基于機智云平臺的可視化語音監控智能嬰兒搖籃

【摘 要】 本系統是基于機智云平臺，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，可以監測嬰兒的體溫、睡姿、被窩溫濕度等參數，以及當周遭環境的溫濕度、空氣質量等對嬰兒健康產生影響時，可以自動或由監護人通過觸摸屏或遠程通過手機APP語音控制，同時具有遠程視頻監控及嬰兒防偷功能，給廣大家長帶來福音。

【關鍵詞】 嬰兒健康 生理狀況 STM32 WiFi APP 語音控制

一、背景和現狀

據相關報道，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展機遇。嬰兒搖籃是嬰童產品中最為典型和普遍的產品，具有廣闊的市場前景。

經淘寶、京東等網上市場調查及文獻查閱，現在市面上的嬰兒搖籃（車），側重考慮可折疊的便攜性及材質方面的安全性及嬰兒的人體工程學，這方面已做得相當不錯。有文獻提出智能嬰兒搖籃（車）的設計，但都存在一定的不足?；蚬δ芟鄬唵?或藍牙遠程控制距離短;或有遠程通信，但主要是報警，沒有開發專門的APP來實現互動，也沒有實現視頻遠程監控。

二、系統功能

本系統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、負離子空氣凈化器、電熱毯等裝置的設置和操作，同時可以從液晶屏上看到嬰兒的體溫、環境溫濕度、被窩溫濕度等各項參數，使得父母更好地了解嬰兒的狀況以及做出相應的控制。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，還可以設置喝奶時間，當喝奶時間到了，APP會提醒看護人及時喂養寶寶;2、當我們繁忙照顧不上嬰兒時，搖籃會根據環境狀況自動開啟相對應的裝置，使嬰兒周圍的環境參數始終處于人體舒適的范圍內。如天氣太冷，會開啟電熱毯裝置，給嬰兒帶來暖意;環境過于炎熱干燥時，搖籃會自動開啟加濕器裝置來降溫除燥;當搖籃檢測到環境空氣不好（如客人的二手煙等）時，會自動開啟負離子空氣凈化器等;3、當嬰兒的體溫不正?；蛘咧車h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發給父母的APP，由此父母可以隨時掌握嬰兒情況。當嬰兒睡姿不正確時，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，可以通過語音命令，由手機APP遠程控制各功能的實現;7、當看護人不在旁邊時設置防盜功能，嬰兒被抱起會進行語音報警。

三、系統硬件設計

系統硬件總體框圖如下圖1所示。

本系統采用 STM32F103ZET6 作為主控芯片， WiFi 和 NRF24l01 作為無線數據傳輸模塊， 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據并且將其數據實時顯示到 TFT 液晶屏上并根據數據通過控制繼電器開關來啟動或者關閉相應的裝置，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。自主開發的 APP 和上位機分別用于手機和電腦實時監測嬰兒狀況并控制各項裝置的開啟狀態。微信 APP 除了監測控制還用于接收攝像頭拍攝照片。

四、系統軟件設計

1、智能嬰兒搖籃APP。（1）使用的編程軟件：Android? Studio。Android Studio 是一個Android開發環境，基于IntelliJ IDEA. 類似Eclipse ADT，Android Studio 提供了集成的Android 開發工具用于開發和調試。（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據頁面，第二個是環境參數頁面，第三個是遠程設備控制頁面，方便供家長使用。

2、系統軟件流程。系統軟件流程：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絡的控制指令并接收，同時檢查是否有語言控制的指令和屏幕觸控的指令，隨后便將數據更新顯示在屏幕上。最后檢查是否有需要執行的指令，若是，則執行相應的指令，否則將跳過此部，將數據上傳至網絡服務器。

【參考文獻】

[1] 譚浩強.《C程序設計教程》.清華大學出版社出版.

[2] 郭霖.《第一行代碼——Android》.人民郵電版社.

[3] 劉火良，楊森.《STM32 庫開發實戰指南》. 機械工業出版社.

[4] 李豐.《模擬電子技術基礎第四版》.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，杭州職業技術學院，310018，研究方向：物聯網研究及應用

【杭州職業技術學院2019科研立項課題，編號ky201925】