基于物聯(lián)網(wǎng)的嬰兒實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

成都弱電公司訊：

隨著社會(huì)的發(fā)展，父母越來(lái)越重視孩子在嬰幼兒時(shí)期的成長(zhǎng)發(fā)育，在照看嬰兒方面需要投入更多的時(shí)間和精力，在現(xiàn)代社會(huì)快節(jié)奏的生活工作壓力下往往會(huì)感到力不從心。而現(xiàn)實(shí)生活中存在著太多不可預(yù)見(jiàn)的因素影響著嬰幼兒的健康成長(zhǎng)，孩子的體型在發(fā)育階段，70%的時(shí)間都是在床上度過(guò)。為了減輕父母在育兒期間的負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高育兒質(zhì)量，針對(duì)普通嬰兒床存在的功能單一、性能簡(jiǎn)樸、幾乎度不具備智能檢測(cè)以及控制等功能。因此，設(shè)計(jì)一種新型的可移動(dòng)?jì)雰捍?，適應(yīng)室內(nèi)和外出游玩，具有實(shí)時(shí)智能監(jiān)控以及檢測(cè)危險(xiǎn)的系統(tǒng)，可以能夠隨時(shí)給家長(zhǎng)提供嬰兒的生活環(huán)境和活動(dòng)狀況等信息。

1系統(tǒng)功能架構(gòu)

嬰兒實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸、終端的接收與監(jiān)控、與防摔防碰撞，其中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)是本系統(tǒng)的關(guān)鍵。圖1為嬰兒實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，采用最新的socket程序庫(kù)，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)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(yīng)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(luò)層、應(yīng)用層。采用硬件TCPIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制器W5500(\$1.9817)、WiFi無(wú)線路由器和nRF24L01(\$1.4544)無(wú)線技術(shù)作為本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層的通訊，實(shí)現(xiàn)各傳感器數(shù)據(jù)的采集和收發(fā)，具有穩(wěn)定性強(qiáng)、傳輸范圍廣、功耗低等長(zhǎng)處。

嬰兒實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸、終端的接收與監(jiān)控、與防摔防碰撞，其中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)是本系統(tǒng)的關(guān)鍵。圖1為嬰兒實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，采用最新的socket程序庫(kù)，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)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(yīng)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(luò)層、應(yīng)用層。采用硬件TCPIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制器W5500(\$1.9817)、WiFi無(wú)線路由器和nRF24L01(\$1.4544)無(wú)線技術(shù)作為本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層的通訊，實(shí)現(xiàn)各傳感器數(shù)據(jù)的采集和收發(fā)，具有穩(wěn)定性強(qiáng)、傳輸范圍廣、功耗低等長(zhǎng)處。

2系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)主要是由溫度傳感器和濕度傳感器負(fù)責(zé)嬰兒實(shí)時(shí)體溫的監(jiān)測(cè)和是否尿床的監(jiān)測(cè)。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(cè)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(gè)字節(jié)的溫度寄存器，這兩個(gè)寄存器可以存儲(chǔ)輸出的數(shù)據(jù)，在控制線連接一個(gè)弱上拉電阻，通過(guò)對(duì)寄存器TH和TL的編程，提高測(cè)量的精度和分辨率，能實(shí)現(xiàn)在93.75ms和750ms內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化輸出精度高達(dá)9～12位。

本電路的設(shè)計(jì)主要是由溫度傳感器和濕度傳感器負(fù)責(zé)嬰兒實(shí)時(shí)體溫的監(jiān)測(cè)和是否尿床的監(jiān)測(cè)。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(cè)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(gè)字節(jié)的溫度寄存器，這兩個(gè)寄存器可以存儲(chǔ)輸出的數(shù)據(jù)，在控制線連接一個(gè)弱上拉電阻，通過(guò)對(duì)寄存器TH和TL的編程，提高測(cè)量的精度和分辨率，能實(shí)現(xiàn)在93.75ms和750ms內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化輸出精度高達(dá)9～12位。

通過(guò)HS1100濕度傳感器檢測(cè)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(jìn)行濕度的測(cè)量。通過(guò)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(hào)數(shù)據(jù)被主控器接收。