一种监测排泄数据的装置及坐便器的制作方法

本实用新型涉及智能家居技术领域，更具体地，涉及一种监测排泄数据的装置及坐便器。

背景技术：

日常人体排泄物是医学上一项重要健康指标之一，它携带了一个人健康状况及消化是否正常等重要信息。目前通过大便来判断身体健康状况有以下4个标准：性状、颜色、气味、排量和次数和习惯。性状：条状软便不粘连。健康的大便多呈条状软便，在便池内不粘连，能浮在水面，水冲即净。糊状、没有干结成块的大便也属正常。食物蛋白质高时，大便会偏硬，近似黏土；碳水化合物高时，大便则偏软或成糊状。颜色：黄色或黄褐色。正常大便呈现黄色或黄褐色。摄入奶制品，大便多为淡黄色；吃较多绿色蔬菜时，大便会偏绿；吃肉较多，大便为棕黄色；吃猪血、猪肝，或服用某些中药时，大便发黑。气味：带有微臭。由于细菌分解产生的粪臭素等，正常大便是微臭的，爱吃肉的人气味会重一些，素食者味轻。如果臭得难以忍受，可能有健康问题。刺鼻酸味、烧焦味都可能由消化不良引起；腥味，则可能意味着消化道出血。排量：“一条便”约100克。健康大便多呈形如香蕉的条状，每条长度约10～15厘米，重量约100克，每次排2～3条。排便量可因食量、食物种类等发生改变，如膳食纤维摄入较多，排便量会增加。次数和习惯：每日一次，晨起排便最佳。排便次数和习惯因人而异，每日一次、晨起排便者居多。一般而言，无排便困难及其他不适，1～3天排便一次不算便秘，一天排便不超过3次不算腹泻。观察大便是可以及早发现疾病的，也能及时了解我们的身体健康状况。特别是一些早期的癌症，可以从大便的颜色变化中观察到，及时的发现，更早的治疗，以免延误了病情。

基于以上情况需要开发从多方面监测排泄相关的参数的装置。

技术实现要素：

本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的监测排泄数据的装置及坐便器。

根据本实用新型的一个方面，提供一种监测排泄物数据的装置，包括：

图像采集器，拍摄方向朝向坐便器的水面，用于采集排泄前、后坐便器的水面图像；

超声波水位计，超声波发射方向朝向坐便器的水面，用于采集排泄前、后坐便器的水位变化值；

微控制单元，与所述图像采集器和超声波水位计的输出端连接，用于根据所述图像采集器采集的排泄前、后坐便器的水面图像的面积和所述水位传感器采集的水位变化值，获得排泄物的体积。

优选地，所述监测排泄物数据的装置还包括：

压力传感器，设置在坐便器上，所述压力传感器与所述微控制单元连接。

优选地，所述监测排泄物数据的装置还包括：

通信模块，所述通信模块的输入端与所述微控制单元连接，所述通信模块的输出端与云端或APP连接。

根据本实用新型的另一个方面，还提供一种监测排泄物数据的坐便器，包括通过转轴连接的马桶座圈和马桶底座，包括上述的装置；

其中，所述装置中的超声波水位计和图像采集器均设置在所述马桶座圈的靠近所述转轴处。

优选地，所述马桶座圈的底面均匀设置多个支撑脚；

其中，至少一个支撑脚下设置压力传感器。

优选地，所述压力传感器为电阻应变器。

本实用新型提出的一种监测排泄数据的装置及坐便器，对采集排泄前、后坐便器的水面图像，即可获得排泄前、后的水面面积，再结合超声波液位计采集的水位变化值，代入台体体积公式即可获得该立体空间的体积，即排泄物的体积。依据本发明技术方案获得排泄物的体积不需要对排泄物进行直接测量，具有可行性高、获取及时的优点。通过利用排泄前、后坐便器的应变，间接获得排泄物的质量，并且通过排泄前、后坐便器的水面图像和水位，获得排泄物的体积，最终获得排泄物的密度，实现了获得更丰富的排泄数据的目的，具有步骤简洁、测量迅速的效果。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的监测排泄物数据的装置的功能框图；

图2为根据本实用新型实施例的坐便器的马桶座圈的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1，是本实用新型实施例的一种监测排泄物数据的装置，该装置包括：

图像采集器101，拍摄方向朝向坐便器的水面，图像采集器101用于采集排泄前、后坐便器的水面图像。

超声波水位计102，超声波发射方向朝向坐便器的水面，超声波水位计102用于采集排泄前、后坐便器的水位变化值。

微控制单元103，与所述图像采集器和超声波水位计的输出端连接，微控制单元103根据所述图像采集器采集的排泄前、后坐便器的水面图像和超声波水位计采集的水位变化值，获得排泄物的体积。

当排泄物落入坐便器后，必然会产生水位的变化，因此，本实用新型实施例将对排泄物体积的测量转换为对水位变化的测量，即计算排泄后坐便器的水域空间与排泄前坐便器的水域空间的体积差，显然，该体积差反应的一个高度为水位变化值、顶面和底面分别为排泄前水面和排泄后水面的立体空间的体积。本实用新型实施例采集排泄前、后坐便器的水面图像，通过常规的图形算法即可获得排泄前、后的水面面积，再结合采集的水位变化值，代入台体体积公式即可获得该立体空间的体积，即排泄物的体积。本实用新型实施例获得排泄物的体积的装置不需要对排泄物进行直接测量即可获得排泄物的体积，具有可行性高、获取及时的优点。

具体地，排泄物体积的计算公式为：

其中，V表示排泄物的体积，S₁表示排泄前的水面面积，S₂表示排泄后的水面面积，h₀表示水位变化值。

对于水位来说，监测手段大致可分为两种：一种采用与水接触的液位计，通过液位计测量排泄前、后的水位，但这种方法不太美观，并且容易被排泄物污染；第二种采用不与水接触的液位计，通过设置在马桶座圈上传感器，通过对水面发送特定的波(例如超声波)，根据接收到反射波的时长，获得传感器距离水面的距离，以此获得排泄前、后的水位变化，这种方式几乎不会受到排泄物的干扰，并且可以隐藏在马桶座圈底面，更加美观。

在面对如何判断排泄前和排泄后的时刻时，可以采用多种方法，例如：当坐便器突然发生应变时，说明使用者准备如厕，这是对坐便器的水面进行拍摄，获得排泄前坐便器的水面图像，当坐便器再次发送应变时，此时对坐便器的水面拍摄即可获得排泄后坐便器的水面图像。当然，由于部分使用者存在一次接手过程进行多次排泄的情况，因此也可以在坐便器发送应变后继续等待一定时间再采集水面图像，以减少采集次数。

作为本领域技术人员的公知常识，处理器根据排泄前、后采集坐便器的水面图像中表示水的像素点的个数以及像素点大小，获得排泄前、后坐便器的水面面积。

具体地，处理器对获取的图像进行滤波分析，计算出不是白色像素点(白色像素点表示坐便器的颜色)的数量，作为表示水的像素点，统计表示水的像素点的个数以及像素点的大小，就可以获得水面面积，例如便前水面图像的像素点个数为N个，每个像素点大小为M，那么水面面积为M*N。

需要说明的是，对于同一个图像采集器来说，采集的图像中每个像素点的大小不会发生变化，而每个像素点的大小可以通过图像采集器的预设参数中获得，因此通过将表示水的像素点的个数和像素点大小相乘，即可获得排泄前、后坐便器的水面面积。

对于水面图像中表示水的像素点来说，本领域技术人员通过现有的图像识别方法即可直观地区分出水面图像中的水和坐便器内壁，本发明实施例不再赘述。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例的装置，还包括：

压力传感器，设置在坐便器上，用于采集排泄前、后坐便器的应变信息；

相应地，所述微控制单元还用于根据所述压力传感器采集的排泄前、后坐便器的应变信息，获得排泄物的质量。

由于使用者坐在马桶座圈必然会产生压力，马桶座圈受到压力后会发生应变，因此，通过预先建立马桶座圈的应变与人体重的线性关系，根据排泄前、后坐便器的应变，即可获得使用者排泄前、后的体重，显然，体重差值即为排泄物的质量。

在上述实施例的基础上，所述微控制单元还用于根据所述体积监测模块获得的排泄物的体积和所述质量监测模块获得的排泄物的质量，获得排泄物的密度。

需要说明的是，本发明实施例通过利用排泄前、后坐便器的应变，间接获得排泄物的质量，并且通过排泄前、后坐便器的水面图像和水位变化值，获得排泄物的体积，最终获得排泄物的密度，实现了获得更丰富的排泄数据的目的，具有步骤简洁、测量迅速的效果。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例的装置，还包括：

通信模块，用于将监测得到的排泄物数据发送至云端或APP，以供分析作出相应健康报告，方便长期记录数据，并更好地对健康状态进行评估分析。

表1示出根据上述实施例统计的某坐便器的使用者的排泄物数据，由表1可知，该使用者在10月15日-17日期间大便的质量比较稳定，但出现密度越来越低的情况，并在18和19日两天出现糊状的大便，极有可能是该坐便器的使用者吃入了不洁食物引发了腹泻。

表1排泄物数据表

根据本实用新型的另一个方面，还提供一种监测排泄物数据的坐便器，包括通过转轴连接的马桶座圈、马桶底座以及上述各实施例所述的装置；

其中，所述超声波水位计和图像采集器均设置在所述马桶座圈的靠近所述转轴处。

在上述各实施例的基础上，马桶座圈的底面均匀设置多个支撑脚，其中，至少一个支撑脚下设置压力传感器。

对于如何判断排泄结束的问题来说，可以通过监测坐便器上使用者的质量变化在预设时间内没有变化或使用者离开坐便器来判断是否排泄完成，例如，当使用者在坐便器上排泄时，体重必然发生变化，因此在变化后超过时间阈值时使用者的体重仍然没有发生变化，则判断排泄结束，实际阈值的设置可以设置为20s、30s、40s甚至更长时间。

在上述实施例的基础上，压力传感器为电阻应变片。需要注意的是，现有技术中压力传感器多为价格昂贵的FX1901传感器，该传感器成本达到280元一枚，非常昂贵，并不利于普及，因此，本实施例采用价格廉价电阻应变片。

电阻应变片，是用于测量应变的元件。它能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。电阻应变片是由Φ＝0.02-0.05mm的康铜丝或镍铬丝绕成栅状(或用很薄的金属箔腐蚀成栅状)夹在两层绝缘薄片中(基底)制成。用镀银铜线与应变片丝栅连接，作为电阻片引线。当电阻应变片受压后，产生与重量线性相关的电压信号，处理器进行AD采样和信号数字滤波，然后换算成相应的体重值。

为了克服图像采集器不随水位变化而变化导致的获得水面图像的面积不准确的问题，本实用新型实施例提供的坐便器还包括：

高度调整器，与所述图像采集器和微控制单元连接，所述高度调整期用于调节所述图像采集器至坐便器水面的高度，以使得所述图像采集器在采集排泄前、后水面图像的采集高度一致。

也就是说，坐便器为了获得排泄物的体积，首先需要采集排泄前坐便器的水面图像和水位，在排泄后继续采集坐便器的水位，根据排泄前、后坐便器的水位，获得水位变化值，然后根据水位变化值调节图像采集器的高度，使排泄后图像采集器距离水面的高度与排泄前距离水面的高度一致，随后采集坐便器的水面图像，通过分别计算排泄前、后坐便器的水面图像中表示水的像素点的个数以及像素点大小，获得排泄前、后坐便器的水面面积，最后根据排泄前、后坐便器的水面图像和水位变化值，获得排泄物的体积。

图2示出了本发明实施例的坐便器的马桶座圈的俯视图，马桶座圈7与马桶底座(未示出)通过转轴5连接，马桶座圈7上均匀设置了四个支撑脚，分别为支撑脚1、支撑脚2、支撑脚3和支撑脚4，每个支撑脚的底面设置一个压力传感器，马桶座圈7底面的靠近转轴处平行设置超声波水位计6和图像采集器8，显然，本实施例中的超声波水位计属于不与水接触的类型，具有不容易污染，使用寿命长的优点。

在上述实施例的基础上，压力传感器的个数也可以小于支撑脚的个数，例如，在支撑脚1和2的底面各设置一个压力传感器，也可以仅在支撑脚3的底面设置一个压力传感器。对于超声波水位计和图像采集器而言，并不一定需要并排设置，也可以相对设置，例如将超声波水位计设置在马桶座圈的1和3之间的位置，将图像采集器设置在马桶座圈的2和4之间的位置。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。