置在书包本体1内的主控制板连接，所述主控制板包括控制器和驱动电路。
应用时，开关用于接通或断开电源模块与其它模块或装置的连接，所述震动装置可采用微型电机、半圆形小铁块以及包围在微型电机和半圆形小铁块外面的金属外壳组成，或者采用手机振动器，例如荣域华府的一款型号为15545的手机振动器。本发明工作时，通过设有的第一探测装置和第二探测装置对周边移动障碍物和固定障碍物进行检测，在任一探测装置的检测距离内时，触发控制器驱动震动装置动作，从而对佩戴本发明的幼龄儿童进行障碍物的安全提醒，减少安全事故的发生。
进一步地，参考图4，控制器采用单片机，控制器包括单片机最小系统，控制器的引脚与其它各模块的连接情况如图所示，在此不再赘述。
进一步地，为了使探测的更加全面，减少出现探测盲区的情况和探测的可靠性，进一步提高对儿童的安全保护，所述书包本体1的左、右侧面上均设有第三探测装置9，所述第三探测装置9与所述主控制板连接。这样设置，儿童的四个方向均设有探测装置，极大地提高了检测的可靠性和及时性。
进一步地，为了节约资源，减少能源浪费，所述书包本体1的正面上还设有太阳能充电板10，所述太阳能充电板10设置在所述第一探测装置5的正上方，所述太阳能充电板10通过带有的太阳能控制器与所述电源模块3连接。
进一步地，为了提醒周边的行人对儿童进行避让，减少碰撞的发生，所述书包本体1的正面顶部上还设有第一提醒装置11，所述第一提醒装置11的数量为两个，对称设置在所述书包本体1的正面顶部两侧，所述书包本体的底面上还设有压力传感器。这样设置，在出现行人靠近儿童时，一方面通过震动装置4对儿童进行提醒，另一方面也对靠近的行人进行提醒，使其主动进行避让。
进一步地，为了使书包更加智能化，具备更多的功能，所述肩带的外表面上还设有麦克风12、照明灯13、第二提醒装置14和sos按键15，所述麦克风12、照明灯13、第二提醒装置14和sos按键15分别与所述主控制板连接。
进一步地，为了便于使用照明灯13，所述书包本体上还设有一灯光按钮(图中未示出)，这样用户可根据实际情况开启或关闭照明灯。
进一步地，为了便于与外部设备进行信息交互，所述通信模块7包括蓝牙模块71和gps定位模块72，用户可通过蓝牙模块71与手机的蓝牙连接，监护者可通过安装相关的app远程监控和查看gps定位模块72的定位轨迹。
进一步地，为了丰富该书包的功能，所述书包本体1的一短边侧面上还设有usb充电接口18和扩音器19。
进一步地，为了提高该书包的智能性，便于根据不同的情况进行模式切换，所述书包本体上还设有测速模块(图中未示出)、模式指示灯和模式转换按键20，所述测速模块、模式指示灯和模式转换按键20分别与所述主控制板连接，应用时，模式指示灯包括红色指示灯16和绿色指示灯17，通过模式转换按键20对该智能书包的工作模式进行转换，工作模式包括两种，一种是人多模式，另一种是测速模式，人多模式时，触发红色指示灯16进行指示，此时，主控制板根据此模式下的触发信号，输出端不输出信号驱动各提醒装置和震动装置动作，该模式适合于学生挤公交等拥挤情况，这样可避免误提醒；测速模式时，触发绿色指示灯17进行指示，主控制板根据此模式下的触发信号，输出端在测速模块有信号触发时，进行智能提醒，提醒用户当前有快速物体靠近。
进一步地，所述电源模块3与所述书包本体1的背面可拆卸连接，所述电源模块3采用可充电锂电池或可拆卸式充电宝，采用充电宝时，还可以对外进行充电；所述第一提醒装置11和第二提醒装置14均采用闪光灯。
进一步地，参考图3，书包本体上还设有前置摄像头和后置摄像头，所述第一提醒装置11为后置闪光灯，第二提醒装置14为前置闪光灯，第一探测装置5为图中的后置障碍物探测雷达，第二探测装置8为图中的前置障碍物探测雷达，第三探测装置9为图中的左、右置障碍物探测雷达，扩音器19为图中的扬声器。
进一步地，参考图5，所述第一探测装置5、第二探测装置8、第三探测装置9均采用型号为us-100的超声波模块，该超声波模块与控制器的连接情况如图5所示。
进一步地，参考图6，所述驱动电路包括三极管q1、电阻r6和电源vcc，所述控制器上设有驱动信号端，所述驱动信号端连接所述电阻r6后与所述三极管q1的基极连接，所述三极管q1的发射极与所述电源vcc连接，所述三极管q1的集电极与所述第一提醒装置和第二提醒装置的正极电源端连接，所述第一提醒装置和第二提醒装置的负极电源端接地，图中b1为第一提醒装置和第二提醒装置的示意表示。
本发明工作时，可实时对周边的移动障碍物和固定障碍物进行监测，当任一探测装置接收到障碍物信号后，通过震动装置和各提醒装置，对使用者和身边的人进行障碍物提醒，使其注意避让，减少碰撞和安全事故的发生，同时，通过通信模块与家长的智能终端连接，可掌握使用者的位置信息和发送相应的语音信息，便于对使用者进行安全监护。
进一步地，参考图7，一种智能书包的管理系统，其特征在于，包括用户终端，服务器以及上述所述的一种具有障碍物提醒功能的智能书包；
所述智能书包用于采集检测数据和用户数据，并向外发送；
具体地，所述检测数据包括障碍物的距离数据和速度数据、压力数据和定位数据；所述用户数据包括用于通过麦克风输入的语音数据；在本实施例中，用户以儿童为例进行举例说明，儿童通过开关使该智能书包工作，各探测装置和传感器工作，实时获取检测数据，麦克风获取儿童的语音数据和周围环境的语音数据，并通过通信模块对外传输各种数据和与相关设备进行连接，需要说明的是：申请文件中的障碍物包括但不限于，路上的行人、垃圾桶、灯杆、自行车、电动车和汽车等固定或移动的物体。
所述服务器用于接收所述检测数据和用户数据并进行处理以得到提醒命令和提醒信息，并向外发送；
具体地，所述服务器根据接收到障碍物的距离数据和速度数据，计算出与用户碰撞的时间并下发碰撞提醒命令至所述智能书包；应用时，控制器根据碰撞提醒命令驱动震动装置和提醒装置动作，并通过扬声器提示障碍物的距离和速度。
所述服务器根据接收到的压力数据，并与接收到的上一次压力数据进行比较以得到重量变化率，当所述重量变化率超过设定值时，下发重量提醒命令至所述智能书包；通过对该压力数据的处理，得出该书包的重量信息，利用重量信息，可在儿童忘记装设书本、水杯时进行提醒，在书包重量过重或过轻时，提醒儿童进行检查。例如，儿童晚上回家时，书包重量为1.5kg，第二天上学出发时，检查重量为1.0kg，这时可通过震动装置、提醒装置或扬声器进行提醒，以免遗忘书本或作业等物品。
所述服务器根据接收到的定位数据进行处理以得到用户每次的路线信息，当所述定位数据不在任一次所述路线信息中时，下发导航提醒命令至所述智能书包和安全提醒信息至所述用户终端；例如，根据儿童每次从家里到学校的定位信息，得出每次的行进路线信息并进行存储，发现儿童的定位信息不在任一一次的路线中时，发送相应的导航提示信息，指导儿童回到路线上，同时发送安全提醒信息至监护人的用户终端上。这样能有效的对儿童进行安全监护，减少安全事故的发生。
所述服务器根据接收到的语音数据进行分析处理以得到语音提醒命令下发至所述智能书包和语音提醒信息至用户终端。
具体地，儿童可通过书包上设有的麦克风、扬声器等设备，利用服务器，实现与该智能书包的人机交互，例如，儿童可通过说出“我要留言”的语音数据，服务器将后续的语音数据发送给用户终端，“开启闪光灯”的语音数据则使服务器下发命令，使控制器驱动闪光灯开启，需要说明的是，这里只是举例说明，并不是限定需要儿童说出特定的词语才会触发，是否触发由服务器进行分析、处理后得出。
所述智能书包还用于接收所述提醒命令，并根据所述提醒命令驱动智能书包上的设备动作；
具体地，书包上的设备和各装置，除了可以通过按钮触发和条件触发外，还可通过服务器进行远程触发，使得该系统更加实用和智能。
所述用户终端用于接收并显示所述提醒信息。
具体地，监护人的用户终端可采用手机端或电脑端，提醒信息的方式可以是图片、视频、音频、文字等信息，用户终端还可通过设有的蓝牙或通信模块直接与所述智能书包连接，通过用户终端上设有的软件进行各种数据查看和命令的发送。
进一步地，为了更加科学的便于监护人对儿童进行远程监护，所述服务器还用于根据接收到的定位数据，计算出用户的当前速度，并根据所述当前速度计算出用户每次路线信息所用的时间，在用户当前所用时间已超过设定的最大时间时，下发安全提醒信息至用户终端。
这样监护人可及时知道儿童在路上所花的时间，防止儿童在路上因贪玩或其它异常情况，导致的安全隐患，监护人通过用户终端远程发送语音信息提醒儿童及时回家。
进一步地，为了提高对儿童的监护，所述的智能书包还通过设有的蓝牙模块，自动搜索、连接周围开启的蓝牙设备，并将连接过的蓝牙设备信息发送给服务器存储；所述蓝牙设备信息包括连接时间、连接设备等信息，通过这样设置，在儿童出现意外失踪时，或是该智能书包的gps定位模块被人为破坏时，可根据终端设备调取信息(例如，连接过的蓝牙设备)，调取相应路段的监控和寻找目击者，这样有效的缩小了寻找范围，使寻找范围更加准确、有效。
通过本发明，能有效的在儿童的上学路上进行障碍物提醒，使得儿童和相关行人进行避让，防止碰撞事故的发生，同时通过服务器对接收的数据进行分析、处理，及时发送提醒命令和提醒信息至智能书包和用户终端，能及时对儿童进行物品携带提醒、导航提醒和语音提醒等，对监护人进行监护安全提醒，实现了对使用的儿童进行安全监护，有效的提高了儿童在上、下学路上的人身安全。在实际应用中，还可将本发明应用到成人的户外旅行中。
最后需要说明的是，上述描述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。