基于機智云平臺的可視化語音監(jiān)控智能嬰兒搖籃

【摘 要】 本系統(tǒng)是基于機智云平臺，采用STM32主控芯片的可視化語音控制智能嬰兒搖籃。主要由STM32F103ZET6主控芯片、3.2寸TFT觸摸顯示屏、ESP8266 WiFi模塊、Lark7618語音交互WiFi模塊、自主開發(fā)的APP以及溫濕度、MLX90614紅外線人體測溫測重、尿床檢測模塊、攝像頭等一系列傳感器組成，可以監(jiān)測嬰兒的體溫、睡姿、被窩溫濕度等參數(shù)，以及當(dāng)周遭環(huán)境的溫濕度、空氣質(zhì)量等對嬰兒健康產(chǎn)生影響時，可以自動或由監(jiān)護人通過觸摸屏或遠(yuǎn)程通過手機APP語音控制，同時具有遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及嬰兒防偷功能，給廣大家長帶來福音。

【關(guān)鍵詞】 嬰兒健康 生理狀況 STM32 WiFi APP 語音控制

一、背景和現(xiàn)狀

據(jù)相關(guān)報道，全世界每年大約有6100萬新生兒降臨，與這個龐大群體緊密相連的是一個龐大的嬰幼兒經(jīng)濟市場的形成，它將給我國以及全世界的嬰幼兒用品市場帶來巨大的發(fā)展機遇。嬰兒搖籃是嬰童產(chǎn)品中最為典型和普遍的產(chǎn)品，具有廣闊的市場前景。

經(jīng)淘寶、京東等網(wǎng)上市場調(diào)查及文獻(xiàn)查閱，現(xiàn)在市面上的嬰兒搖籃（車），側(cè)重考慮可折疊的便攜性及材質(zhì)方面的安全性及嬰兒的人體工程學(xué)，這方面已做得相當(dāng)不錯。有文獻(xiàn)提出智能嬰兒搖籃（車）的設(shè)計，但都存在一定的不足?；蚬δ芟鄬唵?或藍(lán)牙遠(yuǎn)程控制距離短;或有遠(yuǎn)程通信，但主要是報警，沒有開發(fā)專門的APP來實現(xiàn)互動，也沒有實現(xiàn)視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控。

二、系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)是一個可視化語音控制智能嬰兒搖籃具有自動控制和人工控制功能。當(dāng)我們在搖籃旁邊時，可以通過TFT液晶屏觸摸操作控制加濕器、負(fù)離子空氣凈化器、電熱毯等裝置的設(shè)置和操作，同時可以從液晶屏上看到嬰兒的體溫、環(huán)境溫濕度、被窩溫濕度等各項參數(shù)，使得父母更好地了解嬰兒的狀況以及做出相應(yīng)的控制。如果我們不在搖籃旁邊，那么可以通過自編的APP軟件進行查看嬰兒狀態(tài)和控制各項裝置的運行。具體功能如下：

1、暖奶裝置：奶粉煮好之后，可以將其放在暖奶裝置里保持恒溫60°左右，特別是在煮好外出的情況下，便于回家時嬰兒可以飲用;同時，還可以設(shè)置喝奶時間，當(dāng)喝奶時間到了，APP會提醒看護人及時喂養(yǎng)寶寶;2、當(dāng)我們繁忙照顧不上嬰兒時，搖籃會根據(jù)環(huán)境狀況自動開啟相對應(yīng)的裝置，使嬰兒周圍的環(huán)境參數(shù)始終處于人體舒適的范圍內(nèi)。如天氣太冷，會開啟電熱毯裝置，給嬰兒帶來暖意;環(huán)境過于炎熱干燥時，搖籃會自動開啟加濕器裝置來降溫除燥;當(dāng)搖籃檢測到環(huán)境空氣不好（如客人的二手煙等）時，會自動開啟負(fù)離子空氣凈化器等;3、當(dāng)嬰兒的體溫不正?；蛘咧車h(huán)境異常時，APP會報警提醒父母及時注意嬰兒的情況。嬰兒尿床時，尿床檢測模塊會檢測到尿液，會及時提示家長更換尿布;4、當(dāng)嬰兒睡覺時，搖籃有三個檔位為嬰兒提供合適的搖擺，幫助嬰兒入睡;5、攝像頭會定時對嬰兒情況拍照并通過WiFi發(fā)給父母的APP，由此父母可以隨時掌握嬰兒情況。當(dāng)嬰兒睡姿不正確時，APP會顯示嬰兒的睡姿并告知父母;6、整套裝置采用語音識別技術(shù)，可以通過語音命令，由手機APP遠(yuǎn)程控制各功能的實現(xiàn);7、當(dāng)看護人不在旁邊時設(shè)置防盜功能，嬰兒被抱起會進行語音報警。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件總體框圖如下圖1所示。

本系統(tǒng)采用 STM32F103ZET6 作為主控芯片， WiFi 和 NRF24l01 作為無線數(shù)據(jù)傳輸模塊， Lark7618 語音交互 WiFi 模塊作為語音識別控制模塊。自主開發(fā)的 APP、上位機軟件、微信 APP。STM32F103ZET6 主控模塊主要用以收集各個傳感器模塊數(shù)據(jù)并且將其數(shù)據(jù)實時顯示到 TFT 液晶屏上并根據(jù)數(shù)據(jù)通過控制繼電器開關(guān)來啟動或者關(guān)閉相應(yīng)的裝置，也可觸摸控制。WiFi、NRF24l01 主要用于微信、APP、上位機跟單片機的通信。Lark7618 語音交互 WiFi 模塊用于對裝置的語音控制。自主開發(fā)的 APP 和上位機分別用于手機和電腦實時監(jiān)測嬰兒狀況并控制各項裝置的開啟狀態(tài)。微信 APP 除了監(jiān)測控制還用于接收攝像頭拍攝照片。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計

1、智能嬰兒搖籃APP。（1）使用的編程軟件：Android? Studio。Android Studio 是一個Android開發(fā)環(huán)境，基于IntelliJ IDEA. 類似Eclipse ADT，Android Studio 提供了集成的Android 開發(fā)工具用于開發(fā)和調(diào)試。（2）安卓手機APP軟件界面。安卓手機APP包含三個控制頁面，第一個是嬰兒的生理數(shù)據(jù)頁面，第二個是環(huán)境參數(shù)頁面，第三個是遠(yuǎn)程設(shè)備控制頁面，方便供家長使用。

2、系統(tǒng)軟件流程。系統(tǒng)軟件流程：首先程序初始化屏幕顯示、各個傳感器、無線傳輸部分等的初始化。隨后檢查是否有來自網(wǎng)絡(luò)的控制指令并接收，同時檢查是否有語言控制的指令和屏幕觸控的指令，隨后便將數(shù)據(jù)更新顯示在屏幕上。最后檢查是否有需要執(zhí)行的指令，若是，則執(zhí)行相應(yīng)的指令，否則將跳過此部，將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 譚浩強.《C程序設(shè)計教程》.清華大學(xué)出版社出版.

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[3] 劉火良，楊森.《STM32 庫開發(fā)實戰(zhàn)指南》. 機械工業(yè)出版社.

[4] 李豐.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版》.高等教育出版社.

作者簡介：張錚（1974.04-），男，漢族，長興縣人，講師，研究生，杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，310018，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)研究及應(yīng)用

【杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院2019科研立項課題，編號ky201925】