一种电容式智能工位检测系统的制作方法

本发明涉及工位检测技术领域，特别是一种电容式智能工位检测系统。

背景技术：

随着公司办公资源紧张，人员精细化管理需求以及节能环保需求增加，工作人员的在位检测以及办公电器的节能管理逐步变得更加精细和智能。

中国专利《智能客椅及用于采集数据的客椅系统》(cn109981799a)，公开了一种智能客椅及用于采集数据的客椅系统，该客椅包括包括客椅本体、电子模块、zigbee组网配置按键，电子模块设置在客椅本体内，zigbee组网配置按键设置在客椅本体的上表面并与电子模块对应连接；本发明的智能客椅通过zigbee组网配置按键感应客户是否使用客椅，从而获得客户的进店信息。

中国专利《图书馆座位管理系统》(cn208432884u)，公开了一种图书馆座位管理系统，采用配备热释传感器或压力传感器的座椅，监测图书馆座位是否空闲。

这些工位或者座椅的检测普遍采用热释电红外传感器、微波感应器、机械按键等方式，但是这些方式存在多种缺陷：

首先，因工作电磁环境复杂，人员来往频繁，环境温湿度干扰以及传感器探测角度等问题造成检测可靠性低，不能满足稳定和精细化管理的需求。

其次，传统的工位检装置由于功耗高，需要长期供电，存在漏电等安全性风险。

再次，传统的工位检测装置还存在体积大不美观，布线多，功耗高，隐蔽性不好等原因造成办公室智能化改造困难，办公环境不舒适。

最后，传统的工位检测装置需要大量的分立元件和特殊的外壳材料导致单位成本高昂，一致性不好，生产复杂，安装调试复杂。造成企业采购成本高，需要安排人员安装调试和周期维护。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可靠性高、安装调试时间短、生产和维护成本低、管理方便的工位检测系统，主要解决上述现有技术存在的问题。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种电容式智能工位检测系统，其特征在于，包含电容检测传感器、工位检测装置、远程管理平台和移动app；所述工位检测装置包含锂电池电源模块、电容式感应模块、无线传输模块和微处理器模块；所述锂电池电源模块为所述电容式感应模块、所述无线传输模块和所述微处理器模块提供工作电源；

所述电容检测传感器在人体接近时产生电容变化，由所述电容式感应模块处理后，交给所述微处理器模块检测，完成人体识别，形成工位状态数据；所述微处理器模块将所述工位状态数据通过所述无线传输模块发送到所述远程管理平台；

所述远程管理平台接收、处理并保存来自所述工位检测装置的所述工位状态数据，利用历史所述工位状态数据，生成并保存用户习惯信息，并通过所述移动app反馈给用户。

进一步地，所述电容检测传感器包括绝缘覆盖层、平行板电极和绝缘基板；所述电容式感应模块包括信号调理电路；所述信号调理电路周期性的向所述电容检测传感器充放电，根据所述电容检测传感器上报的电容值，向所述微处理器模块输出脉冲数量；所述微处理器模块通过数字滤波计算所述电容式感应模块输出的电容变化，得到所述工位状态数据。

进一步地，当所述工位状态数据在l分钟内变化不超过阈值时，所述微处理器模块结束和所述远程管理平台通讯后进入休眠状态；

所述电容式感应模块包含中断模块，当所述电容式感应模块输出的脉冲数量达到阈值时，所述中断模块向所述微处理器发送中断信号；所述微处理器在处于所述休眠模式时收到所述中断信号，则进入正常工作状态。

进一步地，所述微处理器包含定时器，所述定时器每隔m小时向所述微处理发送中断信号；所述微处理器收到定时器中断信号后，向所述远程管理平台发送心跳包；

如果所述微处理器在处于休眠模式时收到所述中断信号，先进入正常工作状态，然后向所述远程管理平台发送所述心跳包；

所述远程管理平台监测来自所述工位检测系统的所述工位状态数据和所述心跳包，如果持续m小时未收到任何所述工位状态数据或者所述心跳包，则判定所述工位检测系统处于非正常状态。

进一步地，所述远程管理平台包括数据处理中心、数据库；所述数据处理中心完成所述工位状态数据的接收和处理工作，并将所述工位状态数据和所述用户习惯信息存储于所述数据库中。

进一步地，所述锂电池电源模块包括锂电池充放电管理模块、升降压模块和低功耗功率管理模块；

所述无线传输模块是2.4g无线传输模块，包括2.4g天线、2.4g滤波模块、无线功率放大模块和无线调制解调模块。

进一步地，所述微处理器模块还包含电量检测模块；当所述微处理器模块检测到所述工位状态数据异常，或者通过所述电量检测模块检测到所述工位检测装置处于低电量状态，将异常状态上报至所述远程管理平台；所述远程管理平台将所述异常状态通过所述移动app或后台工单系统提醒用户。

进一步地，用户利用所述移动app设置调试信息或者控制信息，通过所述远程管理平台发送给所述工位检测装置，进行远程调试和管理；所述工位检测装置接收到所述调试信息或者所述控制信息后，执行所述调试信息或者所述控制信息。

进一步地，所述工位检测装置还包含温湿度传感器；所述远程管理平台每隔n小时下发所述用户习惯信息；所述工位检测装置保存所述用户习惯信息，接收所述温湿度传感器采集的温湿度信息，结合所述用户习惯信息，生成校准信息，对所述电容式感应模块的参数进行调整。

进一步地，当所述工位状态数据在l分钟内变化不超过阈值时，所述微处理器模块结束和所述远程管理平台通讯后进入休眠状态；当所述无线传输模块收到调试信息或者所述控制信息时，向所述微处理器发送唤醒信号；所述微处理器在处于所述休眠模式时收到所述唤醒信号，则进入正常工作状态。

本发明引入了电容式感应技术，利用电容充放电、电容寄生原理、小信号调理、滤波技术、自适应校准技术提供高可靠性工位检测，对工位多种状态和场景进行检测和运算分析得出准确的工位状态信息，可以提供低功耗高可靠性、一机多位，无线工位状态数据传输减少现场布线，解决了传统探测方式布线繁杂，误触，体积大，容易受环境温湿度干扰，成本高等问题。

鉴于上述技术特征，本发明具有如下优点：

1、低成本：电容式感应模块、2.4g无线传输模块、微处理器模块为集成soc芯片，节约装置体积和节省外围电路成本。电容式感应模块无需复杂的光学、微波器件，利用pcb/fpc柔性电极即可探测电容值变化,无机械装置，不宜老化磨损，使用寿命长、一致性好。单个装置可提供多个检测通道，微处理器模块对多个通道进行处理，实现一机多位，进一步降低工位检测成本。

2、功能强：通过服务器作为数据管理和控制中心，手机app提供人机双向交互。实现办公电器联动节能管理，人员管理。

3、安装方便：体积小，隐蔽性好，外观美观，设计灵活，可以不破坏办公环境。电容式感应模块电极大小形状可调整，适应不同的物体表面。降低安装调试难度。2.4g无线传输模块利用无线技术即可发送和接收数据，无需布线。

4、低功耗：通过电容式感应模块唤醒和微处理器模块低功耗管理等技术，实现锂电池长时间低电压低电流供电节约电能绿色办公。

附图说明

图1是本发明中一个较佳实施例的各模块组成信示意图；

图2是本发明中一个较佳实施例进行工位检测的流程图。

图中：1-电容检测传感器，2-工位检测装置，3-远程管理平台；

101-绝缘覆盖层，102-平行板电极，103-绝缘基板；

201-电容式感应模块，202-微处理器模块，203-2.4g无线传输模块，204-锂电池电源模块。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

请参阅图1，本发明的一种智能工位检测系统，包含电容检测传感器1、工位检测装置2、远程管理平台3和移动app。工位检测装置2包括电容式感应模块201、微处理器模块202、2.4g无线传输模块203和锂电池电源模块204。

其中，电容检测传感器1由绝缘覆盖层101、平行板电极102和绝缘基板103组成，当有人体靠近平行板电极102之上的绝缘覆盖层101时，平行板电极102的电容量根据接触(高电容)与未受到接触(低电容)两种情况发生变化。电容式感应模块201由信号调理电路构成，信号调理电路周期性的向电容检测传感器1充放电，当电容检测传感器1的电容值变化的时候，电容检测传感器1中平行板电极102上的电压变化速率也发生变化。信号调理电路将电压变化率调制成输出脉冲数量，发送给微处理器模块2，同时向微处理器模块2发送中断信号。微处理器模块2对脉冲进行滤波，计算出工位状态数据。

2.4g无线传输模块203是一个无线数据物理层传输装置，包括2.4g天线、2.4g滤波模块、无线功率放大模块，无线调制解调模块。锂电池电源模块204包括锂电池充放电管理模块、升降压模块、低功耗功率管理模块，为系统中其他模块提供工作电源。锂电池供电模块204的输出端分别连接电容式感应模块201、微处理器模块202和2.4g无线传输模块203。

电容式感应模块201的输出端连接微处理器模块202，提供中断唤醒以及平行板电极102电容值；微处理器模块202的输入输出端连接2.4g无线传输模块203，微处理器模块202将电极电容值处理加工为工位状态数据并调制为链路层数据通过2.4g无线传输模块203发送。微处理器模块202还接收来自2.4g无线传输模块203的控制数据和调试信息，使得工位检测装置2能够被远程调试和控制。2.4g无线传输模块203在收到远程管理平台3下发的控制数据和调试信息，向微处理器模块202发送唤醒信息。

远程管理平台3包括数据处理中心和数据库，接收并保存来自工位检测装置2的工位状态数据，处理工位状态数据得到用户习惯信息等加工后的数据，生成一系列数据报告，进一步地通过移动app提供用户交互，还可以根据积累的用户习惯实现办公电器联动节能管理，人员管理。远程管理平台3每隔设定时间(默认24小时)向工位检测装置2下发针对工位检测装置2的用户习惯信息。

当工位检测装置2检测到的工位状态数据异常(比如电容值超出检测量程)或者低电量状态，工位检测装置2会将异常状态上报至远程管理平台3，通过移动app或后台工单系统提醒用户或设备商进行处理。

用户可以通过移动app，生成调试信息或者控制信息，通过远程管理平台3发送给工位检测装置2，进行远程调试和管理，例如预约定时开关等。

微处理器模块202通过提供休眠模式和正常工作模式的切换提供低功耗功能。微处理器模块202得到工位状态后，进一步通过智能的自适应校准算法保证工位状态和实际相符合，在工位状态数据设定时间(默认1分钟)内变化较小时自动进入休眠模式。休眠模式可以由电容式感应模块201发送的中断信息唤醒，也可以由来自2.4g无线传输模块203发送的唤醒信息唤醒,以及微处理模块的定时器唤醒。在正常工作模式下，微处理器模块202将工位状态数据通过2.4g无线传输模块203发送至网关，由网关转发至远程管理平台3实现智能工位状态管理、办公电器联动节能管理、久坐提醒等功能。

微处理器模块202同时还提供心跳包机制，保证远程管理平台3可以监控微处理器模块202的正常工作状态。微处理模块202还包含一个定时器，定时器被设置成每隔一段时间(默认24小时)，向微处理器202发送一次中断信息。微处理器202收到中断信息的时候，如果处于休眠状态，那么先被唤醒进入正常工作模式，然后向远程管理平台3发送心跳包信息。如果微处理器202在收到中断信息的时候已经处于正常工作模式，那么就直接发送心跳包信息。同时，远程管理平台3记录收到的来自微处理器模块202的信息，包含工位状态数据和心跳包数据。如果在设定的时间内(和定时器时间一致，默认是24小时)，没有收到任何工位状态数据或者心跳包数据，则认为该微处理器模块202对应的工位检测装置2处于非正常状态(掉电或者故障)。

请参阅图2，电容式工位检测系统的工作流程，包含电容式感应模块的流程、微处理器模块流程、无线传输模块流程以及远程管理平台的流程。

其中，电容式感应模块的流程包含以下步骤：

步骤401、电容式感应模块的信号调理电路模块周期性对平行板电极充放电，并检测电压。

步骤402、电容检测传感器的平行板电极电容变化时，信号调理电路模块检测电压变化速率，输出脉冲。

步骤403、电容式感应模块计数固定时间间隔内的收到的脉冲数量。

步骤404、当固定时间间隔内的脉冲数量达到用户事先设定的阈值的时候，向微处理器发送中断并进入(微处理器步骤)步骤501，否则回到步骤402。

步骤405、调整电容式感应模块的参数，以保证装置的可靠性。

微处理器模块流程的包含以下步骤：

步骤501、当微处理器收到电容式感应模块的中断信息后，如果微处理器处于休眠模式，那么在收到中断后被唤醒进入正常工作模式。

步骤502、处于正常工作模式的微处理器，通过数字滤波得到电容式感应模块输出的电容变化，进一步计算出工位状态数据。

步骤503、微处理器保存当前电容值为历史电容数据。

步骤504、微处理器根据历史电容数据、工作环境温湿度数据进行自适应校准，计算得到合适的基线值和阈值等电容式感应模块的参数，跳转到步骤405执行，执行完毕后进入步骤505。

步骤505、微处理器跳转到(无线传输模块流程步骤)步骤601开始执行发送工位状态数据的任务，执行完成后进入步骤506。

步骤506、微处理器判断在设定的时间内(默认1分钟)，如果电容变化值比较小，那么就进入步骤512，反之进入步骤502。

步骤507、当微处理器收到定时器的中断信息后，如果微处理器处于休眠模式，那么在收到中断后被唤醒进入正常工作模式。

步骤508、微处理器跳转到(无线传输模块流程步骤)步骤601开始执行发送心跳包的任务，执行完成后进入步骤512。

步骤509、当微处理器收到无线传输模块的中断信息后，如果微处理器处于休眠模式，那么在收到中断后被唤醒进入正常工作模式。

步骤510、微处理器处理并保存调试信息或者控制信息，并加以执行。

步骤511、如果收到的调试信息或者控制信息包含用户习惯信息，微处理器根据装置中的温湿度数据,结合远程管理平台下发的用户习惯信息，计算出电容式感应模块的校准参数，转到步骤405执行，执行完毕后进入步骤512。

步骤512、微处理器进入休眠状态。

无线传输模块流程的流程包含发送给和接收两类工作，其中发送流程包含以下步骤：

步骤601、无线传输模块调制工位状态数据。

步骤602、无线传输模块将调制后的信号进行滤波和功率放大。

步骤603、无线传输模块通过无线天线与远程管理平台通信。

无线传输模块流程的流程包含发送给和接收两类工作，其中接收流程包含以下步骤：

步骤603、无线传输模块通过无线天线与远程管理平台通信。

步骤604、当无线天线收到来自远程平台的信号的时候，对信号进行功率放大和滤波。

步骤605、无线传输模块解调信号，发送中断信息给微处理器，进入(微处理器步骤)步骤509继续处理。无线传输模块的接收完成。

远程管理平台的流程包含以下步骤：

步骤701、远程管理平台的网关接收信号，包含来自工位检测系统上报的工位状态数据、心跳包和移动app的交互数据。

步骤702、远程管理平台请求服务器。

步骤703、远程管理平台接收、处理来自工位检测装置的心跳包。远程管理平台接收、处理并保存来自工位检测装置的工位状态数据至数据库，然后利用历史工位状态数据，生成并保存用户习惯信息。

步骤704、远程管理平台更新移动app的交互内容，并通过网关发送给移动app。移动app将处理结果反馈给用户。用户也可以利用移动app设置调试信息或者控制信息，通过网关发送给远程管理平台。

步骤705、远程管理平台检测移动app返回的信息，当发现不存在调试信息或者控制信息时，进入步骤707，否则进入步骤706。

步骤706、通过网关下发调试信息或者控制信息到工位检测装置。

步骤707、远程管理平台处理完成。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。