CN104715570B - 幼儿安全床垫及其管理*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种幼儿安全床垫及其管理***，幼儿安全床垫包括床垫本体、电容探头、分辨电路、无线发射电路、无线接收电路、语音报警器以及电源模块，所述电容探头固定埋织在床垫本体上，电容探头的信号输出线与分辨电路的输入端连接，分辨电路的输出端与无线发射电路连接，所述无线发射电路与无线接收电路通过无线通讯连接，无线接收电路内置可充式干电池与所述语音报警器相连接，所述电源模块与分辨电路、无线发射电路连接。幼儿安全床垫管理***在各个上述幼儿安全床垫的分辨电路的输出端还依次连接设置信号数据集中处理集中显示电路及移动终端。本发明实物采取安全方式连接，安全可靠、床垫本体更换方便，结构科学、预警期长、使用便捷。

Description

幼儿安全床垫及其管理***

技术领域

本发明涉及婴幼儿护理设备领域，具体涉及一种幼儿安全床垫及其管理***。

背景技术

在日常生活中经常出现这种情况，婴幼儿睡觉醒来时，由于家长太疲劳睡得太熟，或者在做家务不在身边，无人看管，婴幼儿自己爬行掉到了床下，而造成伤害。

现有的防摔婴幼儿床垫通常利用重力原理或者围墙式的结构设计出发，利用婴幼儿离开床体时的压力传感器和语音报警器发出报警信号，然而电路结构涉及线路连接复杂，不能实现分离式结构，在一定程度上存在安全隐患。例如申请号201120188606.4的文件提供一种具有监控功能的婴幼儿护理床垫，在床周围安装红外监控设备，监控幼儿睡眠情况；申请号201220023424.6的文件提供一种自动报警儿童床，在床边沿安装重力检测设备，当幼儿移动到床边沿时，床边沿重力增加，输出报警信号；申请号201320858180.8的文件提供一种婴幼儿防摔床，在床边沿安装自动升降围墙，当幼儿移动到床边沿时，其围墙自动上升，挡住幼儿不落到地下。上述公开文件虽然解决了一些安全问题，但还是存在一些缺陷：

1）结构较复杂：有的需要安装探测设备，有的需要安装重力测量设备，有的需要安装围墙自动升降装置，对安装的技术要求较高；

2）检测不准确：红外监控装置易受被褥影响，利用重力设备监测报警时，如果家长将怀中睡熟的幼儿从怀中移放到床上时，可能由于大人的胳膊压到床边沿而增加重力从而引发报警；

3）预警时间短：无论是在床边沿安装重力检测设备，还是在床边沿安装自动升降围墙，都是在幼儿移动到床边沿时才报警，也就是说到家长收到报警信号时，幼儿移动到床边沿，没有给家长留下足够的处理时间；

4）报警器太近：将报警器安装在幼儿床附近。事实上，有的幼儿移动到床边时，还处在睡眠状态，这样，报警器发出报警音响时，会将幼儿吵醒，不利于幼儿继续睡眠；

5）成本比较高：无论是在床边沿安装重力检测设备，还是在床边沿安装自动升降围墙，都对床体有特殊要求，必须有单独的幼儿床，这样对家长与幼儿同床睡床觉的家庭来讲，特别是对住房不太宽余的家庭来讲，既要增加空间，又要要增加设备的费用，不是太适用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有婴儿床垫存在的上述各种不足，提供一种幼儿安全床垫及其管理***，结构科学、安全性好、预警期长、使用便捷。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

幼儿安全床垫，包括床垫本体、电容探头、分辨电路、无线发射电路、无线接收电路、语音报警器以及电源模块，所述电容探头固定埋织在床垫本体上，电容探头的信号输出线与分辨电路的输入端连接，分辨电路的输出端与无线发射电路连接，所述无线发射电路与无线接收电路通过无线通讯连接，无线接收电路内置可充式干电池与所述语音报警器相连接，所述电源模块与分辨电路、无线发射电路连接。

按上述方案，所述电容探头采用环型金属线，电容探头的信号输出线固定在床垫本体的一端部。

按上述方案，所述分辨电路做成铁夹形状，使用时将铁夹形状的分辨电路夹在床垫本体端部电容探头的信号输出线上。

按上述方案，所述无线发射电路由无线发射模块ZF2与无线发射天线E1连接构成，无线接收电路由无线接收天线E2与无线接收模块ZW20-J连接构成。

按上述方案，所述分辨电路由振荡电路、整流电路、放大电路、比较电路、驱动开关电路依次连接组成，所述放大电路采用U1B运算放大器，比较电路采用U1A运算放大器，驱动开关电路采用继电器J1，振荡电路的输入端与电容探头的信号输出线连接，驱动开关电路的输出端经驱动无线发射模块ZF2连接至无线发射天线E1。

按上述方案，所述语音报警器由扬声器LS1、开关K1、三极管Q1和电池B1共同构成，无线接收模块ZW20-J的输出端经三极管Q1连接至扬声器LS1。

按上述方案，所述电源模块至少包括电源变压器、整流器以及集成稳压器，电源变压器的输出端与整流器连接后再与两路集成稳压器连接后分别连接至无线发射电路和分辨电路。

本发明还提供了一种幼儿安全床垫管理***，包括多个上述幼儿安全床垫，在各个上述幼儿安全床垫的分辨电路的输出端（分辨电路的驱动开关电路的输出端）还依次连接设置信号数据集中处理集中显示电路及移动终端，各个幼儿安全床垫的实时状态信号通过信号数据集中处理集中显示电路显示至移动终端。

按上述方案，所述信号数据集中处理集中显示电路由若干输入集成块74ALS45、单片机74LS373和数码显示管TOSS011BH依次连接组成。

本发明的工作原理：电容探头用于采集有关电容介质数据，传给分辨电路；分辨电路用于将电容探头采集的电容介质数据进行分析，得出婴幼儿是否离开床垫的结论、并将该结论转换成数字信号传输给无线发射电路；无线发射电路用于将分辨电路传来的数字信号以无线信号方式发射给无线接收电路；无线接收电路用于将接收的无线信号放大并传输给语音报警器；语音报警器用于将无线接收电路传来的信号转换成语音提醒；电源模块由电源变压器、整流器组成，也可使用可充蓄电池，用于为分辨电路、无线发射电路提供电源。

根据电容接近开关原理，利用人体介电系数对电容的感应特点实现判断功能，从而达到幼儿离开安全床垫时提醒家长，以保护婴幼儿安全。相对电容介电系数而言，水的介电系数为80，空气、针织品的介电系数为1左右，而人体的主要成份是水，其介电系数应在80左右。有了幼儿安全床垫，婴幼儿睡觉时，家长将床垫本体放在床的中央，再将婴幼儿安睡在床垫本体上，然后将语音报警器带在身边（戴在手腕上或者挂在脖子上），就可以自己休息或者做家务了。正常状态下，婴幼儿身体贴近床垫本体上的电容探头，此时电容介电系数在80左右，分辨电路界定为“正常”状态。当婴幼儿翻身一旦离开床垫本体范围（超出电容探头的检测范围）时，电容探头感应到的是空气和被子等针织品，其电容介电系数为1左右，这时分辨电路界定为“非正常”状态，立即发出无线信号，家长随身携带的语音报警器接收到无线信号就会马上报警，提示家长采取婴幼儿保护措施，从而确保婴幼儿安全。

本发明的有益效果在于：

1、实物采取安全方式连接，简单可靠、床垫本体更换方便：幼儿安全床垫其实就是在床垫本体中植入电容探头和加一个微型的分辨电路，电容探头就是一根很细的环型金属线，无电源通过，环型金属线织入床垫本体中，从外观上很难发现金属线；电容探头的信号输出线固定在床垫本体端部；分辨电路硬件外观做成铁夹形状，使用时将铁夹夹在床垫本体端部的信号输出线上，既将分辨电路与针织布料床垫连成一体，又可将电容探头的信号输出线与分辨电路接通；使用幼儿安全床垫时，只需要将带有电容探头的床垫本体放置在普通成人床的正中间，再将熟睡的幼儿放在幼儿安全床垫上面就行，不需要安装任何设备；同时，考虑到婴幼儿容易尿床，一旦婴幼儿尿床打湿了床垫本体，只要按下分辨电路的铁夹，取下换床垫本体，换上干净的备用床垫本体即可；

2、结构科学，安全性好：电源模块的电源变压器和无线发射电路都置于床外远距离的电源插座处，只有分辨电路在床垫本体附近，而从电源变压器到床垫本体上分辨电路之间的电源线输出的是5V的安全电压；即使幼儿接触到时电源线时，对幼儿人体也没有伤害；同时，电容探头没有任何电源，电压为0，对人体无任何影响，可谓绝对安全，万无一失；进一步，使用安全的微型无线发射模块、信号很小，再加上将无线发射电路与电源变压器合成一体，并且置于离床较远的电源插座处，这样，微弱的无线信号发射源和电源模块实现物理空间隔离，更加远离幼儿床垫，更加安全可靠；

3、预警期长，使用便捷：幼儿安全床垫配备了无线接收语音报警器，当家庭（个体）使用时，语音报警器由家长带在身边（戴在手腕上或者挂在脖子上），床垫本体放在床的正中央，幼儿一离开床垫，语音报警器就开始报警，但是幼儿从离开床垫本体（床中央）到移动到床边沿还要一段时间，家长有足够的时间回到床前并采取处理措施；同时，语音报警器可做成手表式或者是胸挂式，家长随身携带，与幼儿不在一处，报警音响时，不会吵醒幼儿，从面保证幼儿继续睡眠；

4、成本低廉，经济适用：使用幼儿安全床垫不需要在床上加装任何设备，更不要单独置办幼儿专用床，只需要将该床垫往普通床上一铺就行；同时，幼儿安全床垫使用的电子元器件如扬声器、分辨电路、无线发射电路、无线接收电路、电源模块等大部分都是市场上的成熟产品，制造简单，成本不高，一般家庭都有能力购买，适用于千家万户普通家庭消费；无线接收电路内置可充式干电池，不使用时，可放置在电源变压器盒的预留空间内充电；

5、功能齐全，使用面广。幼儿安全床垫管理***同时还配备了信号数据集中处理集中显示电路及微型移动终端：当幼儿安全床垫用于幼儿园、托儿所等群体使用时，接收***可以将每个幼儿安全床垫的信号集中处理在显示屏集中显示，还可以配备微型移动终端设备，由信号集中处理***将信号发给微型移动终端设备，供值班人员（老师）观察每个幼儿睡眠情况，综合进行安全管理；特别是在产科病房，有了婴儿安全床垫，还可以在一定的程度上防止婴儿被盗。

附图说明

图1是本发明幼儿安全床垫的整体结构示意图；

图2是本发明幼儿安全床垫的电路方框结构示意图；

图3是本发明电容探头、分辨电路、无线发射电路的线路连接示意图；

图4是本发明无线接收电路与语音报警器的线路连接示意图；

图5是本发明电源模块的结构示意图；

图6是本发明幼儿安全床垫管理***的电路方框结构示意图；

图中，1-床垫本体，2-电容探头，3-分辨电路，4-电源模块，5-无线发射电路，6-无线接收电路，7-语音报警器。

具体实施方式

下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

参照图1~图5所示，本发明所述的幼儿安全床垫，包括床垫本体1、电容探头2、分辨电路3、无线发射电路5、无线接收电路6、语音报警器7以及电源模块4，所述电容探头2固定埋织在床垫本体1上，电容探头2的信号输出线与分辨电路3的输入端连接，分辨电路3的输出端与无线发射电路5连接，所述无线发射电路5与无线接收电路6通过无线通讯连接，无线接收电路6内置可充式干电池与所述语音报警器7相连接，所述电源模块4与分辨电路2、无线发射电路5连接。

实施例中，床垫本体1为30cm×40cm左右面积的针织体（一般的床是150cm宽，幼儿睡在床垫本体上，两边只有60cm的余地，一旦幼儿完全离开床垫本体的边沿就报警，只要电容探头检测到幼儿身体的一点点都不报警）；所述电容探头2采用环型金属线，电容探头2的信号输出线固定在床垫本体1的一端部。

所述分辨电路3做成铁夹形状，使用时将铁夹形状的分辨电路3夹在床垫本体1端部电容探头2的信号输出线上。

所述无线发射电路5由无线发射模块ZF2与无线发射天线E1连接构成，无线接收电路6由无线接收天线E2与无线接收模块ZW20-J连接构成。无线发射模块ZF2和无线接收模块ZW20-J都是由深圳市智安宝电子有限公司生产的产品。

所述分辨电路3由振荡电路、整流电路、放大电路、比较电路、驱动开关电路依次连接组成，参照图3所示，三极管Q2、三极管Q3、电容C1、电容C2、可变电阻VR1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6共同构成振荡电路；二极管D6、电容C4、电容C8、电阻R1、电阻R2构成整流电路；放大电路采用U1B运算放大器；比较电路采用U1A运算放大器；驱动开关电路采用继电器J1，振荡电路的输入端与电容探头2的信号输出线连接，驱动开关电路的输出端经驱动无线发射模块ZF2连接至无线发射天线E1。电容探头2的信号输出线与振荡电路的输入端连接，当人体接近电容探头2时，电容量增大，整流电路输出电压增大，经U1B运算放大器放大，再经U1A运算放大器放大反向比较，输出高电平信号经发光管D1发光显示，经Q4进行电流放大，通过驱动继电器J1作相应工作，然后驱动无线发射模块ZF2发射无线信号至无线发射天线E1。电路中，U1A运算放大器是一个放大比较电路，在其内部预先设定一个基准信号，当UIA运算放大器输出信号值大于预先设定的基准信号时，电路导通；当U1A运算放大器输出信号值小于预先设定的基准信号时，电路处于截止状态。由于U1A运算放大器的反向比较作用，所以，当电容探头接近人体、电容量增大时，继电器J1不工作，无线发射模块ZF2不发射无线信号；当人体离开电容探头、电容量减少时，继电器J1工作，无线发射模块ZF2通过无线发射天线E1发射无线信号。

参照图4所示，所述语音报警器7由扬声器LS1、开关K1、三极管Q1和电池B1共同构成，无线接收模块ZW20-J的输出端经三极管Q1连接至扬声器LS1。无线接收模块ZW20-J通过无线接收天线E2接收到无线发射天线E1发出的无线信号，经三极管Q1放大后送入扬声器LS1发出语音信号。

参照图5所示，所述电源模块4包括电源变压器、整流器以及集成稳压器，电源变压器的输出端与整流器连接后再与两路集成稳压器连接后分别连接至无线发射电路5和分辨电路3。具体地说，电源变压器T输出6.5V交流电压，对220V市电进行隔离，6.5V交流电压经由二极管D2、二极管D3、电容C5、电容C6构成的整流器进行二极管倍压整流滤波后由第一集成稳压器U3输出11V直流供无线发射电路5使用，11V直流经第二集成稳压器U4输出5V电源与分辨电路3连接。

有了本发明所述的幼儿安全床垫，婴幼儿睡觉时，家长将床垫本体1放在床的中央，再将婴幼儿安睡在床垫本体1上，然后将语音报警器7带在身边（戴在手腕上或者挂在脖子上），就可以自己休息或者做家务了。正常状态下，婴幼儿身体贴近床垫本体1上的电容探头2，此时电容介电系数在80左右，分辨电路3界定为“正常”状态。当婴幼儿翻身一旦离开床垫本体1范围（超出电容探头2的检测范围）时，电容探头2感应到的是空气和被子等针织品，其电容介电系数为1左右，这时分辨电路3界定为“非正常”状态，立即发出无线信号，家长随身携带的语音报警器7接收到无线信号就会马上报警，提示家长采取婴幼儿保护措施，从而确保婴幼儿安全。

本发明还提供了一种幼儿安全床垫管理***，包括多个上述幼儿安全床垫，在各个上述幼儿安全床垫的分辨电路的输出端依次连接设置信号数据集中处理集中显示电路及移动终端。如图6所示，分辨电路的驱动开关电路（驱动继电器J1）的输出端以两路输出：第一路以驱动无线发射模块ZF2发射无线信号至无线发射天线E1；第二路以有线输出到信号数据集中处理集中显示电路，信号数据集中处理集中显示电路也相应工作并将各个幼儿安全床垫的实时状态信号传输至移动终端。

所述信号数据集中处理集中显示电路由若干输入集成块74ALS45、单片机74LS373和数码显示管TOSS011BH依次连接组成，其工作过程是：通过各个输入集成块74ALS45接受来自各个幼儿安全床垫的分辨电路2输出的信号并将该信号读进单片机74LS373，经过软件程序处理后进行编码再译码输出，再将译码后的信号送到数码显示管TOSS011BH，以显示不同用户（幼儿床）编号的幼儿安全床垫的实时状态信号。输入集成块74ALS45、单片机74LS373和数码显示管TOSS011BH都是市场上购买的成熟产品。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。在制造中，可根据实际情况需要作出相关完善和修改。对于所属领域的普通技术人员来说，依本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.幼儿安全床垫，其特征在于：包括床垫本体、电容探头、分辨电路、无线发射电路、无线接收电路、语音报警器以及电源模块，所述电容探头固定埋织在床垫本体上，电容探头的信号输出线与分辨电路的输入端连接，分辨电路的输出端与无线发射电路连接，所述无线发射电路与无线接收电路通过无线通讯连接，无线接收电路内置可充式干电池与所述语音报警器相连接，所述电源模块与分辨电路、无线发射电路连接；所述电容探头采用环型金属线，电容探头的信号输出线固定在床垫本体的一端部；所述分辨电路做成铁夹形状，使用时将铁夹形状的分辨电路夹在床垫本体端部电容探头的信号输出线上，既将分辨电路与针织布料床垫连成一体，又将电容探头的信号输出线与分辨电路接通；

电容探头用于采集电容介质数据，传给分辨电路；分辨电路用于将电容探头采集的电容介质数据进行分析，得出婴幼儿是否离开床垫的结论、并将该结论转换成数字信号传输给无线发射电路；无线发射电路用于将分辨电路传来的数字信号以无线信号方式发射给无线接收电路；无线接收电路用于将接收的无线信号放大并传输给语音报警器；语音报警器用于将无线接收电路传来的信号转换成语音提醒；

根据电容接近开关原理，空气、针织品的介电系数为1左右，而人体介电系数在80左右，正常状态下，幼儿身体贴近床垫本体上的电容探头，此时电容介电系数在80左右，分辨电路界定为“正常”状态，当幼儿翻身一旦离开床垫本体时，电容探头感应到的是空气和针织品，其电容介电系数为1左右，这时分辨电路界定为“非正常”状态，立即发出无线信号，家长随身携带的语音报警器接收到无线信号马上报警，提示家长采取婴幼儿保护措施，从而确保婴幼儿安全。

2.根据权利要求1所述的幼儿安全床垫，其特征在于：所述无线发射电路由无线发射模块ZF2与无线发射天线E1连接构成，无线接收电路由无线接收天线E2与无线接收模块ZW20-J连接构成。

3.根据权利要求2所述的幼儿安全床垫，其特征在于：所述分辨电路由振荡电路、整流电路、放大电路、比较电路、驱动开关电路依次连接组成，所述放大电路采用U1B运算放大器，比较电路采用U1A运算放大器，驱动开关电路采用继电器J1，振荡电路的输入端与电容探头的信号输出线连接，驱动开关电路的输出端经驱动无线发射模块ZF2连接至无线发射天线E1。

4.根据权利要求2所述的幼儿安全床垫，其特征在于：所述语音报警器由扬声器LS1、开关K1、三极管Q1和电池B1共同构成，无线接收模块ZW20-J的输出端经三极管Q1连接至扬声器LS1。

5.根据权利要求1所述的幼儿安全床垫，其特征在于：所述电源模块至少包括电源变压器、整流器以及集成稳压器，电源变压器的输出端与整流器连接后再与两路集成稳压器连接后分别连接至无线发射电路和分辨电路。

6.一种幼儿安全床垫管理***，其特征在于：包括多个上述权利要求1~5任一项所述的幼儿安全床垫，在各个上述幼儿安全床垫的分辨电路的输出端还依次连接设置信号数据集中处理集中显示电路及移动终端，各个幼儿安全床垫的实时状态信号通过信号数据集中处理集中显示电路显示至移动终端。

7.根据权利要求6所述的幼儿安全床垫管理***，其特征在于：所述信号数据集中处理集中显示电路由若干输入集成块74ALS45、单片机74LS373和数码显示管TOSS011BH依次连接组成。