基于物聯(lián)網(wǎng)的嬰兒實時監(jiān)控系統(tǒng)的設計

成都弱電公司訊：

隨著社會的發(fā)展，父母越來越重視孩子在嬰幼兒時期的成長發(fā)育，在照看嬰兒方面需要投入更多的時間和精力，在現(xiàn)代社會快節(jié)奏的生活工作壓力下往往會感到力不從心。而現(xiàn)實生活中存在著太多不可預見的因素影響著嬰幼兒的健康成長，孩子的體型在發(fā)育階段，70%的時間都是在床上度過。為了減輕父母在育兒期間的負擔，同時提高育兒質(zhì)量，針對普通嬰兒床存在的功能單一、性能簡樸、幾乎度不具備智能檢測以及控制等功能。因此，設計一種新型的可移動嬰兒床，適應室內(nèi)和外出游玩，具有實時智能監(jiān)控以及檢測危險的系統(tǒng)，可以能夠隨時給家長提供嬰兒的生活環(huán)境和活動狀況等信息。

1系統(tǒng)功能架構(gòu)

嬰兒實時監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)4種功能，分別為各種傳感器的數(shù)據(jù)采集分析與控制、無線網(wǎng)絡的傳輸、終端的接收與監(jiān)控、與防摔防碰撞，其中無線網(wǎng)絡傳輸?shù)膶崿F(xiàn)是本系統(tǒng)的關鍵。圖1為嬰兒實時監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，采用最新的socket程序庫，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術的重要組成部分，在智能家居系統(tǒng)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)得到應用和發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的基本體系結(jié)構(gòu)包括3方面：感知層、網(wǎng)絡層、應用層。采用硬件TCPIP協(xié)議的網(wǎng)絡控制器W5500(\$1.9817)、WiFi無線路由器和nRF24L01(\$1.4544)無線技術作為本系統(tǒng)的網(wǎng)絡層的通訊，實現(xiàn)各傳感器數(shù)據(jù)的采集和收發(fā)，具有穩(wěn)定性強、傳輸范圍廣、功耗低等長處。

嬰兒實時監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)4種功能，分別為各種傳感器的數(shù)據(jù)采集分析與控制、無線網(wǎng)絡的傳輸、終端的接收與監(jiān)控、與防摔防碰撞，其中無線網(wǎng)絡傳輸?shù)膶崿F(xiàn)是本系統(tǒng)的關鍵。圖1為嬰兒實時監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，采用最新的socket程序庫，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術的重要組成部分，在智能家居系統(tǒng)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)得到應用和發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的基本體系結(jié)構(gòu)包括3方面：感知層、網(wǎng)絡層、應用層。采用硬件TCPIP協(xié)議的網(wǎng)絡控制器W5500(\$1.9817)、WiFi無線路由器和nRF24L01(\$1.4544)無線技術作為本系統(tǒng)的網(wǎng)絡層的通訊，實現(xiàn)各傳感器數(shù)據(jù)的采集和收發(fā)，具有穩(wěn)定性強、傳輸范圍廣、功耗低等長處。

2系統(tǒng)模塊化設計

2.1數(shù)據(jù)采集模塊

2.1.1溫濕度采集電路

本電路的設計主要是由溫度傳感器和濕度傳感器負責嬰兒實時體溫的監(jiān)測和是否尿床的監(jiān)測。圖2所示為溫濕度采集電路。體溫的數(shù)據(jù)是采用一種常用于溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)或者熱感測系統(tǒng)數(shù)字方式傳輸?shù)母呔菵S18B20(\$2.0074)溫度傳感器。DS18B20溫度傳感器內(nèi)部包含的高速暫存器RAM含有兩個字節(jié)的溫度寄存器，這兩個寄存器可以存儲輸出的數(shù)據(jù)，在控制線連接一個弱上拉電阻，通過對寄存器TH和TL的編程，提高測量的精度和分辨率，能實現(xiàn)在93.75ms和750ms內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化輸出精度高達9～12位。

本電路的設計主要是由溫度傳感器和濕度傳感器負責嬰兒實時體溫的監(jiān)測和是否尿床的監(jiān)測。圖2所示為溫濕度采集電路。體溫的數(shù)據(jù)是采用一種常用于溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)或者熱感測系統(tǒng)數(shù)字方式傳輸?shù)母呔菵S18B20(\$2.0074)溫度傳感器。DS18B20溫度傳感器內(nèi)部包含的高速暫存器RAM含有兩個字節(jié)的溫度寄存器，這兩個寄存器可以存儲輸出的數(shù)據(jù)，在控制線連接一個弱上拉電阻，通過對寄存器TH和TL的編程，提高測量的精度和分辨率，能實現(xiàn)在93.75ms和750ms內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化輸出精度高達9～12位。

通過HS1100濕度傳感器檢測嬰兒是否尿床。HS1100是一種電容傳感器，根據(jù)其高分子材料吸收水分之后的電常數(shù)發(fā)生變化而進行濕度的測量。通過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，將電容值的輸出轉(zhuǎn)換為以之成反比的電壓信號數(shù)據(jù)被主控器接收。