一种压力检测系统、方法、设备及介质技术方案

本申请涉及一种压力检测系统、方法、设备及介质。所述系统包括包括摩擦发电机组、存算一体电路、电源管理电路、控制电路，电源管理电路分别与摩擦发电机组、存算一体电路、控制电路电性连接，摩擦发电机组与存算一体电路连接，控制电路与存算一体电路连接；摩擦发电机组用于在压力检测系统处于检测模式时将外部环境中的压力信号转换为电压值；存算一体电路用于对摩擦发电机组输出的电压值进行计算，以识别出压力信号对应的智能行为；控制电路用于控制摩擦发电机组、存算一体电路。电源管理电路用于对存算一体电路、控制电路供电。本申请所述系统融合了发电、感知、计算、存储等功能，实现了自供电、低功耗、高能效的数据感知、处理及传输。及传输。及传输。

【技术实现步骤摘要】
一种压力检测系统、方法、设备及介质


[0001]本申请涉及压力检测
，更为具体来说，本申请涉及一种压力检测系统、方法、设备及介质。

技术介绍

[0002]压力检测在物联网生态系统中扮演关键角色，在可穿戴设备、智能家居、仿生假肢、智能机器人和智能汽车等领域得到广泛应用。随着能源短缺的问题日益加剧以及物联网的快速发展，对低功耗和续电长的压力检测系统提出迫切的需求。
[0003]然而，传统的压力检测系统通常包括压力传感器、模拟信号处理器、模数转换器、存储器、数字信号处理器和电源电路。其中，压力传感器和模拟信号处理器进行模拟信号域的信号处理，存储器、数字信号处理器进行数字信号域的信号处理，上述过程需要模数转换器将模拟信号转变成数字信号，如果压力传感器是电阻式或者电容式，则还需要模拟信号处理电路将传感器的电阻或者电容转换成常用的电压信号，这将带来额外的成本、能耗、信号传递延迟以及模数转换过程中引入的量化噪声。而且传统压力检测系统的数字信号处理器通常基于冯诺伊曼架构，其存储器和运算器是分离的，传感器的海量数据在计算过程中因大量数据的搬运而导致高能耗。
[0004]此外，传统的压力传感系统需要外部电源供电，这增加了相关设备中的电池成本和电池更换与维护的成本。特别是物联网具有海量传感系统，这耗费了大量的物力成本及人力成本。

技术实现思路

[0005]基于上述技术问题，本专利技术旨在提供一种压力检测系统，在其中设置摩擦发电机组、存算一体电路，所述摩擦发电机组在所述系统处于检测模式时将外部环境中的压力信号转换为电压值，所述存算一体电路用于对所述摩擦发电机组输出的电压值进行计算，以识别出所述压力信号对应的智能行为，从而解决当前的压力检测系统成本过高的问题。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种压力检测系统，所述压力检测系统包括摩擦发电机组、存算一体电路、电源管理电路、控制电路，所述电源管理电路分别与所述摩擦发电机组、所述存算一体电路、所述控制电路电性连接，所述摩擦发电机组与所述存算一体电路连接，所述控制电路与所述存算一体电路连接；
[0007]所述摩擦发电机组用于在所述压力检测系统处于检测模式时将外部环境中的压力信号转换为电压值；
[0008]所述存算一体电路用于对所述摩擦发电机组输出的电压值进行计算，以识别出所述压力信号对应的智能行为；
[0009]所述控制电路用于控制所述摩擦发电机组、所述存算一体电路。
[0010]所述电源管理电路用于对所述存算一体电路、所述控制电路供电。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述摩擦发电机组由M
×
N个摩擦发电机单元组成，其
中，M和N为正整数；
[0012]所述摩擦发电机单元包括两层摩擦材料层、上下电极，以使两层摩擦材料层的摩擦起电效应和上下电极间的静电感应相互耦合产生上下电极间的电势差，其中，所述上下电极间的电势差为所述摩擦发电机单元对应的电压值。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述存算一体电路为RRAM存算一体电路，所述RRAM存算一体电路包括至少一个RRAM存算阵列和信号后处理模块；
[0014]所述RRAM存算阵列用于存储电导值，且用于使所述摩擦发电机单元对应的电压值与所述电导值相乘得到电流值；
[0015]所述信号后处理模块用于对所述电流值进行后处理，以识别出所述压力信号对应的智能行为。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述压力检测系统还包括模拟信号缓冲器，所述模拟信号缓冲器分别与所述摩擦发电机组、所述存算一体电路连接，所述模拟信号缓冲器用于存储所述摩擦发电机组输出的电压值；所述摩擦发电机组还包括第一驱动电路；所述存算一体电路还包括第二驱动电路。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述压力检测系统还包括外围电路，所述外围电路包括时钟源、时钟树；
[0018]所述时钟源用于提供频率稳定且电平匹配的方波时钟脉冲信号；
[0019]所述时钟树用于维持电路时序。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述摩擦发电机组还用于在所述压力检测系统处于充电模式时，将外部环境中的压力信号转换为电荷，并将所述电荷输入到所述电源管理电路，以实现充电。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述控制电路包括控制器；
[0022]所述控制器用于控制所述摩擦发电机组、所述存算一体电路、所述电源管理电路的工作逻辑和电路时序。
[0023]本专利技术第二方面提供了一种压力检测方法，所述方法包括：
[0024]在检测模式时将外部环境中的压力信号转换为电压值；
[0025]基于所述电压值进行存储和计算，以识别出所述压力信号对应的智能行为。
[0026]本专利技术第三方面一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时，使得处理器执行各实施例中所述的压力检测方法。
[0027]本专利技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现各实施例中所述的压力检测方法。
[0028]本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0029]本申请所述系统设置有摩擦发电机组、存算一体电路、电源管理电路、控制电路，所述摩擦发电机组在所述系统处于检测模式时将外部环境中的压力信号转换为电压值，所述存算一体电路用于对所述摩擦发电机组输出的电压值进行计算，以识别出所述压力信号对应的智能行为，从而解决当前的压力检测系统成本过高的问题。本系统克服了传统压力检测系统中一定需要配置模拟信号处理器、模数转换器、存储器、数字信号处理器，这大大减少了成本、能耗、信号传递延迟，也避免了因模数转换过程引入的量化噪声。不仅如此，本
系统解决了传统冯
·
诺依曼计算架构的存储墙问题，显著提升了能效，融合了发电、感知、存储、计算等功能，实现了自供电、低功耗、高能效的数据感知、处理及传输，也能精准识别出外部环境中给出的如振动、压力、拍打和弯曲力等机械刺激所对应的动作姿势，及实现如健康检测等智能检测。另外，本系统还具备充电模式，摩擦发电机组收集环境中的机械能，为电源管理电路充电，储存的电能用来为后续的压力检测以及算法识别进行供电，结构简单便捷且功能强大，大大提升了压力检测效率。
[0030]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0031]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0032]图1示出了本申请一示例性实施例中的压力检测系统结构示意图；
[0033]图2示出了传统的压力检测系统结构示意图；
[0034]图3示出了本申请一示例性实施例中增设了模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力检测系统，其特征在于，所述压力检测系统包括摩擦发电机组、存算一体电路、电源管理电路、控制电路，所述电源管理电路分别与所述摩擦发电机组、所述存算一体电路、所述控制电路电性连接，所述摩擦发电机组与所述存算一体电路连接，所述控制电路与所述存算一体电路连接；所述摩擦发电机组用于在所述压力检测系统处于检测模式时将外部环境中的压力信号转换为电压值；所述存算一体电路用于对所述摩擦发电机组输出的电压值进行计算，以识别出所述压力信号对应的智能行为；所述控制电路用于控制所述摩擦发电机组、所述存算一体电路。所述电源管理电路用于对所述存算一体电路、所述控制电路供电。2.根据权利要求1所述的压力检测系统，其特征在于，所述摩擦发电机组由M
×
N个摩擦发电机单元组成，其中，M和N为正整数；所述摩擦发电机单元包括两层摩擦材料层、上下电极，以使两层摩擦材料层的摩擦起电效应和上下电极间的静电感应相互耦合产生上下电极间的电势差，其中，所述上下电极间的电势差为所述摩擦发电机单元对应的电压值。3.根据权利要求2所述的压力检测系统，其特征在于，所述存算一体电路为RRAM存算一体电路，所述RRAM存算一体电路包括至少一个RRAM存算阵列和信号后处理模块；所述RRAM存算阵列用于存储电导值，且用于使所述摩擦发电机单元对应的电压值与所述电导值相乘得到电流值；所述信号后处理模块用于对所述电流值进行后处理，以识别出所述压力信号对应的智能行为。4.根据权利要求1所述的压力检测系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥雯，王志轩，肖韩，王荣，叶乐，黄如，
申请(专利权)人：浙江省北大信息技术高等研究院，
类型：发明
国别省市：