CN103542948A - 智能幼儿监护仪 - Google Patents

Abstract

智能幼儿监护仪，涉及一种幼儿监护仪。设有测量纽扣和手持终端；测量纽扣设有内外温度传感器、湿度传感器、第1微处理器、无线发射模块，第1微处理器设有三个放大器，AD模数转换器，CPU和SPI接口；手持终端设有无线接收模块、控制按键、风速测量电路、第2微处理器、显示屏、报警指示灯、报警蜂鸣器。通过测量幼儿内衣里外两侧的温差判断幼儿是否需要增减衣物，同时兼有内衣汗湿监测，风速监测等。采用无线射频通信，实现远程监护。实用性强，性能优良，可靠性强，测量数据准确，制造成本较低，是一般家庭、医院、疗养院等照顾婴幼儿、老人、病人等的好帮手。

Description

智能幼儿监护仪

技术领域

本发明涉及一种幼儿监护仪，尤其是涉及一种智能幼儿监护仪。

背景技术

儿童在2～3岁时，由于体内来自母体的抗体逐渐消失，体质较弱。当天气时冷时热，监护人没有适当地替儿童增减衣物，容易引起儿童感冒发烧。此外，这个年龄段的儿童好动，常会出汗弄湿衣服，再被凉风吹，也很有可能患上感冒。因此，时刻了解幼儿体表温度和外界温度的温度差，并实时监测外界风速和幼儿内衣是否汗湿，就能积极地了解幼儿是否需要增减或换衣物，达到预防幼儿感冒发烧的目的。测量结果通过无线数字通信发送到监护人的手持终端设备上，并将当前数据和历史曲线显示在显示屏上。通过这个监护仪，监护人即便不在幼儿身边也能够实时关注幼儿的“冷”“热”状态，并在需要增减衣物的时候可以立即察觉并进行处理。

智能幼儿监护仪是专门针对幼龄儿童设计制造的智能监护仪，但对于需要照顾的老弱病残者也是很好的帮手。

现有的幼儿监护仪大多采用直接测量幼儿体表或者其他部位的体温来反应幼儿的身体状况，如中国专利CN202714845U公开的电子监护垫、CN203025908U公开的一种婴儿车安全防护***。由于人类是恒温动物，不论人体感觉到“冷”或者“热”，正常情况下的体温都维持在36～37℃。因此一般的体温监护仪，只能监测幼儿体温有无不正常，但是此时幼儿可能已经患上病症，这些技术并不能达到预防感冒发烧的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供可实时地、高精度地监测幼儿内衣内外的温度差，能够感知幼儿是否觉得“冷”或者“热”，并兼有汗湿监测、外界风速测量、报警、显示等功能的一种智能幼儿监护仪。

本发明设有测量纽扣和手持终端；所述测量纽扣设有内温度传感器、外温度传感器、湿度传感器、第1微处理器（MCU）、无线发射模块（无线发射模块包括第1射频收发芯片和发射天线）和供电电路，所述第1微处理器（MCU）设有第一放大器、第二放大器、第三放大器、AD模数转换器、CPU和SPI接口；所述手持终端设有无线接收模块（无线接收模块包括接收天线和第2射频收发芯片）、控制按键、风速测量电路、第2微处理器（MCU）、显示屏、报警指示灯、报警蜂鸣器（扬声器）和供电电路（电池仓）；所述内温度传感器的输出端接第一放大器的输入端；所述外温度传感器的输出端接第二放大器的输入端；所述湿度传感器的输出端接第三放大器的输入端；所述第一放大器的输出端、第二放大器的输出端和第三放大器的输出端均接AD模数转换器的输入端，AD模数转换器的输出端接CPU的输入端，CPU的输出端接SPI接口的输入端，SPI接口的输出端接第1射频收发芯片的输入端，第1射频收发芯片经发射天线与接收天线通信；供电电路与第1微处理器（MCU）和第1射频收发芯片电连接；所述接收天线与第2射频收发芯片连接，第2射频收发芯片与第2微处理器（MCU）连接，控制按键的输出端和风速测量电路的输出端分别与第2微处理器（MCU）的输入端口连接，第2微处理器（MCU）的输出端口分别与显示屏、报警指示灯和报警蜂鸣器（扬声器）的输入端连接，供电电路（电池仓）与第2射频收发芯片和第2微处理器（MCU）电连接。

所述测量纽扣可设有外壳，内温度传感器、外温度传感器、湿度传感器、第1微处理器（MCU）、第1射频收发芯片、发射天线、供电电路可设在位于外壳内的PCB印刷电路板上，在外壳上可设有用夹紧衣物的夹子和用于衣物扣子扣入的扣槽。

两个温度传感器组成温度测量模块，内温度传感器置于纽扣贴近内衣的一侧，用于测量幼儿体表气温，外温度传感器置于纽扣的另一侧，用于测量内衣外的气温，通过两者之差，判断幼儿衣物是否足够保暖或者过多。

湿度传感器设有一个精度不用太高的湿敏元件，与温度传感器放置于纽扣的同一侧，用来感测幼儿内衣是否汗湿。

纽扣上的数据处理模块和手持终端上的数据处理与控制模块都采用微处理器（MCU）。

风速测量电路可设有两个一致性较好的热敏电阻，通过热差原理测量风速。

显示屏为一个LCD液晶显示屏。

本发明通过测量幼儿内衣里外两侧的温差判断幼儿是否需要增减衣物，同时兼有内衣汗湿监测，风速监测等。本发明采用无线射频通信，实现远程监护。本发明的优点：实用性强，性能优良，可靠性强，测量数据准确，制造成本较低，是一般家庭、医院、疗养院等照顾婴幼儿、老人、病人等的好帮手。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的测量纽扣的主视图。

图3为本发明实施例的测量纽扣的右视图。

图4为本发明实施例的测量纽扣的后视图。

图5为本发明实施例的手持终端的主视图。

图6为本发明实施例的手持终端右视图。

图7为本发明实施例的手持终端后视图。

图中各标记表示：

1、测量纽扣；11、内温度传感器；12、外温度传感器；13、湿度传感器；14、第1微处理器（MCU）；141、第一放大器；142、第二放大器；143、第三放大器；144、AD模数转换器；145、CPU；146、SPI；15、第1射频收发芯片；16、发射天线；17、供电电路；18、夹子；19、扣槽；

2、手持终端；21、接收天线；22、第2射频收发芯片；23、控制按键；

231、汗湿，即要求立即更新汗湿数据264；

232、报警灯，即切换报警指示灯27开关状态；

233、电源，即切换整个监护仪的开关状态；

234、温度，即要求立即更新内温数据261、外温数据262及温差数据263；

235、风速，即要求立即更新风速数据265；

236、报警声音，即切换报警蜂鸣器27开关状态；

237、切换，即切换显示多个测量纽扣的测量数据；

24、风速测量电路；

25、第2微处理器（MCU）；

26、显示屏；

260、当前数据对应的测量纽扣标号及该测量纽扣供电电路17的剩余电量；

261、内温，即内温度传感器11测量的数据及历史数据曲线；

262、外温，即外温度传感器12测量的数据及历史数据曲线；

263、温差，即内温261减去外温262的差值数据及其历史数据曲线；

264、汗湿，即湿度传感器13测量的数据及历史数据曲线；

265、风速，即风速测量电路24测量的数据及历史数据曲线；

266、TIPS，即加减衣服和换衣服的提示；

267、手持终端供电电路29的剩余电量；

268、报警提示音开关状态，即蜂鸣器28的开关状态；

269、报警指示灯开关状态，即指示灯27的开关状态；

27、报警指示灯；

28、报警蜂鸣器（扬声器）；

29、供电电路（电池仓）。

具体实施方式

下面实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1～7所示，本发明实施例设有测量纽扣1和手持终端2；所述测量纽扣1设有内温度传感器11、外温度传感器12、湿度传感器13、第1微处理器（MCU）14、无线发射模块（无线发射模块包括第1射频收发芯片15和发射天线16）和供电电路17，所述第1微处理器（MCU）14设有第一放大器141、第二放大器142、第三放大器143、AD模数转换器144、CPU145和SPI接口146；所述手持终端2设有无线接收模块（无线接收模块包括接收天线21和第2射频收发芯片22）、控制按键23、风速测量电路24、第2微处理器（MCU）25、显示屏26、报警指示灯27、报警蜂鸣器（扬声器）28和供电电路（电池仓）29；所述内温度传感器11的输出端接第一放大器141的输入端；所述外温度传感器12的输出端接第二放大器142的输入端；所述湿度传感器13的输出端接第三放大器143的输入端；所述第一放大器141的输出端、第二放大器142的输出端和第三放大器143的输出端均接AD模数转换器144的输入端，AD模数转换器144的输出端接CPU145的输入端，CPU145的输出端接SPI接口146的输入端，SPI接口146的输出端接第1射频收发芯片15的输入端，第1射频收发芯片15经发射天线16与接收天线21通信；供电电路17与第1微处理器（MCU）14和第1射频收发芯片15电连接；所述接收天线21与第2射频收发芯片22连接，第2射频收发芯片22与第2微处理器（MCU）25连接，控制按键23的输出端和风速测量电路24的输出端分别与第2微处理器（MCU）25的输入端口连接，第2微处理器（MCU）25的输出端口分别与显示屏26、报警指示灯27和报警蜂鸣器（扬声器）28的输入端连接，供电电路（电池仓）29与第2射频收发芯片22和第2微处理器（MCU）25电连接。

所述测量纽扣1设有外壳，内温度传感器11、外温度传感器12、湿度传感器13、第1微处理器（MCU）14、第1射频收发芯片15、发射天线16、供电电路17可设在位于外壳内的PCB印刷电路板上，在外壳上可设有用夹紧衣物的夹子18和用于衣物扣子扣入的扣槽19。

本发明的温度测量模块，包括两个温度传感器，一个温度传感器A置于纽扣贴近内衣的一侧，用于测量幼儿体表气温，另一个温度传感器B置于纽扣的另一侧，用于测量内衣外的气温，通过两者之差，判断幼儿衣物是否足够保暖或者过多。

湿度测量模块包括一个精度不用太高的湿敏元件，与温度传感器A放置于纽扣的同一侧，用来感测幼儿内衣是否汗湿。

纽扣上的数据处理模块和手持终端上的数据处理与控制模块都采用微处理器（MCU）。

风速监测模块包括两个一致性较好的热敏电阻，通过热差原理测量风速。

异常报警模块包括声音报警器或光报警器。

显示屏为一个LCD液晶显示屏。

测量纽扣1为扁平状，一元硬币大小，可以利用夹子17将缝制在幼儿贴身内衣外侧的扣子扣入扣槽18内。内温度传感器11和湿度传感器13置于纽扣朝向内衣一侧，外温度传感器12置于纽扣朝外的一侧。测量纽扣的外壳可以采用硅胶材质，减小皮肤的不适应感和皮肤过敏的几率。手持终端2类似长方体状，可握于手中。正面如图5所示，包括显示屏26、控制按键23，报警指示灯27和裸露在空气中的风速测量电路24。背面如图7所示，包括一个电池仓29和扬声器28。手持终端的外壳可以使用塑料材质。

测量纽扣1上的内温度传感器11与外温度传感器12利用高精度的热敏电阻实现，测量温度范围覆盖10℃至40℃，精度高于0.2℃。湿度传感器13可以利用湿敏电阻或湿敏电容实现。由于测量纽扣的体积限制，要求第1微处理器（MCU）14和第2处理器（MCU）25能够集成可编程的第一放大器141、第二放大器142和第三放大器143，高精度的AD模数转换器144和SPI接口146，选用Cypress公司的PSoC4就能满足上述要求。第1射频收发芯片15与第2射频收发芯片22可以选择TI公司的射频收发器，例如cc2420。由于体积限制，发射天线16与接收天线21可以选用片式天线。供电电路17核心可以是一枚纽扣电池，为整个测量纽扣供电。手持终端上的风速测量电路24，采用两个一致性较好的铂电阻（一个裸露于空气中，一个密封起来），利用对流换热原理，依据两个电阻的热差，通过桥式电路建立流体速度和桥式电路输出电压的关系，从而得到风速数据。显示屏26采用点阵LCD液晶显示屏。供电电路29可以是若干节干电池或可充电的锂电池，为手持终端供电。

内温度传感器11、外温度传感器12和湿度传感器13的输出端分别与第1微处理器（MCU）14的第一放大器141、第二放大器142和第三放大器143的输入端相连，三个放大器的输出端再经过一个多路选择器和AD模数转换器144的输入端相连。AD模数转换器144的输出端与CPU145的I/O（输入）接口相连接。CPU145的I/O接口经过MCU的SPI总线与第1射频收发芯片15的输入端相连。此外CPU的控制信号输入/输出端直接与该芯片的控制输出/输入端相连，该芯片的输出端（测量纽扣发送数据时）和输入端（测量纽扣接收数据时）与发射天线16相连。供电电路17的输出端连接第1微处理器（MCU）14和第1射频收发芯片15的电源输入端。测量纽扣的发射天线16与手持终端的接收天线21无线连接。接收天线21与第2射频收发芯片22的输入端（手持终端接收数据时）和输出端（手持终端发送数据时）相连，该芯片与第2微处理器（MCU）25的输入或输出接口相连。此外，控制按键23与风速测量电路24也与第2微处理器（MCU）25的输入接口连接。MCU的输出接口分别与显示屏26、报警指示灯27、报警蜂鸣器（扬声器）28相连。供电电路29的输出端连接第2射频收发芯片22于第2微处理器（MCU）25的电源输入端。

内温度传感器11与外温度传感器12测量所得的模拟信号，分别送至纽扣上的第1微处理器（MCU）14，经过MCU的第一放大器141、第二放大器142和第三放大器143与AD模数转换器144得到二者测量的数字量，经过CPU145相减后得到纽扣两侧温度差的数字量。湿敏元件13测得的模拟量同样通过上述处理转换成数字量。湿度数据与温差数据信号经过第1微处理器（MCU）14的SPI接口146发送至第1射频收发芯片15，再由发射天线16发送出去。供电电路17为整个测量纽扣供电。

手持终端2上的接收天线21接收来自测量纽扣的信号，经过第2射频收发芯片22将数字信号传送给第2微处理器（MCU）25进行数据处理。同时风速测量电路24测得的模拟信号通过第2微处理器（MCU）25转换成数字信号。所有的数据经过第2微处理器（MCU）25传送给显示屏26，如果满足报警条件，报警指示灯27和报警蜂鸣器（扬声器）28将分别提供光报警和声音报警。此外，控制按键23发送逻辑控制信号给第2微处理器（MCU）25，经过数据处理可以控制手持终端2工作状态或经过第2射频收发芯片22、接收天线21、发射天线16、第1射频收发芯片15发送给测量纽扣1上的第1微处理器（MCU）14进行数据处理，进而控制测量纽扣1的工作状态。

显示屏26需要显示以下数据：测量纽扣供电***剩余电量（260）、内温（内温度传感器11的当前测量值与历史数据曲线）261、外温（外温度传感器12的当前测量值与历史数据曲线）262、测量纽扣两侧的温差（当前内温度传感器11的测量值减去外温度传感器12的测量值与历史数据曲线）263、汗湿（湿度传感器13的当前测量值与历史数据曲线）264、风速（风速测量电路24的当前测量值与历史数据）265、幼儿感觉“冷”（需要加衣服）或“热”（需要减衣服）提示和需要换内衣提示266、手持终端供电***剩余电量267、声音报警开关状态268、报警指示灯开关状269。

手持终端上的控制按键23有以下功能：启动和关闭监护仪233、要求显示屏更新内温、外温和温差数据234、要求显示屏更新汗湿数据231、要求显示屏更新风速数据235、启动或关闭报警指示灯232，启动或关闭蜂鸣器报警236。

监护人可以通过控制按键23控制监护仪工作状态。若用控制按键23选择关闭监护仪，则测量纽扣1和手持终端2都断电。若用控制按键23选择启动监护仪，则监护仪处于工作状态，MCU每隔10min自动读取一次内温度传感器11、外温度传感器12、湿度传感器13、风速测量电路24的测量数据，并在显示屏26上更新显示内温261、外温262、温差263、汗湿264、风速265、TIPS（即加减衣服和换衣服的提示）266等数据；

若监护人通过按键汗湿231、温度234、风速235，要求更新汗湿、温度或风速数据，则MCU立即读取内温度传感器11、外温度传感器12、湿度传感器13和风速测量电路24的相应数据，并更新显示。当温差大于某个值时，表明幼儿穿的衣物不够保暖，TIPS266提示“加衣服”，若此时光或声音报警处于启动状态，则报警；当温差小于某个值时，表明幼儿穿的衣物过于保暖，TIPS266提示“减衣服”，若此时光或声音报警处于启动状态，则报警。当汗湿大于某个值时，则表示幼儿内衣汗湿，TIPS266提示“换内衣”，若此时光或声音报警处于启动状态，则报警。当风速大于某个值，则表明所处环境风速较大，TIPS266提示“加衣服”，若此时光或声音报警处于启动状态，则报警。如果监护人选择关闭报警指示灯27或报警蜂鸣器（扬声器）28（报警指示灯开关状态269和报警提示音开关状态268不显示），那么即便测量数据结果满足报警条件也不报警。

作为本发明的进一步改进，本发明可以设有多个测量纽扣并分别置于同一名幼儿的不同部位或多名幼儿身上。不同的测量纽扣分时发送数据至同一个手持终端，并在显示屏上分时显示。此时，通过按键的切换237可以切换显示不同测量纽扣的测量数据，显示屏上当前数据对应的测量纽扣标号及该测量纽扣供电电路17的剩余电量260，显示屏上内温261、外温262、温差263、汗湿264、风速265、TIPS（即加减衣服和换衣服的提示）266等数据，显示当前所选择的测量纽扣发送来的测量数据。

本发明的测量纽扣固定于幼儿内衣之外，用于幼儿衣物内外温差和汗湿监测，手持终端用于风速监测、显示、报警和控制。

Claims (4)

1.智能幼儿监护仪，其特征在于设有测量纽扣和手持终端；所述测量纽扣设有内温度传感器、外温度传感器、湿度传感器、第1微处理器、无线发射模块和供电电路，无线发射模块设有第1射频收发芯片和发射天线；所述第1微处理器设有第一放大器、第二放大器、第三放大器、AD模数转换器、CPU和SPI接口；所述手持终端设有无线接收模块、控制按键、风速测量电路、第2微处理器、显示屏、报警指示灯、报警蜂鸣器和供电电路；无线接收模块设有接收天线和第2射频收发芯片；所述内温度传感器的输出端接第一放大器的输入端；所述外温度传感器的输出端接第二放大器的输入端；所述湿度传感器的输出端接第三放大器的输入端；所述第一放大器的输出端、第二放大器的输出端和第三放大器的输出端均接AD模数转换器的输入端，AD模数转换器的输出端接CPU的输入端，CPU的输出端接SPI接口的输入端，SPI接口的输出端接第1射频收发芯片的输入端，第1射频收发芯片经发射天线与接收天线通信；供电电路与第1微处理器和第1射频收发芯片电连接；所述接收天线与第2射频收发芯片连接，第2射频收发芯片与第2微处理器连接，控制按键的输出端和风速测量电路的输出端分别与第2微处理器的输入端口连接，第2微处理器的输出端口分别与显示屏、报警指示灯和报警蜂鸣器的输入端连接，供电电路与第2射频收发芯片和第2微处理器电连接。

2.如权利要求1所述智能幼儿监护仪，其特征在于所述测量纽扣设有外壳，内温度传感器、外温度传感器、湿度传感器、第1微处理器、第1射频收发芯片、发射天线、供电电路设在位于外壳内的PCB印刷电路板上。

3.如权利要求2所述智能幼儿监护仪，其特征在于所述外壳上设有用夹紧衣物的夹子和用于衣物扣子扣入的扣槽。

4.如权利要求1所述智能幼儿监护仪，其特征在于所述显示屏可采用LCD液晶显示屏。

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