浅谈智能睡眠唤醒装置

苏宇杰+赵素+赵宏庆+徐志琳+陆逸伦+韦心然

【摘 要】在大学中早起是一大难事，闹钟响起后直接被按掉，人继续进入睡眠状态；寝室中多使用遮光床帘，学生在光照不足且多为单侧光源的环境下看手机，长期会造成视力损伤。本文研究了一套智能睡眠唤醒装置，通过提前设定时间，在触发闹铃的同时拉开遮光床帘，并启动寝室床用环绕灯组来模拟自然光，用人性化的方式来唤醒睡眠者；在夜间环绕灯组能为在床上使用手机的学生提供均匀温和的光照，从而保护使用者视力。

【关键词】自动床帘；环绕灯组；智能闹钟；大学生；视觉保护

引言

目前问题在于寝室床帘都需要外力才能打开，自动化程度为零；寝室床帘多用不透光布料，并利用简单的挂钩悬挂；闹铃只有声音，且容易关闭导致忽略。以上种种现状导致了大学生起床难问题。现今越来越多的学生喜欢在昏暗的寝室床上使用手机，市场上没有一款适合的灯来提供均匀光照。本装置采用一体化设计，一套智能睡眠唤醒装置可代替闹钟、一组手提灯以及清晨无人拉床帘，能有效帮助早起情况，改善了夜间寝室床上看手机的环境，达到护眼的效果。本装置符合新时代智能家居方向，用人性化的生物唤醒方式来解决起床难问题，能很好融入日常生活，能契合广大学生一族的普遍需求。

1.工作原理及设计方案

本套装置很好的结合了床帘、闹钟和一组护眼灯，用一套装置实现了真正人性化地唤醒睡眠者。通过模拟天亮后的光照，配以清晨的自然声音，并且自动拉起床帘打破寝室用床的密闭环境[1][2]。环绕灯组还能改善学生夜间寝室床上用眼的环境，为他们提供良好的整体均匀光源。克服了现有技术的不足，达到自动化运作，并改善使用条件。

采用电子钟的电子芯片，设定触发时间，同时连接电动机、扬声器与红外接收器，以同时激活三种功能：自动拉床帘、闹铃、均匀光照。据研究表明睡眠时人对光照具有一定敏感性，采用温和的光照来唤醒睡眠者是种有效的方式[3]。环绕灯组是由六个特制夹子灯构成的，夹子灯通过红外收发装置远程操控开关，以避免在寝室床架上铺设电线，使得寝室使用的安全性大大增加，同时夹子灯还有独立的开关单独控制灯光工作，以便解决夜间寝室床上照明的需求。 智能睡眠唤醒装置及夹子灯分别如图1与图2所示。

2.关键结构设计

本套智能睡眠唤醒装置由控制系统、驱动机构和环绕灯组组成。主要包括：电子控制面板、驱动电机、齿轮组、电子显示器、主動轮以及辅助轮、红外收发装置、按钮式控制开关、常用夹子、LED灯。

2.1驱动机构——主动轮与辅助轮设计

驱动机构位于装置上盖内，包括驱动电机和主动轮，驱动电机和主动轮通过齿轮组实现联动，主动轮与滑竿的顶部相接触，且主动轮的滚动面具有与滑竿相匹配的滑槽。进一步的，装置内还设有三个辅助轮，包括位于上盖内的辅助轮以及位于卡扣内的两个辅助轮；主动轮以及位于卡扣内的两个辅助轮的滑槽内壁表面设有橡胶涂层。此设计能较好地实现在寝室床架上运动，并拉动床帘。

2.2环绕灯组

环绕灯组用六个特制灯构成。单个特制灯由常用夹子、红外接收器、LED灯、独立开关与纽扣电池组合而成。

可方便地固定在杆架上的灯具，包括一具有两活动端C字形夹具，活动端一侧带有把手；夹具的把手间设置弹簧，侧部设置LED灯，按钮式控制开关位于LED灯一侧，纽扣电池设置在夹具内侧面；LED灯、按钮式控制开关以及纽扣电池之间通过电路连接。能在夜间为寝室里使用者提供均匀环绕光源，从而保护视力[4]；环绕灯组六个特制夹子灯为一组，采用红外接收器能统一由智能睡眠唤醒装置操控开关，方便安全；环绕灯组可随意放置于床架之上，不会影响到使用者睡眠，并节省寝室床上空间。

3.所述智能睡眠唤醒装置具体运行方式为

夜间睡前根据自身需求设定唤醒时间，可以从电子显示器上确认时间，拉上床帘并与本装置相连接。在昏暗的寝室床上可以通过单独控制开关开启环绕灯组，利用夹子随意调整灯组位置，为夜间用眼提供良好的环境，入睡前关闭即可。清晨本装置的电子控制面板同时触发驱动电机、扬声器和红外发射器，主动轮运作拉开床帘，闹铃响起，红外接收器启动环绕灯组进行光照。打破原本稳定封闭的寝室床上空间，使睡眠者感受到声音与光照，通过多个感官来有效唤醒睡眠者。

4.结束语

本装置将闹钟、多个护眼灯的功能相结合，并且做到能自动化定时拉开床帘，一个小机器同步运作多个功能，且操作方便，安全性高。提供的均匀环绕灯光可用于夜间卧床看手机时启用，达到护眼的效果，实用性高。利用声音、光照和外界环境相结合，用生物唤醒的方式来解决起床难问题，具有很大创新性。在现实生活中有着巨大的潜在市场，符合未来智能化家居方向，能改善寄宿型学校的学生在寝室的日常生活。从多角度而言，可见智能睡眠唤醒装置具备创新性、人性化、实用性和可发展性的特点。

参考文献：

[1]沈中成，带强闪光的“懒汉闹钟”[J]，中小企业科技，2003，（10）：26；

[2]李倩倩，徐秋莹，万然，闹钟的人性化设计[J]，包装工程，2007，（8）：74-75；

[3]Jacob，起床的创意[J]，设计，2012，（12）：172-177；

[4]潘有彬，诸玉华，视觉功能与照明光环境[J]，中国照明电器，2016，（6）：15-21；endprint