基于物联网的婴儿实时监控系统的设计

　　随着社会的发展，父母越来越重视孩子在婴幼儿时期的成长发育，在照看婴儿方面需要投入更多的时间和精力，在现代社会快节奏的生活工作压力下往往会感到力不从心。而现实生活中存在着太多不可预见的因素影响着婴幼儿的健康成长，孩子的体型在发育阶段，70%的时间都是在床上度过。为了减轻父母在育儿期间的负担，同时提高育儿质量，针对普通婴儿床存在的功能单一、性能简单、几乎度不具备智能检测以及控制等功能。因此，设计一种新型的可移动婴儿床，适应室内和外出游玩，具有实时智能监控以及检测危险的系统，可以能够随时给家长提供婴儿的生活环境和活动状况等信息。

　　1 系统功能架构

　　婴儿实时监控系统主要实现4种功能，分别为各种传感器的数据采集分析与控制、无线网络的传输、终端的接收与监控、与防摔防碰撞，其中无线网络传输的实现是本系统的关键。图1为婴儿实时监控系统总体结构图，采用最新的socket程序库，提高系统数据在网络传输的稳定性和可靠性。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，在智能家居系统、工业、农业等行业得到应用和发展。物联网的基本体系结构包括3方面：感知层、网络层、应用层。采用硬件TCPIP协议的网络控制器W5500(\$1.9817)、WiFi无线路由器和nRF24L01(\$1.4544)无线技术作为本系统的网络层的通讯，实现各传感器数据的采集和收发，具有稳定性强、传输范围广、功耗低等优点。

　　婴儿实时监控系统主要实现4种功能，分别为各种传感器的数据采集分析与控制、无线网络的传输、终端的接收与监控、与防摔防碰撞，其中无线网络传输的实现是本系统的关键。图1为婴儿实时监控系统总体结构图，采用最新的socket程序库，提高系统数据在网络传输的稳定性和可靠性。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，在智能家居系统、工业、农业等行业得到应用和发展。物联网的基本体系结构包括3方面：感知层、网络层、应用层。采用硬件TCPIP协议的网络控制器W5500(\$1.9817)、WiFi无线路由器和nRF24L01(\$1.4544)无线技术作为本系统的网络层的通讯，实现各传感器数据的采集和收发，具有稳定性强、传输范围广、功耗低等优点。

　　2 系统模块化设计

　　2.1 数据采集模块

　　2.1.1 温湿度采集电路

　　本电路的设计主要是由温度传感器和湿度传感器负责婴儿实时体温的监测和是否尿床的监测。图2所示为温湿度采集电路。体温的数据是采用一种常用于温度控制、工业系统或者热感测系统数字方式传输的高精度DS18B20(\$2.0074)温度传感器。DS18B20温度传感器内部包含的高速暂存器RAM含有两个字节的温度寄存器，这两个寄存器可以存储输出的数据，在控制线连接一个弱上拉电阻，通过对寄存器TH和TL的编程，提高测量的精度和分辨率，能实现在93.75 ms和750 ms内将温度值转化输出精度高达9～12位。

　　本电路的设计主要是由温度传感器和湿度传感器负责婴儿实时体温的监测和是否尿床的监测。图2所示为温湿度采集电路。体温的数据是采用一种常用于温度控制、工业系统或者热感测系统数字方式传输的高精度DS18B20(\$2.0074)温度传感器。DS18B20温度传感器内部包含的高速暂存器RAM含有两个字节的温度寄存器，这两个寄存器可以存储输出的数据，在控制线连接一个弱上拉电阻，通过对寄存器TH和TL的编程，提高测量的精度和分辨率，能实现在93.75 ms和750 ms内将温度值转化输出精度高达9～12位。

　　通过HS1100湿度传感器检测婴儿是否尿床。HS1100是一种电容传感器，根据其高分子材料吸收水分之后的电常数发生变化而进行湿度的测量。通过A/D模数转换，将电容值的输出转换为以之成反比的电压信号数据被主控器接收。