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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810640156.4 (22)申请日 2018.06.15 (71)申请人 东华大学 地址 200050 上海市长宁区延安西路1882 号 (72)发明人 廖小飞 公维涛 (74)专利代理机构 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人 翁若莹 柏子雵 (51)Int.Cl. A47G 19/22(2006.01) (54)发明名称 一种智能儿童储水装置 (57)摘要 本发明涉及一种智能儿童储水装置， 包括具 有出水口的杯体， 杯体上设有用于将出水口封闭 的杯盖， 其特。
2、征在于， 还包括设于杯体表面的触 摸显示屏及摄像头， 设于杯体内的电源模块、 微 处理器、 温度检测模块、 GPS模块、 通信模块、 wifi 模块， 设于杯体出水口处的电磁阀。 本发明能告 知用户儿童所在位置， 并防止儿童被开水烫伤， 有效保护儿童安全。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 108814193 A 2018.11.16 CN 108814193 A 1.一种智能儿童储水装置， 包括具有出水口的杯体(2)， 杯体(2)上设有用于将出水口 封闭的杯盖(1)， 其特征在于， 还包括设于杯体(2)表面的触摸显示屏(4)及摄像头(14)， 设 于杯体(2)内的电源模块、 微处理。
3、器(6)、 温度检测模块(10)、 GPS模块(11)、 通信模块(12)、 wifi模块(13)， 设于杯体(2)出水口处的电磁阀(8)， 其中： 电源模块， 用于为触摸显示屏(4)、 摄像头(14)及微处理器(6)提供工作电压； 微处理器(6)连接触摸显示屏(4)、 摄像头(14)、 温度检测模块(10)、 GPS模块(11)、 通信 模块(12)、 wifi模块(13)及电磁阀(8)； wifi模块(13)， 用于对杯体(2)在室内的位置进行定位， 并将定位信息发送给微处理器 (6)； GPS模块(11)， 用于对杯体(2)在室外的位置进行定位， 并将定位信息发送给微处理器 (6)； 温。
4、度检测模块(10)， 用于对杯体(2)的实时水温进行检测， 将采集到的实时水温数据发 送给微处理器(6)， 微处理器(6)将实时水温数据与预设水温进行比较， 若电磁阀(8)处于开 启状态， 且实时水温数据超出预设水温一定阈值一， 则由微处理器(6)关闭电磁阀(8)， 若电 磁阀(8)处于关闭状态， 且实时水温数据低于预设水温一定阈值二， 则由微处理器(6)打开 电磁阀(8)； 电磁阀(8)， 默认处于开启状态， 电磁阀(8)处于开启状态时， 杯体(2)内的水可由出水 口倒出， 电磁阀(8)处于关闭状态时， 将出水口封闭； 触摸显示屏(4)， 用于设置待显示的信息、 预设水温、 阈值一及阈值二，。
5、 并根据设置显示 信息； 摄像头(14)， 用于捕捉外部图像， 微处理器(6)根据摄像头(14)捕捉到的外部图像识别 是否有儿童头像位于摄像头(14)的视野内， 若有， 则根据指令通过摄像头(14)获取实时的 外部图像数据； 通信模块(12)， 微处理器(6)利用通信模块(12)与外部的手机进行数据交互， 手机通过 通信模块(12)向微处理器(6)请求位置信息后， 微处理器(6)通过通信模块(12)向手机反馈 定位信息， 手机通过通信模块(12)向微处理器(6)请求图像信息后， 微处理器(6)通过通信 模块(12)向手机反馈通过摄像头(14)获取的实时外部图像数据。 2.如权利要求1所述的一种。
6、智能儿童储水装置， 其特征在于， 在所述杯体(2)上还设有 旋转轴(15)， 所述摄像头(14)设于旋转轴(15)上， 由所述微处理器(6)控制电机(16)带动旋 转轴(15)旋转， 由所述电源模块为电机(16)提供工作电压， 旋转时， 电机(16)每次带动旋转 轴(15)步进一定距离后， 由摄像头(14)捕捉外部图像， 微处理器(6)通过外部图像判断是否 包含儿童头像， 若包含， 则旋转轴(15)停止旋转， 若不包含， 则旋转轴(15)继续旋转。 3.如权利要求1所述的一种智能儿童储水装置， 其特征在于， 所述杯体(2)表面还设有 防水的报警按键(3)， 报警按键(3)与所述微处理器(6)相。
7、连， 报警按键(3)被按下后， 所述微 处理器(6)通过通信模块(12)向手机或警方报警系统反馈报警信息。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 108814193 A 2 一种智能儿童储水装置 技术领域 0001 本发明涉及一种储水装置， 具体涉及一种智能儿童水杯。 背景技术 0002 现在市场上售卖的儿童水杯， 其功能较为单一， 与普通成人水杯无异。 水杯内盛放 的热水容易烫伤儿童， 存在着较大的安全隐患。 0003 家长通常只能通过老师了解儿童日常在校学习生活情况， 了解较为片面。 儿童在 马路上走丢的情况时有发生， 如何找到儿童以及儿童可以通过怎样的方式保护自己是一个 十分艰巨的问。
8、题。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种儿童专用的水杯， 水杯温度过高， 杯口的电磁阀将会关 闭， 防止烫伤儿童； 水杯在室内室外较准确定位， 能实时将位置信息发送到家长手机； 水杯 安装一键拨号功能， 儿童能通过水杯迅速给家长拨打电话； 水杯安装的显示屏可以显示课 表， 时钟等； 家长可以通过杯体安装的摄像头观察儿童日常学习生活情况。 0005 为了达到上述目的， 本发明采用如下技术方案： 0006 一种儿童专用的水杯， 包括杯体和杯盖， 其中杯体表面具有触摸显示屏及摄像头， 杯体内安装有电源模块、 微处理器、 温度检测模块、 GPS模块、 通信模块、 wifi模块， 和设于 杯体出。
9、水口处的电磁阀， 其中： 0007 微处理器连接触摸显示屏、 摄像头、 温度检测模块、 GPS模块、 通信模块、 wifi模块 及电磁阀； 0008 wifi模块， 采用信号强度(RSSI)的wifi室内定位技术对杯体在室内的位置进行定 位， 获取水杯在室内时的位置信息； 0009 GPS模块， 用于对杯体在室外的位置进行定位， 获取水杯在室内时的位置信息； 0010 电磁阀， 默认处于开启状态， 电磁阀处于开启状态时， 杯体内的水可由出水口倒 出， 电磁阀处于关闭状态时， 将出水口封闭； 0011 温度检测模块， 微处理器通过温度检测模块采集到实时水温数据， 与设定水温比 较， 如果大于， 。
10、则关闭出水电磁阀； 如果小于， 则开启出水电磁阀。 0012 触摸显示屏， 用于设置待显示的信息、 预设水温值等； 0013 摄像头， 用于捕捉图像， 摄像头旋转查找包含儿童图像画面。 0014 优选地， 在所述杯体上安装旋转轴， 所述摄像头设于旋转轴上， 微处理器控制电机 带动旋转轴旋转， 旋转时， 电机每次带动旋转轴步进一定距离后， 由摄像头捕捉图像， 判断 图像是否包含儿童头像， 若包含， 则旋转轴停止旋转， 若不包含， 则旋转轴继续旋转。 0015 通信模块， 微处理器利用通信模块与手机进行数据交互， 手机可以远程获取水杯 位置信息， 手机可以远程发送请求给微处理器， 获取摄像头拍摄图。
11、像。 0016 优选地， 所述杯体表面设有防水的报警按键， 当报警按键被按下， 所述微处理器通 说 明 书 1/4 页 3 CN 108814193 A 3 过通信模块向其他手机或警方拨打电话。 0017 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 0018 本发明在满足基本储水功能的基础之上， 本发明通过加入温度检测模块和电磁阀 有效的预防了儿童被烫伤的问题； 通过加入显示屏模块， 可以显示课表， 显示学习计划督促 儿童学习； 通过添加一键拨号的功能， 为儿童外出增添了安全保障； 通过在水杯上安装旋转 轴、 电机和摄像头， 家长可以通过摄像头获取儿童学习状态， 帮助家长了解儿童在校学习生 活情况。
12、； 儿童可以通过触摸屏幕来输入命令， 发起与家长的视频通话， 增加家长与儿童的日 常交流。 这些功能都是普通水杯所不具备的。 本发明具有实现简单、 实用性较高等优点， 可 进行大规模的商业推广。 附图说明 0019 图1为本发明提供的一种智能水杯的剖视图； 0020 图2为该儿童智能水杯的室内准确定位流程图； 0021 图3为该儿童智能水杯的图像处理流程图； 图4为本发明的工作过程。 0022 图中图标： 杯盖1、 杯体2、 防水按键3、 触摸显示屏4、 充电插口5、 微处理器6、 锂电池 7、 电磁阀8、 扬声器9、 温度检测模块10、 GPS模块11、 通信模块12、 wifi模块13、 。
13、摄像头14、 旋 转轴15、 电机16。 具体实施方式 0023 为使本发明更明显易懂， 兹以优选实施例， 并配合附图作详细说明如下。 0024 如图1所示， 为本发明提供的一种剖视图， 包括杯盖1、 杯体2、 防水按键3、 触摸显示 屏4、 充电插口5、 微处理器6、 锂电池7、 电磁阀8、 扬声器9、 温度检测模块10、 GPS模块11、 通信 模块12、 wifi模块13、 摄像头14、 旋转轴 15、 电机16。 杯盖1与杯体2通过螺丝连接。 锂电池7 与充电口5相连， 通过充电口5给锂电池7充电， 锂电池7与其他各个模块相连， 给用电模块供 电。 通信模块12与微处理器6相连， 实现。
14、手机与微处理6之间的通信。 GPS模块11、 wifi模块 与微处理器6相连， 给微处理器6提供儿童智能水杯的位置信息。 电磁阀8， 温度检测模块10 与微处理器6相连， 微处理器6采集温度信息， 来控制电磁阀的关断。 触摸显示屏4与微处理 器6相连， 可以显示视频通话画面， 输入对微处理器6的命令请求， 与此同时微处理器6控制 显示屏4显示课表， 温度等功能。 防水按键3与微处理器6相连， 时刻检测按键的状态， 决定是 否拨打电话。 摄像头14安装在旋转轴15上， 电机16可以带动旋转轴15转动， 捕捉儿童学习画 面。 0025 如图2所示， 当儿童智能水杯放置于室内时， GPS模块11无法。
15、进行准确的定位， 本发 明采用GPS模块11与wifi模块13相结合的方式， 实现室内相对准确的定位。 本发明采用基于 信号强度(RSSI)的wifi室内定位技术， 通过检测接收信号强度来计算发射端到接收端的距 离， 利用计算出的(AP1， AP2， AP3)到用户的距离， 通过已知的基站的位置信息来推算出用户 的位置的坐标。 0026 由检测接收信号强度来计算发射端到接收端的距离， 由以下方法推理得到： 在AP 发射功率一定的情况下， 接收到的信号强度与收发双方的距离成反比关系， 距离越近， 接收 说 明 书 2/4 页 4 CN 108814193 A 4 方收到的信号强度越强， 反之则接。
16、收到的信号强度越弱。 信号强度与发射端到接收端距离 满足以下公式： 0027 p -10 lg(d) 0028 p为接收到的信号强度； 取决于发射功率、 额外损耗和其他系统常数； 为路径损 耗指数； d为通信链路物理路径长度， 即发射端到接收端的距离。 0029 所述的由(AP1， AP2， AP3)到用户距离来推算出用户的位置的坐标， 本发明采用三 边测量法： AP1、 AP2和AP3， 对应的坐标分别为(x1， y1)、 (x2， y2)和(x3， y3)。 用户测量信号的位 置为(x， y)， 测量到各个AP的距离为d1、 d2和d3。 根据几何关系可知： 0030 0031 由上式得到。
17、用户坐标为： 0032 0033 如图3所示， 本发明中图像的处理算法。 通过摄像头获取图像数据后， 检测摄像头 中是否有儿童头像， 进行人脸的检测与定位， 将图像进行二维中值滤波， 然后将所获得的图 像采用积分投影的方法处理， 图像的特征选取出来， 跟事先建立好的色彩模型进行比较， 判 断图像中是否有儿童头像。 0034 所述的二维中值滤波， 就是指把以某点(x， y)为中心的小窗口内的所有像素的灰 度按从大到小的顺序排列， 将中间值作为(x， y)处的灰度值(若窗口中有偶数个像素， 则取 两个中间值的平均)， 采用二维中值滤波， 能够保护图像边缘的同时去除噪声。 0035 所述的积分投影，。
18、 是一个种的面部特征检测方法， 计算量低， 并且可以获得一个让 人基本满意的准确度。 0036 所述的特征选取， 在积分投影的基础上， 采用几何特征提取方法， 对人脸特征进行 精确定位。 采用20个特征点组成了计算机识别的10维人脸特征矢量， 他们分别为： 嘴巴的高 度、 嘴巴宽度、 两个眼睛之间的宽度、 鼻尖到嘴巴距离、 内眼宽度、 鼻子宽度、 左眼高、 右眼 高、 眉毛宽度、 鼻尖处脸颊宽度将这些特征与两个眼睛之间的宽度之比定义为标准化特征。 0037 所述的色彩模型， 就是根据已知对象的特征来给对象建立一个模型， 本发明采用 色彩建模的模型， 因为其比较简单， 执行速度比较快。 0038。
19、 本发明的工作过程如图4所示： 0039 首先将所要设定的参数通过触摸显示屏4进行设定， 设定电磁阀8关闭时的水温 值， 输入上课课表或者学习计划等等。 温度检测模块10实时检测水杯中的温度， 并在触摸显 示屏4中进行显示， 当高于所设定的温度时， 微处理器6控制电磁阀8关闭。 当家长找不到儿 童时， 家长用手机向儿童智能水杯发送位置请求， 智能水杯通过GPS模块11和wifi模块13获 得位置信息， 通过儿童智能水杯的通信模块12把位置信息发送给家长的手机， 可以通过手 机APP查看智能水杯的位置， 进而锁定儿童的位置。 当儿童遇到危险情况或者是走丢时， 可 以通过按下儿童智能水杯上的防水按。
20、键3， 当微处理器6获知防水按键3被按下， 微处理器 6 控制通信模块12自动拨打家长或者警方的电话。 儿童可以通过触摸显示屏4 查看自己上课 说 明 书 3/4 页 5 CN 108814193 A 5 课表， 计划， 时间等。 当家长想要查看儿童学习认真情况时， 打开手机APP， 向儿童智能水杯 发送打开摄像头14指令， 微处理器6从通信模块12 中获取指令， 控制摄像头14打开， 同时启 动电机16， 环形旋转轴15开始转动， 微处理器6处理摄像头14获得的图像信息， 直到获取到 儿童头像， 则摄像头14 停止转动， 此时家长可以通过观看视频了解儿童的学习认真情况。 当儿童想要跟家长进行视频通话时， 可以通过触摸显示屏4输入指令发起视频通话指令， 可 以通过智能水杯与家长进行视频通话。 说 明 书 4/4 页 6 CN 108814193 A 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 7 CN 108814193 A 7 图3 图4 说 明 书 附 图 2/2 页 8 CN 108814193 A 8 。