DIY智能搖床，實現(xiàn)嬰兒健康監(jiān)護，提供設(shè)計方案、軟硬件架構(gòu)

一、項目概述

1.1 項目摘要

嬰兒安睡寶是基于STEVAL-MK1062V2開發(fā)套件的一個智能搖床。它通過利用開發(fā)板上的傳感器，增加電機，GPRS，音樂播放和聲音傳感器來對嬰兒睡眠環(huán)境進行監(jiān)測并控制，使嬰兒在一個溫暖舒適的環(huán)境成長。

1.2 項目背景

睡眠對于嬰兒的成長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。事實上，1歲前的嬰幼兒每天至少有16小時是在睡覺中度過的，這是由于他們的腦部還沒有完全發(fā)育成熟，很容易疲勞入睡。而且只有充足的睡眠，才能保證各組織器官的發(fā)育和成熟。否則，對腦組織的成熟及各器官的生長發(fā)育都是不利的。一個良好的睡眠環(huán)境是睡眠質(zhì)量的保證,傳統(tǒng)的搖床只是提供一個睡眠地方，并未對監(jiān)測和改善嬰兒的睡眠環(huán)境，它至少存在以下缺陷：

1. 當今社會的競爭越來越激烈，年輕的父母白天要工作晚上還要照顧寶寶睡覺，這已經(jīng)嚴重影響了他們的休息。如何既能減輕父母的負擔，又能夠照顧好寶寶休息成為亟待解決的問題。

2. 寶寶在家睡覺，家長去外面買菜或臨時出門做點事，這時寶寶突然醒來家長卻不知道，寶寶有可能出現(xiàn)各種危險。

3. 嬰兒的大腦是脆弱的，當有如手機，無線對講機等大功率設(shè)備在嬰兒旁邊工作時其產(chǎn)生的輻射必然會對大腦的發(fā)育產(chǎn)生影響。如何在發(fā)現(xiàn)輻射時通知家長保障嬰兒的睡眠質(zhì)量是需要考慮的問題。

4. 溫度、濕度等天氣條件也是影響寶寶睡眠質(zhì)量的重要因素。如果能夠根據(jù)嬰兒的睡眠情況自動調(diào)節(jié)空調(diào)，使其到達一個理想的睡眠環(huán)境，將會使嬰兒發(fā)育更加良好。

針對以上這些問題，我們設(shè)計了本“嬰兒安睡寶”，旨在為嬰兒提供一個舒適、健康的睡眠環(huán)境，同時解決家長帶寶寶的經(jīng)驗基本為零，且工作節(jié)奏快，時間少，缺乏嬰幼兒護理方面的相關(guān)知識和經(jīng)驗等問題。

二、需求分析

2.1 功能要求

本嬰兒安睡寶的功能為：

1. 寶寶從睡夢中醒來后，必定會翻轉(zhuǎn)晃動，陀螺儀，加速度計通過搖床晃動幅度和加速度判斷嬰兒是否醒來，然后通過GPRS通知家長，同時電機控制搖床搖動，播放兒歌或講故事，使得寶寶再次安靜入睡。

2. 當手機或大功率電器靠近搖床，電磁輻射物對必然對地磁產(chǎn)生影響，地磁力計通過檢測地磁的變化達到對輻射的監(jiān)測。然后發(fā)出警報，避免輻射源靠近。

3. 壓力和溫度傳感器對環(huán)境氣壓、溫度等進行實時監(jiān)控，超出適宜的溫度、壓力值時將提醒家長，并立刻調(diào)節(jié)空調(diào)的輸出，重新讓嬰兒感到舒適。

4. 聲音傳感器監(jiān)測嬰兒的哭聲，當哭聲超過一定限度，或持續(xù)一定時間時，系統(tǒng)將會通知家長。

5. 根據(jù)嬰兒的睡眠習慣，本安睡寶能夠記錄下多次睡眠的數(shù)據(jù)，通過模糊算法和內(nèi)置小型專家系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)適合不同寶寶的 搖床晃動頻率、睡眠溫度等。

2.2 性能標準

整個系統(tǒng)的核心采用STM32來完成。通過溫度傳感器、濕度傳感器、地磁傳感器、加速傳感器、陀螺儀以及聲音傳感器對寶寶睡眠環(huán)境和睡眠質(zhì)量進行監(jiān)測。在出現(xiàn)異常情況時，本系統(tǒng)能夠自動調(diào)節(jié)并通知家長。

同時，本系統(tǒng)內(nèi)置了模糊算法和小型的專家系統(tǒng)，在每次寶寶入睡時自動記錄本次睡眠的各種數(shù)據(jù)：如進入睡眠的時間，當前溫度，搖床晃動頻率，角度等。通過多次的測量和數(shù)據(jù)的積累，系統(tǒng)將會自動調(diào)節(jié)找到不同寶寶喜愛的睡眠環(huán)境，適應不同寶寶的需要。