本發(fā)明涉及一種地毯，尤其是涉及一種基于傳感技術(shù)的智能地毯及室內(nèi)用電設(shè)備控制方法。

背景技術(shù)：

在日常生活中，雙腳與雙手相比，承擔(dān)的功能性作用較少。當(dāng)人進(jìn)入房間時(shí)，通常需要用手去觸碰開(kāi)關(guān)來(lái)打開(kāi)照明設(shè)備，如是需要打開(kāi)空氣凈化器，水霧器，投影儀等，也需要走到所在位置用手打開(kāi)。若人們進(jìn)入室內(nèi)房間時(shí)，左手手機(jī)打電話(huà)，右手持有別的物品，不方便用手來(lái)打開(kāi)開(kāi)關(guān)，或者在快節(jié)奏的城市生活和工作環(huán)境中，需要節(jié)省操作時(shí)間，發(fā)揮人體各部位功能，因此，若能在進(jìn)入房間時(shí)利用雙腳行走來(lái)完成上述行為，則可以解放雙手，同時(shí)減少室內(nèi)開(kāi)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能生活與工作環(huán)境。

授權(quán)公告號(hào)為CN102722977的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種地毯式遙控器及控制方法，地毯式遙控器包括地毯、電源以及位于地毯內(nèi)部的信號(hào)處理器和信號(hào)發(fā)射器，信號(hào)處理器與信號(hào)發(fā)射器相連接，地毯的內(nèi)部設(shè)置至少四個(gè)壓力感應(yīng)區(qū)域，壓力感應(yīng)區(qū)域中設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器與信號(hào)處理器相連接通過(guò)壓力傳感器來(lái)產(chǎn)生信號(hào)，用戶(hù)通過(guò)雙腳能夠方便有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)電視機(jī)的遙控，但是仍需要手動(dòng)將電源打開(kāi)，雙腳遙控的是電視機(jī)的菜單功能；信號(hào)處理器設(shè)置在地毯內(nèi)部，維修時(shí)十分麻煩。

申請(qǐng)?zhí)枮?01610637158.9的專(zhuān)利申請(qǐng)文件公開(kāi)了一種基于智能地毯的智能家居控制系統(tǒng)，包括若干智能地毯、執(zhí)行電器、中央控制器，中央控制器包括配置模塊、檢測(cè)模塊和指令生成模塊，配置模塊根據(jù)智能地毯設(shè)置位置劃分并配置區(qū)域并將區(qū)域信息存儲(chǔ)；智能地毯設(shè)置有踩踏檢測(cè)器，踩踏檢測(cè)器檢測(cè)人體是否踩踏，并輸出踩踏反饋信號(hào)；檢測(cè)模塊，間隔接收一次踩踏反饋信號(hào)；指令生成模塊，根據(jù)踩踏反饋信號(hào)生成不同的控制指令；控制指令用于控制執(zhí)行電器工作。該系統(tǒng)硬件模塊過(guò)多，智能軟件特點(diǎn)沒(méi)完全體現(xiàn)，手機(jī)的使用與中央控制器某些功能重疊，地毯內(nèi)分隔區(qū)域和布線(xiàn)過(guò)多，實(shí)際操作性欠強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是在克服上述現(xiàn)有技術(shù)及使用存在的缺陷基礎(chǔ)上，提供一種適合室內(nèi)環(huán)境，不改變室內(nèi)原有線(xiàn)路、成本低廉、易于維護(hù)的智能地毯，從而實(shí)現(xiàn)智能控制的目的。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于傳感技術(shù)的智能地毯，包括地毯本體及地毯本體夾層中的壓力傳感器，所述的智能地毯還包括設(shè)置在地毯本體外部的控制盒，所述的控制盒與繼電器連接，所述的繼電器與房間內(nèi)的用電設(shè)備的開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接，所述的智能地毯設(shè)置在房間入口處。

所述的控制盒內(nèi)設(shè)有AD轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)，所述的壓力傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)與繼電器依次連接。

所述的壓力傳感器與地毯本體邊沿的最小距離為10cm。

所述的壓力傳感器設(shè)有多個(gè)，設(shè)置在不同位置，分別對(duì)應(yīng)不同的繼電器。

各壓力傳感器相互間距不小于30cm。

所述的控制盒內(nèi)嵌于房間墻體中。

所述的壓力傳感器為感應(yīng)面尺寸為34mm×34mm的半橋型壓力傳感器，量程為50KG。

所述的AD轉(zhuǎn)換器為HX711AD轉(zhuǎn)換器。

一種使用所述的智能地毯進(jìn)行室內(nèi)用電設(shè)備控制的方法，包括：壓力傳感器接受壓力信號(hào)，單片機(jī)判斷信號(hào)有效后，令對(duì)應(yīng)的繼電器動(dòng)作，使對(duì)應(yīng)用電設(shè)備開(kāi)啟，并于設(shè)定時(shí)長(zhǎng)后，令與該壓力傳感器互鎖的壓力傳感器對(duì)應(yīng)的繼電器動(dòng)作，使對(duì)應(yīng)不同區(qū)域房?jī)?nèi)的用電設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉，而且此關(guān)聯(lián)控制可根據(jù)實(shí)際情況由軟件靈活設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)不需要改變室內(nèi)原有電氣控制線(xiàn)路，只需要將繼電器與原開(kāi)關(guān)并聯(lián)，通過(guò)壓力傳感器感受腳步踩踏動(dòng)作，使控制盒控制繼電器動(dòng)作，使對(duì)應(yīng)的室內(nèi)用電設(shè)備開(kāi)啟或關(guān)閉，成本低；控制盒設(shè)置在地毯本體外部，易于維護(hù)；地毯設(shè)置在房間入口處，進(jìn)入房間時(shí)便可對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行控制，大大提高了照明的便利性。

(2)采用單片機(jī)對(duì)繼電器進(jìn)行控制，易于編程、成本低、有線(xiàn)線(xiàn)路控制可靠性高。

(3)壓力傳感器設(shè)有多個(gè)，設(shè)置在不同位置，分別對(duì)應(yīng)不同的繼電器，與單片機(jī)結(jié)合使用，便于功能擴(kuò)展，僅需要在控制盒內(nèi)增加相應(yīng)繼電器輸出數(shù)量以及連接至相應(yīng)用電器開(kāi)關(guān)處即可。

(4)各壓力傳感器相互間距不小于30cm，誤操作概率低。

(5)壓力傳感器與地毯本體邊沿的最小距離為10cm，便于布線(xiàn)，減少信號(hào)線(xiàn)裸露的情況。

(6)控制盒內(nèi)嵌于房間墻體中，可設(shè)置在室內(nèi)常有的綜合布線(xiàn)盒位置，不改變?cè)袎w結(jié)構(gòu)，方便美觀(guān)。

(7)壓力傳感器為半橋型壓力傳感器，量程為50KG，符合本專(zhuān)利整體設(shè)計(jì)思想以及所用的環(huán)境對(duì)象。

(8)AD轉(zhuǎn)換器為HX711AD轉(zhuǎn)換器自帶放大器，地毯對(duì)于較小壓力施加也能感應(yīng)，提高靈敏度和可靠性。

(9)單片機(jī)內(nèi)的軟件設(shè)計(jì)，使對(duì)輸入的壓力信號(hào)進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)計(jì)算和邏輯判斷，避免腳踩誤動(dòng)作，既提升了系統(tǒng)的可控性，又提高了系統(tǒng)整體的可高性。

(10)對(duì)所控對(duì)象的互聯(lián)控制功能，即離開(kāi)某室內(nèi)區(qū)域，進(jìn)入另外區(qū)域，自動(dòng)打開(kāi)相應(yīng)區(qū)域照明設(shè)備或用電設(shè)備，延時(shí)關(guān)閉原區(qū)域的照明及用電器，具有更好使用體驗(yàn)，充分體現(xiàn)了智能性以及功能可擴(kuò)展性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)施例智能地毯結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)施例地毯本體與壓力傳感器位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)施例智能地毯應(yīng)用在房間內(nèi)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例

一種基于傳感技術(shù)的智能地毯，包括地毯本體1及地毯本體夾層中的壓力傳感器2，智能地毯還包括設(shè)置在地毯本體外部的控制盒3，控制盒3與繼電器4連接，繼電器4與房間內(nèi)的用電設(shè)備的開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接，智能地毯設(shè)置在房間入口處?？刂坪?內(nèi)設(shè)有AD轉(zhuǎn)換器31和單片機(jī)32繼電器4，繼電器4放在控制盒的殼體內(nèi)，便于檢修供電，壓力傳感器2、AD轉(zhuǎn)換器31、單片機(jī)32與繼電器4依次連接。并聯(lián)可直接當(dāng)開(kāi)關(guān)用,當(dāng)繼電器工作時(shí),即旁路開(kāi)關(guān)(不起作用),如是新裝修辦公室,會(huì)議室等,可省掉開(kāi)關(guān)，大大節(jié)省成本。

前端重力數(shù)據(jù)采集模塊采用半橋34型壓力傳感器2，由于其量程為50KG稱(chēng)重傳感器，符合整體設(shè)計(jì)思想以及所用的環(huán)境對(duì)象。通常而言，電阻是壓力傳感器2對(duì)所受力的衡量和采集，其獲得的往往是模擬數(shù)據(jù)量，為了使獲得的數(shù)據(jù)量能被MCU單片機(jī)32處理，因此本實(shí)施例考慮采用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的，采用HX711AD轉(zhuǎn)換器，其最大特點(diǎn)為芯片內(nèi)含128增益放大器，對(duì)于較小壓力施加也能感應(yīng)，提高了傳感器的精度和靈敏度。模擬差分輸入電路可與橋阻式壓力傳感器2作最佳融接。

智能控制模塊選用Mega2560型單片微處理器，其主要作用為對(duì)收到的重力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比較，并根據(jù)智能需求作出時(shí)間長(zhǎng)度設(shè)置，從而發(fā)出相應(yīng)控制用電器信號(hào)，達(dá)到自動(dòng)控制使用用電設(shè)備的目的。同時(shí)還能對(duì)所需的互聯(lián)控制功能實(shí)現(xiàn)靈活的組合，實(shí)現(xiàn)多功能，多對(duì)象的智能多控目的。

整個(gè)模塊電路設(shè)計(jì)組圖如圖1所示。

本智能地毯工作機(jī)制為當(dāng)人體的腳踩在壓力傳感模塊上時(shí)，所產(chǎn)生的重力施于傳感器上，橋式壓組傳感器內(nèi)金屬片界面發(fā)生變化，從而使得橋式電阻值產(chǎn)生變化，由此使得其輸出端的電壓值也變化，此電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)并將其信號(hào)數(shù)值放大，輸出到單片機(jī)32，單片機(jī)32將此數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過(guò)MCU邏輯運(yùn)算，并經(jīng)由軟件預(yù)定設(shè)置的控制時(shí)長(zhǎng)，最終將此數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)其輸出口輸出至繼電器4，作為控制信號(hào)去控制相應(yīng)的室內(nèi)照明系統(tǒng)或部分(家用)電器設(shè)備，從而達(dá)到生活，工作的智能化。

為了使人們使用地毯的方便性和多功能性，本實(shí)施例將超薄型壓力傳感器2(通常小于1.5厘米)內(nèi)置于地毯內(nèi)層之間，為了使用的便利性，設(shè)計(jì)為壓力傳感器2安置于地毯的右下角處，作為人們進(jìn)入此房或區(qū)域的首個(gè)控制開(kāi)關(guān)，既符合人們的使用習(xí)性，又確定了地毯內(nèi)的位置功能。詳見(jiàn)圖2。

(1)壓力傳感器2設(shè)置在地毯邊沿的10cm處，既便于安裝，又方便引線(xiàn)。

(2)右下角處A傳感器設(shè)定為進(jìn)入該區(qū)域的打開(kāi)照明控制功能。

(3)左上角處B傳感器設(shè)計(jì)為進(jìn)入另一區(qū)域的照明控制功能。

(4)左下角處N傳感器設(shè)定為打開(kāi)部分電器設(shè)備控制開(kāi)關(guān)(如去濕器，空氣凈化器，風(fēng)扇等用電設(shè)備)。

(5)用電器控制如需多路時(shí)，則其對(duì)應(yīng)傳感器均設(shè)置在左邊沿，每個(gè)間隔30cm.，同法，照明控制需要多路時(shí)，則其對(duì)應(yīng)傳感器均設(shè)定于右邊沿，間隔為30cm。

(6)設(shè)計(jì)A傳感器和B傳感器為互聯(lián)工作方法，即當(dāng)人們需要進(jìn)入另外區(qū)域，可在B傳感器上踩上一腳，打開(kāi)另一區(qū)域的照明燈，同時(shí)在時(shí)延60秒后，自動(dòng)將A路照明關(guān)閉(此時(shí)間長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際使用而調(diào)整設(shè)定)。

(7)設(shè)計(jì)每個(gè)傳感器上施加的壓力時(shí)長(zhǎng)為10秒，認(rèn)定此次控制功能有效，以避免誤操作而產(chǎn)生開(kāi)或關(guān)動(dòng)作(此時(shí)長(zhǎng)也可根據(jù)實(shí)際作調(diào)整設(shè)置)。

由以上設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了地毯的智能感應(yīng)壓力數(shù)據(jù)及自動(dòng)控制用電器的基礎(chǔ)功能。

本實(shí)施例研究著重于內(nèi)置于地毯內(nèi)的傳感器對(duì)外加壓力的數(shù)據(jù)采集以及轉(zhuǎn)換為可衡量計(jì)算的數(shù)字電信號(hào)，作為整個(gè)地毯的功能演繹，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，尤其是MCU處理模塊也是起著十分重要的作用。參見(jiàn)圖3。

第一，設(shè)計(jì)智能地毯安置在室內(nèi)正門(mén)入口處，便于進(jìn)門(mén)操作。

第二，將控制盒3置放于室內(nèi)常有的綜合布線(xiàn)盒位置，并內(nèi)嵌于墻體內(nèi)。此控制盒3內(nèi)含有數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和MCU模塊，同時(shí)包括MCU輸出控制信號(hào)所連接到小型繼電器4(此繼電器4數(shù)量及型號(hào)可視實(shí)際使用路數(shù)及照明用電器類(lèi)型而靈活安排)。

第三，控制盒3內(nèi)工作電源為直流5-10伏，設(shè)計(jì)為既可用高性能鎳鎘電池直供，也可由220伏轉(zhuǎn)換器供電。

第四，控制繼電器4輸出雙線(xiàn)直接連到對(duì)應(yīng)照明用電器的開(kāi)關(guān)側(cè)并與之作并聯(lián)連接。

第五，A傳感器控制本室內(nèi)區(qū)域的墻燈和吊燈，B傳感器為設(shè)定為控制另外區(qū)域房間的照明(見(jiàn)圖旁門(mén)側(cè)的它房)。N傳感器安置為控制該區(qū)域內(nèi)的空氣凈化器(也可為其他用電器)。

第六，可視環(huán)境靈活設(shè)定使用。N傳感器既可控制本室內(nèi)一個(gè)用電器，也能同時(shí)控制室內(nèi)多個(gè)用電器，則僅僅需要在控制盒3內(nèi)增加相應(yīng)繼電器4輸出數(shù)量以及連接至相應(yīng)用電器開(kāi)關(guān)處即可。同理，A傳感器也可控制單個(gè)照明燈或多個(gè)燈具。

第七，兩個(gè)傳感器之間的互聯(lián)控制功能通過(guò)MCU軟件的邏輯判斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，可視不同的使用環(huán)境和控制對(duì)象，由軟件來(lái)靈活設(shè)置，不需任何額外成本，增加了地毯的適用場(chǎng)合和提升了靈活性。

第八，如整個(gè)工作區(qū)域有許多個(gè)房間時(shí)，如會(huì)議室，會(huì)客室，辦公區(qū)域，實(shí)驗(yàn)室，餐廳，休息室等等，也可考慮在相應(yīng)房間進(jìn)口處設(shè)置此智能地毯。同理適用于家庭的各種不同環(huán)境。

由以上論述可知，本實(shí)施例不僅考慮融合傳感技術(shù)，模數(shù)轉(zhuǎn)化技術(shù)，智能控制技術(shù)以及軟件功能設(shè)計(jì)技術(shù)，而且將地毯與所運(yùn)用的環(huán)境作緊密結(jié)合，大大增加了地毯的功能性，靈活性以及智能性的特點(diǎn)。