阅读说明：本技术 一种基于电极阵列感应电势差变化的智能地毯 (Intelligent carpet based on electrode array induced potential difference change ) 是由 刘红星 刘乐 魏宏利 于 2020-07-09 设计创作，主要内容包括：一种智能地毯,它由地毯本体和地面动态感知系统组成,其特征是,(1)地面动态感知系统由布置在地毯下的传感器阵列、信号调理电路、模数转换器(AD)和处理器等部件组成,(2)地毯下监测区域的每一个监测区域单元的中心位置布置一对电极,作为这个监测区域单元的传感器,监测一对电极处的电势差变化；(3)基于地面动态感知系统监测的地面无动作时各监测区域单元的基础噪声情况,确定其地面有无动作的判断阈值；(4)对存在记录的监测区域单元的电势差信号大于判断阈值的情况,依据各监测区域单元电势差信号大小的排序,实现动作者的定位,将电势差信号最大的一个或几个监测区域单元判断为动作者的位置。(An intelligent carpet is composed of a carpet body and a ground dynamic sensing system, and is characterized in that (1) the ground dynamic sensing system is composed of a sensor array, a signal conditioning circuit, an analog-to-digital converter (AD), a processor and other components which are arranged under the carpet, and (2) a pair of electrodes are arranged at the center of each monitoring area unit of a monitoring area under the carpet and used as sensors of the monitoring area unit to monitor the potential difference change of the electrodes; (3) determining a judgment threshold value for the action on the ground based on the basic noise condition of each monitoring area unit when the ground is not in action monitored by the ground dynamic sensing system; (4) and when the recorded potential difference signals of the monitoring area units are larger than the judgment threshold value, positioning the actor according to the sequencing of the magnitude of the potential difference signals of the monitoring area units, and judging one or more monitoring area units with the largest potential difference signals as the position of the actor.)

一种基于电极阵列感应电势差变化的智能地毯

技术领域

本申请涉及一种智能地毯。

居家和休养院逐步向智能化的方向发展，地毯的智能化是一个方面。智能地毯相对于传统地毯而言，会多一些传感器，以感应地面上发生的事情，如老人跌倒、入室盗窃等。

背景技术

一种智能地毯的实现方式是在传统地毯下使用智能压感地板。智能压感地板，顾名思义，使用的是压力传感器，通过检测来自地面的压力来评判地面上的情况，如老人跌倒了、地面人员的识别等。它的优点是人不动时在压力上会有反应，缺点是对人的动作相对不敏感。

还有一种基于电磁层析成像技术的智能地毯。电磁层析成像(ElectromagneticTomography，EMT)是一种基于电磁感应原理的过程层析成像技术，其目的是研究具有电磁特性的物质在空间的分布；典型的EMT系统可分为四个部分：传感器阵列(即检测激励线圈)，系统控制电路，数据采集与处理电路，图像重建与特征参数提取单元。这种方法用于智能地毯，需要激励线圈，技术比较复杂。实时性不高，因此，对人的动作也相对不敏感。

文献上也有介绍一种智能地毯，说其基于传感器感知电场变化。但电场如何来的，是不是主动探测，传感器是什么，传感器如何布放，有没有定位的功能等，不得而知。

发明目的。

提出一种新的智能地毯方案，易于实现，而且对人的动作相对比较敏感。

技术方案。

一种智能地毯，它由地毯本体和地面动态感知系统组成，其特征是，(1)地面动态感知系统由布置在地毯下的传感器阵列、信号调理电路、模数转换器(AD)和处理器等部件组成，(2)地毯下监测区域的每一个监测区域单元的中心位置布置一对电极，作为这个监测区域单元的传感器，监测一对电极处的电势差变化；(3)基于地面动态感知系统监测的地面无动作时各监测区域单元的基础噪声情况，确定其地面有无动作的判断阈值；(4)对存在记录的监测区域单元的电势差信号大于判断阈值的情况，依据各监测区域单元电势差信号大小的排序，实现动作者的定位，将电势差信号最大的一个或几个监测区域单元判断为动作者的位置。

以上方案利用的自然规律是：(1)人在地面上有动作时，包括跌倒、走动等，会产生静电并且静电伴随着动作而变化；(2)经发明者实践发现，这个静电及其变化足够大供利用；(3)伴随动作的静电变化，包括其静电场中两点间的电势差(即电压)的变化；(4)离动作源即静电源越近的监测区域单元，感应的电势差信号越大。

有益效果。

搭建了一个基于电极阵列感应电势差变化的智能地毯简易装置，详见实施例。

测试实验。受试者分别在1#、2#、3#、4#泡沫地垫上踩踏，泡沫地垫充当地毯本体，智能地毯的地面动态感知系统分别采集四种情况下的四块地垫下的四对电极的电势差信号数据。显然，踩踏那块泡沫地垫，电脑显示器上对应通道的信号就大出很多。这说明了本发明监测地面人的动作和据此对人定位的有效性。

附图说明

图1，本发明基于电极阵列感测电势差变化方案逻辑框图。

图2，实施例中搭建的智能地毯样品示意图。分别为正反面图。

图3，踩踏1#地垫及其感知结果示意图。

图4，踩踏2#地垫及其感知结果示意图。

图5，踩踏3#地垫及其感知结果示意图。

图6，踩踏4#地垫及其感知结果示意图。

实施例

用4块泡沫地垫拼起来充当地毯，在每块地垫背面粘附一对感应电极，将4对感应电极的连线引出连至信号调理模块；感应电极制作为一10cm乘10cm的两层PCB板，在其top层的两个矩形区域敷铜，作为电极；每对电极连至NI USB 4431的一模拟输入口，输入模式为伪差分，NI USB 4431采集板卡充当信号调理和模数转换(AD)模块；NI USB 4431通过USB连至一笔记本电脑，笔记本电脑作为处理器，通过为其编写处理程序，将各对电极记录的电势差信号显示在显示屏上。图3、图4、图5、图6都为监测地面动作的实景及结果示意图。

本实施例只是一个示例。具体实现时，还可以搭配其他形式的调理电路和处理器。关于地毯本体与地面动态感知系统搭配的具体形式，也可各异，如可在地毯本体下铺另一个薄膜，将电极阵列布置在此薄膜上。