一种智能尿床检测系统的制作方法

文档序号:12664465阅读:540来源:国知局
一种智能尿床检测系统的制作方法与工艺
本发明属于婴儿卫生护理用品领域,尤其涉及一种用于检测婴孩尿床的智能尿床检测系统。
背景技术
:婴儿的哭闹是一个困扰每一位妈妈的问题,不知道婴儿是否尿床了。对于传统尿不湿,查看的方法是人工检查,比如用手伸入,用眼睛观察是很难分辨的,而这种方式费时费力,加重了每一位妈妈照顾婴儿的负担。尿不湿在吸收一定量的尿液后需进行及时更换。但这对于不会说话的婴儿来说,是无法准确通知护理人的,而护理人又没有去检查,而造成使用者的屁股被尿或大便长时间接触,对婴儿产生不适,甚至导致婴儿出现红屁股,起湿疹,患上皮肤病的问题。婴儿的尿液及粪便中包含大量的生理信息,通过提取尿液及粪便中的生理信息,可以达到预防和检测疾病的目的。中国专利CN201320890639和CN201520223789已经公开了两种婴儿尿床报警器。其中专利CN201320890639中的装置包括测试头、警报器外壳、检测放大电路、延迟放大电路、语音警报电路以及电源电路,检测放大电路中有湿敏电阻,如果婴孩尿床,湿敏电阻通过检测感知湿度变化程度使其电阻值减小,同时在后续电路配合下,扬声器报警提示更换尿布。专利CN201520223789中的装置包括湿度检测装置和报警装置,当湿度检测装置检测到湿度变化时,将电信号传递给报警器,使其发出警报声,同时点亮二极管,引起监护人的注意。技术实现要素:针对现有需求提出的问题,本发明拟解决的技术问题是:提供一种智能尿床检测系统。使护理人能够了解到尿不湿有尿液滴入与需要更换的信息,避免使用者出现不适,以及采集尿液生理信息,如排尿频率,排尿时间,通过无线网上传至云数据库进行分析,最后给护理人提供参考建议。本发明提供一种智能尿床检测系统,包括尿不湿本体和微控制器,其中,所述的尿不湿本体包括自上而下设置的亲水层、传感器层、吸水层和防水层;所述的传感器层为柔性传感器,实时采集尿不湿本体的尿床信息;所述的微控制器包括单片机,还包括与单片机连接的电源,与单片机输出端连接的蓝牙发射模块、报警器;所述的蓝牙发射模块将单片机的信号进行处理,并通过无线传输的方式传输至智能终端;所述的智能终端设置在室内,其输出端与蓝牙接收模块连接,所述的蓝牙接收模块与蓝牙发射模块连接;所述的智能终端通过WiFi发射模块将处理后的数据传输至远端的云数据库;云数据库收集使用者的数据,进行医疗分析,之后把分析结果反馈给使用者;所述的云数据库内设置有二维矩阵(X,Y),其中,X为传感器采集并经过处理的数据,通过智能终端实时获取,Y为针对采集的数据的对应的解决方案库;所述的云数据库内设置有二维矩阵(X,Y),其中,X为传感器采集并经过处理的尿床信息数据,通过智能终端实时获取,Y为针对采集的数据的对应的解决方案库;所述的云数据库内存储有尿床时间间隔阈值A1及尿床持续时间B1作为解决方案的选择依据;(1)当尿床出现的时间间隔XA<尿床时间间隔阈值A1,每次尿床的持续时间XB<尿床持续时间B1时,则说明婴儿尿床轻微,未存在病症,解决方案为降低婴儿食物的水分;(2)当尿床出现的时间间隔XA>尿床时间间隔阈值A1,每次尿床的持续时间XB>尿床持续时间B1时,则说明婴儿尿床严重,存在病症,解决方案为及时就医;(3)当尿床出现的时间间隔XA>尿床时间间隔阈值A1,每次尿床的持续时间XB<尿床持续时间B1;或者,当尿床出现的时间间隔XA<尿床时间间隔阈值A1,每次尿床的持续时间XB>尿床持续时间B1;则说明婴儿尿床情况不稳定,需调整检测的指标,减少数据检测的间隔周期,之后,出现上述(1)或(2)的情况,按上述处理。进一步地,所述的云数据库在时间间隔t内,平均分配为N2个区间,在每个区间内选择M2个完整的波形,在每一周期内选择间断的X2个点,记录每个点的瞬时电流值i0;由于采取的为瞬时值,为了采集该区间内的最大值,云数据库对选择的每个点进行最大值运算,按下述公式(1)进行修正;im=ρ×i0(1)其中,im表示采样点的最大值的电流值,ρ表示运算系数,i0表示采样点的瞬时电流值;运算系数ρ按下述公式(2)计算,其由采样区间确定,在0.8-1.0之间。式中,ρ表示运算系数,i01和i02表示相邻的采样点的瞬时值,N表示采样次数,k表示采样序列;通过上述运算确定时间间隔t内的每个区间内的最大值,依次判断最大值之间的时间间隔及持续时间。进一步地,所述的蓝牙发射模块包括一加密模块、一控制模块、一功率控制模块,所述的加密模块包括一密钥产生模块、一管理模块和一变换模块,其中密钥产生模块产生一随机密钥key并存储在管理模块中,所述的变换模块,对消息帧中data1或data2即信息部分和密钥key分别进行移位变换;所述的变换模块,对移位变换后的消息部分和密钥部分进行乘积变换,并对所述对上述步骤中乘积变换结果进行移位变换,得到加密后的消息帧中data1或data2即信息部分;所述变换模块,对管理单元存储的初始密钥K_known和密钥key分别进行移位变换,对移位变换后的管理单元存储的初始密钥K_known和密钥部分进行乘积变换,并对所述对上述步骤中乘积变换结果进行移位变换,得到加密后的密钥key。所述的蓝牙接收模块包括解密模块,所述的解密模块包括一验证模块、一管理模块和一逆变换模块,其中验证模块对信息进行CRC校验和配对信息验证。如果接收到的一对消息帧,有一个CRC校验结果错误,则丢弃两个消息帧,管理模块向蓝牙发射模块发送重新发射信息;若校验结果正确,则对消息帧进行配对验证,选取配对信息一致的一对消息帧传递到逆变换模块中进行解码;所述逆变换模块,首先使用管理模块存储的初始密钥k_known对密钥key解密,所述逆变换模块,对消息帧中密钥key和管理模块存储的初始密钥k_known进行反移位变换,对移位变换后的消息帧中密钥key和管理模块存储的初始密钥k_known进行逆乘积变换,对所述对上述步骤中乘积变换结果进行反移位变换,得到密钥key;所述逆变换模块,后用密钥key对两个存放data1、data2的消息帧分别解密,所述逆变换模块,对消息帧中密钥key和消息帧中的data1、data2进行反移位变换,对移位变换后的消息帧中密钥key和消息帧中的data1、data2进行逆乘积变换,对所述对上述步骤中乘积变换结果进行反移位变换,逆变换模块得到解密后信息,将解密后信息发送给控制模块。进一步地,所述的蓝牙接收模块还包括一矫正模块,其包括一滤波模块、一放大模块和一判决模块,接收的电信号经过滤波模块滤去干扰信号,经过放大模块将信号放大的需要的强度,判决模块对信号均衡,根据判决公式(1)对电信号进行判决,矫正信号传输过程中产生的干扰;判决公式:上述公式中uk为终端输入信号序列xk的均值,yk为在判决模块接收到的序列,σ2为噪声的方差,则恢复出的最有可能序列可有上述公式计算得出。进一步地,所述的云数据库包括逻辑处理单元,所述的逻辑处理单元包括数据存储模块、一采样模块、一信号处理模块和一修正电路;其中,所述的数据存储模块内存储有智能终端初次修正的信号;所述的采样模块,其对智能终端的发送信息进行获取,并且,能够对信号偏差时刻的时间间隔t内的信号进行提取;所述的信号处理模块,其按照预设的参数对该信号进行修正发送至所述修正电路;所述修正电路,生成修正后的信号波形;所述的信号采样模块,在时间间隔t内,平均分配为N2个区间,在每个区间内选择M2个完整的波形,在每一周期内选择间断的X2个点,记录每个点的瞬时电流值i0;所述的信号处理模块对选择的每个点进行修正,按下述公式(2)进行修正;im=ρ×i0(2)其中,im表示修正后的采样点的瞬时电流值,ρ表示修正系数,i0表示采样点的瞬时电流值;修正系数ρ按下述公式(3)计算,其由信号采样模块在检测到故障时采样所得;式中,ρ表示修正系数,i01和i02表示出现故障时,所述的信号采样模块上两个点的瞬时电流采样值,N表示采样次数,k表示采样序列。进一步地,所述的传感器层上设置导电电极;所述的传感器层包括两个对称分布的梳齿形导电电极,所述两个梳齿形导电电极的各个梳齿之间相互交错排列,相邻梳齿位于所述的两个不同导电电极上,所述相邻梳齿之间留有空隙并不接触。与现有技术相比,本发明智能尿床检测系统能达到的有益效果为:本发明的智能尿床检测系统,使护理人能够了解到尿不湿有尿液滴入与需要更换的信息,避免使用者出现不适,以及采集尿液生理信息,如排尿频率,排尿时间,通过无线网上传至云数据库进行分析,最后给护理人提供参考建议。本发明通过二次修正对采取的信号经过远端传输后仍保证信号具有准确性,云数据库能够提供准确的护理建议。云数据库收集每位使用者的信息,与医疗单位合作分析这些生理信号,以便监督与采集全国新生儿的身体健康状况,并提供护理建议。本发发明采用尿床时间间隔阈值及尿床持续时间两个重要的时间参量,作为云数据库采取解决方案的依据,测试及解决方案更加稳定、准确、可靠。附图说明图1为本发明智能尿床检测系统的尿不湿本体结构示意图;图2为本发明的控制原理图;图3为本发明的电路原理示意图;图4为本发明传输模块的程序流程图。具体实施方式下面结合具体实施例及附图进一步详细阐述本发明。请参阅图1所示,本发明实施例的智能尿床检测系统包括尿不湿本体和微控制器1,其中,所述的尿不湿本体包括自上而下设置的亲水层2、传感器层2、吸水层3和防水层4。请参阅图3所示,本发明配置湿度传感器,当有尿液滴入,电路会导通,微控制器1接收到采集的信号并将信号发送给智能终端,采用多种发送模式,有线方式:传感器直接与微控制器1的报警器和显示屏相连。所述的传感器层2为柔性传感器,实时采集尿不湿本体的尿床信息,其上的导电电极131、132;亲水层2采用功能高分子薄膜制作。所述的传感器层23包括两个对称分布的梳齿形导电电极131和132,所述两个梳齿形导电电极131、132的各个梳齿之间相互交错排列,相邻梳齿位于所述的两个不同导电电极上,所述相邻梳齿之间留有空隙并不接触。上述梳齿形导电电极的使用,能够尽可能大范围的覆盖尿不湿,检测各个位置。所述的导电电极131、132采用印刷工艺铺设在聚氨酯材质的基底133上,所述的两个印刷电极131、132分别由两根印刷导线134、135导出,当有导电性液体渗入上述印刷电极两两相临的梳齿之间时,所述梳齿之间的空隙被导电性液体填充,使得位于所述两个不同印刷电极131、132上的梳齿连通断路。所述的两个印刷电极131、132之间相互通电,向所述的微控制器1提供信号,所述的柔性传感器具有耐水洗的特点。请参阅图2所示,本发明实施例的微控制器1包括单片机,在本实施例中为stm32单片机;还包括与单片机连接的电源,在本实施例中,其为5V电池;还包括与单片机输出端连接的蓝牙发射模块、报警器。所述的蓝牙发射模块将单片机的信号进行处理,并通过无线传输的方式传输至智能终端。本实施例的智能终端为手机或者电脑,可以手机内设置APP实现终端功能。所述的智能终端设置在室内,其输出端与蓝牙接收模块连接,所述的蓝牙接收模块与蓝牙发射模块连接;直接通过在五十米范围内智能终端接收到蓝牙信号,则采用近距离传输模式。所述的智能终端通过WiFi发射模块将处理后的数据传输至远端的云数据库;云数据库收集使用者的数据,进行医疗分析,之后把分析结果反馈给使用者。在本实施例中,所述的云数据库内设置有二维矩阵(X,Y),其中,X为传感器采集并经过处理的尿床信息数据,通过智能终端实时获取;Y为针对采集的数据的对应的解决方案库。本实施例中,根据采集的数据值与解决方案库一一对应。在本实施例中,所述的云数据库根据尿床出现的时间间隔XA与每次尿床的持续时间XB作为参考基准,判定解决方案;为了节约程序资源,本实施例避免采用对时间间隔的终点、始点的持续监控方式。云数据库在时间间隔t内,平均分配为N2个区间,在每个区间内选择M2个完整的波形,在每一周期内选择间断的X2个点,记录每个点的瞬时电流值i0。由于采取的为瞬时值,为了采集该区间内的最大值,云数据库对选择的每个点进行最大值运算,按下述公式(2)进行修正;im=ρ×i0(2)其中,im表示采样点的最大值的电流值,ρ表示运算系数,i0表示采样点的瞬时电流值;运算系数ρ按下述公式(3)计算,其由采样区间确定,在0.8-1.0之间。式中,ρ表示运算系数,i01和i02表示相邻的采样点的瞬时值,N表示采样次数,k表示采样序列。通过上述运算确定时间间隔t内的每个区间内的最大值,依次判断最大值之间的时间间隔及持续时间。所述的云数据库内存储有尿床时间间隔阈值A1及尿床持续时间B1作为解决方案的选择依据;(1)当尿床出现的时间间隔XA<尿床时间间隔阈值A1,每次尿床的持续时间XB<尿床持续时间B1时,则说明婴儿尿床轻微,未存在病症,解决方案为降低婴儿食物的水分;(2)当尿床出现的时间间隔XA>尿床时间间隔阈值A1,每次尿床的持续时间XB>尿床持续时间B1时,则说明婴儿尿床严重,存在病症,解决方案为及时就医;(3)当尿床出现的时间间隔XA>尿床时间间隔阈值A1,每次尿床的持续时间XB<尿床持续时间B1;或者,当尿床出现的时间间隔XA<尿床时间间隔阈值A1,每次尿床的持续时间XB>尿床持续时间B1;则说明婴儿尿床情况不稳定,需调整检测的指标,减少数据检测的间隔周期,之后,出现上述(1)或(2)的情况,按上述处理。本发发明采用尿床时间间隔阈值及尿床持续时间两个重要的时间参量,作为云数据库采取解决方案的依据,测试及解决方案更加稳定、准确、可靠。如果使用者临时有事需要出门但又放心不下孩子可以采用远距离传输模式,程序流程如图4所示,单片机信号发送端先搜索范围内匹配设备,如果搜索不到手机,将发送到电脑端,由电脑拨打预留手机号码进行语音提醒,这样无论身在何处都能第一时间掌握孩子的信息。本发明实施例的蓝牙发射模块包括一加密模块、一控制模块、一功率控制模块,所述加密模块包括一密钥产生模块、一管理模块和一变换模块,其中密钥产生模块产生一随机密钥key并存储在管理模块中,所述变换模块,对消息帧中data1或data2即信息部分和密钥key分别进行移位变换,所述变换模块,对移位变换后的消息部分和密钥部分进行乘积变换,并对所述对上述步骤中乘积变换结果进行移位变换,得到加密后的消息帧中data1或data2即信息部分。配对信息data1keyCRC校验表1配对信息data2keyCRC校验表2所述变换模块,对管理单元存储的初始密钥K_known和密钥key分别进行移位变换,对移位变换后的管理单元存储的初始密钥K_known和密钥部分进行乘积变换,并对所述对上述步骤中乘积变换结果进行移位变换,得到加密后的密钥key。所述的蓝牙接收模块包括解密模块,所述的解密模块包括一验证模块、一管理模块和一逆变换模块,其中验证模块对信息进行CRC校验和配对信息验证。如果接收到的一对消息帧,有一个CRC校验结果错误,则丢弃两个消息帧,管理模块向蓝牙发射模块发送重新发射信息。若校验结果正确,则对消息帧进行配对验证,选取配对信息一致的一对消息帧传递到逆变换模块中进行解码。所述逆变换模块,首先使用管理模块存储的初始密钥k_known对密钥key解密,所述逆变换模块,对消息帧中密钥key和管理模块存储的初始密钥k_known进行反移位变换,对移位变换后的消息帧中密钥key和管理模块存储的初始密钥k_known进行逆乘积变换,对所述对上述步骤中乘积变换结果进行反移位变换,得到密钥key。所述逆变换模块,后用密钥key对两个存放data1、data2的消息帧分别解密,所述逆变换模块,对消息帧中密钥key和消息帧中的data1、data2进行反移位变换,对移位变换后的消息帧中密钥key和消息帧中的data1、data2进行逆乘积变换,对所述对上述步骤中乘积变换结果进行反移位变换,逆变换模块得到解密后信息,将解密后信息发送给控制模块。所述的蓝牙接收模块还包括一矫正模块,其包括一滤波模块、一放大模块和一判决模块,接收的电信号经过滤波模块滤去干扰信号,经过放大模块将信号放大的需要的强度,判决模块对信号均衡,根据判决公式(1)对电信号进行判决,矫正信号传输过程中产生的干扰。判决公式:上述公式中uk为终端输入信号序列xk的均值,yk为在判决模块接收到的序列,σ2为噪声的方差,则恢复出的最有可能序列可有上述公式计算得出。经过上述判决公式判决后,即可精准确定传输后的数据信息。在本发明实施例的云数据库中存储有使用者的数据,进行医疗分析,之后把分析结果反馈给使用者。所述的智能终端通过WiFi模块将信息传输至云数据库中,在所述的云数据库包括逻辑处理单元,所述的逻辑处理单元包括数据存储模块、一采样模块、一信号处理模块和一修正电路;其中,所述的数据存储模块内存储有智能终端初次修正的信号;所述的采样模块,其对智能终端的发送信息进行获取,并且,能够对信号偏差时刻的时间间隔t内的信号进行提取;所述的信号处理模块,其按照预设的参数对该信号进行修正发送至所述修正电路;所述修正电路,生成修正后的信号波形。所述信号采样模块,在时间间隔t内,平均分配为N2个区间,在每个区间内选择M2个完整的波形,在每一周期内选择间断的X2个点,记录每个点的瞬时电流值i0。所述信号处理模块对选择的每个点进行修正,按下述公式(2)进行修正;im=ρ×i0(2)其中,im表示修正后的采样点的瞬时电流值,ρ表示修正系数,i0表示采样点的瞬时电流值;修正系数ρ按下述公式(3)计算,其由信号采样模块在检测到故障时采样所得。式中,ρ表示修正系数,i01和i02表示出现故障时,所述的信号采样模块上两个点的瞬时电流采样值,N表示采样次数,k表示采样序列。该信号修正模块的运用,结合故障点处的信息,将修正的信号进行重新发送,信号修正以电流为依据,对电流进行修正使用一修正系数,保证信号还原具有较高的准确性。本发明智能尿床检测系统的工作步骤如下:1)准备工作将尿床检测垫像床单一样铺在婴孩下面,尿床检测装置开启。2)婴孩没有尿湿时婴孩没有尿湿,柔性传感器上附有的两个导电电极131、132保持断路,报警器无电力驱动或没有接收到开启信号则不会发出提醒信号。3)婴孩尿湿时婴孩尿湿,具备导电性质的尿液充满柔性传感器所附着的两印刷电极131、132之间,两印刷电极131、132可以相互导电,保持导通状态,报警器得电开启发出警报信号或通过无线信号发射模块发出信号给无线报警器,使其接收到开启信号进入报警状态,发出警报信号。4)数据上传所述的柔性传感器将采集的数据传输至微控制器1中,通过蓝牙发射模块将数据传输至蓝牙发射模块,所述的蓝牙发射模块将数据传输至蓝牙接收模块,所述的蓝牙接收模块通过对数据进行一次修正,将数据传输至云数据库中,所述的云数据库将信号进行二次修正,存储。实验表明,本发明设计的智能尿床检测系统的检测准确性较高,反应速度快,耐水洗,寿命长,操作简便,婴孩使用舒适。以上对本发明的实施进行了详细说明,但所述内容为本发明的较佳实施过程,不能被认为用于限定本申请权利要求的保护范围。凡以本发明申请权利要求范围所做的均等变化与改进,均应归属于本申请权利要求的保护范围之内。当前第1页1 2 3 
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