本发明涉及公共安全服务技术领域，具体是指一种学生床安全防护与警报装置与方法。
背景技术：
据统计，2016年，全国共有在校小学生人数9984万人、在校初中生人数4305.4万人、在校高中人数2373.4万人、在校大学生人数2599.1万人、在校研究生人数200.4万人，在校学生总数高达1.9亿人，其中初中以上学生近1亿人，如果按照50%的学生住校，住校生达到5000万人，需要的学生高低床达2500万个。
当前，学生床一般为高低床，普遍极为简易，缺乏安全防护装置。如何为在校学生提供安全可靠的睡眠防护装置是一项重大的公益性问题，但是，现有的学生床安全防护装置难以提供足够的安全保障。有些学生床的护栏做的过于长，甚至四周围起，犹如婴儿床，出入不便，有学生床在朝脚的方向留下一个上下梯的缺口，使用起来不够灵活，占有空间大，有些压抑，甚至可能引起心理问题。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种便捷性好、安全性高、具备安全防护和智能警报功能的学生床安全防护与警报装置与方法。
本发明采用如下技术方案：
一种学生床安全防护与警报装置，包括：防护支架、警报床垫和智能控制盒，防护支架焊接在学生床外侧起到物理防护作用，警报床垫放置在学生床上，通过其内置的振动传感器起到警示作用，智能控制盒通过信号线与电源线将防护支架和警报床垫连接在一起，起到信号连接和控制防护与警示设备的作用；
所述的防护支架，包括：长方形固定支架、垂直可伸缩支架、水平可伸缩支架、磁性销钉、压力传感器、信号插孔和电源插孔；垂直可伸缩支架和水平可伸缩支架垂直交叉焊接于长方形固定支架；
所述的垂直可伸缩支架由冂形的垂直不锈钢套管I、凵形垂直不锈钢套管II和带圆环的导线A组成，垂直不锈钢套管I可完全内置入垂直不锈钢套管II，也可拉出垂直不锈钢套管I起到加高防护支架作用，在垂直不锈钢套管I和垂直不锈钢套管II的一端有防脱焊块，当垂直不锈钢套管I拉出时起到防脱作用；
所述的水平可伸缩支架由匚形的水平不锈钢套管I、倒匚形水平不锈钢套管II和带圆环的导线B组成，水平不锈钢套管I可完全内置入水平不锈钢套管II，也可拉出水平不锈钢套管I起到加长防护支架作用，在水平不锈钢套管I和水平不锈钢套管II的一端有防脱焊块，当水平不锈钢套管I拉出时起到防脱作用；
所述的磁性销钉，当垂直不锈钢套管I和水平不锈钢套管I完全拉出时，插入磁性销钉，起到固定拉伸支架作用，销钉采用磁性，起到防丢失作用；通过磁性销钉插入带圆环的导线A将垂直不锈钢套管I和垂直不锈钢套管II的内置导线连接在一起，起到导线连通作用；通过磁性销钉插入带圆环的导线B将水平不锈钢套管I和水平不锈钢套管II的内置导线连接在一起，起到导线连通作用；
所述的压力传感器在垂直可伸缩支架上均匀布置4个，在水平可伸缩支架上均匀布置8个，由防护支架内置的信号线串联在一起，并通过信号插孔和电源插孔与智能控制盒连接在一起。
所述的警报床垫，包括：床垫、振动传感器、电源插孔I、电源插孔II和信号线插孔；
所述的床垫采用双层带孔树脂材料，双层材料起到保护振动传感器和内置信号线路与电源线路的作用，在双层树脂上按照1/cm2布设N个透气孔，起到自然透气作用，N为自然数；所述的振动传感器在床垫上垂直床垫长边的方向布设三排，其中两排振动传感器距离床垫短边15cm，另外一排振动传感器布设在床垫的中间位置，三排振动器分别对应睡眠者头、臀部和小腿的位置；靠近头的振动传感器布设3个，另外两排振动传感器各布设5个，所有的振动传感器通过电源线串联在一起，形成一个振动传感器阵列；
所述的振动传感器具备垂向振动作用，当智能控制盒向振动传感器发送振动指令时，振动传感器开始振动，从而起到警示睡眠者的作用；
所述的电源插孔I设置在警报床垫的靠墙侧，和墙上电源连接；
所述的电源插孔II和信号线插孔设置在学生床的外侧，通过电线及信号线与智能控制盒连接。
所述的智能控制盒包括：电源开关、警报开关、扬声器、内置芯片、信号插孔I、信号插孔II、电源插孔I和电源插孔II；所述的内置芯片包括：中央控制单元和辅助设备接口，所述的辅助设备接口包括压力传感器接口、振动传感器接口、电源开关接口、警报开关接口和扬声器接口；所述辅助设备接口，通过信号导线连接到相应的压力传感器、振动传感器、电源开关、警报开关和扬声器，并由中央控制单元管理这些外接设备。
一种所述装置的安全防护与警报方法，包括下列步骤：
步骤1设备启用：
1.1）打开智能控制盒的电源开关，启动内置芯片的管理程序，整个防护支架处于工作状态；
步骤2管理程序运行：
内置芯片的管理程序通过下述步骤实现防护预警：
2.1）判断人是否睡眠：当人躺在警报床垫上时，振动传感器感受到人的压力p，当
压力p>P kg时，由内置芯片的管理程序判断人开始睡眠，P为实数，缺省值为0.5倍的学生平均体重，P可通过内置芯片重新设置；
2.2）判断防护支架是否打开：当磁性销钉插入带圆环的导线A和带圆环的导线B时导线
连通，以判断防护支架是否打开，否则，通过智能控制盒的扬声器发出语音提示睡眠者打开防护支架；
2.3）判断人是否侧向挤压防护支架：当睡眠者侧向挤压防护支架的压力传感器时，且当侧向压力q>Q kg时，将警报信号传送给内置芯片的管理程序，Q为实数，缺省值为0.1倍的学生平均体重，Q可通过内置芯片重新设置；
2.4）警报触发：当人侧向挤压防护支架的压力传感器的压力q>Q kg时，由内置芯片的管理程序向扬声器发出语音提示指令，同时向振动传感器发送振动指令，以警示睡眠者，从而起到安全防护作用；
步骤3设备关闭：
当人起床后，拔出磁性销钉，收回垂直不锈钢套管I和水平不锈钢套管I，关闭电源开关。
本发明的有益效果：
（1）便捷性。利用可伸缩的不锈钢支架作为防护支架，可便捷地安装在学生床上；
（2）安全性。防护支架可在垂直方向和水平方向伸缩，在学生床靠外侧能完全挡住人的身体，大幅提升了安全性；
（3）智能警报。通过智能控制盒的内置芯片，管理压力传感器、振动传感器、扬声器等设备，并通过内置程序智能判断人是否睡眠、是否侧向压迫防护支架，并通过扬声器和振动传感器提升睡眠者，起到智能警报作用。
本发明适用于学生床的安全防护，防止学生睡眠中跌落，并起到警示作用。
附图说明
图1是本发明学生床防护装置的结构示意图；
图2是图1防护支架的结构示意图；
图3是图2的水平收缩支架（左边部分）和垂直收缩支架（右边部分）的结构示意图；
图4是图1中警报床垫的结构示意图；
图5是图1中智能控制盒的结构示意图；
图6是图5中智能控制盒内置芯片功能示意图。
图中：防护支架1、警报床垫2、智能控制盒3；长方形固定支架1.1、垂直可伸缩支架1.2、水平可伸缩支架1.3、磁性销钉1.4、压力传感器1.5、信号插孔1.6和电源插孔1.7；冂形的垂直不锈钢套管I（1.2.1）、凵形垂直不锈钢套管II（1.2.2）和带圆环的导线A（1.2.3）；匚形的水平不锈钢套管I（1.3.1）、倒匚形水平不锈钢套管II（1.3.2）和带圆环的导线B 1.3.3；床垫2.1、振动传感器2.2、电源插孔I（2.3）、电源插孔II（2.4）和信号线插孔2.5；电源开关3.1、警报开关3.2、扬声器3.3、内置芯片3.4、中央控制单元3.4.1、压力传感器接口3.4.2、振动传感器接口3.4.3、电源开关接口3.4.4、警报开关接口3.4.5和扬声器接口3.4.6，信号插孔I 3.5、信号插孔II （3.6）、电源插孔I（3.7）和电源插孔II（3.8）。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附图详细说明。
实施例1
一种学生床安全防护与警报装置与方法，参照图1，它包括：防护支架1、警报床垫2和智能控制盒3，防护支架1焊接在学生床外侧起到物理防护作用，警报床垫2放置在学生床上，通过其内置的振动传感器起到警示作用，智能控制盒3通过信号线与电源线将防护支架1和警报床垫2连接在一起。本装置起到安全防护和警报双重作用，克服了现有技术防护不足、缺乏警报功能的缺陷。
所述的防护支架1，参照图2，它包括：长方形固定支架1.1、垂直可伸缩支架1.2、水平可伸缩支架1.3、磁性销钉1.4、压力传感器1.5、信号插孔1.6和电源插孔1.7；垂直可伸缩支架1.2和水平可伸缩支架1.3垂直交叉焊接于长方形固定支架1.1。
所述的垂直可伸缩支架1.2，参照图3，由冂形的垂直不锈钢套管I（1.2.1）、凵形垂直不锈钢套管II（1.2.2）和带圆环的导线A 1.2.3组成，垂直不锈钢套管I可完全内置入垂直不锈钢套管II，也可拉出垂直不锈钢套管I起到加高防护支架作用，在垂直不锈钢套管I和垂直不锈钢套管II的一端有防脱焊块1.2.4，当垂直不锈钢套管I拉出时起到防脱作用。
所述的水平可伸缩支架1.3，参照图3，由匚形的水平不锈钢套管I（1.3.1）、倒匚形水平不锈钢套管II（1.3.2）和带圆环的导线B 1.3.3组成，水平不锈钢套管I可完全内置入水平不锈钢套管II，也可拉出水平不锈钢套管I起到加长防护支架作用，在水平不锈钢套管I和水平不锈钢套管II的一端有防脱焊块1.3.4，当水平不锈钢套管I拉出时起到防脱作用。
所述的磁性销钉1.4，参照图2，当垂直不锈钢套管I（1.2.1）和水平不锈钢套管I（1.3.1）完全拉出时，插入磁性销钉1.4，起到固定拉伸支架作用，销钉采用磁性，起到防丢失作用；通过磁性销钉1.4插入带圆环的导线1.2.3将垂直不锈钢套管I（1.2.1）和垂直不锈钢套管II（1.2.2）的内置导线连接在一起，起到导线连通作用；通过磁性销钉1.4插入带圆环的导线1.3.3将水平不锈钢套管I（1.2.1）和水平不锈钢套管II（1.2.2）的内置导线连接在一起，起到导线连通作用。
所述的压力传感器1.5，参照图2和3，在垂直可伸缩支架1.2上均匀布置4个，在水平可伸缩支架1.3上布置8个，由防护支架内置的信号线串联在一起，并通过信号插孔1.6和电源插孔1.7与智能控制盒3连接在一起。
所述的警报床垫2，参照图4，它包括：床垫2.1、振动传感器2.2、电源插孔I（2.3）、电源插孔II（2.4）和信号线插孔2.5；所述的床垫2.1由双层带孔树脂材料组成，双层材料起到保护振动传感器2.2和内置信号线路与电源线路作用，在双层树脂上按照1/cm2布设N个透气孔，起到自然透气作用，N为自然数。
所述的振动传感器2.2在床垫上垂直床垫长边的方向布设三排，其中两排振动动传感器距离床垫短边15cm，另外一排振动传感器布设在床垫的中间位置，三排振动器分别对应睡眠者头、臀部和小腿的位置；靠近电源插孔II的振动传感器布设3个，另外两排振动传感器各布设5个，所有的振动传感器通过电源线串联在一起，形成一个振动传感器阵列。
所述的振动传感器2.2具备垂向振动作用，当智能控制盒3向振动传感器2.2发送振动指令时，振动传感器2.2开始振动，从而起到警示睡眠者的作用；所述的电源插孔I（2.3）设置在警报床垫2的靠墙侧，和墙上电源连接；所述的电源插孔II（2.4）和信号线插孔2.5设置在学生床的外侧，通过电线及信号线与智能控制盒3连接。
所述的智能控制盒3，参照图5，包括：电源开关3.1、警报开关3.2、扬声器3.3、内置芯片3.4、信号插孔I（3.5）、信号插孔II（3.6）、电源插孔I（3.7）和电源插孔II（3.8）；内置芯片3.4通过信号导线将压力传感器1.5、振动传感器2.1、电源开关3.1、警报开关3.2和扬声器3.3连接到内置芯片3.4，由管理程序控制这些设备，起到智能管理与警报的作用。
实施例2
一种学生床装置的安全防护与警报方法，参照图1、图5和图6，包括下列步骤：
步骤1：设备组装（如果组装好的，可以省略这一步）
1.1）将防护支架1焊接在学生床的外侧；
1.2）将警报床垫2铺设在学生床上，并将电源插孔I（2.3）插入墙上电源；
1.3）将智能控制盒3放置在学生床枕头一侧，用信号导线和电源线将智能控制盒3
上的信号插孔I（3.5）和电源插孔I（3.7）连接到防护支架1的信号插孔1.6和电源插孔1.7；将智能控制盒3上的信号插孔II（3.6）和电源插孔II（3.8）连接到警报床垫2的信号线插孔2.5和电源插孔II（2.4）；该发明便于安装在现有的学生床。
步骤2：设备启用
2.1）打开智能控制盒3的电源开关3.1，启动内置芯片3.4的管理程序，整个防
护支架处于工作状态；该发明简单易于操作；
步骤3：管理程序运行
参照图6，内置芯片3.4的管理程序通过下述步骤实现防护预警：
3.1）判断人是否睡眠：当人躺在警报床垫2上时，振动传感器2.2感受到人的压
力p，当压力p>P kg时，由内置芯片3.4的管理程序判断人开始睡眠，P为实数，缺省值P为0.5倍的学生平均体重；
3.2）判断防护支架是否打开：当磁性销钉1.4插入带圆环的导线A 1.2.3和带圆环的
导线B 1.3.3时，以判断防护支架是否打开，否则，通过智能控制盒3的扬声器3.3发出语音提示睡眠者打开防护支架；
3.3）判断人是否侧向挤压防护支架：当睡眠者的侧向挤压防护支架1的压力传感器1.5
时，且当侧向压力q>Q kg时，将警报信号传送给内置芯片3.4的管理程序，Q为实数，缺省值为0.1倍的学生平均体重；
3.4）开始警报：当人侧向挤压防护支架的压力传感器1.5的压力q>Q kg时，由内置芯
片3.4的管理程序向扬声器3.3发出语音提示指令，同时向振动传感器2.2发送振动指令，以警示睡眠者，从而起到安全防护作用；
该发明起到智能判断与警示作用，克服了现有技术缺乏警示智能警示的不足；
步骤4：设备关闭
当人起床后，拔出磁性销钉1.4，收回防护支架1的垂直不锈钢套管I（1.2.1）和水
平不锈钢套管I（1.3.1），关闭电源开关3.1。该发明易于操作，可适用初中生以上的人群使用。