压力监测方法及压力监测系统与流程

1.本技术涉及数据监测技术领域，具体涉及一种压力监测方法及压力监测系统。


背景技术：

2.睡眠很大程度上影响了人们的身体健康，进行睡眠监测可以反馈睡眠状态及生理指标的情况，对于婴幼儿而言，有效的睡眠监测还可以起到看护的作用，让监护人及时了解孩子是否睡醒、是否离床等，提高安全性。目前，可以采用压力传感器的方式进行睡眠监测，但当前的监测装置除了舒适感较差之外，通常仅使用单一传感器采集整体的压力变化，获得的有效信息较为模糊，此外，传感器主要采用压电式传感器，只能监测动态的压力变化，无法监测静态压力，无法实时且直观地反映监测结果。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本技术提供一种压力监测方法及压力监测系统，可以全面采集不同位置的压力并可实现压力静态采集，配合用于表示压力分布的图像，监测结果具有实时性且更直观。
4.为解决上述技术问题，本技术提供一种压力监测方法，应用于一输出装置，所述输出装置连接数据采集装置，所述数据采集装置包括柔性可铺展的阻性传感器阵列，所述压力监测方法，包括：
5.接收所述阻性传感器阵列采集的检测数据；
6.根据所述检测数据输出用于表示所述阻性传感器阵列上的压力分布的图像。
7.可选地，所述根据所述检测数据输出用于表示所述阻性传感器阵列上的压力分布的图像，包括：
8.根据所述检测数据确定所述阻性传感器阵列上每个检测点的压力值；
9.根据压力值与显示颜色的预设关系、所述检测点的排布方式显示用于表示所述阻性传感器阵列上的压力分布的热力图。
10.可选地，所述根据压力值与显示颜色的预设关系、所述检测点的排布方式显示用于表示所述阻性传感器阵列上的压力分布的热力图，包括：
11.根据所述检测点的排布方式及对应的压力值进行压力值插值；
12.根据压力值与显示颜色的预设关系确定插值后所有压力值对应的显示颜色；
13.根据所述检测点的排布方式和插值后所有压力值对应的显示颜色，显示用于表示所述阻性传感器阵列上的压力分布的热力图。
14.可选地，所述接收所述阻性传感器阵列采集的检测数据之后，还包括：
15.根据所述检测数据提取并输出生理指标，所述生理指标包括呼吸、心率、体动、睡眠状态中的至少一种。
16.可选地，所述数据采集装置还包括声音传感器，所述方法，还包括：
17.接收所述声音传感器采集的声音数据；
18.根据所述声音数据判断当前场景是否为预设场景；
19.若是，则输出提示信息。
20.本技术还提供第二种压力监测方法，应用于一数据采集装置，所述数据采集装置包括柔性可铺展的阻性传感器阵列，所述压力监测方法，包括：
21.获取所述阻性传感器阵列采集的检测数据；
22.将所述检测数据发送给输出装置，以使得所述输出装置根据所述检测数据输出用于表示所述阻性传感器阵列上的压力分布的图像。
23.可选地，在第二种压力监测方法中，还包括：
24.间隔第一预设时长判断检测数据是否符合预设激活条件；
25.若是，则进入激活状态，将所述阻性传感器阵列采集的检测数据发送给所述输出装置；
26.若否，则进入休眠状态。
27.本技术还提供一种压力监测系统，包括输出装置与数据采集装置，所述输出装置与所述数据采集装置连接；
28.所述数据采集装置包括柔性可铺展的阻性传感器阵列；
29.所述输出装置用于接收所述阻性传感器阵列采集的检测数据，并根据所述检测数据输出用于表示所述阻性传感器阵列上的压力分布的图像。
30.可选地，所述数据采集装置还包括模拟/数字转换器、电源模块、微控制单元与通信模块，所述模拟/数字转换器的输入端与所述阻性传感器阵列连接，所述微控制单元分别连接所述模拟/数字转换器的输出端与所述通信模块，所述电源模块与所述微控制单元连接，所述通信模块用于与所述输出装置建立连接。
31.可选地，所述数据采集装置还包括声音传感器，所述声音传感器与所述模拟/数字转换器的输入端连接。
32.可选地，所述输出装置，还用于根据所述检测数据提取生理指标，所述生理指标包括呼吸、心率、体动、睡眠状态中的至少一种。
33.本技术的压力监测方法及压力监测系统，压力监测系统包括输出装置与数据采集装置，输出装置与数据采集装置连接，数据采集装置包括柔性可铺展的阻性传感器阵列；压力监测方法包括：数据采集装置将阻性传感器阵列采集的检测数据发送给输出装置，输出装置接收检测数据，并根据检测数据输出用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像。本技术采用柔性可铺展的阻性传感器阵列采集数据，可以提高使用舒适性，同时，阻性传感器阵列可以全面采集不同位置的压力并可实现压力静态采集，配合用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像，监测结果具有实时性且更直观。
附图说明
34.图1是根据第一实施例示出的压力监测系统的结构示意图；
35.图2是根据第二实施例示出的压力监测方法的流程示意图；
36.图3是根据第三实施例示出的压力监测方法的流程示意图；
37.图4是根据第四实施例示出的压力监测方法的流程示意图。
具体实施方式
38.以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。
39.在下述描述中，参考附图，附图描述了本技术的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本技术的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本技术。
40.虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。
41.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
42.第一实施例
43.图1是根据第一实施例示出的压力监测系统的结构示意图。如图1所示，本实施例的压力监测系统包括输出装置12与数据采集装置11，输出装置12与数据采集装置11连接。
44.数据采集装置11包括柔性可铺展的阻性传感器阵列111，还包括模拟/数字转换器112、电源模块115、微控制单元113与通信模块114，模拟/数字转换器112的输入端与阻性传感器阵列111连接，微控制单元113分别连接模拟/数字转换器112的输出端与通信模块114，电源模块115与微控制单元113连接，通信模块114用于与输出装置12建立连接。
45.阻性传感器阵列111可采用柔性压阻织物材料制成，柔性压阻织物材料可以是镀金属的纤维织物、涂有导电涂层的织物、导电皮革等，压阻织物材料可以做成各种形状的阻性传感器阵列111，以满足不同使用空间大小、形状的需求，例如制作成床单式结构，同时材料柔性好，可以提高使用的舒适性。柔性压阻织物材料制成的传感器受压时，会产生拉伸形变，由于材料变形后长度加长，截面积减小，从材料两端测量阻抗，得到的阻抗值会增大，进而可以用于表征压力的大小。由于采用阻性材料，其受压形变时产生的阻抗大小与材料当前的形变大小对应，且在形变结束后阻抗继续保持，可以持续检测到传感数据，从而兼顾压力动态监测与压力静态监测。
46.可以将条状的柔性压阻织物材料沿横向和纵向排布组成传感器阵列，如图1所示，阻性传感器阵列111的横向部分118与纵向部分117之间的交叉点为检测点119，检测点119呈矩阵式分布，每个检测点119的压力值跟经过该检测点119的横向部分118、纵向部分117的检测值相关，将横向部分118、纵向部分117的检测数据进行融合，即可得到对应检测点119的压力值。融合的方式可以是将交叉的横向部分118与纵向部分117对应的压力值进行叠加，例如进行数值的相加、加权相加、平方和相加等，从而让检测点119的数值能够将横向部分118、纵向部分117的受压情况同时体现出来。可以理解，阻性传感器阵列111的制作方式及检测方式不以此为限，每个检测点119也可以是一个独立的传感器，只需可以准确表征
出不同检测点119的压力即可。
47.模拟/数字转换器112的输入端与阻性传感器阵列111连接。阻性传感器阵列111的数据通过多通道阻抗采集来实现，每个检测点119电连接到模拟/数字转换器112的输入端，由于压力变化速度不快，模拟/数字转换器112可选用高速模拟/数字转换器，轮询采集不同通道的检测信号，并分别转换为电压信号，从而可以得到多通道压力数据。
48.模拟/数字转换器112的输出端与微控制单元113连接，由微控制单元113控制通信模块114将检测数据发送给输出装置12。优选的，通信模块114为无线模块，可以是蓝牙模块、wifi模块或移动网络通信模块，从而可以满足近程通信或远程通信需求。电源模块115用于为数据采集装置11提供工作电源，优选的，电源模块115可以是可充电电源，从而避免设置外接电线，提高使用的安全性。
49.可选地，数据采集装置11还包括声音传感器116，声音传感器116与模拟/数字转换器112的输入端连接。声音传感器116例如麦克风，其可以采集周围的声音以用于反映当前的场景，例如幼儿是否啼哭、是否有呼救声音等。
50.输出装置12用于接收阻性传感器阵列111采集的检测数据，并根据检测数据输出用于表示阻性传感器阵列111上的压力分布的图像。由于阻性传感器阵列111的检测数据是持续输出的，可以同时实现静态监测和动态监测，通过将检测数据转换为可以表示阻性传感器阵列111上的压力分布的图像，例如热力图，通过热力图中颜色的显示及颜色的变化可以更实时且直观地看到监测结果。实际实现时，输出装置12可以是手机等手持终端，也可以是与数据采集装置11配套设置的输出设备，如电脑、控制台等。
51.可选地，输出装置12还用于根据检测数据提取生理指标，生理指标包括呼吸、心率、体动、睡眠状态中的至少一种。由于检测数据可用于反映压力，将阻性传感器阵列111做成床单形态或可铺展的状态，当人躺在上方，随着心跳、呼吸、体动，人体对阻性传感器阵列111的压力会有相应的变化，通过监测压力变化，可以提取出各种生理指标。
52.关于压力监测系统的具体工作流程在第二实施例进行详细描述。
53.同时，本实施例将多通道传感器以阵列形式排布，将多通道数据融合生成热力图，不仅可以提升生理指标的监测准确性，同时还能直观展示婴幼儿或目标人员的在床状态，结合插值算法可以显示较为精细的压力图像。此外，本实施例可以自动检测人体是否在床进行自动开关机，可以低功耗无线传输数据，实时进行事件监测与推送，使用方便、无感。
54.本实施例的压力监测系统，包括输出装置与数据采集装置，输出装置与数据采集装置连接，数据采集装置包括柔性可铺展的阻性传感器阵列；数据采集装置将阻性传感器阵列采集的检测数据发送给输出装置，输出装置接收检测数据，并根据检测数据输出用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像。通过采用柔性可铺展的阻性传感器阵列采集检测数据，可以提高使用舒适性，不仅可以实现多通道压力数据的采集，且传感器的材料实现简单，成本低廉，同时，阻性传感器阵列可以全面采集不同位置的压力并可实现压力静态采集，配合用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像，监测结果具有实时性且更直观。
55.第二实施例
56.图2是根据第二实施例示出的压力监测方法的流程示意图。如图2所示，本实施例的压力监测方法，应用于第一实施例所述的压力监测系统，方法包括：
57.步骤210，数据采集装置将阻性传感器阵列采集的检测数据发送给输出装置。
58.其中，阻性传感器阵列的结构如第一实施例所述，每个检测点电连接到模拟/数字转换器，模拟/数字转换器轮询采集不同通道的检测信号，并分别转换为电压信号，从而可以得到多通道压力数据。数据采集装置发送给输出装置的检测数据可以是经过处理得到的每个检测点的压力数据，也可以仅是每个检测点的原始数据。
59.为实现自动监测，数据采集装置间隔第一预设时长判断检测数据是否符合预设激活条件；若是，则进入激活状态，将阻性传感器阵列采集的检测数据发送给输出装置；若否，则进入休眠状态。可选地，预设激活条件为检测数据持续第二预设时长大于预设阈值。数据采集装置中的微控制单元定时(例如每分钟)监控检测数据，检测数据持续第二预设时长大于预设阈值时，如持续30秒大于预设阈值，可判断有人躺在阻性传感器阵列上，从而自动激活监测，将采集的检测数据发送给输出装置。反之，没有检测数据或者检测数据没有持续第二预设时长大于预设阈值，则可判断没有人躺在阻性传感器阵列上，此时不开机，进入休眠状态或保持休眠状态，从而可降低装置耗电量，且无需人工控制，体验更好。
60.步骤220，输出装置接收检测数据，并根据检测数据输出用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像。
61.可选地，输出装置根据检测数据输出用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像，包括：
62.根据检测数据确定阻性传感器阵列上每个检测点的压力值；
63.根据压力值与显示颜色的预设关系、检测点的排布方式显示用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的热力图。
64.其中，预设压力值与显示颜色之间的对应关系可以是：压力值越低，颜色越偏冷，压力值越高，颜色越偏暖。在得到每个检测点的压力值之后，按照压力值与显示颜色的预设关系以及热力图的绘制原理，将压力值转换成颜色，数值越低，颜色越偏冷，数值越高，颜色越偏暖，此时，根据检测点的排布方式和颜色，就可以绘制出可视化的热力图。一般来说，无论是静止或是运动状态下，人体的不同部位对阻性传感器阵列的不同位置的挤压程度都会不同，产生的压力不同，从而热力图可以一定程度上反映出人体的轮廓，以及人体中不同部位的位置，进而非常直观地体现出人躺着的状态。
65.由于检测点的数量受装置体积和成本的影响，可能存在数量不足而影响图像率的问题，因此，为了提高图像的分辨率，可以进行插值处理。可选地，根据压力值与显示颜色的预设关系、检测点的排布方式显示用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的热力图，包括：
66.根据检测点的排布方式及对应的压力值进行压力值插值；
67.根据压力值与显示颜色的预设关系确定插值后所有压力值对应的显示颜色；
68.根据检测点的排布方式和插值后所有压力值对应的显示颜色，显示用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的热力图。
69.常见的图像插值算法包括最近邻插值(nearest-neighbor)、双线性插值(bilinear)、双立方插值(bicubic)、lanczos插值、方向插值(edge-directed interpolation)、example-based插值、深度学习等算法。使用插值算法后，热力图的分辨率可以大幅提升，显示将更加精细。
70.可选地，输出装置接收阻性传感器阵列采集的检测数据之后，还包括：
71.根据检测数据提取并输出生理指标，生理指标包括呼吸、心率、体动、睡眠状态中
的至少一种。
72.其中，随着人的呼吸，人体对阻性传感器阵列的压力随着呼吸的节奏发生周期性变化，各个检测点检测到的压力信号形成呼吸曲线，通过算法处理可以提取出呼吸率数值，同时热力图也会呈现相应的变化，从而产生规律的呼吸动态图像。
73.心冲击图(ballistocardiography，bcg)是一种无创、无接触、便利式的心血管功能监测手段。每当心脏跳动时，血液的加速会产生机械冲击波，心脏射血时人体的重力会发生变化。如此，阻性传感器阵列上的检测点输出的信号会随着机械冲击规律变化，通过算法进行处理即可提取出心率值，同时热力图也会呈现相应的变化，从而产生规律的心跳动态图像。
74.人体发送体动，如翻动、起身等动作，也会在阻性传感器阵列上的相应检测点产生压力的变化，通过算法进行处理即可提取体动曲线，同时热力图也会呈现相应的变化。
75.通过心率、呼吸的监测，还可以判断人体是否起身离开。其中，人体起身离开后，压力消失；当人体未起身离开时，存在压力，并出现呼吸、心跳相应的压力变化，从而可以判断人是否起身离开。
76.此外，在得到心率、呼吸率、体动等指标后，结合这几种指标可以对睡眠状态进行分析，建立睡眠分期，有利于了解睡眠状态及质量。
77.实际实现时，结合上述指标还可以实现睡醒预警，尤其适用于婴幼儿看护。例如体动逐步增加到一定程度时，可以判断婴幼儿即将醒来，对于低龄婴幼儿，往往伴随着挣扎哭闹，因而可以通过这几种指标准确预测婴幼儿睡醒，及时提醒父母提前关注婴幼儿的睡眠状态。
78.可选地，数据采集装置还包括声音传感器时，输出装置接收声音传感器采集的声音数据，根据声音数据判断当前场景是否为预设场景，若是，则输出提示信息。其中，预设场景例如为婴幼儿啼哭、呼救等，通过声音识别可以判断是否存在婴幼儿啼哭、呼救等情况，及时发现异常。
79.本实施例采用的柔性压阻式传感器阵列，不仅可以实现多通道压力数据的采集，且传感器的材料实现简单，成本低廉，同时也能检测静态压力数据。同时，本实施例将多通道传感器以阵列形式排布，将多通道数据融合生成热力图，不仅可以提升生理指标的监测准确性，同时还能直观展示婴幼儿或目标人员的在床状态，结合插值算法可以显示较为精细的压力图像。此外，本实施例可以自动检测人体是否在床进行自动开关机，可以低功耗无线传输数据，实时进行事件监测与推送，使用方便、无感。
80.本实施例的压力监测方法，数据采集装置将阻性传感器阵列采集的检测数据发送给输出装置，输出装置接收检测数据，并根据检测数据输出用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像。本技术采用柔性可铺展的阻性传感器阵列采集检测数据，可以提高使用舒适性，同时，阻性传感器阵列可以全面采集不同位置的压力并可实现压力静态采集，配合用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像，监测结果具有实时性且更直观。
81.第三实施例
82.图3是根据第三实施例示出的压力监测方法的流程示意图。如图3所示，本实施例的压力监测方法，应用于第一实施例中的输出装置，包括：
83.步骤310，接收阻性传感器阵列采集的检测数据；
84.步骤320，根据检测数据输出用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像。
85.可选地，根据检测数据输出用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像，包括：
86.根据检测数据确定阻性传感器阵列上每个检测点的压力值；
87.根据压力值与显示颜色的预设关系、检测点的排布方式显示用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的热力图。
88.可选地，根据压力值与显示颜色的预设关系、检测点的排布方式显示用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的热力图，包括：
89.根据检测点的排布方式及对应的压力值进行压力值插值；
90.根据压力值与显示颜色的预设关系确定插值后所有压力值对应的显示颜色；
91.根据检测点的排布方式和插值后所有压力值对应的显示颜色，显示用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的热力图。
92.可选地，接收阻性传感器阵列采集的检测数据之后，还包括：
93.根据检测数据提取并输出生理指标，生理指标包括呼吸、心率、体动、睡眠状态中的至少一种。
94.可选地，数据采集装置还包括声音传感器，方法，还包括：
95.接收声音传感器采集的声音数据；
96.根据声音数据判断当前场景是否为预设场景；
97.若是，则输出提示信息。
98.以上工作的实现过程及详细流程详见第一实施例与第二实施例的描述，在此不再赘述。
99.本技术的压力监测方法，数据采集装置将阻性传感器阵列采集的检测数据发送给输出装置，输出装置接收检测数据，并根据检测数据输出用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像。本技术采用柔性可铺展的阻性传感器阵列采集检测数据，可以提高使用舒适性，同时，阻性传感器阵列可以全面采集不同位置的压力并可实现压力静态采集，配合用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像，监测结果具有实时性且更直观。
100.第四实施例
101.图4是根据第四实施例示出的压力监测方法的流程示意图。如图4所示，本实施例的压力监测方法，应用于第一实施例中的数据采集装置，包括：
102.步骤410，获取阻性传感器阵列采集的检测数据；
103.步骤420，将检测数据发送给输出装置，以使得输出装置根据检测数据输出用于表示阻性传感器阵列上的压力分布的图像。
104.可选地，所述方法，还包括：
105.间隔第一预设时长判断检测数据是否符合预设激活条件；
106.若是，则进入激活状态，将阻性传感器阵列采集的检测数据发送给输出装置；
107.若否，则进入休眠状态。
108.以上工作的实现过程及详细流程详见第一实施例与第二实施例的描述，在此不再赘述。
109.上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效，而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本技术的权利要求所涵盖。