一种基于物联网的智能盐盒的制作方法

本发明属于智能家居生活技术领域，涉及一种基于物联网的智能盐盒。

背景技术：

食盐是人们食物中不可缺少的组成部分，食盐的主要成分是氯化钠，给人们的感觉是“咸”。除了味觉的满足，氯化钠中的钠元素是我们体内不可缺少的一种化学元素。然而，作为人体必需的成分，食盐的摄入量对人体健康至关重要。我国北方人盐摄入量高于南方人，高血压的患病率也呈北高南低的趋势。世界卫生组织建议：一般人群每日食盐量为5克。我国居民膳食指南提倡每人每日食盐摄入量应少于6克。对于有轻度高血压者，美国关于营养和人类需要委员会建议应控制在4克，这个标准对我国患有心脑血管病者也是适宜的。如今，“限盐”的观念已经深入人心。相关调查显示，中国居民减盐的意愿虽然高，但绝大多数居民并没有真正意识到自己吃盐过多，对自己每天食盐的摄入量并没有较为精确的把控。同时对厨房的有害气体监测也缺少足够的认识。人们日常烹饪食物大多按照各自的口味喜好添加食盐，却没有一个科学的标准，上地区性的疾病很多与食盐摄入量的多少有关，但普通百姓并没有足够重视对食盐的科学使用。在减盐措施方面，由于限盐勺使用麻烦，计算不准确等缺点，并没有产生较好的影响，因此缺乏操作性强的措施。在研究疾病和盐的摄入量关系方面，研究者的结论常因实验设计或方法学的不足遭到质疑，无法得到准确的关系。在食品类的推销方面，生产商缺少迎合消费者口味，做精准推销的依据。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于监测采集用户家中每天的食盐摄入量、厨房的有害气体成分、用户的汗液成分等数据信息，并将数据信息传送到手机客户端的基于物联网的智能盐盒。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的智能盐盒，包括上端敞口的柱形盒体；在所述柱形盒体外侧面设有显示屏和气体传感器；在柱形盒体侧面还设有把手，在所述把手上设有汗液检测传感器；在所述柱形盒体内的下部固定设有支承板，所述支承板与柱形盒体底面平行，所述支承板将柱形盒体内空间分隔为上容置空间和下容置空间；在支承板的顶面安装有重力传感器；在上容置空间中设有称重板，所述称重板与柱形盒体内壁相适配，称重板可上下移动地设于容置空间中且支承在重力传感器上，以使被测量物的重力经称重板传递至重力传感器；重力传感器被夹持于称重板与支承板之间；在下容置空间中设有智能监测单元。

本发明的有益效果是：本发明通过传感器采集用户家中每天的食盐摄入量、用户厨房的有害气体成分、用户的汗液成分等并将数据传到手机客户端及服务器，服务器可通过对采集到数据进行大数据分析以便获得地区性食盐摄入水平、饮食习惯、相关高危病症发病与食盐摄入量关系数据等各种模型，从而为人们的合理膳食提供有效的参考数据；本发明每次都能检测并显示烹饪时所用盐的总量，从而有效避免居民忘记放盐或者放盐较多的情况发生；可监测厨房有害气体浓度，帮助人们消除安全隐患；可完成对用户汗液中的化学指标的监测，其中，体液中的钠离子可以监测身体的脱水情况，氯离子可以用来诊断囊肿型纤维化，葡萄糖可以来检测糖尿病等等，反映用户的身体状况；可让用户意识到自己的摄盐量，为监测自己的摄盐量提供方便有力的工具；可为高血压、甲亢等疾病患者提供方便可行的工具进行摄盐量的控制。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明内部结构示意图。

图3为具有盐盒盖的本发明外部结构示意图。

图4为智能监测单元及与其电连接部件原理框图。

在图1-3中，1——柱形盒体；2——重力传感器；3——支承板；4——称重板；5——智能监测单元；6——上容置空间；7——下容置空间；8——气体传感器；9——显示屏；10——把手；11——盒盖；12——汗液检测传感器；15——复位按键。

具体实施方式

由图1-3所示的实施例可知，它包括上端敞口的柱形盒体1；在所述柱形盒体1外侧面设有显示屏9和气体传感器8；在柱形盒体1侧面还设有把手10，在所述把手10上设有汗液检测传感器12；在所述柱形盒体1内的下部固定设有支承板3，所述支承板3与柱形盒体1底面平行，所述支承板3将柱形盒体1内空间分隔为上容置空间6和下容置空间7；在支承板3的顶面安装有重力传感器2；在上容置空间6中设有称重板4，所述称重板4与柱形盒体1内壁相适配，称重板4可上下移动地设于容置空间中且支承在重力传感器2上，以使被测量物的重力经称重板4传递至重力传感器2；重力传感器2被夹持于称重板4与支承板3之间；在下容置空间7中设有智能监测单元5。

所述智能监测单元5包括中央处理器、无线传输模块和ad转换器；所述气体传感器8经ad转换器接中央处理器的相应输入端口；所述重力传感器2和汗液传感器12分别接中央处理器的相应输入端口；显示屏9接中央处理器的相应输出端口；无线传输模块接接中央处理器的相应端口。

在柱形盒体1外侧面上还设有复位按键15。

在柱形盒体1上端设有盒盖11。

智能盐盒还包括电源升压模块和直流电源；所述直流电源经电源升压模块分别接中央处理器、显示屏9、气体传感器8、重力传感器2、汗液传感器12、无线传输模块、ad转换器、复位按键15的相应电源端口。

所述直流电源为3.7v锂电池电源。

所述中央处理器为at89s51单片机；所述无线传输模块为wifi模块、蓝牙模块或zigbee模块；所述重力传感器型号为hx711；所述气体传感器为pm2.5传感器、pm10传感器，一氧化碳传感器或天然气传感器；所述汗液检测传感器12的型号为ph值传感器t255/t335ph；

所述ad转换器的型号为adc-tlc2543；所述显示屏9为两位共阳极数码管或液晶显示器。

本发明采用一节3.7v可充电锂电池作为电源，将电源的输出接入到dc-dc升压模块的输入端，完成从3.7v到5v的升压，用于对单片机、传感器、两位共阳极数码管、wifi模块供电。

本发明采用按键选择食用盐的种类。

采用at89s51单片机芯片为核心，将单片机的p1.0,p1.1,p1.2，p1.3引脚分别接按键选择相应的食盐种类。当键按下时，输出相应的高电平，并将对应的引脚号存储到单片机的寄存器中。

复位是单片机的初始化操作，本发明的采用复位按键电平复位方式，将单片机的reset引脚上接上按键，当该按键按下时，输出相应的高电平，使得单片机复位。

本发明采用两位共阳极数码管，采用动态显示方式以节省单片机引脚。将单片机的p2.1,p2.2口作为位控码，接数码管的+5v引脚，位控码控制选择每一时刻两个数码管中只有一位“位选线”有效，将p0口接数码管的8个引脚，用来分别显示两位数据。

本发明采用重力传感器模块完成食盐重量的采集。在测量食盐重量时，采用hx711重力传感器模块完成食盐重量的采集以及ad转换。将该模块输出数据rt引脚接单片机的p2.0引脚，当每次打开重力传感器模块开关时，该模块将经过ad转换后的数字信号通过rt引脚传送到单片机的p2.0引脚，单片机将接收到的信息通过单片机的算术逻辑单元alu与每次复位后的第一次测得的数据进行减法计算，并将计算得到的数值存储到单片机的存储单元中，同时通过数码管显示。

本发明采用气体传感器采集厨房一氧化碳、甲烷等气体含量。在采集气体数据时，采用mq-2烟雾气敏传感器，将传感器a0引脚输出的模拟信号与串行ad转换器adc-tlc2543的17引脚（datainput）连接，进行模数转换。

单片机的p2.3引脚接tlc2543的15脚（cs），用于进行片选。

单片机的p2.4引脚接18脚（clock），用于控制时钟的同步性。

转换结果由单片机的p2.5引脚串行接收，并将其结果存储到单片机的寄存器中。

本发明采用汗液监测传感器采集用户汗液中的化学信息。在采集汗液中的盐浓度和ph水平等信息时，采用汗液监测传感器模块输出数据引脚接单片机的p2.1引脚，将采集到的数据信息存储到单片机的寄存器中。

本发明采用无线wi-fi模块实现单片机与手机终端之间的通信

将单片机的p3.0（rxd）引脚和p3.1（txd）引脚与无线wi-fi模块相连接，将食盐种类，食盐重量的采集信息，汗液监测传感器采集的化学信息，气体传感器采集的气体含量信息，传送到手机终端。

可通过手机app观察并记录每天上传的数据。

附图4是智能盐盒系统工作原理框图.

重力传感器、气体传感器、汗液检测传感器分别接单片机，将采集的数据送单片机处理并显示。

按键可以进行选择，用于确定盐盒中所盛放的食盐种类，并能够实现整机系统的，复位功能。

系统通过wifi模块（或其他无线模块如蓝牙、zigbee等）连接网络，进行数据传输，数据可以传输到网络服务器，并可以在手机上使用app进行查看。

气体传感器12，可以是pm2.5、pm10传感器，一氧化碳传感器、天然气传感器、其他有害气体传感器等可扩展安装，将采集的厨房内的气体数据传送给中央处理器。

上容置空间6用于盛放食盐，其侧壁可扩展安装监测食盐成分的传感器。

重力传感器2，用于承重食盐重量。

中央处理器，采用嵌入式系统（或单片机）制作，负责处理从盐盒各部分传感器传送过来的数据信息。

是显示器9，简单的显示部件，在盐盒上能够直观地看到各传感器数据的具体数值，可选配。

盐盒把手10，把手上安装汗液监测传感器，握住盐盒一定时间（几秒钟），盐盒即可监测用户手上汗液的成分，这些传感器可测得汗液中的葡萄糖、乳酸、电解质钠、钾以及皮肤温度等。

无线传输模块，可采用wifi模块、蓝牙模块或zigbee等模块制作，用于将中央处理器处理好的数据发送到网络，可以发送到手机客户端或服务器。

注：电源升压模块和直流电源设置在盐盒的底座位置，用于给整套系统供电。

4位独立按键（即复位按键15）接单片机p1.0~p1.3端口；重力传感器可以采用hx711重力传感器，接单片机p2.0端口，mq-2烟雾气敏传感器经ad转换器tlc2543信号转换后接单片机p2.3，汗液检测传感器接单片机的2.4端口，由单片机p0端口、p2.1、p2.2端口输出数据驱动两位共阳极数码管，p3.0、3.1端口驱动wifi模块实现无线连接功能。整个系统由3.7v锂电池通过电源升压模块给单片机、复位按键和数码管供电。

在每次增加盐盒中盐的重量前，首先按下复位和其对应的食盐种类按钮，使单片机进行复位操作。

在正常工作时，通过重力传感器模块完成对盐盒中食盐重量的数据采集，利用气体传感器模块完成对厨房气体的采集，利用汗液监测传感器完成对汗液中化学成分的采集，并将采集到的数据信息通过传递给at89s51单片机。

单片机通过从重力传感器模块采集到的重量信息与复位后第一次采集到的重量信息得到其差值，将该差值以及气体浓度信息传递给显示器，及时告知用户本次盐的摄入量。同时将重量信息、气体、汗液信息以及对应的食盐种类等信息通过与单片机引脚相连接的无线wi-fi模块传送到手机客户端进行存储。用户通过登录手机app就可以查询到自己的数据信息。

当前家中无法对每次烹饪食盐的摄入量有一个精确的测量，而本发明通过重力传感器采集数据，可以对每次烹饪的食盐摄入量进行精准的测量。为研究食盐摄入习惯和疾病的关系提供依据，通过本发明，每天将早、中、晚用户烹饪的食盐用量数据采集，并通过传输系统上传到手机客户端，用户通过手机app登录系统就可以查询自己的数据。本发明通过气体传感器采集厨房内有毒有害气体，比如甲烷和一氧化碳含量，并传送到显示屏和系统服务器，帮助人们消除安全隐患。本发明通过汗液监测传感器，检测中汗液中的盐浓度和ph水平等化学指标，并传送到手机客户端，帮助用户更好地了解身体状况。为食品类的精准推销提供可靠的依据。

本发明能够让盐盒与服务器系统相连，通过wifi将家庭的用盐量和饮食习惯等数据上传到服务器系统，系统通过盐盒采集的家庭用盐量全数据进行大数据分析和数据挖掘建立用户饮食关系和区域性疾病的对应关系模型从而为相关疾病的科学研究提供大数据支持。

本发明通过手机app（或小程序）将盐盒这一厨房必备工具接入网络，从而实现更多功能，如菜谱的查询，某种菜肴加盐的量和时间等，让烹饪变得更有趣，更有爱；让厨房变得更智能，更科学。