专利名称：预警保健床垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种床垫，特别是一种具有预警兼保健功能的床垫。
技术背景目前防火防盗报警系统大都是采用声光报警，但是这种报警方式只是针对 普通人，对于聋人只有光的报警起作用，而在夜间睡眠时，聋人将完全无法获 得报警信息，即使是普通人也有可能因睡眠过深而无法获得报警信息。专利号为200620008784.3的专利提供了一种用于聋人安全紧急警醒的装置，它主要由 基板、传动绳、扳机和击打锤组成，其锤柄和锤头均为弹性体，锤柄一端通过 固定销与基板相接，其基板钉在床板底部，使用时，扳机在回位装置的作用下 发生转动，张开的击打锤迅速回位并反复击大基板，产生震动，达到惊醒聋人 的目的。该装置可在远端叫醒沉睡中的人或盲人，但是该装置不能检测是否有 紧急情况，并且不能自动惊醒沉睡中的人或盲人，从而在火灾发生时无法保障 生命安全。 发明内容本发明提供一种可自动检测是否有危险情况，并能自动惊醒沉睡中的人或 盲人的床垫。本发明的解决方案是:在床垫1内安置有震动器2，在床垫1外设置传感器、控制器3及为其供电的电源系统6。震动器2分布在床垫1的床面内，控制器3 采集传感器的信号，将其与控制器3内设定的阈值做比较来控制震动器2的启 动。其中，传感器包括火焰传感器，氧气传感器，可燃气体传感器4，烟雾 传感器，温度传感器，红外探测器。为保障紧急情况下电力的供应，上述的电源系统6包括有可充电的后备电 池及充电电路，该电源将220V的市电转换成供震动器2、传感器、控制器3使 用的直流电。本发明可具有按摩保健功能，上述的控制器3可通过手动来控制震动器2 的启停，并且可分别控制不同震动器2的启停。上述的分布在床垫1的床面内的震动器2可均匀分布在床垫1的床面内，也可按人体接触床垫1的部位分布 在床垫l的床面内。为了用于集体宿舍的警情监控，本发明中的控制器3可将从传感器采集来 的预警信号通过传输网络发送到外部远端的监控台，可以通过有线网络发送信 息，也可以通过无线网络发送信息，尤其可利用目前较发达的GPRS网络将信 息发送到GPRS覆盖的任意远端的监控台。本发明的有益效果是采用上述方案后，遇到紧急情况(火灾或窃贼)时 可通过床垫的震动惊醒沉睡中的人或盲人。多种传感器及备用电池保证高可靠 性。本床垫兼有按摩作用。可并入通信网络，实现集体宿舍的警情监控。
图1是本发明的预警保健床垫上震动点的分布示意图； 图2是本发明的预警保健床垫中控制器的原理图。图3是本发明的预警保健床垫的控制器采用T8030作为GPRS输出功放时 的电位转换原理图。图中，l床垫，2、震动器，3、控制器，4、可燃气体传感器，5、 SIM100-E 模块电路，6、电源系统。
具体实施方式
本发明主要由多种传感器组成的探测系统、震动器2和控制器3组成的报 警控制系统、通信系统及为各系统供电的电源系统组成。下面对各个系统分别 加以说明。一、多种传感器组成的探测系统，通过探测火灾发生时室内火焰，氧气、可 燃气体、—雾、空气温度，来确定火灾的发生，通过红外探测来确定是否有人 进入，从裙判断是否发生盗窃。下面对本发明用到的各种传感器分别加以介绍。 火焰传感器通过XZ2-BZY-60火焰检测器来探测火焰，它是由控制器与 火焰传感器集成为一体的紫外火焰监测仪，结构简单，安装方便，能可靠地检 测、监测到火焰是否存在及其状态的显示。其工作电压为DC24V，报警时内部 继电器导通，输出24V电压值，工作温度-2(TC-8(TC。氧气传感器发生火灾时空气中氧气含量将会发生变化，这是火灾发生 时一个很重要的信息。氧气检测采用氧气捡测探头CGD-I-D02，该探头量程 为0-30°/。 vol,对应的输出电流信号为4-20mA，我们在检测仪和控制器之间接 一个电阻，将电流信号转化为电压信号输入控制器3的带A/D转换的管脚AIN1，由控制器3检测电压变化。控制器3内由软件设计一个电压门限，当 检测到的电压达到门限电压后，控制器3输出报警信号。工作温度为-10。C-60 °C，检测精度3%，反映时间〈OS。可燃气体传感器4:火灾发生前，通常都伴有可燃气体泄露，因此检测可燃 气体含量可避免火灾的发生。可燃气体检测采用TGS813可燃气体传感器4，该 传感器可探测天然气、液化气、煤气、 一氧化碳等多种气体，工作电压为24V, 加热丝电压为5V。如图2中的可燃气体传感器4的电路图所示，TGS813的引 脚1和引脚3短接后接回路电压；弓|脚4和引脚6短接后作为传感器的信号输 出端；引脚2和引脚5为传感器的加热丝的两端，外接加热电压。TGS813经负 载电阻RL(10K的可调电阻)转化输出为电压信号，电压信号输入到S3C44B0X 带A/D转换功能的管脚AINO,由S3C44B0X检测TGS318输出电压变化。 S3C44B0X中通过软件设定电压门限，当检测到TGS318输出电压超过门限后 进行报警。采用10K的可调电阻作为TGS318的负载电阻RL，输出信号的范围 可以通过调整可调电阻的比值实现微调。烟雾传感器这种传感器是通常的火灾报警系统首选的传感器。大多数的 火灾发生时，首先的物理现象是产生了烟雾，这是火灾发生的重要信息。采用 JTY-GD-T12型光电感烟探测器。该探测器工作电压为DC8V-28V宽电压，工作 环境为-10'C-5(TC。该探测器内置智能处理器和自动漂移补偿算法，内设烟雾浓 度报警门限，当探测烟雾达到报警门限时，探测器报警并输出5V电压信号。温度传感器采用新型数字温度传感器DS18B20,该芯片只占用一根I/O 数据线传输数据，结构简单，不需要外接电路，测量数据准确可靠。温度测量 范围为-55。C-125。C。 DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符 号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625"C/LSB形式表达，其中S为符号 位。例如+ 125'C的数字输出为07D0H，十25.0625-C的数字输出为0191H,这 样我们也是在S3C44B0X中设定温度门限对温度进行监控。红外探测器红外探测器是用来检测是否有小偷进入。采用BISS0001红外 人体检测组件，该组件工作电压为5V，工作温度为-20'C-7(TC最大探测距离为 7111,有人时可输出4.25￥髙电平，无人时为OV低电平。红外探测的传感器具有 方向性，在安装时安装在对着窗子外和门外的方向不会由使用者存在产生误报 信号。二、 震动器和控制器组成的报警控制系统。震动器2采用普通按摩椅用的震动电机。震动电机使用的电压一般为 5-24V，可持续转动3000h以上。控制器3采用基于S3C44BOX构成的电路，包括S3C44BOX、液晶屏、继 电器、外围电路等，如图2。本控制器3选用S3C44BOX作为主控制器，并使用16位总线。S3C44BOX 的AIN0 AIN1、 GPA1 GPA2脚、GPE2 GPE3脚作为各传感器的接入端。火焰 传感器、氧气传感器分别接入S3C44BOX的AIN0 AIN1脚，可燃气体传感器4、 烟雾传感器的输出分别通过电阻R4、 R6接入S3C44BOX的GPE2 GPE3脚， AIN0 AIN1、 GPE2 GPE3脚与地线之间分别接电阻RL、 R5、 R7、 R3。温度 传感器的输出直接接入S3C44BOX的GPA1脚,GPA1脚与+5V之间接电阻Rl 。 红外探测器的输出通过电阻R9接入S3C44BOX的GPA2脚，且与地之间接电 阻RIO。(如图2)液晶屏采用ARM7标准配置的NEC 256色240x320/3.5英寸真彩液晶屏， S3C44BOX的B0 B7脚作为液晶屏的数据端口 ， S3C44BOX的VFRAME脚、 VM脚、VLINE脚、VCLK脚作为液晶屏的控制端口，分别经两个驱动芯片 74HCT245接到液晶屏。 一个74HCT245的A0 A7脚分别接S3C44BOX的B0 B7 脚，其B0 B7脚接到液晶屏。另一个74HCT245的A0 A3分别接S3C44BOX 的VFRAME脚、VM脚、VLINE脚、VCLK脚，其B0 B3脚接到液晶屏。S3C44BOX的GPE3脚作为控制震动电机启停的端口 ，通过R8接三极管 Ql的控制端(基极)，Ql的发射极接地、集电极接继电器控制端，继电器并接 一个保护二极管Dl (如图2)。通过继电器控制各震动电机的启停。震动电机 使用24V电源。若实现按摩功能，可在S3C44BOX的一个输入端口设置一个手动的开关， 通过输入开关信号控制震动电机的启停。若需要床垫1上不同位置的震动电机 分别启停，需要设置多个手动开关，输入到S3C44BOX不同的输入端口，同时 S3C44BOX不同的输出端口分别控制多个继电器，不同位置的震动电机分别受 不同继电器控制，使不同位置的震动电机分别启停。 三、通信系统S3C44BOX具有可编程通信功能，可实现有线或无线串行通信。本实施例 使用GPRS无线网络。因S3C44BOX功率较低需要GPRS模块LT8030进行放大。因LT8030使用RS232接口，本实施例中使用MAX232进行串行通信接口 与RS232接口之间的电平转换。如图3， MAX232的T1IN脚接S3C44BOX的 TXD脚，MAX232的TIOUT脚接S3C44BOX的RXD脚。MAX232使用+5V 电源，MAX232的V+脚与+5V间接10nF电容、V-脚与地间接10nF电容,MAX232 的VCC脚与地间接O.lnF电容，MAX232的Cl+脚与Cl-脚间接10nF电容， MAX232的C2+脚与C2-脚间接10nF电容。MAX232的T20UT脚与T1IN脚 接至GPRS模块LT8030的TXD和RXD。为了更方便地利用GPRS网络，还可以采用基于SIM100-E的GPRS模块 (如图2)。 SIM100-E模块是SIMCOM公司提供的GPRS模块，具有标准AT 命令接口，可采用锂电池供电，电压范围为3.3-4.6V,支持GSM900/DCS1800 双频，外接SIM卡，可以提供GPRS数据通信、短消息、GSM语音等业务。 在本报警震动床中引入SIM100-E模块，我们主要使用的是短消息业务。当有 任何一项监控参数超标时，S3C44B0X微处理器会同时给该模块发出命令，由 模块中的SIM卡接口电路部分发送一条预先编辑好的短信息如"1121室发生 火灾"到小区保安或亲属的手机上，短信息的内容可以在该模块的软件设计中 设定。模块支持外部SIM卡，可直接与3.0VSIM卡连接，SIMJ/0为SIM输 入输出数据接口。对于SIM100-E，串口部分的电平基准为2.8V，可以串接一 个100Q的电阻实现电平的匹配，因此S3C44B0X的TXD和RXD分别通过两 个100 Q电阻接到SIM100-E的TXD和RXD。 SIM100-E模块的外围电路和 元件如图2所示的SIM100-E模块电路5。S3C44BOX是可编程芯片，其端口可通过编程实现不同功能，其变化不局 限在以上的方案。 四、电源系统本实施例使用的电源采用5V和24V两种直流电源。并且备有24V的可充 电蓄电池。本实施例使用的电源包含24V充电电路。其电路组成如下为防止市电断电时影响该系统工作，在电源系统6中加入了断电应急电路， 原理图见图2的电源系统6。它由交流供电回路，切换控制电路等组成。其中 变压器B1起市电检测与降压作用，BG1工作在开关状态。当市电正常时，若 要向蓄电池E充电，则可合上开关K1接通市电，此时，市电通过变压器B1 降压，QL整流，C1滤波得到24V直流电。此直流电一方面经R1， R2分压， 使三极管BG1导通，继电器J吸合两动触头合向l-l'端，这样两触头间可直接从A、 B间获得24V直流电压。另一方面经二极管D1向蓄电池充电。当市电中断时，变压器B1次级与整流电路无电压输出，二极管D1和三级 管BG1截止，继电器J处于释放状态，其两动触头合向2-2，端，此时，蓄电池 向两触头间供电。得到24V电压后，为满足系统5V电压需要，通过三端稳压器GM7805来 获得DC5V，两端加电容滤波(输入端接0.33 U F的电容C25，输出端接0.1 u F 的电容C26)，为减少7805发热问题，我们在输入端串接一个电阻(50Q的电 阻R25)来达到分压、限流的作用，另外在实际工作中为7805加装散热片来條 低温度。这样整个系统在市电断电后仍可正常工作，做到不间断监控报警。电路中的蓄电池可使用各种类型的24V蓄电池。本实施例中使用镍氢电池。
权利要求
1. 预警保健床垫，震动器(2)放在床垫(1)内，传感器、控制器(3)及为其供电的电源放在床垫(1)外，其特征在于震动器(2)分布在床垫(1)的床面内；控制器(3)采集传感器的信号，将其与控制器(3)内设定的阈值做比较来控制震动器(2)的启动。
2. 根据权利要求1所述的预警保健床垫，其特征在于所述的传感器包括: 火焰传感器，氧气传感器，可燃气体传感器(4)，烟雾传感器，温度传感 器，红外探测器。
3. 根据权利要求1所述的预警保健床垫，其特征在于所述的电源带有可 充电的后备电池及充电电路。
4. 根据权利要求1所述的预警保健床垫，其特征在于所述的控制器(3)可通过手动来控制震动器(2)的启停。
5. 根据权利要求4所述的预警保健床垫，其特征在于所述的控制器(3)可 通过手动来分别控制不同震动器(2)的启停。
6. 根据权利要求1所述的预警保健床垫，其特征在于所述的震动器(2)均匀分布在床垫(l)的床面内。
7. 根据权利要求1所述的预警保健床垫，其特征在于所述的震动器(2)按人体接触床垫(l)的部位分布在床垫(l)的床面内。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的预警保健床垫，其特征在于所述的控 制器(3)可通过传输网络，将从传感器采集来的预警信号传输到外部的监控台。
9. 根据权利要求8所述的预警保健床垫，其特征在于所述的控制器(3)可通过无线传输网络，将从传感器采集来的预警信号传输到外部的监控台。
10. 根据权利要求9所述的预警保健床垫，其特征在于所述的控制器(3)可 通过GPRS传输网络，将从传感器采集来的预警信号传输到外部的监控 台。
11. 根据权利要求l、 3所述的预警保健床垫，其特征在于所述的电源电路 如下受开关Kl控制的220V市电经变压器Bl降压、整流桥QL整流、电容C1滤波，得到24V直流，该直流通过电阻R12、 Rll分压，使三极 管BG1工作在开关状态，220V市电接通时三极管BG1导通，220V市电 断开时三极管BG1截止；三极管BG1控制继电器J，继电器J控制将直 流24V—方面输出，另一方面经二极管D1向24V蓄电池E充电，或将 蓄电池E的24V输出；当继电器J吸合时将直流24V输出和向24V蓄电 池E充电，当继电器J断开时将蓄电池E的24V输出；输出的24V直流 电一方面作为24V电源的输出，另一方面送到电压转换芯片7805使其作 为输出5V的直流电源；在电压转换芯片7805两端加电容C25、 C26滤 波，输入端电容值为0.33uF，输入端电容值为0.1liF，并在输入端串接 50Q的电阻R25来达到分压、限流的作用，且在实际工作中为7805加装 散热片来降低温度。
全文摘要
预警保健床垫，涉及一种床垫，特别是一种具有预警兼保健功能的床垫。本发明在床垫1内安置有震动器2，在床垫1外设置多种传感器、控制器3及为其供电的电源系统6。震动器2分布在床垫1的床面内，控制器3采集传感器的信号，将其与控制器3内设定的阈值做比较来控制震动器2的启动。其中，传感器包括火焰传感器，氧气传感器，可燃气体传感器4，烟雾传感器，温度传感器，红外探测器。电源系统6包括有可充电的后备电池及充电电路。本发明中的震动器2具有手动控制机构，使床垫具有按摩保健功能。并且发明中的控制器3可以通过无线网络发送信息，尤其可利用目前较发达的GPRS网络将报警信息发送到GPRS覆盖的任意远端的监控台。
文档编号G08B6/00GK101238936SQ20081010119
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者进 徐, 田景文, 高美娟 申请人:北京联合大学