專利名稱：預(yù)警保健床墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種床墊，特別是一種具有預(yù)警兼保健功能的床墊。
技術(shù)背景目前防火防盜報警系統(tǒng)大都是采用聲光報警，但是這種報警方式只是針對 普通人，對于聾人只有光的報警起作用，而在夜間睡眠時，聾人將完全無法獲 得報警信息，即使是普通人也有可能因睡眠過深而無法獲得報警信息。專利號為200620008784.3的專利提供了一種用于聾人安全緊急警醒的裝置，它主要由 基板、傳動繩、扳機和擊打錘組成，其錘柄和錘頭均為彈性體，錘柄一端通過 固定銷與基板相接，其基板釘在床板底部，使用時，扳機在回位裝置的作用下 發(fā)生轉(zhuǎn)動，張開的擊打錘迅速回位并反復(fù)擊大基板，產(chǎn)生震動，達到驚醒聾人 的目的。該裝置可在遠端叫醒沉睡中的人或盲人，但是該裝置不能檢測是否有 緊急情況，并且不能自動驚醒沉睡中的人或盲人，從而在火災(zāi)發(fā)生時無法保障 生命安全。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種可自動檢測是否有危險情況，并能自動驚醒沉睡中的人或 盲人的床墊。本發(fā)明的解決方案是:在床墊1內(nèi)安置有震動器2，在床墊1外設(shè)置傳感器、控制器3及為其供電的電源系統(tǒng)6。震動器2分布在床墊1的床面內(nèi)，控制器3 采集傳感器的信號，將其與控制器3內(nèi)設(shè)定的閾值做比較來控制震動器2的啟 動。其中，傳感器包括火焰?zhèn)鞲衅?，氧氣傳感器，可燃氣體傳感器4，煙霧 傳感器，溫度傳感器，紅外探測器。為保障緊急情況下電力的供應(yīng)，上述的電源系統(tǒng)6包括有可充電的后備電 池及充電電路，該電源將220V的市電轉(zhuǎn)換成供震動器2、傳感器、控制器3使 用的直流電。本發(fā)明可具有按摩保健功能，上述的控制器3可通過手動來控制震動器2 的啟停，并且可分別控制不同震動器2的啟停。上述的分布在床墊1的床面內(nèi)的震動器2可均勻分布在床墊1的床面內(nèi)，也可按人體接觸床墊1的部位分布 在床墊l的床面內(nèi)。為了用于集體宿舍的警情監(jiān)控，本發(fā)明中的控制器3可將從傳感器采集來 的預(yù)警信號通過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到外部遠端的監(jiān)控臺，可以通過有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信 息，也可以通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，尤其可利用目前較發(fā)達的GPRS網(wǎng)絡(luò)將信 息發(fā)送到GPRS覆蓋的任意遠端的監(jiān)控臺。本發(fā)明的有益效果是采用上述方案后，遇到緊急情況(火災(zāi)或竊賊)時 可通過床墊的震動驚醒沉睡中的人或盲人。多種傳感器及備用電池保證高可靠 性。本床墊兼有按摩作用?？刹⑷胪ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)集體宿舍的警情監(jiān)控。


圖1是本發(fā)明的預(yù)警保健床墊上震動點的分布示意圖； 圖2是本發(fā)明的預(yù)警保健床墊中控制器的原理圖。圖3是本發(fā)明的預(yù)警保健床墊的控制器采用T8030作為GPRS輸出功放時 的電位轉(zhuǎn)換原理圖。圖中，l床墊，2、震動器，3、控制器，4、可燃氣體傳感器，5、 SIM100-E 模塊電路，6、電源系統(tǒng)。
具體實施方式
本發(fā)明主要由多種傳感器組成的探測系統(tǒng)、震動器2和控制器3組成的報 警控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)及為各系統(tǒng)供電的電源系統(tǒng)組成。下面對各個系統(tǒng)分別 加以說明。一、多種傳感器組成的探測系統(tǒng)，通過探測火災(zāi)發(fā)生時室內(nèi)火焰，氧氣、可 燃氣體、—霧、空氣溫度，來確定火災(zāi)的發(fā)生，通過紅外探測來確定是否有人 進入，從裙判斷是否發(fā)生盜竊。下面對本發(fā)明用到的各種傳感器分別加以介紹。 火焰?zhèn)鞲衅魍ㄟ^XZ2-BZY-60火焰檢測器來探測火焰，它是由控制器與 火焰?zhèn)鞲衅骷蔀橐惑w的紫外火焰監(jiān)測儀，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，能可靠地檢 測、監(jiān)測到火焰是否存在及其狀態(tài)的顯示。其工作電壓為DC24V，報警時內(nèi)部 繼電器導(dǎo)通，輸出24V電壓值，工作溫度-2(TC-8(TC。氧氣傳感器發(fā)生火災(zāi)時空氣中氧氣含量將會發(fā)生變化，這是火災(zāi)發(fā)生 時一個很重要的信息。氧氣檢測采用氧氣撿測探頭CGD-I-D02，該探頭量程 為0-30°/。 vol,對應(yīng)的輸出電流信號為4-20mA，我們在檢測儀和控制器之間接 一個電阻，將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號輸入控制器3的帶A/D轉(zhuǎn)換的管腳AIN1，由控制器3檢測電壓變化?？刂破?內(nèi)由軟件設(shè)計一個電壓門限，當(dāng) 檢測到的電壓達到門限電壓后，控制器3輸出報警信號。工作溫度為-10。C-60 °C，檢測精度3%，反映時間〈OS。可燃氣體傳感器4:火災(zāi)發(fā)生前，通常都伴有可燃氣體泄露，因此檢測可燃 氣體含量可避免火災(zāi)的發(fā)生?？扇細怏w檢測采用TGS813可燃氣體傳感器4，該 傳感器可探測天然氣、液化氣、煤氣、 一氧化碳等多種氣體，工作電壓為24V, 加熱絲電壓為5V。如圖2中的可燃氣體傳感器4的電路圖所示，TGS813的引 腳1和引腳3短接后接回路電壓；弓|腳4和引腳6短接后作為傳感器的信號輸 出端；引腳2和引腳5為傳感器的加熱絲的兩端，外接加熱電壓。TGS813經(jīng)負 載電阻RL(10K的可調(diào)電阻)轉(zhuǎn)化輸出為電壓信號，電壓信號輸入到S3C44B0X 帶A/D轉(zhuǎn)換功能的管腳AINO,由S3C44B0X檢測TGS318輸出電壓變化。 S3C44B0X中通過軟件設(shè)定電壓門限，當(dāng)檢測到TGS318輸出電壓超過門限后 進行報警。采用10K的可調(diào)電阻作為TGS318的負載電阻RL，輸出信號的范圍 可以通過調(diào)整可調(diào)電阻的比值實現(xiàn)微調(diào)。煙霧傳感器這種傳感器是通常的火災(zāi)報警系統(tǒng)首選的傳感器。大多數(shù)的 火災(zāi)發(fā)生時，首先的物理現(xiàn)象是產(chǎn)生了煙霧，這是火災(zāi)發(fā)生的重要信息。采用 JTY-GD-T12型光電感煙探測器。該探測器工作電壓為DC8V-28V寬電壓，工作 環(huán)境為-10'C-5(TC。該探測器內(nèi)置智能處理器和自動漂移補償算法，內(nèi)設(shè)煙霧濃 度報警門限，當(dāng)探測煙霧達到報警門限時，探測器報警并輸出5V電壓信號。溫度傳感器采用新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20,該芯片只占用一根I/O 數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)簡單，不需要外接電路，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。溫度測量 范圍為-55。C-125。C。 DS18B20中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用16位符 號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以0.0625"C/LSB形式表達，其中S為符號 位。例如+ 125'C的數(shù)字輸出為07D0H，十25.0625-C的數(shù)字輸出為0191H,這 樣我們也是在S3C44B0X中設(shè)定溫度門限對溫度進行監(jiān)控。紅外探測器紅外探測器是用來檢測是否有小偷進入。采用BISS0001紅外 人體檢測組件，該組件工作電壓為5V，工作溫度為-20'C-7(TC最大探測距離為 7111,有人時可輸出4.25￥髙電平，無人時為OV低電平。紅外探測的傳感器具有 方向性，在安裝時安裝在對著窗子外和門外的方向不會由使用者存在產(chǎn)生誤報 信號。二、 震動器和控制器組成的報警控制系統(tǒng)。震動器2采用普通按摩椅用的震動電機。震動電機使用的電壓一般為 5-24V，可持續(xù)轉(zhuǎn)動3000h以上?？刂破?采用基于S3C44BOX構(gòu)成的電路，包括S3C44BOX、液晶屏、繼 電器、外圍電路等，如圖2。本控制器3選用S3C44BOX作為主控制器，并使用16位總線。S3C44BOX 的AIN0 AIN1、 GPA1 GPA2腳、GPE2 GPE3腳作為各傳感器的接入端?；鹧?傳感器、氧氣傳感器分別接入S3C44BOX的AIN0 AIN1腳，可燃氣體傳感器4、 煙霧傳感器的輸出分別通過電阻R4、 R6接入S3C44BOX的GPE2 GPE3腳， AIN0 AIN1、 GPE2 GPE3腳與地線之間分別接電阻RL、 R5、 R7、 R3。溫度 傳感器的輸出直接接入S3C44BOX的GPA1腳,GPA1腳與+5V之間接電阻Rl 。 紅外探測器的輸出通過電阻R9接入S3C44BOX的GPA2腳，且與地之間接電 阻RIO。(如圖2)液晶屏采用ARM7標(biāo)準(zhǔn)配置的NEC 256色240x320/3.5英寸真彩液晶屏， S3C44BOX的B0 B7腳作為液晶屏的數(shù)據(jù)端口 ， S3C44BOX的VFRAME腳、 VM腳、VLINE腳、VCLK腳作為液晶屏的控制端口，分別經(jīng)兩個驅(qū)動芯片 74HCT245接到液晶屏。 一個74HCT245的A0 A7腳分別接S3C44BOX的B0 B7 腳，其B0 B7腳接到液晶屏。另一個74HCT245的A0 A3分別接S3C44BOX 的VFRAME腳、VM腳、VLINE腳、VCLK腳，其B0 B3腳接到液晶屏。S3C44BOX的GPE3腳作為控制震動電機啟停的端口 ，通過R8接三極管 Ql的控制端(基極)，Ql的發(fā)射極接地、集電極接繼電器控制端，繼電器并接 一個保護二極管Dl (如圖2)。通過繼電器控制各震動電機的啟停。震動電機 使用24V電源。若實現(xiàn)按摩功能，可在S3C44BOX的一個輸入端口設(shè)置一個手動的開關(guān)， 通過輸入開關(guān)信號控制震動電機的啟停。若需要床墊1上不同位置的震動電機 分別啟停，需要設(shè)置多個手動開關(guān)，輸入到S3C44BOX不同的輸入端口，同時 S3C44BOX不同的輸出端口分別控制多個繼電器，不同位置的震動電機分別受 不同繼電器控制，使不同位置的震動電機分別啟停。 三、通信系統(tǒng)S3C44BOX具有可編程通信功能，可實現(xiàn)有線或無線串行通信。本實施例 使用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)。因S3C44BOX功率較低需要GPRS模塊LT8030進行放大。因LT8030使用RS232接口，本實施例中使用MAX232進行串行通信接口 與RS232接口之間的電平轉(zhuǎn)換。如圖3， MAX232的T1IN腳接S3C44BOX的 TXD腳，MAX232的TIOUT腳接S3C44BOX的RXD腳。MAX232使用+5V 電源，MAX232的V+腳與+5V間接10nF電容、V-腳與地間接10nF電容,MAX232 的VCC腳與地間接O.lnF電容，MAX232的Cl+腳與Cl-腳間接10nF電容， MAX232的C2+腳與C2-腳間接10nF電容。MAX232的T20UT腳與T1IN腳 接至GPRS模塊LT8030的TXD和RXD。為了更方便地利用GPRS網(wǎng)絡(luò)，還可以采用基于SIM100-E的GPRS模塊 (如圖2)。 SIM100-E模塊是SIMCOM公司提供的GPRS模塊，具有標(biāo)準(zhǔn)AT 命令接口，可采用鋰電池供電，電壓范圍為3.3-4.6V,支持GSM900/DCS1800 雙頻，外接SIM卡，可以提供GPRS數(shù)據(jù)通信、短消息、GSM語音等業(yè)務(wù)。 在本報警震動床中引入SIM100-E模塊，我們主要使用的是短消息業(yè)務(wù)。當(dāng)有 任何一項監(jiān)控參數(shù)超標(biāo)時，S3C44B0X微處理器會同時給該模塊發(fā)出命令，由 模塊中的SIM卡接口電路部分發(fā)送一條預(yù)先編輯好的短信息如"1121室發(fā)生 火災(zāi)"到小區(qū)保安或親屬的手機上，短信息的內(nèi)容可以在該模塊的軟件設(shè)計中 設(shè)定。模塊支持外部SIM卡，可直接與3.0VSIM卡連接，SIMJ/0為SIM輸 入輸出數(shù)據(jù)接口。對于SIM100-E，串口部分的電平基準(zhǔn)為2.8V，可以串接一 個100Q的電阻實現(xiàn)電平的匹配，因此S3C44B0X的TXD和RXD分別通過兩 個100 Q電阻接到SIM100-E的TXD和RXD。 SIM100-E模塊的外圍電路和 元件如圖2所示的SIM100-E模塊電路5。S3C44BOX是可編程芯片，其端口可通過編程實現(xiàn)不同功能，其變化不局 限在以上的方案。 四、電源系統(tǒng)本實施例使用的電源采用5V和24V兩種直流電源。并且備有24V的可充 電蓄電池。本實施例使用的電源包含24V充電電路。其電路組成如下為防止市電斷電時影響該系統(tǒng)工作，在電源系統(tǒng)6中加入了斷電應(yīng)急電路， 原理圖見圖2的電源系統(tǒng)6。它由交流供電回路，切換控制電路等組成。其中 變壓器B1起市電檢測與降壓作用，BG1工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)市電正常時，若 要向蓄電池E充電，則可合上開關(guān)K1接通市電，此時，市電通過變壓器B1 降壓，QL整流，C1濾波得到24V直流電。此直流電一方面經(jīng)R1， R2分壓， 使三極管BG1導(dǎo)通，繼電器J吸合兩動觸頭合向l-l'端，這樣兩觸頭間可直接從A、 B間獲得24V直流電壓。另一方面經(jīng)二極管D1向蓄電池充電。當(dāng)市電中斷時，變壓器B1次級與整流電路無電壓輸出，二極管D1和三級 管BG1截止，繼電器J處于釋放狀態(tài)，其兩動觸頭合向2-2，端，此時，蓄電池 向兩觸頭間供電。得到24V電壓后，為滿足系統(tǒng)5V電壓需要，通過三端穩(wěn)壓器GM7805來 獲得DC5V，兩端加電容濾波(輸入端接0.33 U F的電容C25，輸出端接0.1 u F 的電容C26)，為減少7805發(fā)熱問題，我們在輸入端串接一個電阻(50Q的電 阻R25)來達到分壓、限流的作用，另外在實際工作中為7805加裝散熱片來條 低溫度。這樣整個系統(tǒng)在市電斷電后仍可正常工作，做到不間斷監(jiān)控報警。電路中的蓄電池可使用各種類型的24V蓄電池。本實施例中使用鎳氫電池。
權(quán)利要求
1. 預(yù)警保健床墊，震動器(2)放在床墊(1)內(nèi)，傳感器、控制器(3)及為其供電的電源放在床墊(1)外，其特征在于震動器(2)分布在床墊(1)的床面內(nèi)；控制器(3)采集傳感器的信號，將其與控制器(3)內(nèi)設(shè)定的閾值做比較來控制震動器(2)的啟動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警保健床墊，其特征在于所述的傳感器包括: 火焰?zhèn)鞲衅?，氧氣傳感器，可燃氣體傳感器(4)，煙霧傳感器，溫度傳感 器，紅外探測器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警保健床墊，其特征在于所述的電源帶有可 充電的后備電池及充電電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警保健床墊，其特征在于所述的控制器(3)可通過手動來控制震動器(2)的啟停。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)警保健床墊，其特征在于所述的控制器(3)可 通過手動來分別控制不同震動器(2)的啟停。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警保健床墊，其特征在于所述的震動器(2)均勻分布在床墊(l)的床面內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警保健床墊，其特征在于所述的震動器(2)按人體接觸床墊(l)的部位分布在床墊(l)的床面內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的預(yù)警保健床墊，其特征在于所述的控 制器(3)可通過傳輸網(wǎng)絡(luò)，將從傳感器采集來的預(yù)警信號傳輸?shù)酵獠康谋O(jiān)控臺。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的預(yù)警保健床墊，其特征在于所述的控制器(3)可通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，將從傳感器采集來的預(yù)警信號傳輸?shù)酵獠康谋O(jiān)控臺。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的預(yù)警保健床墊，其特征在于所述的控制器(3)可 通過GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)，將從傳感器采集來的預(yù)警信號傳輸?shù)酵獠康谋O(jiān)控 臺。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l、 3所述的預(yù)警保健床墊，其特征在于所述的電源電路 如下受開關(guān)Kl控制的220V市電經(jīng)變壓器Bl降壓、整流橋QL整流、電容C1濾波，得到24V直流，該直流通過電阻R12、 Rll分壓，使三極 管BG1工作在開關(guān)狀態(tài)，220V市電接通時三極管BG1導(dǎo)通，220V市電 斷開時三極管BG1截止；三極管BG1控制繼電器J，繼電器J控制將直 流24V—方面輸出，另一方面經(jīng)二極管D1向24V蓄電池E充電，或?qū)?蓄電池E的24V輸出；當(dāng)繼電器J吸合時將直流24V輸出和向24V蓄電 池E充電，當(dāng)繼電器J斷開時將蓄電池E的24V輸出；輸出的24V直流 電一方面作為24V電源的輸出，另一方面送到電壓轉(zhuǎn)換芯片7805使其作 為輸出5V的直流電源；在電壓轉(zhuǎn)換芯片7805兩端加電容C25、 C26濾 波，輸入端電容值為0.33uF，輸入端電容值為0.1liF，并在輸入端串接 50Q的電阻R25來達到分壓、限流的作用，且在實際工作中為7805加裝 散熱片來降低溫度。
全文摘要
預(yù)警保健床墊，涉及一種床墊，特別是一種具有預(yù)警兼保健功能的床墊。本發(fā)明在床墊1內(nèi)安置有震動器2，在床墊1外設(shè)置多種傳感器、控制器3及為其供電的電源系統(tǒng)6。震動器2分布在床墊1的床面內(nèi)，控制器3采集傳感器的信號，將其與控制器3內(nèi)設(shè)定的閾值做比較來控制震動器2的啟動。其中，傳感器包括火焰?zhèn)鞲衅?，氧氣傳感器，可燃氣體傳感器4，煙霧傳感器，溫度傳感器，紅外探測器。電源系統(tǒng)6包括有可充電的后備電池及充電電路。本發(fā)明中的震動器2具有手動控制機構(gòu)，使床墊具有按摩保健功能。并且發(fā)明中的控制器3可以通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，尤其可利用目前較發(fā)達的GPRS網(wǎng)絡(luò)將報警信息發(fā)送到GPRS覆蓋的任意遠端的監(jiān)控臺。
文檔編號G08B6/00GK101238936SQ20081010119
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者進 徐, 田景文, 高美娟 申請人:北京聯(lián)合大學(xué)