一種基于無線傳感技術(shù)的可調(diào)溫座椅系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是基于無線傳感技術(shù)提出的一種座椅自動調(diào)溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于無線傳感技術(shù)和無線通信技術(shù)的交叉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]日常生活中，很多人坐著的時間要遠遠多于站著的時間，如:學生、上班族、司機、殘疾人等。每當冬季來臨時，人們往往會給自己的座椅買上一個厚厚的坐墊來抵擋冰涼的座椅給他們帶來的陣陣寒意；而到了夏天，人們又紛紛扔掉冬季的厚坐墊，取而代之的是祛暑的涼席坐墊。坐墊的使用壽命一般很短，使用時也總?cè)菀讖淖位聛?，棉坐墊更不容易清洗，這給人們造成了很大的不便。有時候即使有了坐墊，因長時間久坐，人們也總會對坐墊的保溫效果或是降溫效果感到不滿意。
[0003]傳感器(即sensor)是一種檢測裝置，它能感受到被測量物體的信息，并且能將感受到的信息按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柣蚱渌栊问降男畔⑤敵?，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制的要求。本發(fā)明中涉及的傳感器為壓力傳感器和溫度傳感器，壓力傳感器用于判定座椅上是否有人，溫度傳感器則用于感知座椅周圍溫度和座椅自身溫度，從而通知調(diào)溫系統(tǒng)進行相應得到溫度調(diào)控。
[0004]無線傳感器網(wǎng)絡由數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)分布網(wǎng)絡和控制管理中心三部分組成。其主要組成部分是集成有傳感器、處理單元和通信模塊的節(jié)點，各節(jié)點通過協(xié)議自組織成一個分布式網(wǎng)絡，再將采集來的數(shù)據(jù)經(jīng)無線電波傳輸給信息處理中心。
[0005]ZigBee是一種基于標準的遠程監(jiān)控、控制和傳感器網(wǎng)絡應用技術(shù)。為滿足人們對支持低數(shù)據(jù)速率、低功耗、安全性和可靠性，而且經(jīng)濟高效的標準型無線網(wǎng)絡解決方案的需求，ZigBee標準應運而生。ZigBee技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率低、功耗低、成本低、網(wǎng)絡容量大、延時短等特點。圍繞ZigBee芯片技術(shù)推出的外圍電路，稱之為“ZigBee模塊”。隨著無線傳感技術(shù)和無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，若能夠開發(fā)出一種可自動調(diào)溫的座椅成為了迫切需要解決的問題。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于解決了讓座椅能夠通過溫度傳感器感知其周圍的溫度來自動調(diào)節(jié)座椅的表面溫度，讓久坐者們不再受到座椅太冷或太熱的問題，同時，本發(fā)明解決了可人為地設定座椅溫度的問題，實現(xiàn)了通過一個控制臺給某特定場所的所有座椅系統(tǒng)集體設置溫度的功能。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種基于無線傳感技術(shù)的可調(diào)溫座椅系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信息采集模塊、溫度設定模塊、溫度調(diào)控模塊、微處理器模塊和無線收發(fā)模塊。其中，本發(fā)明的信息采集模塊用于感知是否有人正在使用座椅、感知座椅周圍環(huán)境的溫度和感知座椅的自身溫度。溫度設定模塊用于用戶人為地給座椅設定溫度。溫度調(diào)控模塊包括調(diào)溫設備和控溫電路，用于給座椅調(diào)溫。微處理器模塊與各個模塊相連，用于控制系統(tǒng)運行。無線收發(fā)模塊采用基于ZigBee技術(shù)的無線通信芯片，用于接收用戶通過控制臺遠程給座椅集體調(diào)溫時所發(fā)送的信號。
[0008]微處理器模塊與各個模塊相連，其中，各個模塊是指信息采集模塊、溫度設定模塊、溫度調(diào)控模塊和無線收發(fā)模塊。
[0009]本發(fā)明座椅的硬件結(jié)構(gòu)包括壓力傳感器1、感知座椅周圍環(huán)境溫度的溫度傳感器2、感知座椅自身溫度的溫度傳感器3、操控面板4、報警器5、半導體制冷片6、導熱板7、散熱小風扇8、控溫電路9、電路電源9-1、轉(zhuǎn)換開關(guān)9-2、控溫式的正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC9-3、控溫式的負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC9-4、微處理器10和ZigBee通信模塊11。
[0010]本發(fā)明的信息采集模塊包括壓力傳感器1和感知座椅自身溫度的溫度傳感器3。本發(fā)明使用兩個溫度傳感器，一個安置在座椅靠背處，用于感知座椅周圍環(huán)境溫度的溫度傳感器2，另一個安置在座椅溫度調(diào)控模塊的控溫電路中，用于感知座椅自身的溫度傳感器3 ;壓力傳感器1用于判定座椅上是否有人。溫度設定模塊包括操控面板4和報警器5，操控面板4用于用戶人為地給座椅設定溫度；報警器5在座椅溫度超過16°C _45°C這個范圍時會發(fā)出警報聲。溫度調(diào)控模塊包括控溫電路9和調(diào)溫設備，其中，控溫電路9包括電路電源9-1、轉(zhuǎn)換開關(guān)9-2、控溫式的正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC9-3和控溫式的負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC9-4 ;調(diào)溫設備包括半導體制冷片6、導熱板7和散熱小風扇8。微處理器10采用8位單片機，并與溫度感知模塊、溫度調(diào)控模塊、溫度設定模塊和無線收發(fā)模塊相連；無線收發(fā)模塊采用基于ZigBee技術(shù)的無線通信芯片，控制臺處的ZigBee通信模塊11與各座椅上微處理器10的ZigBee通信模塊11互通，便于場所管理者通過控制臺對本場所中的所有或部分座椅進行集體的溫度調(diào)控。
[0011]本發(fā)明上述系統(tǒng)能夠根據(jù)溫度傳感器檢測到的座椅周圍溫度給座椅自動調(diào)溫，也能夠由用戶自己給座椅設溫，同時實現(xiàn)了通過一個控制臺給某場所中的所有或部分座椅進行集體調(diào)溫的功能。
[0012]本發(fā)明還提供了一種基于無線傳感技術(shù)的可調(diào)溫座椅系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟:
[0013]步驟1:整體網(wǎng)絡架構(gòu)包含控制臺和基于無線傳感技術(shù)的座椅，給所有座椅進行編號，設置一個控制臺在場地某角落，各座椅自組織成一個分布式網(wǎng)絡，以多跳形式與控制臺連通，場地管理員通過控制臺對所有或部分座椅進行溫度調(diào)節(jié)；
[0014]步驟2:座椅系統(tǒng)包括信息采集模塊、溫度設定模塊、溫度調(diào)控模塊、微處理器模塊和無線收發(fā)模塊；其中信息采集模塊包括:壓力傳感器、感知座椅周圍環(huán)境溫度的溫度傳感器和感知座椅自身溫度的溫度傳感器；溫度設定模塊包括操控面板和報警器；溫度調(diào)控模塊包括半導體制冷片、導熱板、散熱小風扇、控溫電路、電路電源、轉(zhuǎn)換開關(guān)、控溫式的正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC和控溫式的負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC;微處理器采用8位單片機，并與各個模塊相連；無線收發(fā)模塊采用基于ZigBee技術(shù)的無線通信芯片，控制臺處的ZigBee通信模塊與各座椅上微處理器處的ZigBee通信模塊互通；
[0015]步驟3:信息采集模塊包括一塊壓力傳感器和兩塊溫度傳感器；安裝在椅面海綿層內(nèi)部的壓力傳感器用于感知當前是否有人正在使用座椅；安裝在座椅靠背處的溫度傳感器用于感知座椅周圍環(huán)境的溫度；安置在控溫電路中溫度傳感器用于感知座椅自身的當前溫度；
[0016]步驟4:溫度設定模塊包括操控面板和報警器；操控面板安置在座椅靠背的側(cè)面，用于用戶給座椅設定溫度，同時查看座椅的當前溫度與用戶所設溫度；報警器安裝在微處理器附近，當座椅溫度超過了人體體表所能承受的溫度范圍16°C _42°C時，報警器會發(fā)出警報聲，提醒用戶及時切斷電源；
[0017]步驟5:溫度調(diào)控子模塊之一的調(diào)溫設備包括導熱板、半導體制冷片、散熱小風扇；導熱板由金屬片制成，安置在座椅海綿層下面，其內(nèi)側(cè)與半導體制冷片焊接在一起，用于將半導體制冷片的制冷或制熱效果更好地傳遞給座椅；半導體制冷片同時擁有制熱和制冷兩種功能，二者的切換在于半導體制冷片中通過的電流方向的改變；散熱小風扇安裝在半導體制冷片外側(cè)，在半導體制冷片制熱的時候，散熱小風扇會對著半導體制冷片的散熱面進行吹風，使散熱面快速降溫；
[0018]步驟6:溫度調(diào)控子模塊之一的控溫電路安裝在座椅內(nèi)部，包括:電源、轉(zhuǎn)換開關(guān)、控溫式的正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC和控溫式的負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC ;轉(zhuǎn)換開關(guān)用于控制控溫電路中的電流流向；當轉(zhuǎn)換開關(guān)正向接通電流，即接NTC處時，制冷片進行制冷；當轉(zhuǎn)換開關(guān)反向接通電流，即接PTC處時，制冷片進行制熱；
[0019]步驟7:通過控制面板最上方的電源按鈕打開座椅調(diào)溫系統(tǒng)，系統(tǒng)便開始工作；
[0020]步驟8:由壓力傳感器感知當前座椅上是否有人，若無人使用此座椅，則轉(zhuǎn)步驟9 ;若有人使用，