专利名称：儿童睡眠防蹬被智能报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能检测儿童睡眠时盖被子的状态，并能够在其所盖被子被蹬落时 及时报警通知家长，能有效保护儿童健康的装置。
背景技术：
儿童(包括婴幼儿)在晚上睡眠时经常会蹬落被子，或者翻身时离开被子，严重时造成 儿童着凉感冒等病症，影响儿童身体健康及家庭的日常生活。对于这个问题，目前基本还是 依赖于其家长在其睡觉时不定期察看，尽管当前市场上也有类似的装置能够部分满足需求， 但它们的技术实现还基本停留在利用简单的触点报警，在儿童身体上放置温度传感器，甚至 需要儿童穿特殊衣物等办法来实现，不属于完全非接触监测，存在着操作复杂，可靠性低等 问题。如专利号为90223728. 4就是一种儿童睡眠防蹬被报警器，其特点在于提供一种无触点 的光控技术，实现儿童蹬被报警，其专利技术的不足之处在于需要将装置夹于被子上，不属 于完全非接触式监测方式。
发明内容
本实用新型提供了一种智能装置，操作方便，能够以完全非接触的方式，可靠地监测儿 童睡眠时所盖被子的状态，并能够在被子被蹬落的状态下及时发出报警，通知其家长，以免 儿童着凉，保证其健康。
为了实现上述目标，本实用新型解决问题所采用的技术方案是采用被动红外传感技术 ，通过红外透镜将儿童床区域的具有人体特征的红外能量收集到红外传感器中，并以电信号 方式输出，通过放大电路将该信号放大，微处理器内部的A/D模块将该信号数字化，并采集 进微处理器内部的存储器，以供微处理器进一步数据分析处理。利用儿童身上盖着被子与没 有盖被子(或者部分盖被子)时发出的红外能量差异，微处理器通过数字信号处理算法，能 够对于儿童身上盖被子的状态进行判断，并且在被子被蹬落的情况下，通过无线通讯方式通 知报警模块，发出声音或者振动，及时让儿童家长知道，以重新帮儿童盖好被子。
所述的核心处理电路模块中采用16位微处理器作为核心处理器，外围模块包括电源电路 、放大电路、操作按钮与无线通信等模块，系统结构示意图如图l示。微处理器是整个系统的枢纽，集成了A/D模块与I/0模块等，电源采用电池供电，操作按钮主要包括启动按钮与复 位按钮。无线发送模块与报警模块中的无线接收模块对应。报警模块中的电源同样采用电池 供电。在报警模块接收到报警信号后，报警模块启动声音与振动电路，发出声音与振动来提 醒家长。
所述的红外探头中红外传感器前端装有与其匹配的红外透镜，是针对适当的儿童床大小 与红外探头安装位置设计的，该红外透镜一方面使得仅针对于儿童床区域的红外能量进行监 测，防止了如家里的宠物带来的干扰等问题，另一方面该红外透镜只容许有人体特征的红外 能量通过，进一步限制了可见光等能量对于传感器的干扰。
所述的无线通讯方式，通讯信号采用编码方式，这样可以有效防止附近同类产品带来的 干扰。
本实用新型的有益效果是，属于完全非接触方式，不会影响儿童日常的衣着，床及被物 的使用。使用简单方便，在首次安装调整好后，只需要在每次使用前设定就能正常使用。采 用有选择的区域监控方式、数字信号处理算法及编码的无线通讯方式有效提高了系统的可靠 性，误报率极低，使系统具有相当的实用性。
图l是本实用新型系统结构示意图。 图2是数字信号处理算法方框图。
图中标号l为红外透镜，2为红外传感器，3为放大电路，4为A/D模块，5为I/0模块， 6为操作按钮，7为电源，8为微处理器，9为无线发送模块，IO为无线通信信号，ll为声音振 动电路，12为无线接收模块，13为电源。
具体实施方式
在靠儿童床的墙上2 3米高处固定红外传感探头，并调整好方位，以使儿童床区域都在 红外传感探头的范围之内，在安置好儿童并已盖好被子的条件下，按下启动按钮，系统开始 正常工作， 一旦儿童在蹬开被子，或者翻身时离开被子时，系统能够及时监测到，并通过无 线通讯方式告知报警模块，发出声音或者振动，以提示其家长需要为儿童重新盖好被子。在 盖好被子后，报警模块停止报警。在儿童起床前，只需要按下复位按钮，系统便暂时停止检 测，处于待机状态。
下面对各模块分别加以介绍。
红外探头为红外透镜与红外传感器的组合，将其设计为一体，方便使用与维护。整个红
4外探头的视角为30度至45度，根据儿童床的大小及探头安装位置的高度选择适当视角范围的 探头。通常状态下，人体发出的主要红外辐射波长在9 10微米左右，采用菲涅尔透镜可以将 进入透镜的红外辐射峰值波长限制在10微米附近，这样可以有效防止可见光及其它波段能量 对于传感器的干扰。红外传感器的输入波长通常是一个范围，如0.75 11微米，选择在IO 微米波长有较大输出的红外传感器即可。
核心处理电路模块的核心器件是微处理器，在本设计中选用16位微处理器，该处理器将 功能强大的CPU与一系列高性能的外围单元集成在一起，包括10-bit的A/D模块、1/0模块、 片内存储器等。红外传感器输出的电压一般只有几个毫伏，因此需要用放大电路将信号放大 ，由微处理器的内部A/D模块数字化，并采集到片内存储器，采样频率可根据数字信号处理 算法调整，本设计中采样频率为100Hz。微处理器运行数字信号处理算法后，将结果输出。 操作按钮主要包括启动按钮与复位按钮，末按下按钮时，1/0输入为高电平，按下按钮，使 工/0输入为低电平，从高电平到低电平的跳变触发运行中断程序，以进行相应的处理。无线 发送模块与报警模块的无线接收模块对应，核心处理电路模块的无线发送模块发送报警信号 ，报警模块的无线接收模块接收报警信号。本设计中编码芯片采用PT2262，解码芯片为 PT2272，主频为315腿z，发送距离可达100米。对于每一组收发组合，在出厂前事先设定编 码，以防止相互干扰。当系统检测到被子已被蹬掉时，微处理器触发无线发送模块，将编码 信息发给报警器的无线接收模块。核心处理电路模块的电源采用电池供电，由于电池的电压 会随着耗电而降低，因此还需要稳定芯片来提供系统所需电压，微处理器的电压为3.3V，放 大电路所需要的电压为5.0V。
报警模块通常放置在儿童家长能够及时感知的地方，其主要包括三部分，电源、无线接 收模块与声音振动发生电路，电源同样采用电池供电，并用稳压芯片将模块电压稳定在5.0V 。在无线接收模块接收到与之对应的编码后，将触发声音与振动电路工作，发出乐音及振动 ，及时提醒儿童家长为其重新盖好被子。
图2为微处理器数字信号处理算法框图，在将放大后的信号采集到微处理器的内存储器 上得到数据系列k，先用FIR数字滤波器对数据进行滤波处理，本设计用采用的FIR数字滤波 器采用256结点，频率响应为5Hz。滤波结束后得到数据s，分别计算两个时间窗内数据的平 均值S1与S2 (第一个时间窗口为当前l秒钟，第二个时间窗口为后一秒钟)，计算两者的绝 对差值AS，当AS大于某一阈值A时，可以认为儿童的被子已被其蹬掉，可以发出报警信号 ，否则再次进入下一次采集，计算循环。
权利要求1、一种儿童睡眠防蹬被智能报警器，其特征在于包括红外探头模块、核心处理电路模块及报警模块。
2、 根据权利要求l所述的儿童睡眠防蹬被智能报警器，其特征在于所述的红外探头模块 中红外传感器前端装有与其匹配的红外透镜。
3、 根据权利要求l所述的儿童睡眠防蹬被智能报警器，其特征在于所述的核心处理电路 模块中放大电路与红外探头模块相连，放大电路的输出与微处理模块的A/D模块相连。
4、 根据权利要求l所述的儿童睡眠防蹬被智能报警器，其特征在于所述的核心处理电路 模块包含无线发送模块，报警模块包含无线接收模块。
专利摘要本实用新型是一种儿童(包括婴幼儿)睡眠蹬落被子智能报警器。儿童在睡眠中蹬落被子或者翻身离开被子时，利用被动式红外传感技术，自动监测儿童床区域人体特征的红外能量变化，利用数字信号处理算法对信号进行实时分析，实现自动报警，提醒其家长为其盖好被子，以免着凉，保证其健康。本报警器主要由三个模块构成，包括红外探头模块、核心处理电路模块及报警模块，具有完全非接触方式检测，操作简单，可靠性高，误报率极低等特点，具有相当的实用性。
文档编号G08B21/24GK201429893SQ20092030330
公开日2010年3月24日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者潘亚君 申请人:潘亚君