彭昊 魯芬 崔亞琪 趙恒 余文俊 牛晨蒙 高娜

摘 要 為了更好的對溫度進(jìn)行智能化的控制，消除安全隱患以及解決電熱毯和水暖加熱床墊的缺點，本文設(shè)計了一種新型的智能化的溫度控制床墊。該床墊結(jié)合了國內(nèi)加熱電板原理和電熱毯的優(yōu)點，避免了漏電等情況，通過加強(qiáng)溫度控制使溫度達(dá)到人體舒適溫度，增強(qiáng)溫度多變多控這一調(diào)節(jié)功能，并且通過感熱裝置自動調(diào)節(jié)床板的溫度，使床溫控制在一恒定溫度，從而避免了傳統(tǒng)的手工調(diào)控溫度這一弊端，加強(qiáng)了床板的實用性和多功能性。

關(guān)鍵詞 智能家居 智能溫控床墊

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

傳統(tǒng)的電熱毯和水暖床墊存在著一些缺陷，不安全、不靈活、不智能。智能家居不但具有傳統(tǒng)的居住功能，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境，還提供全面的信息交互功能。并且在床物品方面，國內(nèi)少有企業(yè)將電子技術(shù)運用到這一方面，這也大大的提高了創(chuàng)新能力，也同時表明這將是一個嶄新的領(lǐng)域，而且床物品消費廣泛，每家每戶都會用到，國內(nèi)市場發(fā)展迅速，在科技大爆炸的當(dāng)代社會將有非常好的發(fā)展前景。我們的產(chǎn)品可以結(jié)合國內(nèi)加熱電板原理和電熱毯的優(yōu)點，避免了漏電等情況，同時還提出控制變溫這一新概念，通過加強(qiáng)控制方面來使溫度達(dá)到人體舒適溫度，增強(qiáng)溫度多變多控這些調(diào)節(jié)功能，并且通過感熱裝置可以自動調(diào)節(jié)床板的溫度，自動調(diào)節(jié)可使床溫控制在恒定溫度，從而避免了傳統(tǒng)需手工調(diào)控溫度使溫度達(dá)到恒溫狀態(tài)這一弊端，加強(qiáng)了床板的實用性和多功能性。

1溫控床墊市場分析

傳統(tǒng)各類床墊都存在著這樣或那樣的缺陷。如水暖床墊，床體太柔軟，不適用于腰背不好的人，而且水床太過于潮濕，不適于人們長期睡眠，況且水床里的水一碰便蕩來蕩去，把床鋪弄得凌凌亂亂，換水時比較麻煩，在長期使用時，水床會遇到漏水的問題，使用復(fù)合地板就會導(dǎo)致房間地板的“災(zāi)難”。有人將水換做空氣作為調(diào)控溫度的介質(zhì)，但無法控溫。普通電熱毯大都選用金屬電阻絲作為電熱元件，金屬電阻絲電熱轉(zhuǎn)換率低能耗較高，并且電磁輻射量大。當(dāng)電熱毯在長時間使用過程中，鎳鉻電阻絲會由于折疊或承重不均勻而出現(xiàn)斷裂，導(dǎo)致電熱毯損壞甚至導(dǎo)致漏電的安全性問題。而且傳統(tǒng)的電熱毯其表面衛(wèi)生狀況令人擔(dān)憂，由于其內(nèi)在分布著密集的發(fā)熱絲，不能水洗，電熱毯表面是由纖維面料構(gòu)成，且電熱毯表面溫度大都與人體體表溫度相近，極易繁衍繁殖各種細(xì)菌，不適宜過敏性體質(zhì)的人。所以我們研究新型的智能溫控床墊，以取代電熱毯，避免用電熱毯時所帶來的缺點，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。

2智能溫控床墊的設(shè)計

2.1構(gòu)思

為了滿足市場的需求，解決傳統(tǒng)電熱毯和人體直接接觸不安全，不適用于各個年齡階段的人們，折疊容易斷電熱絲且不易清洗，不能很好的收拾它，和水暖加熱床墊太軟不被人們所接受的問題，我們研究一種新型的智能溫控床墊來代替電熱毯和水暖加熱床墊，“智能溫控床墊”是基于電熱毯和水暖加熱床墊而做了一些改進(jìn)的研究項目，是一種可以智能化的控制溫度的床墊，會隨著溫度的變化而自動調(diào)節(jié)，運用于冬季取暖。不同于電熱毯所采用的毛毯和水暖加熱床墊的柔軟，我們采用床板的形式來解決電熱毯不方便清洗，不便于運輸，適用于各個年齡階段的問題。

2.2工作原理

該裝置采用懸空式構(gòu)架將床墊的保護(hù)層懸置于離床面50cm的空中。采取了左右兩塊加熱層的設(shè)計，可以針對不同人的需求，使用不同的供溫模式，對左右兩塊分別供溫，并且在各自的供溫模式下，根據(jù)當(dāng)時的溫度環(huán)境進(jìn)行智能化的溫度調(diào)節(jié)。比如說當(dāng)成年人和小孩子在一起睡眠時，由于成年人和小孩子對溫度的需求不同，所以要采取不同的溫度模式，成年人需求的溫度范圍較高，而小孩子的溫度需求較低。在不同的供溫模式下，左右兩塊的溫度控制范圍也就不一樣。通過溫度傳感器測出溫度值，并將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號傳遞到單片機(jī)中，通過單片機(jī)來檢測溫來控制加熱裝置是否工作。當(dāng)所測的溫度超過原本設(shè)置的溫度區(qū)間時，加熱裝置停止工作。當(dāng)所測得的溫度低于設(shè)置的溫度區(qū)間時，加熱裝置開始工作。通過智能化的溫度控制設(shè)備使得人體附近的溫度維持在一個舒適的范圍，且可以連接智能控制板和控制APP進(jìn)行調(diào)節(jié)。并且在加熱設(shè)備的周圍增加一層保溫層，以減少熱量的散失，更加的環(huán)保節(jié)能。

2.3產(chǎn)品設(shè)計

智能溫控床墊主要分為四大部分：

第一部分：保護(hù)層。

保護(hù)層采用雙層的設(shè)計方式，最上面布置一層可拆卸的柔軟纖維，起到美觀，便于清洗和輔助絕緣的作用。然后在柔軟纖維的下面布置一層將整個床墊覆蓋的耐溫硅膠，起到主要絕緣避免漏電的作用，并且杜絕了水倒在床墊上后對床墊的影響，更加的安全。

第二部分：加熱層。

用加熱設(shè)備對鐵板進(jìn)行加熱，以達(dá)到供溫的目的。并且使用了左右兩塊的設(shè)計，用溫度控制設(shè)備進(jìn)行控制，可以做到分開控制分開供溫，可以滿足不同人的需求，并且更加的節(jié)能。

第三部分：保溫層。

在加熱設(shè)備的周圍增加一層保溫層，以減少熱量的散失，更加的環(huán)保節(jié)能。

第四部分：溫度控制區(qū)。

根據(jù)自身的需求，可以設(shè)置不同的溫度模式，針對所設(shè)置的溫度模式，可以用單片機(jī)進(jìn)行智能化的溫度控制。并且可以連接智能控制板和控制APP進(jìn)行遠(yuǎn)程的溫度調(diào)節(jié)和溫度記錄。

智能控溫床墊對溫度控制很靈敏，對幼兒的成長發(fā)育和中老年的睡眠有很好的幫助作用，特別在兩個較為極端的季節(jié)中更能體現(xiàn)價值作用。在夏天老人和小孩不能長時間吹電風(fēng)扇和空調(diào)，然而要想很舒服的睡眠就成了一個較為煩惱的問題，這時該床墊對溫度的控制就起到?jīng)Q定作用，讓人度過一舒舒服服的夜晚，并且在家中可以減少對空調(diào)等使用，從而達(dá)到節(jié)能的作用；在寒冷的冬天，為您提供溫暖的同時，也為您減少了電熱毯等產(chǎn)品給您帶來的不便和困擾，來解決傳統(tǒng)電熱毯和人體直接接觸不安全，不適用于各個年齡階段的人們，折疊容易斷電熱絲且不易清洗，不能很好的收拾它的問題。同時該床墊采用硬質(zhì)床板，有利于腰疼，骨質(zhì)疏松等人群使用。硬質(zhì)床墊的設(shè)計，不使用加熱、取暖功能時，也可以作為普通床墊，可以普及到每個家庭中。

2.4應(yīng)用前景

我們的產(chǎn)品既結(jié)合了國內(nèi)加熱電板原理，又結(jié)合了電熱毯的優(yōu)點，避免了漏電等情況，同時還提出控制變溫這一新概念，通過加強(qiáng)控制方面來使溫度達(dá)到人體舒適溫度，增強(qiáng)溫度多變多控這一調(diào)節(jié)功能，并且通過感熱裝置可以自動調(diào)節(jié)床板的溫度，自動調(diào)節(jié)可使床溫控制在一恒定溫度，從而避免了傳統(tǒng)需手工調(diào)控溫度使溫度達(dá)到恒溫狀態(tài)這一弊端，加強(qiáng)了床板的實用性和多功能性。

基金項目：武昌工學(xué)院校級大學(xué)生科研項目，項目編號：2017XSC02。

參考文獻(xiàn)

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