床垫压力传感系统及人体部位识别方法与流程

本发明涉及家居用品领域，尤其涉及一种床垫压力传感系统。
背景技术：
：床垫作为人们主要的休息载体，为了满足不同的体型的人对不同软硬度的床垫的需要来保护脊椎健康，需要实时监测人躺在床垫上的压力分布来调整床垫的软硬度。现有的床垫在压力传感技术中，有以下几种传感方式：其中一种为在床垫内布满气囊，通过测量气囊的气压值，测量各个气囊的相对压力值，但是随着使用时间的增加，容易发生漏气的现象，测量的数据存在较大的误差。另一种为通过半导体压力薄膜进行压力监测，半导体压力薄膜在受到压力时其电阻会发生变化，通过在两端采用行列结构施加电压测量其电阻，测量各个位置的相对压力值，但是成本较高，无法匹配床垫行业的生产需求。技术实现要素：本发明的一个目的在于提供一种床垫压力传感系统，旨在解决现有技术中，床垫压力传感数据不准确以及成本较高的问题。本发明的另一个目的在于提供一种人体部位识别方法，旨在解决现有技术中，人体躺于床垫上时床垫无法识别出人体的部位的问题。为达此目的，本发明采用以下技术方案：一方面，提供床垫压力传感系统，包括主控芯片模块、承托支架、设于所述承托支架上的若干上承重板、用于检测所述上承重板与所述承托支架之间的压力且与所述主控芯片模块信号连接的压力传感器。进一步地，所述承托支架上设有若干用于安装所述上承重板的下承重板，所述压力传感器位于各所述上承重板与所述下承重板之间，所述上承重板与所述压力传感器之间设有用于支撑所述上承重板的转接块，所述转接块与所述上承重板固定连接。进一步地，还包括用于将各所述下承重板上的所述压力传感器检测的压力数据传输到所述主控芯片模块的信号中转板。进一步地，所述主控芯片模块包括模拟多路选择器、用于控制所述模拟多路选择器的主控芯片、用于转换所述模拟多路选择器选择的信号且与所述主控芯片信号连接的模数转换模块。优选的，主控芯片的型号可为nrf52832或arm7、arm9、或fpga芯片。优选的，模数转换模块的型号可为ad676或ad677。优选的，所述模拟多路选择器的型号可为74hc4051，用于将信号中转板转换的信号选择性输送给主控芯片。进一步地，所述主控芯片模块还包括用于对所述模拟多路选择器选择的信号进行滤波且与所述模数转换模块信号连接的仪表运算放大器滤波模块。优选的，所述仪表运算放大器滤波模块的型号可选为ad8220，用于将模拟多路选择器选择的信号传输给主控芯片。进一步地，所述主控芯片模块还包括与所述主控芯片信号连接的信号发送模块。进一步地，所述信号发送模块为蓝牙传输模块或wifi模块。进一步地，还包括用于放置所述承托支架的床本体，所述床本体具有床头，所述承托支架靠近所述床头的一端与所述床头之间的距离范围为35cm-45cm，所述承托支架远离所述床头的一端与所述床头之间的距离范围为95cm-105cm。进一步地，所述承托支架为铝架，所述上承重板为铝板，所述下承重板为铝板，所述转接块为铝块。进一步地，还包括有弹簧、海绵和用于包覆所述承托支架的床垫面料。另一方面，提供人体部位识别方法，包括以下步骤：将上述床垫压力传感系统包括的所述压力传感器排列为若干排；将各排上任意相邻的两个所述压力传感器检测的压力数值相加求和得出第一位置数值，所述第一位置数值最大的区域识别为人体臀部；将各排上任意连续的三个所述压力传感器检测的压力数值相加求和得出第二位置数值，所述第二位置数值最大的区域识别为人体肩部。进一步地，还包括以下步骤：将人体肩部与人体臀部之间的位置沿人体肩部至人体臀部的方向依次识别为人体背部和人体腰部。进一步地，还包括以下步骤：识别出每排所述压力传感器检测到重心位置，并判断每排所述压力传感器检测到重心位置是否在同一直线上，若是，则识别人体为平躺，若否，则识别人体为侧躺。本发明的有益效果：人以各种姿势躺着时身体直接与上承重板接触并对上承重板施加压力，上承重板受力后向承托支架施力，各个压力传感器检测到各个上承重板与承托支架之间的相互作用力后将压力数据传输给主控芯片模块，各个压力传感器检测各个上承重板与承托支架之间的相互作用力进而得出人体不同部位施加的压力，相对于检测气囊的气压值来检测压力得出的数据准确度更高，相对于使用半导体压力薄膜来检测压力造价更低。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的传感系统中承托支架及相关部件的第一视角的结构示意图；图2为本发明的传感系统中承托支架及相关部件的第二视角的结构示意图；图3为本发明的传感系统中信号中转板与每块下承重板上的压力传感器之间的信号传输电路原理图；图4为本发明的传感系统中主控芯片模块的电路原理图；图5为本发明中承托支架、弹簧和海绵之间的位置示意图；图中：1、承托支架；2、上承重板；3、压力传感器；4、下承重板；5、转接块；6、弹簧；7、海绵；8、模拟多路选择器；9、主控芯片；10、模数转换模块；11、仪表运算放大器滤波模块；12、信号发送模块；13、信号中转板。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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。如图1-5所示，本发明实施例提出了一种床垫压力传感系统，包括主控芯片模块、承托支架1、设于承托支架1上的若干上承重板2、用于检测上承重板2与承托支架1之间的压力且与主控芯片模块信号连接的压力传感器3。在本发明的实施例中，人以各种姿势躺着时身体直接与上承重板2接触并对上承重板2施加压力，上承重板2受力后向承托支架1施力，各个压力传感器3检测到各个上承重板2与承托支架1之间的相互作用力后将压力数据传输给主控芯片模块，主控芯片模块根据预设的部位识别算法对各个压力传感器3检测到的压力进行分析计算，根据压力的分布范围及某个局部的压力大小再结合人体工程学原理识别出臀部及肩部等位置。各个压力传感器3检测各个上承重板2与承托支架1之间的相互作用力进而得出人体不同部位施加的压力，相对于检测气囊的气压值来检测压力得出的数据准确度更高，相对于使用半导体压力薄膜来检测压力造价更低。进一步地，请参阅图1-2，作为本发明提供的床垫压力传感系统的一种具体实施方式，承托支架1上设有若干用于安装上承重板2的下承重板4，压力传感器3位于各上承重板2与下承重板4之间，上承重板2与压力传感器3之间设有用于支撑上承重板2的转接块5，转接块5与上承重板2固定连接。具体地，下承重板4与承托支架1固定连接且为长条状，每个下承重板4上均设有若干个上承重板2，也即对所有的上承重板2进行分组。上承重板2通过转接块5对压力传感器3施加压力。进一步地，请参阅图1-3，作为本发明提供的床垫压力传感系统的一种具体实施方式，还包括用于将各下承重板4上的压力传感器3检测的压力数据传输到主控芯片模块的信号中转板13。具体地，每一块信号中转板13对应一个下承重板4，也即一块信号中转板13用于中转一块下承重板4上所有的压力传感器3的数据并将各压力传感器3的数据传输到主控芯片模块。进一步地，请参阅图1-4，作为本发明提供的床垫压力传感系统的一种具体实施方式，主控芯片模块包括模拟多路选择器8、用于控制模拟多路选择器8的主控芯片9、用于转换模拟多路选择器8选择的信号且与主控芯片9信号连接的模数转换模块10。具体地，主控芯片9控制模拟多路选择器8依次完成各路传感器的压力信号的选择，然后将压力信号通过模数转换模块10转换成数字信号后传送给主控芯片9，主控芯片9根据预设的部位识别算法对各个压力传感器3检测到的压力进行分析计算，根据压力的分布范围及某个局部的压力大小再结合人体工程学原理识别出臀部及肩部等位置。进一步地，请参阅图1-4，作为本发明提供的床垫压力传感系统的一种具体实施方式，主控芯片模块还包括用于对模拟多路选择器8选择的信号进行滤波且与模数转换模块10信号连接的仪表运算放大器滤波模块11。具体地，为了提高压力传感器3采集的信号的准确性，模拟多路选择器8选择的信号先经过仪表运算放大器滤波模块11进行放大滤波处理后再传输到模数转换模块10进行数据转换。进一步地，请参阅图1-4，作为本发明提供的床垫压力传感系统的一种具体实施方式，主控芯片模块还包括与主控芯片9信号连接的信号发送模块12。当主控芯片9将所有压力传感器3的信号获取一遍后，主控芯片9将压力数据进行整理后通过信号发送模块12发送给上位机。进一步地，作为本发明提供的床垫压力传感系统的一种具体实施方式，信号发送模块12为蓝牙传输模块或wifi模块。进一步地，请参阅图1-4，作为本发明提供的床垫压力传感系统的一种具体实施方式，还包括用于放置承托支架1的床本体，床本体具有床头，承托支架1靠近床头的一端与床头之间的距离范围为35cm-45cm，承托支架1远离床头的一端与床头之间的距离范围为95cm-105cm。具体地，将承托支架1靠近床头的一端与床头之间的距离范围设置为35cm-45cm，且承托支架1远离床头的一端与床头之间的距离范围设置为95cm-105cm，保证承托支架1上的压力传感器3被人体的肩部到臀部覆盖，压力传感器3可以测量整个脊椎部位的压力分布。进一步地，请参阅图1-4，作为本发明提供的床垫压力传感系统的一种具体实施方式，承托支架1为铝架，上承重板2为铝板，下承重板4为铝板，转接块5为铝块。将承托支架1选为铝架，上承重板2选为铝板，下承重板4选为铝板，转接块5选为铝块，保证床垫整体强度的同时减轻床垫的重量。进一步地，请参阅图5，作为本发明提供的床垫压力传感系统的一种具体实施方式，还包括有弹簧6、海绵7和用于包覆承托支架1、弹簧6及海绵7的床垫面料。进一步地，本发明实施例还提供了人体部位识别方法，包括以下步骤：将上述床垫压力传感系统包括的压力传感器3排列为若干排；将各排上任意相邻的两个压力传感器3检测的压力数值相加求和得出第一位置数值，第一位置数值最大的区域识别为人体臀部；将各排上任意连续的三个压力传感器3检测的压力数值相加求和得出第二位置数值，第二位置数值最大的区域识别为人体肩部。进一步地，作为本发明提供的人体部位识别方法的一种具体实施方式，还包括以下步骤：将人体肩部与人体臀部之间的位置沿人体肩部至人体臀部的方向依次识别为人体背部和人体腰部。进一步地，作为本发明提供的人体部位识别方法的一种具体实施方式，还包括以下步骤：识别出每排压力传感器3检测到重心位置，并判断每排压力传感器3检测到重心位置是否在同一直线上，若是，则识别人体为平躺，若否，则识别人体为侧躺。具体地，如图1-5所示，为了便于对本发明提供的人体部位识别方法进行描述，将传感器的数量优选为30个，下承重板4的数量为5个，每个下承重板4上的上承重板2及压力传感器3的数量均为6个也即压力传感器3分5排设置，每一个压力传感器3连出3个信号线，分别为电源vdd线、地线gnd线、信号vout线，每个下承重板4上的一组共6个压力传感器3的信号线连接到信号中转板13上。信号中转板13通过10pin的排线和主控芯片模块连接。由于压力传感器3的数据存在着其传感数据基准线随着温度变化而基线飘移的现象，采用温度系数较低的仪表运算放大器滤波模块11；为了节省成本而减少仪表运算放大器滤波模块11的个数，采用八选一模拟多路选择器8分时复用该仪表运算放大器滤波模块11。同时将5排压力传感器3分布在距床头40cm到100cm的位置，在人体睡眠时该位置覆盖到人体从肩部到臀部的位置，可以测量整个脊椎部位的压力分布。主控芯片9控制八选一模拟多路选择器8选择第一路压力传感器3信号经过仪表运算放大器滤波模块11和模数转换模块10转换成16位数字信号；主控芯片9接收到该数字信号之后控制八选一模拟多路选择器8选择第二路压力传感器3信号，接收第二路传感数据；一直到接收完8路传感信号，主控芯片9不断的循环获取传感器数据。当主控芯片9循环获取一遍数据后，主控芯片9将压力数据进行整理通过蓝牙传输模块发送给上位机。于本发明的实施例中，主控芯片9根据预设的部位识别算法对各个压力传感器3检测到的压力进行分析计算的部位识别算法为：预先输入算法程序，再将30个压力传感器3(5排，每排6个)的数据按表1进行排布形成传感器图谱：a11a12a13a14a15a16a21a22a23a24a25a26a31a32a33a34a35a36a41a42a43a44a45a46a51a52a53a54a55a56表1识别臀部位置：采取如表2所示的模板：11表2对传感传感器图谱上的各排压力传感器3进行遍历操作(也即将各排任意相邻的压力传感器3检测的压力数值相加)，将模板的值和对应的压力传感器3值相加求和，找到和值的最大值的位置为臀部的位置。识别肩部位置：采取如表3所示的模板：111表3对前两排(优选为靠近床头的两排，也可扩展到每一排，此处不限于前两排)传感器图谱进行遍历操作(也即将各排上任意连续的三个压力传感器3检测到的压力数值相加)，将模板的值和对应的压力传感器3的值相加求和，找到和值的最大值的位置为肩部的位置。再结合人体工程学原理，在肩部靠近臀部的一侧的位置背部，臀部靠近肩部的一侧的位置为腰部，依次确定肩部、背部、腰部和臀部。确定各个部位后，再对各排的6个压力传感器3进行计算，求出其平均值、方差进而得出其重心，再根据各排的重心是否在一条直线上、平均值及方差的大小判断人体为平躺还是侧躺的睡姿。显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页12