[实用新型]一种智能床垫的压力分布监测反馈系统

说明书

本实用新型公开了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。其优点是：结构科学，设计合理；智能床垫的压力分布监测反馈系统可对睡眠者对床垫产生睡眠压力分布进行监测和反馈，更加简便、更加快捷、成本更低；利用压电纤维网络阵列形式对智能床垫的压力分布进行监测及反馈，利用三组压电纤维呈横向、纵向、斜向三个方向交织而成的网络阵列，形成多个三角形阵列连接到压力驱动单元进行反馈控制床垫此处的压力大小，从而使睡眠者在满意舒适硬度的床垫上入睡。

技术领域

本实用新型涉及一种智能家居，尤其涉及一种智能床垫系统。

背景技术

随着生活水平及健康意识的不断提高，人们对睡眠质量的要求越来越高。并且睡眠质量与身体健康存在着直接关系，睡眠质量又与床垫有关，因此对影响睡眠质量的床垫进行监测反馈具有重要意义。以摄像监控方式进行监测反馈可能引起窥探隐私等道德问题；采用可穿戴设备又容易干扰人们日常的正常生活行为。

智能床垫作为一种新的、简便、无干扰的监测方法，近年来成为研究热点并受到广泛欢迎。其核心技术是压力的智能监测反馈控制，这就涉及多种技术手段。其中，光纤阵列技术由于不受电磁干扰、光纤质量轻、成本低等优势被广泛研究，但应用在智能床垫系统时需要多个光源或光电探测器模块里构成，光纤阵列技术必须包括多个光源或光电探测器模块，从而增加成本和复杂度。基于各种新型材料的压电薄膜技术能够快速直接的检测到所受压力，但其压力分布信息的解调却涉及大量复杂的算法和图像重建过程，如申请号为CN201820765009.5的中国实用新型专利公开了一种智能床垫，公开了由一根压电电缆不均匀分布形成的智能床垫，该方案通过人体压到电缆从而采集到心率信息，并利用8×6柔性薄膜阵列实现对压力分布的监测。利用气体或液体监测压力的手段今年也常被使用，但对压力的检测反馈往往需要复杂的驱动调节及管道设计；传统的压电元件阵列在一个方形面上通常需要N2 个压电传感元件，这对压力分布监测来说消耗量是巨大的。

实用新型内容

为解决现有智能床垫的压力的智能监测反馈控制系统的存在上述缺陷，本实用新型提供一种智能床垫的压力分布监测反馈系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

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。

其中，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；