[实用新型]一种智能床垫的压力分布监测反馈系统

权利要求书

1.一种智能床垫的压力分布监测反馈系统，包括压力传感器、控制器和用于调整床垫的弹性力分布的压力支撑矩阵，压力支撑矩阵设置在压力传感器的底下，压力支撑矩阵包括若干个按阵列排列的且可调压力的支撑件，压力传感器的输出端与控制器的输入端连接；其特征是：所述压力传感器包括：

压电纤维网络阵列，镶嵌在棉布或织物内部形成床单式薄层，固定于床垫表面与人体接触，它将床垫划分成了压力矩阵网络结构，与床垫集成在一起构成智能床垫；

矩阵网格，置于床垫底部，将整个床垫划分成N×M个均匀的阵列网格，其中N的范围为5～20，M的范围为5～20；

压力支撑矩阵的支撑件与矩阵网格的阵列网格一一对应，所有支撑件与床垫底部充分接触，每个支撑件在控制器的控制下可通过改变伸长量调节床垫对应部位的硬度。

2.如权利要求1所述的智能床垫的压力分布监测反馈系统，其特征是：所述控制器包括：

数据处理模块，对各路信号进行快速的分析处理；

床垫压力分布监测模块，包括压电纤维网络阵列和阵列网格；

信号采集模块，主要由多路开关、采样维持器、放大器、AD转换器组成，形成多路信号采集通道的信号采集模块，每一路信号采集通道都对应压电纤维网络阵列中的一根压电纤维；信号采集模块的信号输出端与数据处理模块的输入端连接；

反馈驱动模块，主要由MCU和驱动电路组成，接收数据处理模块的反馈调节指令并驱动压力支撑矩阵控制床垫的硬度；反馈驱动模块的信号输入端与数据处理模块的输出端连接；反馈驱动模块的信号输出端与压力支撑矩阵的输入端连接；

显示模块，用于直观地显示床垫实时压力分布数值图表及各项数据指标。

3.如权利要求2所述的智能床垫的压力分布监测反馈系统，其特征是：所述压电纤维网络阵列为横向、纵向、斜向三个方向的三组压电纤维交织而成的网络阵列，每组中相邻的压电纤维均相互平行设置；网络阵列受到人体压力时，任意两根纤维的输出电压数值代表了他们交叉点处的受力信息，以此进行床垫上的压力定位和信息采集即压力分布实时监测；

在床垫压力分布监测模块中，压电纤维网络阵列中的每根压电纤维都输出电压信号，三个方向的压电纤维会形成多个三角形阵列，每个三角形会对应矩阵网格中的一个阵列网格，对矩阵网格进行反馈控制即可调节床垫位于此处的压力大小；反馈作用的力度由三角形的三个角受力情况来确定，而每个角受力大小则由对应此处交叉的两根纤维输出电压值来确定。

4.如权利要求3所述的智能床垫的压力分布监测反馈系统，其特征是：所述支撑件为液压弹簧，该液压弹簧可在驱动电路输出的电信号驱动下改变伸长量，通过液压弹簧的支撑力来改变床垫对应的阵列网格处的硬度；液压弹簧能够容忍床垫的反作用力在设定区间值的范围内波动，在超出设定区间值的范围时，在反馈驱动模块的控制下，该液压弹簧可顺应该反作用力调整伸长量，在回到设定区间值的范围时恢复到原伸长量，液压弹簧内设有防止受过大外力损坏液压弹簧的锁止器。

5.如权利要求4所述的智能床垫的压力分布监测反馈系统，其特征是：所述数据处理模块可以记录若干睡眠模式，睡眠模式包括深睡模式、浅睡模式、夜间熟睡模式、午间小憩模式、按摩入睡模式。

6.如权利要求5所述的智能床垫的压力分布监测反馈系统，其特征是：所述数据处理模块可存储若干不同睡姿对应的模式数据；当睡眠者改变睡姿时，数据处理模块自动匹配相应舒适的睡姿，当匹配不到睡眠者习惯睡姿时，则标记睡眠者不在常态，数据处理模块向显示模块发出提醒信号。

7.如权利要求6所述的智能床垫的压力分布监测反馈系统，其特征是：所述床垫由椰棕、记忆棉或乳胶制成。