基于机智云平台的可视化语音监控智能婴儿摇篮

2023.11.03

【摘要】本系统是基于机智云平台，采用STM32主控芯片的可视化语音控制智能婴儿摇篮。主要由STM32F103ZET6主控芯片、3.2寸TFT触摸显示屏、ESP8266 WiFi模块、Lark7618语音交互WiFi模块、自主开发的APP以及温湿度、MLX90614红外线人体测温测重、尿床检测模块、摄像头等一系列传感器组成，可以监测婴儿的体温、睡姿、被窝温湿度等参数，以及当周遭环境的温湿度、空气质量等对婴儿健康产生影响时，可以自动或由监护人通过触摸屏或远程通过手机APP语音控制，同时具有远程视频监控及婴儿防偷功能，给广大家长带来福音。

【关键词】婴儿健康生理状况 STM32 WiFi APP 语音控制

一、背景和现状

据相关报道，全世界每年大约有6100万新生儿降临，与这个庞大群体紧密相连的是一个庞大的婴幼儿经济市场的形成，它将给我国以及全世界的婴幼儿用品市场带来巨大的发展机遇。婴儿摇篮是婴童产品中最为典型和普遍的产品，具有广阔的市场前景。

经淘宝、京东等网上市场调查及文献查阅，现在市面上的婴儿摇篮（车），侧重考虑可折叠的便携性及材质方面的安全性及婴儿的人体工程学，这方面已做得相當不错。有文献提出智能婴儿摇篮（车）的设计，但都存在一定的不足。或功能相对简单;或蓝牙远程控制距离短;或有远程通信，但主要是报警，没有开发专门的APP来实现互动，也没有实现视频远程监控。

二、系统功能

本系统是一个可视化语音控制智能婴儿摇篮具有自动控制和人工控制功能。当我们在摇篮旁边时，可以通过TFT液晶屏触摸操作控制加湿器、负离子空气净化器、电热毯等装置的设置和操作，同时可以从液晶屏上看到婴儿的体温、环境温湿度、被窝温湿度等各项参数，使得父母更好地了解婴儿的状况以及做出相应的控制。如果我们不在摇篮旁边，那么可以通过自编的APP软件进行查看婴儿状态和控制各项装置的运行。具体功能如下：

1、暖奶装置：奶粉煮好之后，可以将其放在暖奶装置里保持恒温60°左右，特别是在煮好外出的情况下，便于回家时婴儿可以饮用;同时，还可以设置喝奶时间，当喝奶时间到了，APP会提醒看护人及时喂养宝宝;2、当我们繁忙照顾不上婴儿时，摇篮会根据环境状况自动开启相对应的装置，使婴儿周围的环境参数始终处于人体舒适的范围内。如天气太冷，会开启电热毯装置，给婴儿带来暖意;环境过于炎热干燥时，摇篮会自动开启加湿器装置来降温除燥;当摇篮检测到环境空气不好（如客人的二手烟等）时，会自动开启负离子空气净化器等;3、当婴儿的体温不正常或者周围环境异常时，APP会报警提醒父母及时注意婴儿的情况。婴儿尿床时，尿床检测模块会检测到尿液，会及时提示家长更换尿布;4、当婴儿睡觉时，摇篮有三个档位为婴儿提供合适的摇摆，帮助婴儿入睡;5、摄像头会定时对婴儿情况拍照并通过WiFi发给父母的APP，由此父母可以随时掌握婴儿情况。当婴儿睡姿不正确时，APP会显示婴儿的睡姿并告知父母;6、整套装置采用语音识别技术，可以通过语音命令，由手机APP远程控制各功能的实现;7、当看护人不在旁边时设置防盗功能，婴儿被抱起会进行语音报警。

三、系统硬件设计

系统硬件总体框图如下图1所示。

本系统采用 STM32F103ZET6 作为主控芯片， WiFi 和 NRF24l01 作为无线数据传输模块， Lark7618 语音交互 WiFi 模块作为语音识别控制模块。自主开发的 APP、上位机软件、微信 APP。STM32F103ZET6 主控模块主要用以收集各个传感器模块数据并且将其数据实时显示到 TFT 液晶屏上并根据数据通过控制继电器开关来启动或者关闭相应的装置，也可触摸控制。WiFi、NRF24l01 主要用于微信、APP、上位机跟单片机的通信。Lark7618 语音交互 WiFi 模块用于对装置的语音控制。自主开发的 APP 和上位机分别用于手机和电脑实时监测婴儿状况并控制各项装置的开启状态。微信 APP 除了监测控制还用于接收摄像头拍摄照片。

四、系统软件设计

1、智能婴儿摇篮APP。（1）使用的编程软件：Android? Studio。Android Studio 是一个Android开发环境，基于IntelliJ IDEA. 类似Eclipse ADT，Android Studio 提供了集成的Android 开发工具用于开发和调试。（2）安卓手机APP软件界面。安卓手机APP包含三个控制页面，第一个是婴儿的生理数据页面，第二个是环境参数页面，第三个是远程设备控制页面，方便供家长使用。

2、系统软件流程。系统软件流程：首先程序初始化屏幕显示、各个传感器、无线传输部分等的初始化。随后检查是否有来自网络的控制指令并接收，同时检查是否有语言控制的指令和屏幕触控的指令，随后便将数据更新显示在屏幕上。最后检查是否有需要执行的指令，若是，则执行相应的指令，否则将跳过此部，将数据上传至网络服务器。

【参考文献】

[1] 谭浩强.《C程序设计教程》.清华大学出版社出版.

[2] 郭霖.《第一行代码——Android》.人民邮电版社.

[3] 刘火良，杨森.《STM32 库开发实战指南》. 机械工业出版社.

[4] 李丰.《模拟电子技术基础第四版》.高等教育出版社.

作者简介：张铮（1974.04-），男，汉族，长兴县人，讲师，研究生，杭州职业技术学院，310018，研究方向：物联网研究及应用

【杭州职业技术学院2019科研立项课题，编号ky201925】