CN109377737A - 基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***及其实现方法 - Google Patents

基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***及其实现方法 Download PDF

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吴璋
谢金龙
李娟�
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Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***，包括多个温度测量终端、协调器节点、主控制器及报警设备，协调器节点与主控制器通信连接，报警设备与协调器节点或主控制器通信连接；温度测量终端用于测量温度信息并将测量的温度信息传递至协调器节点，协调器节点将收到的温度信息传递至主控制器，主控制器内预设有正常温度范围，主控制器判定收到的温度信息是否在正常温度范围，若不在正常温度范围内则通过协调器节点向报警设备发出报警信号或直接向报警设备发出报警信号。本发明主要通过物联网技术构建而成，可克服现有防踢被等监测***的翻身误报警、使用范围受限、不适应季节变化、***结构复杂、易被拉扯等技术问题。

Description

基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***及其实现方法
技术领域
本发明涉及智能穿戴技术领域，特别涉及基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***及其实现方法。
背景技术
随着社会的发展，智能穿戴设备已走进越来越多消费者的生活中，同时，随着科技的进步，用户对智能穿戴设备的使用需求也越来越多。其中，对于一些有不能自理的老人或小孩的家庭，对于一种专门用于监测老人或小孩在睡眠中是否出现被子滑落或踢被等现象的智能设备的需求迫在眉睫。
现有防踢被的***主要分为以下四种：
一是防踢被的被子或睡袋，如申请号为201620308855.5的一种智能踢被检测及报警***，主要是通过在被子内装上传感器据被子的移动距离来判断是否踢被，同时，使用时，需要使用者穿着睡袋或被被子覆紧使用。而一般用户都不想被束缚，更不愿穿睡袋睡觉。且采用根据被子的移动距离来判断是否踢被，存在翻身误报警、使用范围受限的缺陷，且存在不适应季节变化的问题。
二是床边踢被检测***。如申请号为201610378180.6的宝宝踢被报警装置，这种床边踢被检测***一般都存在结构复杂、当不小心扯拉到床边铁丝、导线等设备时会影响正常使用的问题，同时，也容易给使用者造成一定的伤害。
三是智能手环。如申请号为201720009731.1的一种儿童安眠与防踢被智能手环，这种智能手环的温度传感器在手环上，因此使用时只能检测手上的温度，并不能实时反映被子踢了后背部受凉的状况。
四是采用热成像、红外传感器方式来监测。这种方法存在易受遮挡物、光源的影响而发生误判，准确性较低且价格昂贵的问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***及其实现方法，主要通过物联网技术构建而成，可克服现有防踢被等监测***的翻身误报警、使用范围受限、不适应季节变化、***结构复杂、易被拉扯等技术问题，以及智能手环不能实时监测背部温度，成像监测***昂贵等问题。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***，包括多个温度测量终端、协调器节点、主控制器及报警设备，所述协调器节点与主控制器通信连接，报警设备与协调器节点或主控制器通信连接；所述温度测量终端用于测量温度信息并将测量的温度信息传递至协调器节点，所述协调器节点将收到的温度信息传递至主控制器，在所述主控制器内预设有正常温度范围，主控制器判定收到的温度信息是否在正常温度范围，若不在正常温度范围内则通过协调器节点向报警设备发出报警信号或直接向报警设备发出报警信号，报警设备收到报警信号后即进行报警；
使用时，可将多个温度测量终端分别固定于被测者的几个关键测温部位，如胸口、后背处等，且优选采用粘接的方式固定，则监控者只需将报警设备置于身边，打开协调器节点的电源后，协调器节点将自动进行网络的中继与组建，则温度测量终端会将采集到的被测者的关键测温部位的温度数据实时传回至协调器节点，由协调器节点传递至主控制器，当主控制器判断当前温度不在正常温度范围内时，则将触发报警设备进行报警，从而提醒监控者查看是否出现踢被或被子滑落等异常。
进一步地，所述报警设备包括震动报警手环和/或声响报警设备；其中，所述震动报警手环与协调器节点通过ZigBee网络通信连接，声响报警设备与主控制器通讯连接，用户可根据具体需求选择相应的报警设备，如采用震动报警手环可将报警时对他人的影响程度降到最低，采用声响报警设备则可对监控者起到较好的提醒作用，用户也可选用在报警时同时通过震动报警手环和声响报警设备进行报警。
进一步地，所述震动报警手环包括震动器、显示设备、ZigBee模块。
进一步地，所述震动报警手环还包括壳体及腕带，所述壳体由PP材料制成，所述腕带由硅胶材料制成。
进一步地，所述温度测量终端包括外壳及安装于外壳内的温度传感器及ZigBee模块，所述外壳由硅胶材料制成，且优选将温度测量终端制成薄片圆状，使用时，直接粘贴在被监测者的贴身衣物上即可。
进一步地，所述主控制器由硬件模块及软件***构成，所述硬件模块包括微处理器、存储模块、网口、WIFI模块、蓝牙模块，所述软件程序包括Linux***、Web Service应用，所述存储模块用于存储收到的温度信息。
进一步地，还包括智能终端，智能终端与主控制器通过WIFI或蓝牙或Internet网络连接，所述智能终端上安装有用于控制整个基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***的应用APP，智能终端通过应用APP访问主控制器的Web Service应用从而获取主控制器的存储模块内存储的信息数据，同时，可通过应用APP设定主控制器内的正常温度范围及触发报警时的报警方式。
同时，本发明还公开了一种如上述的基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***的实现方法，包括以下步骤：
A.将温度测量终端分别固定于被监测者的背部和心口位置；
B.建立协调器节点与主控制器间的通信连接、报警设备与协调器节点或主控制器间的通信连接及智能终端与主控制器的通信连接；
C.通过智能终端的应用APP设定主控制器内用于判定是否触发报警的正常温度范围或采用主控制器默认的正常温度范围，并通过应用APP设定主控制器内触发报警时的报警方式或采用主控制器默认的报警方式，所述报警方式包括智能终端震动和/或响铃报警、震动报警手环震动报警、和/或声响报警设备响铃报警；
D.温度测量终端将采集的被监测者的温度信息实时传递至协调器节点，并由协调器节点将温度信息传递至主控制器；
E.主控制器将收到的温度信息保存至存储模块，同时，主控制器判定收到的温度信息是否超出预设的正常温度范围，并在判定超出时进入步骤F；
F.主控制器根据预设的报警方式触发对应的报警，其中，当预设的报警方式为声响报警设备响铃报警、和/或智能终端震动和/或响铃报警时，则由主控制器向声响报警设备和/或智能终端发出报警信号从而启动报警；
当预设的报警方式为震动报警手环震动报警时，由主控制器向通过协调器节点向震动报警手环发出报警信号从而启动报警。
进一步地，还包括步骤G：监测者通过智能终端的应用APP获取并查看主控制器的存储模块保存的数据。
进一步地，所述步骤C中还包括通过智能终端的应用APP设定温度测量终端采集被监测者的温度信息的间隔时间T的操作。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
第一，本发明的基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***的温度测量终端具有安全环保无毒轻薄携带方便的特点，可随时随地使用，且不受翻身、季节变化影响；
第二，本发明的技术方案采用ZigBee通信网具有功耗低、收发数据快的优点，且能自动感知其他节点并绑定，可以随时添加、删除和移动节点，可同时实现多人多部位防踢被监测；
第三，本发明的技术方案中主控制器可对收集到的温度数据进行记录并保存，可通过汇总多次的睡眠数据确定一个更加精准的正常温度范围供用户设定时参考或在用户未设定时根据汇总的多次的睡眠数据得到的更加精准的正常温度范围作为预设判定标准，从而使得监控信息更加准确，且便于用户查看；
第四，本发明的技术方案中用户可根据具体使用需求，选择合适的报警方式或选择多种报警方式进行组合，从而可起到更好的报警效果，，避免了单一的报警方式导致的使用不方便的问题。
附图说明
图1是本发明的基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***的示意图。
图2是本发明的一个实施例的主控制器的示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例：
实施例一：
如图1所示，一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***，包括多个温度测量终端、震动报警手环、协调器节点、主控制器、智能终端、声响报警设备，在智能终端内安装有相应的应用APP。
其中，协调器节点用于实现ZigBee通信的中继、组网功能，协调器节点由ZigBee模块和串口接口组成，并通过串口传输数据给主控制器。
震动报警手环与协调器节点通过ZigBee网络通信连接，温度测量终端与协调器节点通过ZigBee网络通信连接，智能终端与主控制器通过WIFI或蓝牙或Internet网络连接，声响报警设备与主控制器通讯连接。
具体的，本实施例中，温度测量终端的壳体采用PP材料或硅胶材料职称，呈薄片圆状设计，具有安全环保柔软轻便的特点，可以粘贴在衣服上，壳体内部包含温度传感器、ZigBee模块、充电电池等。
震动报警手环由震动器、显示设备、ZigBee模块及电池组成，壳体主体采用PP材质，腕带采用硅胶材料，具有时间显示、温度显示、震动报警功能。
作为优选，本实施例中，协调器节点、温度测量终端及震动报警手环的ZigBee模块都采用CC2530芯片，共同组网构成ZigBee星形网络。
如图2所示，本实施例中，主控制器采用ARM11微处理器6410，其***硬件包含串口接口、ZigBee收发模块、晶振电路、复位电路、以太网口、Flash、SDRAM、SD卡接口等；内部软件架构从下到上依次为：硬件驱动、Linux操作***、WebServer服务、应用程序等。
主控器主要负责温度信息的收发、处理，执行温度智能识别算法，并通过远程Internet网、WIFI或蓝牙与智能终端的APP进行交互，从而控制声响报警设备工作。WebServer服务主要是为智能终端的APP提供WWW访问服务，则智能终端APP可以在室内或者有网络信号的室外通过Internet实时监测温度信息变化，并控制整个穿戴***各个部分设备开关、功能选用、属性设置等操作。
使用时，具体由温度测量终端分别测量被测者相应部位的温度信息，并通过ZigBee网络将测得的温度信息传输给协调器节点，协调器节点通过串口把温度信息传输给主控制器，主控制器收到温度信息后先将信息储存在内部Flash中，并通过分析、判断温度是否超过了预设的正常温度范围，如果超出了正常温度范围，则启动报警功能。
具体报警时，可直接由主控制器以音频信号的方式向声响报警设备发出报警信号，从而触发声响报警设备进行响铃或播放音乐等报警，同时，也可由主控制器通过协调器节点把报警信息传送给监控者手上的震动报警手环，从而触发震动报警手环产生震动报警，且还可由主控制器通过WIFI或者蓝牙与手机、平板电脑等智能终端连接并把实时温度信息送给智能终端上的APP显示，同时启动手机或平板电脑的闹铃或震动的报警功能。
具体的，作为优选，还可在主控制器内嵌入温度智能识别算法，并在温度测量终端上同时加设可用于获取被监测者睡眠质量数据的模块单元，如加速传感器、心动心率传感器或红外光LED等，从而通过温度测量终端在获取被测者温度数据的同时获取更多可用于分析睡眠质量的数据信息，并将获取的信息传递至主控制器，在主控制器内生成被测者的睡眠状况报表，可方便监控者查看，其中，根据加速传感器、心动心率传感器或红外光LED等获取相关数据并最终生成被测者的睡眠状况报表是现有技术中较为成熟的技术，此处不再赘述。则可由主控制器内的温度智能识别算法通过比较被测者在各种睡眠状况下对应的温度数据，得出在被测者睡眠质量较好的情况下的温度范围，并存储于主控制器内存中作为默认的正常温度范围。
主控制器内用于判别是否触发报警的正常温度范围可由用户自行通过智能终端APP设定，也可直接采用主控制器默认的正常温度范围，具体设定方式可由用户自行选择，具体的报警方式也可由用户通过智能终端APP自行设定及选择。
实施例二
本实施例中以将实施例一中的基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***应用于监控家中小孩的睡眠温度来进行具体实施方式的说明，实施时，具体如下：
首先，在睡觉前，家长需把温度测量终端粘贴固定在孩子的背部和心口睡衣上，同时，还可根据需求在其它部位粘贴温度测量终端，粘贴好后打开温度测量终端电源并把震动报警手环戴在自己手上；
然后，打开协调器节点电源，协调器开始自动建立ZigBee网络，温度测量终端自动加入网络并完成绑定；
接着，打开主控制器电源，家长打开通过智能终端上的WIFI或者蓝牙与主控制器连接，打开APP软件可以查看***各个设备的连接状况，如果自动连接不成功可以断电重试或手动连接；
接着，家长可进一步在APP上设置温度测量终端的采样间隔T、正常温度范围和报警方式，若家长未进行具体设置则默认采用主控制器内的默认数据；
完成连接及安装设置后，***即开始工作，工作时，温度测量终端按照采样间隔T测量温度并发送给协调器节点，协调器节点再将温度数据传输给主控制器，主控制器把温度数据存储在Flash中，主控制器再进一步分析判断此时温度是否在正常温度范围内，如若小孩深夜睡觉翻身踢了被子后，背部受凉，则会导致背部的温度测量终端采集的温度数据不在正常设定的温度范围内，则主控制器将启动报警程序。
启动报警程序时，具体会根据家长选择的报警方式触发相应的报警，如若开启了震动报警手环的震动报警，则主控制器启动报警程序时会发送报警信号给协调器节点，由协调器节点再发送给家长手上的震动报警手环，震动报警手环收到报警信号就启动震动器，产生震动叫醒家长。
如若开启了智能终端报警，则则主控制器启动报警程序时会通过WIFI或蓝牙发送报警信息给智能终端的APP，APP启动智能终端震动或者闹铃叫醒家长。
同时，如若开启了声响报警设备报警，主控制器也可以根据家长的设置启动声响报警设备，播放闹铃叫醒家长。
其中，震动报警手环的震动报警可以避免吵醒小孩或他人，若家长担心睡的太深很难醒来，可以采用以上两种或者三种同时报警，且如果半夜家长自然醒来，可以通过震动报警手环查看小孩此时被窝的温度。
同时，在需要时，家长可以在智能终端APP上查看小孩整晚睡觉的温度变化曲线和睡眠情况报表从而了解睡眠质量，同时还可以通过主控制器的SD卡接口下载原始的温度数据。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***，其特征在于，包括多个温度测量终端、协调器节点、主控制器及报警设备，所述协调器节点与主控制器通信连接，报警设备与协调器节点或主控制器通信连接；
所述温度测量终端用于测量温度信息并将测量的温度信息传递至协调器节点，所述协调器节点将收到的温度信息传递至主控制器，在所述主控制器内预设有正常温度范围，主控制器判定收到的温度信息是否在正常温度范围，若不在正常温度范围内则通过协调器节点向报警设备发出报警信号或直接向报警设备发出报警信号，报警设备收到报警信号后即进行报警。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***，其特征在于，所述报警设备包括震动报警手环和/或声响报警设备；
其中，所述震动报警手环与协调器节点通过ZigBee网络通信连接，声响报警设备与主控制器通讯连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***，其特征在于，所述震动报警手环包括震动器、显示设备、ZigBee模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***，其特征在于，所述震动报警手环还包括壳体及腕带，所述壳体由PP材料制成，所述腕带由硅胶材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***，其特征在于，所述温度测量终端与协调器节点通过ZigBee网络通信连接，温度测量终端包括外壳及安装于外壳内的温度传感器及ZigBee模块，所述外壳由硅胶材料制成。
6.根据权利要求2至5中任一所述的一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***，其特征在于，所述主控制器由硬件模块及软件***构成，所述硬件模块包括微处理器、存储模块、网口、WIFI模块、蓝牙模块，所述软件程序包括Linux***、Web Service应用，所述存储模块用于存储收到的温度信息。
7.根据权利要求6所述的一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***，其特征在于，还包括智能终端，智能终端与主控制器通过WIFI或蓝牙或Internet网络连接，所述智能终端上安装有用于控制整个基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***的应用APP，智能终端通过应用APP访问主控制器的Web Service应用从而获取主控制器的存储模块内存储的信息数据，同时，可通过应用APP设定主控制器内的正常温度范围及触发报警时的报警方式。
8.一种如权利要求7所述的基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将温度测量终端分别固定于被监测者的背部和心口位置；
B.建立协调器节点与主控制器间的通信连接、报警设备与协调器节点或主控制器间的通信连接及智能终端与主控制器的通信连接；
C.通过智能终端的应用APP设定主控制器内用于判定是否触发报警的正常温度范围或采用主控制器默认的正常温度范围，并通过应用APP设定主控制器内触发报警时的报警方式或采用主控制器默认的报警方式，所述报警方式包括智能终端震动和/或响铃报警、震动报警手环震动报警、和/或声响报警设备响铃报警；
D.温度测量终端将采集的被监测者的温度信息实时传递至协调器节点，并由协调器节点将温度信息传递至主控制器；
E.主控制器将收到的温度信息保存至存储模块，同时，主控制器判定收到的温度信息是否超出预设的正常温度范围，并在判定超出时进入步骤F；
F.主控制器根据预设的报警方式触发对应的报警，其中，当预设的报警方式为声响报警设备响铃报警、和/或智能终端震动和/或响铃报警时，则由主控制器向声响报警设备和/或智能终端发出报警信号从而启动报警；
当预设的报警方式为震动报警手环震动报警时，由主控制器向通过协调器节点向震动报警手环发出报警信号从而启动报警。
9.根据权利要求8所述的一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***的实现方法，其特征在于，还包括步骤G：监测者通过智能终端的应用APP获取并查看主控制器的存储模块保存的数据。
10.根据权利要求8所述的一种基于ZigBee的踢被报警智能穿戴***的实现方法，其特征在于，所述步骤C中还包括通过智能终端的应用APP设定温度测量终端采集被监测者的温度信息的间隔时间T的操作。
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