本發(fā)明涉及一種智能家居領(lǐng)域，尤其涉及一種輔助睡眠的床墊。

背景技術(shù)：

智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。

隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提升，越來越多的人開始注重自己的生活品質(zhì)。睡眠，占據(jù)了人一生三分之一的時(shí)間，因此，對(duì)與睡眠為伴的床的要求也越來越高，越來越多樣化?，F(xiàn)在床墊的發(fā)展趨勢(shì)，也朝著立體化，多功能化發(fā)展。

市場(chǎng)上出現(xiàn)的電動(dòng)床雖然能實(shí)現(xiàn)床面角度的調(diào)節(jié)和升降，但是調(diào)節(jié)功能通過床架來實(shí)現(xiàn)，且大多為軟床，不能完全滿足不同人群的需求。整體笨重，對(duì)家庭來說更換麻煩，需對(duì)現(xiàn)有床墊和床框完全更換，造成不必要的污染和浪費(fèi)，也影響了家庭臥室整體的美觀。

在現(xiàn)有技術(shù)中，人們的睡眠質(zhì)量關(guān)系著人們的健康，而人們的睡眠質(zhì)量通常沒有人去關(guān)注，或者現(xiàn)有的睡眠質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)的效率和效果較差

同時(shí)，床墊的品質(zhì)直接決定了舒適度，好的床墊還可以提高睡眠質(zhì)量，促進(jìn)睡眠健康。人體脊椎的理想狀態(tài)是自然的“S”型，低質(zhì)量的床墊會(huì)使脊椎彎曲，椎間盤的壓力得不到放松和緩解，造成人在睡眠中多次翻身以尋求更舒服的睡眠姿勢(shì)，從而引發(fā)頸椎病等多種疾病。

正常人的脊柱從“正面”或“背面”看是直的，從“側(cè)面”看有四個(gè)生理彎曲，看起來像個(gè)“S”形。臨床上，我們對(duì)床的基本要求是：保持脊柱的正常生理狀態(tài)，維護(hù)背面觀呈直線，側(cè)面觀呈生理彎曲。

我們的人體端坐或站立時(shí)，從側(cè)方看人的脊椎似乎是直的，但包繞于內(nèi)的椎骨并不是直的，而是在其中段有向前向后凸出的弧度。這一弧形凸起，在醫(yī)學(xué)上稱為脊椎的生理曲度。在X線片上，沿此曲度走行，在各個(gè)頸椎椎體后緣形成的連續(xù)、光滑的弧形曲線，稱之為頸椎生理曲線，正常值是12±5mm。其測(cè)量方法是，從齒狀突后上緣開始向下，將每個(gè)椎體后緣相連成為一條弧線，然后從齒狀突后上緣至第7頸椎椎體后下緣做一直線，上述弧線的最高點(diǎn)至這條直線的最大距離就是反映頸曲大小的數(shù)值。

頸椎曲度的形成是由于頸4至頸5椎間盤前厚后薄造成的，這是人體生理的需要?？稍黾宇i椎的彈性，起到一定的緩沖振蕩的作用，防止大腦的損傷。同時(shí)，也是頸部脊髓、神經(jīng)、血管等重要組織正常生理的需要。頸椎生理曲度的改變可引起相應(yīng)的病理變化。

頸椎正常的生理曲度是向前呈弧形凸起，但在某些情況下可見頸椎僵硬、發(fā)板，X光頸椎側(cè)位片可見頸椎曲度變直。其原因有：(1)急性頸部肌肉扭傷：由于肌肉的疼痛、痙攣，肌肉牽拉骨骼，致使頸部生理曲度變直。(2)頸肩部肌纖維組織炎：由于長(zhǎng)期坐姿不良、著涼等原因可引起頸肩部肌纖維組織炎，使肌肉由于疼痛而痙攣。關(guān)節(jié)囊、韌帶及小關(guān)節(jié)的炎癥引起的疼痛，也可反射性地使有關(guān)頸部肌肉痙攣，以保護(hù)受累關(guān)節(jié)，故頸部肌肉的痙攣可致頸椎生理曲度變直。(3)根型頸椎?。涸诩毙云?，由于受累的小關(guān)節(jié)呈急性炎癥，關(guān)節(jié)骨膜及關(guān)節(jié)囊腫脹，鄰近的神經(jīng)根受激惹，病人多有頸肩部肌緊張，活動(dòng)明顯受限，可引起頸椎生理曲度變直。(4)頸椎的病變：如頸椎的腫瘤、結(jié)核、化膿性感染等均可引起頸部疼痛、肌肉痙攣、頸椎活動(dòng)受限及生理曲度變直。(5)強(qiáng)直性脊柱炎：晚期可引起頸椎僵硬強(qiáng)直。

柔軟的床墊，不管采取哪種姿勢(shì)身體都容易陷下去，翻身不易，而且身體的中段往往下陷，改變了脊柱正常的生理狀態(tài)，使身體朝上的那側(cè)肌肉放松，而下陷于軟墊部分的肌肉被動(dòng)地拉緊。這樣下來腰背部的肌肉就得不到很好的休息，以至于清晨起床出現(xiàn)腰酸背痛、癥狀加重的問題。

中國(guó)專利一種智能床墊系統(tǒng)(專利號(hào)：201510653930.1)公開了，所述系統(tǒng)包括：主體床墊，所述主體床墊鋪設(shè)在用戶床上；溫度控制單元，所述溫度控制單元用于將主體床墊表面溫度控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；睡眠記錄單元，所述睡眠記錄單元用于記錄用戶的睡眠信息；分析單元，所述分析單元用于對(duì)用戶的睡眠信息進(jìn)行分析，獲得睡眠質(zhì)量報(bào)告；顯示單元，所述顯示單元用于對(duì)所述睡眠質(zhì)量報(bào)告進(jìn)行顯示。該專利不具有對(duì)用戶的生理信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能，不能對(duì)用戶生理異常記性報(bào)警，同時(shí)也不涉及根據(jù)用戶睡眠姿勢(shì)調(diào)整床墊硬度的技術(shù)方案，不具備根據(jù)用戶睡眠姿勢(shì)調(diào)整床墊硬度實(shí)現(xiàn)預(yù)防頸椎病的功效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供了一種輔助睡眠的床墊，其特征在于，所述床墊至少包括：數(shù)據(jù)采集單元、單片機(jī)處理單元、移動(dòng)終端和服務(wù)器/云平臺(tái)；所述服務(wù)器/云平臺(tái)基于移動(dòng)終端發(fā)送的三層數(shù)據(jù)完成用戶當(dāng)前生理狀態(tài)、睡眠姿勢(shì)和離床信息的分析與統(tǒng)計(jì)，并基于用戶當(dāng)前生理狀態(tài)、睡眠姿勢(shì)、離床情況的分析與統(tǒng)計(jì)結(jié)果以及從方案數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)取的綜合處理方案實(shí)現(xiàn)用戶生理安全等級(jí)、睡眠姿勢(shì)和離床情況的判定，同時(shí)形成反饋數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)終端和/或單片機(jī)處理單元；所述反饋數(shù)據(jù)至少包括有命令數(shù)據(jù)，所述命令數(shù)據(jù)為發(fā)送至單片機(jī)處理單元的用于控制數(shù)據(jù)采集單元中的至少一個(gè)傳感器進(jìn)行傳感數(shù)據(jù)二次采集的命令信息；所述傳感數(shù)據(jù)二次采集為所述服務(wù)器/云平臺(tái)中的綜合數(shù)據(jù)處理模塊通過壓力傳感器監(jiān)測(cè)到所述用戶睡眠姿勢(shì)發(fā)生變化時(shí)發(fā)送的進(jìn)行壓力信息數(shù)據(jù)和/或濕度信息數(shù)據(jù)和/或溫度信息數(shù)據(jù)和/或心音信息數(shù)據(jù)的二次采集；所述傳感單元進(jìn)行二次采集的傳感數(shù)據(jù)由所述服務(wù)器/云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

本床墊裝置的數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中，床墊上所有傳感器不是同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而降低了服務(wù)器/云平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理壓力。同時(shí)，所述數(shù)據(jù)采集單元中各傳感器僅根據(jù)單片機(jī)處理單元的控制命令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，而不必一直維持工作狀態(tài)從而增加各個(gè)傳感器的使用壽命，并降低了床墊能耗，減少了不必要的用電量。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述濕度信息數(shù)據(jù)和/或溫度信息數(shù)據(jù)和/或心音信息數(shù)據(jù)的二次采集為基于所述壓力傳感器進(jìn)行壓力信息二次采集并通過服務(wù)器/云平臺(tái)分析確認(rèn)用戶的睡眠姿勢(shì)以及用戶與所述床墊得接觸區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)區(qū)域的濕度信息數(shù)據(jù)和/或溫度信息數(shù)據(jù)和/或心音信息數(shù)據(jù)的二次采集。

所述床墊的濕度信息數(shù)據(jù)和/或溫度信息數(shù)據(jù)和/或心音信息數(shù)據(jù)的二次采集都是基于壓力傳感器重新對(duì)用戶的睡眠姿勢(shì)以及與床墊的接觸位置進(jìn)行確認(rèn)后進(jìn)行的，使得濕度、溫度和心音傳感器都是基于用戶與床墊新的接觸區(qū)域或位置進(jìn)行的數(shù)據(jù)再采集，避免了開啟整個(gè)床墊上的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析過程，避免了床墊上與用戶在非接觸區(qū)域傳感器的不必要的數(shù)據(jù)采集，降低了服務(wù)器/云平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理壓力。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述命令數(shù)據(jù)還包括基于采集的用戶溫度信息的溫度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)以及基于用戶睡眠姿勢(shì)的床墊區(qū)域硬度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)；所述溫度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)用于控制位于床墊上的溫度調(diào)整單元實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)整；所述床墊區(qū)域硬度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)為基于用戶的睡眠姿勢(shì)以及用戶與床墊的接觸區(qū)域完成對(duì)應(yīng)區(qū)域的硬度調(diào)節(jié)。

本床墊裝置通過數(shù)據(jù)傳感單元檢測(cè)到的溫度信息可以通過服務(wù)器/云平臺(tái)的綜合數(shù)據(jù)處理單元實(shí)現(xiàn)床墊的溫度調(diào)節(jié)，提高用戶的睡眠體檢。同時(shí)，通過用戶對(duì)床墊的壓力信息分析出的睡眠姿勢(shì)，所述床墊還可以基于用戶不同的睡眠姿勢(shì)完成床墊硬度的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到保護(hù)人體頸椎的目的。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述反饋數(shù)據(jù)還包括結(jié)果展示數(shù)據(jù)和/或報(bào)警數(shù)據(jù)，其中，所述展示數(shù)據(jù)為發(fā)送至移動(dòng)終端形成的用于展示給用戶的包括文字、數(shù)字列表和圖像中的至少一個(gè)數(shù)據(jù)；所述報(bào)警數(shù)據(jù)包括發(fā)送至單片機(jī)處理單元通過控制報(bào)警單元完成包括發(fā)出警示音和蜂鳴的警示，同時(shí)所述服務(wù)器/云平臺(tái)將報(bào)警信息發(fā)送給用戶的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述服務(wù)器/云平臺(tái)將報(bào)警信息發(fā)送到至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象過程中包括將所述報(bào)警信息發(fā)送至與所述用戶地理關(guān)聯(lián)的和/或邏輯關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象，并按照與所述用戶的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度值由大至小的順序發(fā)送到至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象；其中，與所述用戶地理關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象包括與所述用戶物理距離小于等于預(yù)設(shè)閾值的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象；其中，與所述用戶邏輯關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象包括與所述用戶具有親屬關(guān)系、隸屬關(guān)系和救護(hù)關(guān)系的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述數(shù)據(jù)采集單元將包含壓力信息、濕度信息、溫度信息和心音信息中的一種或多種信息作為一層數(shù)據(jù)發(fā)送至單片機(jī)處理單元；所述單片機(jī)處理單元將按不同通道接收的一層數(shù)據(jù)進(jìn)行分類儲(chǔ)存，并將類別信息作為標(biāo)記信息鏈接至一層數(shù)據(jù)中各個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的傳感數(shù)據(jù)記錄之上，并儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述單片機(jī)處理單元將包含各個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的傳感數(shù)據(jù)記錄以及鏈接至一層數(shù)據(jù)中各個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的傳感數(shù)據(jù)記錄之上的標(biāo)記信息作為二層數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸單元以有線和/或無線的方式發(fā)送至移動(dòng)終端。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述服務(wù)器/云平臺(tái)中的數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊基于儲(chǔ)存于方案數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)預(yù)處理方案完成對(duì)移動(dòng)終端發(fā)送的包含用戶壓力信息數(shù)據(jù)、濕度信息數(shù)據(jù)、溫度信息數(shù)據(jù)和心音信息數(shù)據(jù)的二層數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值范圍分類的預(yù)處理并將完成預(yù)處理后形成的三層數(shù)據(jù)發(fā)送至綜合數(shù)據(jù)處理模塊。

通過所述輔助睡眠的床墊，所述床墊可以智能化實(shí)現(xiàn)用戶生理狀況的監(jiān)測(cè)，并基于監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)反饋報(bào)警或睡眠建議反饋，從而有助于用戶了解自身睡眠情況并改善自身睡眠質(zhì)量，同時(shí)，所述床墊通過對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分階段處理分模塊處理，避免通過單個(gè)數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)出現(xiàn)的反應(yīng)速度變慢和處理單元過熱等問題，并方便了對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)采集和處理過程的監(jiān)控。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述數(shù)據(jù)采集單元中壓力傳感器與放大電路相連，濕度傳感器與放大電路相連，溫度傳感器(與放大電路相連，心音傳感器與放大電路相連；所述放大電路將完成放大的包含壓力信息數(shù)據(jù)、濕度信息數(shù)據(jù)、溫度信息數(shù)據(jù)以及心音信息數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路發(fā)送至單片機(jī)處理單元進(jìn)行一層數(shù)據(jù)的初步處理。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述壓力傳感器為半導(dǎo)體壓電電阻傳感器、靜電容量型壓力傳感器和擴(kuò)散硅壓力變送器中的一種或多種；所述濕度傳感器為電阻式氯化鋰濕度計(jì)、露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)、碳濕敏式濕度計(jì)、氧化鋁濕度計(jì)和陶瓷濕度傳感器中的一種或多種；所述溫度傳感器為接觸式或非接觸式溫度計(jì)傳感器；所述心音傳感器為紅外脈搏傳感器、心率脈搏傳感器、光電脈搏傳感器、數(shù)字脈搏傳感器、心音脈搏傳感器和集成化脈搏傳感器中的一種或多種。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的床墊功能模塊示意圖；

圖2是本發(fā)明的傳感模塊示意圖；

圖3是本發(fā)明A/D轉(zhuǎn)換電路30s內(nèi)六個(gè)數(shù)據(jù)采集通道的值畫圖；

圖4是本發(fā)明A/D轉(zhuǎn)換電路濾波后30s內(nèi)六個(gè)數(shù)據(jù)采集通道的值畫圖；

圖5是本發(fā)明用于呼吸判斷的A/D轉(zhuǎn)換電路30s的值畫圖；

圖6是本發(fā)明用于呼吸監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)圖；

圖7是本發(fā)明用于翻身判斷的A/D轉(zhuǎn)換電路30s內(nèi)的值畫圖；和

圖8是本發(fā)明用于離床判斷的A/D轉(zhuǎn)換電路30s內(nèi)的值畫圖。

附圖標(biāo)記列表

101：電源模塊 102：數(shù)據(jù)采集單元 103：?jiǎn)纹瑱C(jī)處理單元

104：數(shù)據(jù)傳輸單元 105：報(bào)警單元 106：顯示單元

107：移動(dòng)終端 108：服務(wù)器/云平臺(tái) 109：數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元

102a：壓力傳感器 102b：濕度傳感器

102c：溫度傳感器 102d：心音傳感器

102g：放大電路 102h：A/D轉(zhuǎn)換電路

108a：數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊 108b：方案數(shù)據(jù)庫(kù)

108c：綜合數(shù)據(jù)處理模塊

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1示出了本發(fā)明的床墊的功能模塊示意圖。如圖1所示，本發(fā)明床墊的功能模塊包括位于床墊上的電源模塊101、數(shù)據(jù)采集單元102、單片機(jī)處理單元103、數(shù)據(jù)傳輸單元104、報(bào)警單元105、顯示模塊106和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元109。所述床墊功能模塊還包括位于遠(yuǎn)端的移動(dòng)終端107和服務(wù)器/云平臺(tái)108。

所述數(shù)據(jù)采集單元102包括用于采集壓力數(shù)據(jù)的壓力傳感器102a、用于采集濕度數(shù)據(jù)的濕度傳感器102b、用于采集溫度數(shù)據(jù)的溫度傳感器102c、用于采集心音數(shù)據(jù)的心音傳感器102d、用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大處理的放大電路102e和A/D轉(zhuǎn)換電路102f。所述服務(wù)器/云平臺(tái)108包括有數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊108a、方案數(shù)據(jù)庫(kù)108b和綜合數(shù)據(jù)處理模塊108c。所述方案數(shù)據(jù)庫(kù)108b設(shè)有針對(duì)不同人群的數(shù)據(jù)處理方案，例如針對(duì)兒童、成年人和老人的數(shù)據(jù)處理方案，以及針對(duì)病人的處理方案等。

所述床墊表面按照矩形網(wǎng)格分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域皆為一個(gè)相同的矩形形狀。例如，所述床墊可以分為橫向具有九塊矩形結(jié)構(gòu)的區(qū)域，豎向具有十二塊矩形結(jié)構(gòu)的區(qū)域。所述床墊每塊區(qū)域都設(shè)置有壓力傳感器102a、濕度傳感器102b、溫度傳感器102c和心音傳感器102d。同時(shí)，每塊區(qū)域都具有通過充氣或其它方式實(shí)現(xiàn)該區(qū)域硬度調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

所述電源模塊101分別與數(shù)據(jù)采集單元102和單片機(jī)處理單元103相連，用于實(shí)現(xiàn)為位于床墊上各功能模塊供電。所述數(shù)據(jù)采集單元102與單片機(jī)處理單元103相連。所述數(shù)據(jù)采集單元102用于實(shí)現(xiàn)包含壓力數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和心音數(shù)據(jù)的一層數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集。

所述單片機(jī)處理單元103用于實(shí)現(xiàn)對(duì)采集的一層數(shù)據(jù)進(jìn)行包括分類、儲(chǔ)存的初步處理，并形成二層數(shù)據(jù)。所述單片機(jī)處理單元103將按不同通道接收的一層數(shù)據(jù)進(jìn)行分類儲(chǔ)存，并將類別信息作為標(biāo)記信息鏈接至一層數(shù)據(jù)中各個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的傳感數(shù)據(jù)記錄之上，并將包含各個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的傳感數(shù)據(jù)記錄以及鏈接至一層數(shù)據(jù)中各個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的傳感數(shù)據(jù)記錄之上的標(biāo)記信息作為二層數(shù)據(jù)。

所述單片處理單元103與數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元109相連，用于實(shí)現(xiàn)與單片處理單元103相關(guān)的數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存。所述單片機(jī)處理單元103還與位于床墊上的報(bào)警單元105相連。當(dāng)服務(wù)器/云平臺(tái)108檢測(cè)到人體信號(hào)異常情況時(shí)，會(huì)觸發(fā)報(bào)警單元105，報(bào)警單元105除發(fā)警示音、蜂鳴，還會(huì)發(fā)送警報(bào)提示給顯示模塊106，同時(shí)服務(wù)器/云平臺(tái)108會(huì)將報(bào)警信息發(fā)送給用戶的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象。

所述服務(wù)器/云平臺(tái)108將報(bào)警信息發(fā)送到至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象過程中包括將所述報(bào)警信息發(fā)送至與所述用戶地理關(guān)聯(lián)的和/或邏輯關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象，并按照與所述用戶的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度值由大至小的順序發(fā)送到至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象。

其中，與所述用戶地理關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象包括與所述用戶物理距離小于等于預(yù)設(shè)閾值的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象。其中，與所述用戶邏輯關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象包括與所述用戶具有親屬關(guān)系、隸屬關(guān)系和救護(hù)關(guān)系的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象。所述隸屬關(guān)系包括所述用戶隸屬于某看護(hù)機(jī)構(gòu)、某小區(qū)和/或歸某物業(yè)公司管理，以及隸屬于某街道辦等。所述救護(hù)關(guān)系包括所述用戶與某醫(yī)院和/或某醫(yī)療機(jī)構(gòu)的救護(hù)關(guān)系等。

同時(shí)，針對(duì)不同的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度值也確定了報(bào)警信息對(duì)關(guān)聯(lián)對(duì)象的影響強(qiáng)度和/或關(guān)聯(lián)強(qiáng)度，其關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)的關(guān)聯(lián)對(duì)象越先反應(yīng)。

其中，與所述用戶地理關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象包括與所述用戶物理距離小于等于預(yù)設(shè)閾值的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象。例如，可以將閾值設(shè)置為100m，并且在閾值距離范圍內(nèi)當(dāng)與用戶越近的關(guān)聯(lián)對(duì)象有越大的關(guān)聯(lián)值。例如，當(dāng)與所述用戶的距離小于等于1m時(shí)關(guān)聯(lián)值為100，與所述用戶的距離大于1m小于等于兩米時(shí)關(guān)聯(lián)值為95，離得越遠(yuǎn)其關(guān)聯(lián)值越小，并按比例減小。

其中，與所述用戶邏輯關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象包括與所述用戶具有親屬關(guān)系、隸屬關(guān)系和救護(hù)關(guān)系的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象。針對(duì)邏輯關(guān)聯(lián)值，當(dāng)報(bào)警數(shù)據(jù)為溫度、濕度和/或壓力類信息時(shí)，屬于隸屬關(guān)系的關(guān)聯(lián)對(duì)象具有較大關(guān)聯(lián)值，與親屬關(guān)系相關(guān)的關(guān)聯(lián)對(duì)象具有較小關(guān)聯(lián)值，與救護(hù)關(guān)系相關(guān)的關(guān)聯(lián)對(duì)象具有最小關(guān)聯(lián)值。當(dāng)報(bào)警數(shù)據(jù)為心音類信息時(shí)，與救護(hù)相關(guān)關(guān)聯(lián)對(duì)象具有較大關(guān)聯(lián)值，與隸屬相關(guān)的關(guān)聯(lián)對(duì)象具有較小關(guān)聯(lián)值。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，發(fā)送至關(guān)聯(lián)對(duì)象的反饋信息優(yōu)先發(fā)送至邏輯關(guān)聯(lián)相關(guān)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)對(duì)象。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述報(bào)警單元105還包括有攝像裝置。所述攝像裝置用于異常狀態(tài)和離床監(jiān)測(cè)，當(dāng)用戶處于異常狀態(tài)時(shí)，服務(wù)器/云平臺(tái)108會(huì)接收來自床墊的警報(bào)信號(hào)，同時(shí)會(huì)對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行級(jí)別判定，當(dāng)用戶出現(xiàn)緊急狀態(tài)，將會(huì)聯(lián)系用戶設(shè)置的關(guān)聯(lián)對(duì)象，關(guān)聯(lián)對(duì)象可以遠(yuǎn)程打開攝像裝置。當(dāng)溫度傳感器102c和心音傳感器102d數(shù)據(jù)全部歸零達(dá)到一定時(shí)間，例如10s鐘。攝像頭會(huì)自動(dòng)打開進(jìn)行識(shí)別，如未能發(fā)現(xiàn)人體，則判定用戶離床，反之則判定用戶出現(xiàn)緊急情況，例如為呼吸驟停，心臟驟停等情況。

異常狀態(tài)級(jí)別判定：當(dāng)用戶發(fā)出異常狀態(tài)，將會(huì)針對(duì)不同級(jí)別的異常狀態(tài)，同時(shí)結(jié)合用戶提供的生理信息，進(jìn)行警報(bào)。例如所述異常狀態(tài)的級(jí)別有：睡眠不佳，疾病預(yù)防，需要救援等。當(dāng)用戶僅是翻轉(zhuǎn)，可以判定用戶健康狀態(tài)良好，但是睡眠不佳。當(dāng)用戶出現(xiàn)輾轉(zhuǎn)情況，可以判定用戶需要觀察，服務(wù)器/云平臺(tái)108將會(huì)發(fā)送信息給用戶設(shè)置的親屬關(guān)系或隸屬關(guān)系的關(guān)聯(lián)對(duì)象，關(guān)聯(lián)對(duì)象可以在移動(dòng)終端107或服務(wù)器/云平臺(tái)108遠(yuǎn)程打開攝像裝置實(shí)現(xiàn)視頻觀察。當(dāng)用戶出現(xiàn)需要救援情況，例如溫度傳感器102c和心音傳感器102d數(shù)據(jù)突然歸零，并且攝像頭打開判定用戶仍在床上，服務(wù)器/云平臺(tái)108將會(huì)發(fā)出聯(lián)系關(guān)聯(lián)對(duì)象的命令信息，關(guān)聯(lián)對(duì)象可以在移動(dòng)端或云平臺(tái)遠(yuǎn)程打開攝像頭進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)，并實(shí)現(xiàn)用戶救護(hù)。

所述單片機(jī)處理單元103經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸單元104與移動(dòng)終端107相連，用以實(shí)現(xiàn)將二層數(shù)據(jù)以有線和/或無線的方式傳輸至移動(dòng)終端107，并用于接收由移動(dòng)終端107傳輸至數(shù)據(jù)單片機(jī)處理單元103的反饋信息或數(shù)據(jù)。所述移動(dòng)終端107可以用于實(shí)現(xiàn)二層數(shù)據(jù)的展示，用戶可以通過移動(dòng)終端107查看數(shù)據(jù)采集單元102采集的各種傳感數(shù)據(jù)以及單片機(jī)處理單元103對(duì)一層數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后的數(shù)據(jù)信息。同時(shí)用戶可以通過移動(dòng)終端107查看服務(wù)器/云平臺(tái)108的反饋數(shù)據(jù)。移動(dòng)終端107還用于實(shí)現(xiàn)服務(wù)器/云平臺(tái)108中的方案數(shù)據(jù)的輸入以及用戶個(gè)人信息的輸入。所述移動(dòng)終端107與服務(wù)器/云平臺(tái)108相連。所述服務(wù)器/云平臺(tái)108用于實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)移動(dòng)終端107傳輸至的二層數(shù)據(jù)的處理以及反饋過程。所述移動(dòng)終端包含但不僅為手機(jī)、平板電腦，一切可以完成2G/3G/4G以及其他所有3GPP協(xié)議的通信的設(shè)備都可以認(rèn)為是移動(dòng)終端107。

所述服務(wù)器/云平臺(tái)108中的數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊108a與移動(dòng)終端107和方案數(shù)據(jù)庫(kù)108b相連，并將接收的由移動(dòng)終端107傳輸?shù)亩訑?shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊108a還與綜合數(shù)據(jù)處理模塊108c相連。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊108a將對(duì)二層數(shù)據(jù)處理后形成的三層數(shù)據(jù)發(fā)送至綜合數(shù)據(jù)處理模塊108c。

所述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：對(duì)接收的二層數(shù)據(jù)中的傳感數(shù)據(jù)種類進(jìn)行確認(rèn)。并基于二層數(shù)據(jù)中包含的一種或多種傳感器數(shù)據(jù)種類信息調(diào)取儲(chǔ)存于方案數(shù)據(jù)庫(kù)108b中的數(shù)據(jù)分類方案，完成對(duì)二層數(shù)據(jù)中各種傳感數(shù)據(jù)的數(shù)值范圍分類。并由數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊108a將完成對(duì)二層數(shù)據(jù)的數(shù)值范圍分類后形成的三層數(shù)據(jù)發(fā)送至綜合數(shù)據(jù)處理模塊108c。

所述綜合數(shù)據(jù)處理模塊108c將三層數(shù)據(jù)處理后形成的反饋數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)終端107和/或單片機(jī)處理單元103。

所述綜合數(shù)據(jù)處理模塊108c基于接收的包含用戶壓力信息數(shù)據(jù)、濕度信息數(shù)據(jù)、溫度信息數(shù)據(jù)和心音數(shù)據(jù)完成用戶當(dāng)前生理狀態(tài)、睡眠姿勢(shì)和離床情況的分析，并基于用戶當(dāng)前生理狀態(tài)、睡眠姿勢(shì)、離床情況的分析結(jié)果以及從方案數(shù)據(jù)庫(kù)108b調(diào)取的綜合處理方案實(shí)現(xiàn)用戶生理安全等級(jí)、睡眠姿勢(shì)和離床情況的確認(rèn)。

并基于用戶生理安全等級(jí)、睡眠姿勢(shì)和離床情況形成包括建議信息的反饋數(shù)據(jù)。所述反饋數(shù)據(jù)包括結(jié)果展示數(shù)據(jù)和/或報(bào)警數(shù)據(jù)和/或命令數(shù)據(jù)，其中，所述展示數(shù)據(jù)為發(fā)送至顯示模塊106和移動(dòng)終端107形成的用于展示給用戶的包括文字、數(shù)字列表和圖像中的至少一個(gè)數(shù)據(jù)。所述報(bào)警數(shù)據(jù)包括發(fā)送至移動(dòng)終端107通過控制裝置和/或振動(dòng)裝置進(jìn)行報(bào)警的數(shù)據(jù)和發(fā)送至位于床墊的單片機(jī)處理單元103通過控制報(bào)警單元105以及顯示模塊106進(jìn)行報(bào)警提醒的數(shù)據(jù)。所述命令數(shù)據(jù)為發(fā)送至單片機(jī)處理單元103的用于控制數(shù)據(jù)采集單元102中的至少一個(gè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)再采集的命令信息。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述反饋數(shù)據(jù)至少包括有命令數(shù)據(jù)，所述命令數(shù)據(jù)為發(fā)送至單片機(jī)處理單元103的用于控制數(shù)據(jù)采集單元102中的至少一個(gè)傳感器進(jìn)行傳感數(shù)據(jù)二次采集的命令信息。所述傳感數(shù)據(jù)二次采集為所述服務(wù)器/云平臺(tái)108中的綜合數(shù)據(jù)處理模塊109c通過壓力傳感器102a監(jiān)測(cè)到所述用戶睡眠姿勢(shì)發(fā)生變化時(shí)發(fā)送的進(jìn)行壓力信息數(shù)據(jù)和/或濕度信息數(shù)據(jù)和/或溫度信息數(shù)據(jù)和/或心音信息數(shù)據(jù)的二次采集。本裝置的數(shù)據(jù)采集單元102進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中，床墊上所有傳感器不是同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而降低了服務(wù)器/云平臺(tái)108的數(shù)據(jù)處理壓力。同時(shí)，所述數(shù)據(jù)采集單元102中各傳感器僅根據(jù)單片機(jī)處理單元的控制命令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，而不必一直維持工作狀態(tài)從而增加各個(gè)傳感器的使用壽命，并降低了床墊能耗，減少了不必要的用電量。

所述傳感單元102進(jìn)行二次采集的傳感數(shù)據(jù)由所述服務(wù)器/云平臺(tái)108進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。所述濕度信息數(shù)據(jù)和/或溫度信息數(shù)據(jù)和/或心音信息數(shù)據(jù)的二次采集為基于所述壓力傳感器102a進(jìn)行壓力信息二次采集并通過服務(wù)器/云平臺(tái)108分析確認(rèn)用戶的睡眠姿勢(shì)以及用戶與所述床墊得接觸區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)應(yīng)區(qū)域的濕度信息數(shù)據(jù)和/或溫度信息數(shù)據(jù)和/或心音信息數(shù)據(jù)的二次采集。所述床墊的濕度信息數(shù)據(jù)和/或溫度信息數(shù)據(jù)和/或心音信息數(shù)據(jù)的二次采集都是基于壓力傳感器102a重新對(duì)用戶的睡眠姿勢(shì)以及與床墊的接觸位置進(jìn)行確認(rèn)后進(jìn)行的，使得濕度、溫度和心音傳感器都是基于用戶與床墊新的接觸區(qū)域或位置進(jìn)行的數(shù)據(jù)再采集，避免了開啟整個(gè)床墊上的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析過程，避免了床墊上與用戶在非接觸區(qū)域傳感器的不必要的數(shù)據(jù)采集，降低了服務(wù)器/云平臺(tái)108的數(shù)據(jù)處理壓力。

所述命令數(shù)據(jù)還包括基于采集的用戶溫度信息的溫度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)以及基于用戶睡眠姿勢(shì)的床墊區(qū)域硬度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)。所述溫度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)用于控制位于床墊上的溫度調(diào)整單元實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)整。所述床墊區(qū)域硬度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)為基于用戶的睡眠姿勢(shì)以及用戶與床墊的接觸區(qū)域完成對(duì)應(yīng)區(qū)域的硬度調(diào)節(jié)。所述硬度調(diào)節(jié)為基于枕頭高度與用戶體重因素而定。所述床墊硬度調(diào)整為實(shí)現(xiàn)用戶在平臥或側(cè)睡情況下，用戶頭部受力區(qū)域與用戶肩部受力區(qū)域在豎直方向上高度差為10cm至15cm。例如，用戶睡眠枕頭高度為8cm，則所述床墊變形區(qū)間為2cm至7cm，即是，所述床墊基于用戶的重量情況完成對(duì)應(yīng)受力區(qū)域硬度調(diào)節(jié)，并使得床墊對(duì)應(yīng)受力區(qū)域的變形區(qū)間為2cm至7cm。本床墊裝置通過數(shù)據(jù)傳感單元102檢測(cè)到的溫度信息可以通過服務(wù)器/云平臺(tái)108的綜合數(shù)據(jù)處理單元實(shí)現(xiàn)床墊的溫度調(diào)節(jié)，提高用戶的睡眠體檢。同時(shí)，通過用戶對(duì)床墊的壓力信息分析出的睡眠姿勢(shì)，所述床墊還可以基于用戶不同的睡眠姿勢(shì)完成床墊硬度的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到保護(hù)人體頸椎的目的。

圖2示出了數(shù)據(jù)采集單元102與單片機(jī)處理單元103的連接關(guān)系。其中，壓力傳感器102a與放大電路102g相連，用于實(shí)現(xiàn)床墊對(duì)壓力信息的采集，并完成信號(hào)的放大。所述壓力傳感器102a可以是半導(dǎo)體壓電電阻傳感器、靜電容量型壓力傳感器和擴(kuò)散硅壓力變送器。濕度傳感器102b與放大電路102g相連，用于實(shí)現(xiàn)床墊對(duì)濕度信息的采集，并完成信號(hào)的放大。所述濕度傳感器可以是電阻式氯化鋰濕度計(jì)、露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)、碳濕敏式濕度計(jì)、氧化鋁濕度計(jì)和陶瓷濕度傳感器中的一種或多種。溫度傳感器102c與放大電路102g相連，用于實(shí)現(xiàn)床墊對(duì)溫度信息的采集，并完成信號(hào)的放大。所述溫度傳感器102c可以是接觸式或非接觸式溫度計(jì)，例如包括壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶式溫度計(jì)的接觸式溫度傳感器。心音傳感器102d與放大電路102g相連，用于實(shí)現(xiàn)床墊對(duì)用戶心音信息的采集，并完成信號(hào)的放大。所述心音傳感器102d可以是紅外脈搏傳感器、心音脈搏傳感器、光電脈搏傳感器、數(shù)字脈搏傳感器、心音脈搏傳感器和集成化脈搏傳感器中的一種或多種。所述放大電路102g將完成放大的包含壓力信息數(shù)據(jù)、濕度信息數(shù)據(jù)、溫度信息數(shù)據(jù)、心音信息數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路發(fā)送至單片機(jī)處理單元103進(jìn)行一層數(shù)據(jù)的初步處理。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述床墊通過壓力傳感器102a完成用戶床上姿態(tài)監(jiān)測(cè)。因難以預(yù)測(cè)用戶在床上以何種姿態(tài)作息，所以需要通過多通道下對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，同時(shí)壓力傳感系統(tǒng)需要通過選取以得到最適合進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的通道。當(dāng)用戶在床上睡眠姿態(tài)改變，例如翻身、輾轉(zhuǎn)，需要更改用于數(shù)據(jù)處理的通道，同時(shí)記錄用戶的異常狀態(tài)，例如翻身次數(shù)等信息，可以實(shí)現(xiàn)初步對(duì)用戶進(jìn)行睡眠的質(zhì)量分析。當(dāng)用戶為無法自理的群體，例如嬰幼兒和老人時(shí)，可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。

進(jìn)一步地，用戶平躺在床上，所有通道上的壓力傳感器102a同時(shí)開始采集壓力變化信號(hào)，經(jīng)過一段時(shí)間后，例如6s后，開始對(duì)通道進(jìn)行篩選。當(dāng)通道內(nèi)采集的數(shù)據(jù)滿足一定條件，例如低于/高于某一閾值的點(diǎn)數(shù)目最多時(shí)，選擇該通道用于數(shù)據(jù)處理，通過對(duì)選取通道進(jìn)行數(shù)據(jù)處理可以得到用戶的生理信號(hào)，如呼吸、心跳和溫濕度等，所述生理信號(hào)分別通過濕度傳感器102b、溫度傳感器102c和心音傳感器102d采集獲得。同時(shí)關(guān)閉與數(shù)據(jù)采集無關(guān)的通道對(duì)應(yīng)的傳感器。

當(dāng)用戶更改睡眠姿勢(shì)，分布于床上的某些通道將會(huì)產(chǎn)生較大的信號(hào)變化，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)再次進(jìn)行通道選擇。服務(wù)器/云平臺(tái)108的綜合數(shù)據(jù)處理模塊108c基于數(shù)據(jù)采集單元102中的多個(gè)壓力傳感器102a采集的壓力變化情況，完成用戶姿勢(shì)變化情況分析，并基于分析結(jié)果控制數(shù)據(jù)采集單元102更換數(shù)據(jù)采集通道或維持原數(shù)據(jù)采集通道繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。當(dāng)出現(xiàn)超過1/10壓力傳感器102a數(shù)據(jù)采集消失或明顯減小，例如壓力數(shù)值減小了1/5，則判斷用戶臥床姿勢(shì)發(fā)生了明顯改變，需要控制數(shù)據(jù)采集單元102進(jìn)行變更數(shù)據(jù)采集通道進(jìn)行數(shù)據(jù)再采集。

所述變更數(shù)據(jù)采集通道過程為當(dāng)所述服務(wù)器/云平臺(tái)108通過數(shù)據(jù)采集單元102監(jiān)測(cè)到人體臥床姿勢(shì)發(fā)生改變時(shí)，通過單片機(jī)處理單元103控制數(shù)據(jù)采集單元102中分布于整個(gè)床墊表面上的壓力傳感器102a實(shí)現(xiàn)壓力數(shù)據(jù)再采集，從而確定人體臥床的新姿勢(shì)，在完成用戶臥床姿勢(shì)確定后，由原傳感器采集通道切換至用戶與床墊接觸或受力區(qū)域傳感器的采集通道，并由對(duì)應(yīng)通道控制包括壓力傳感器102a、濕度傳感器102b、溫度傳感器102c和心音傳感器102d對(duì)用戶進(jìn)行傳感數(shù)據(jù)采集。

如果壓力傳感器102a采集的壓力信號(hào)并未產(chǎn)生較大變化，則不進(jìn)行通道切換，例如人輕微移動(dòng)身體，此時(shí)不進(jìn)行通道切換，以降低通道切換帶來的數(shù)據(jù)丟失。

當(dāng)用戶處于異常狀態(tài)時(shí)，將會(huì)記錄用戶的異常狀態(tài)類型和次數(shù)。在這里以翻身舉例，用戶翻身時(shí)，部分受力的壓力傳感器采集102a的數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生改變，例如原本壓著的傳感器，此時(shí)不再受力，當(dāng)變化滿足設(shè)定條件時(shí)，例如某些傳感器數(shù)據(jù)歸零，同時(shí)原本沒有數(shù)據(jù)的傳感器接收到數(shù)據(jù)時(shí)，記錄用戶處于翻身狀態(tài)，并記錄次數(shù)。

當(dāng)用戶不再位于床墊上時(shí)，原本受力的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)生變化，當(dāng)波形滿足設(shè)定條件，例如，原本有數(shù)值的傳感器信號(hào)迅速歸零，與翻身不同的地方在于歸零的速度，以及所有傳感器都?xì)w零時(shí)，系統(tǒng)判定用戶離床，如果用戶為不能自理群體，則系統(tǒng)在離床狀態(tài)達(dá)到一定時(shí)間長(zhǎng)度后，例如10分鐘后，發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

進(jìn)一步地，計(jì)算呼吸率的方法普遍為波形法，通過尋址呼吸波相鄰的有效波峰和波谷計(jì)算周期，從而得到呼吸率。當(dāng)前，諸多該領(lǐng)域研究集中在基于床墊式的生理信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，例如法國(guó)科學(xué)家J.MOLET在分析地震波時(shí)首先使用了小波變換。采用小波變換提取心跳及呼吸信號(hào)。小波是指具有一定的振幅、頻率的震動(dòng)波形。波形均值為零，幅值正負(fù)交替。而小波變換是這樣一種變換：用不同頻率的經(jīng)過移位等變換的小波所形成的小波基來組成或分解時(shí)域信號(hào)。中心頻率和帶寬的比例不同決定了小波的差異。小波變換的過程和傅立葉變換十分相似。

例如美國(guó)學(xué)者Norden E.Huang等人提出了一種在時(shí)域上的非平穩(wěn)信號(hào)處理方法-經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解算法，簡(jiǎn)稱EMD。任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)序列都可以分解為有限個(gè)且通常是若干個(gè)固有模態(tài)函數(shù)(Intrinsic Mode Function，簡(jiǎn)稱IMF)。這種方法具有很強(qiáng)的自適應(yīng)和高效性，由于這種分解是基于數(shù)據(jù)時(shí)間尺度的局部特性，所以它適用于非線性和非穩(wěn)定性的處理過程。固有模態(tài)函數(shù)的引出，使得瞬時(shí)頻率的意義更加的突出。同時(shí)復(fù)雜數(shù)據(jù)序列的瞬時(shí)頻率概念的引入，有效的避免了用雜散諧波來描述非線性和非穩(wěn)定性信號(hào)的弊端。從信號(hào)處理的角度看，EMD是將信號(hào)逐步從高頻到低頻分解的過程。它體現(xiàn)了多分辨率的特性。無論是概念上還是信號(hào)分析方法上，都是對(duì)非平穩(wěn)性信號(hào)處理的一個(gè)創(chuàng)新的突破，開辟了新的思路。與小波變換相比，EMD方法不需要選擇基函數(shù)，而是針對(duì)于信號(hào)自身的特點(diǎn)，自適應(yīng)的將信號(hào)分解成有限個(gè)頻率從高到低的固有模態(tài)函數(shù)，同時(shí)不同的IMF分量也反映了信號(hào)在不同的時(shí)間尺度上的特征。通過對(duì)每一個(gè)IMF分量進(jìn)行頻譜分析和判斷，再回到時(shí)域上分離和重構(gòu)新生兒的呼吸及心跳信號(hào)，這樣可以避免噪聲和呼吸信號(hào)諧波等干擾。

本發(fā)明裝置也可以通過小波算法或EMD算法實(shí)現(xiàn)用戶呼吸率的統(tǒng)計(jì)。經(jīng)過采樣的信號(hào)為呼吸、心跳和體動(dòng)等噪聲的混合信號(hào)。信號(hào)含有不同頻率的諧波分量，需進(jìn)一步信號(hào)處理以獲得準(zhǔn)確的心跳、呼吸信號(hào)。采用EMD算法將信號(hào)分解成有限個(gè)固有模態(tài)函數(shù)之和，按照呼吸率和心率的頻帶范圍來進(jìn)行對(duì)呼吸和心跳波形的重構(gòu)。首先對(duì)呼吸和心跳的混合信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform，簡(jiǎn)稱FFT)，找出最大譜峰對(duì)應(yīng)的頻率，從而估算出呼吸的和心跳的頻帶范圍。再對(duì)同一信號(hào)進(jìn)行EMD，可以分解成若干個(gè)頻率不同的諧波分量。有些諧波分量是呼吸或心跳信號(hào)的組成部分，通過對(duì)每個(gè)諧波分量進(jìn)行FFT，計(jì)算出在呼吸和心跳頻率范圍內(nèi)的能量占某個(gè)諧波分量的比例。當(dāng)該比例大于60％(經(jīng)驗(yàn)參數(shù))時(shí)，可以認(rèn)為是呼吸和心跳的組成成分。對(duì)所有的諧波分量進(jìn)行計(jì)算后，可以重構(gòu)呼吸和心跳信號(hào)。在分別對(duì)呼吸和心跳信號(hào)進(jìn)行FFT，計(jì)算出最高譜峰對(duì)應(yīng)的頻率，即為呼吸率和心率。

進(jìn)一步地，基于不同人的呼吸、心跳頻率會(huì)有很大的差別，同一個(gè)人不同時(shí)間段的呼吸、心率也各不相同，特殊情況下，呼吸率可高達(dá)150次/分鐘(2.5Hz)，這將與正常情況時(shí)的心率范圍重合。因此通過設(shè)定固定的呼吸率和心率頻帶范圍來進(jìn)行呼吸信號(hào)和心跳信號(hào)分離往往無法準(zhǔn)確地測(cè)量各種異常狀況下的生理信息。由于在信號(hào)采集器采集的混合信號(hào)中心跳信號(hào)相對(duì)來說比較微弱，呼吸信號(hào)的能量最大。因此，首先對(duì)初始混合信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，計(jì)算出能量最大的譜峰所對(duì)應(yīng)的頻率值，即為呼吸率的估計(jì)值fc。利用人體在同一時(shí)間內(nèi)呼吸和心跳在頻域范圍內(nèi)存在差異且心率一般要高于呼吸率的特點(diǎn)，選擇以fc為中值、0.2Hz范圍內(nèi)的頻率為呼吸信號(hào)的頻帶范圍，fc+0.2Hz至3Hz為心跳信號(hào)的頻帶范圍。通過動(dòng)態(tài)選取的呼吸及心跳信號(hào)的濾波頻帶，可更準(zhǔn)確地計(jì)算實(shí)時(shí)呼吸率和心率，不受被測(cè)者異常生理狀況影響。

以所述床墊實(shí)現(xiàn)呼吸監(jiān)測(cè)為例，人體臥于床墊上時(shí)，數(shù)據(jù)采集單元102中心音傳感器102d開始進(jìn)行參數(shù)采集，并將采集信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。經(jīng)過放大電路102e，可以將電荷信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，完成信號(hào)去噪后發(fā)送至A/D轉(zhuǎn)換電路102f，并且將帶有呼吸和心跳信號(hào)的混合電壓信號(hào)進(jìn)行去噪，分離出呼吸信號(hào)和心跳信號(hào)。電壓信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路102f轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后通過串行通信的方式將數(shù)據(jù)傳輸在單片機(jī)處理單元103中進(jìn)行數(shù)字處理，同時(shí)通過顯示單元將計(jì)算到的呼吸率等信息實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)有窒息情況放生時(shí)，控制揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

其中，所述A/D轉(zhuǎn)換電路102f可以采用30s數(shù)據(jù)滑動(dòng)窗口處理數(shù)據(jù)，每1s更新一次窗口。如圖3所示，圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位為秒，縱坐標(biāo)為A/D轉(zhuǎn)換電路102f電壓值計(jì)數(shù)。所述床墊有多個(gè)根據(jù)用戶與床墊接觸區(qū)域有多個(gè)數(shù)據(jù)采集通道，圖3為選取了6個(gè)通道的值畫圖。心音傳感器102d采集信號(hào)經(jīng)過放大電路102e完成平滑濾波，以去掉信號(hào)中的噪聲，圖4為滑動(dòng)濾波后6個(gè)通道的值畫圖。從圖4各數(shù)據(jù)采集通道中選取波峰或波谷距離2048值最大值對(duì)應(yīng)的通道作為用于判斷呼吸的通道，圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位為秒，縱坐標(biāo)為A/D轉(zhuǎn)換電路102f電壓值計(jì)數(shù)。其中心音傳感器102d本身由于壓力變化會(huì)產(chǎn)生電壓的變化，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集單元102的放大和電壓太高以后，電壓的變化閾值抬高至(0V，+3V)，其中2048對(duì)應(yīng)的即是1.5V，4096對(duì)應(yīng)的即是3V。諸如2048或4096之類的數(shù)值意義就是對(duì)傳感單元102總A/D轉(zhuǎn)換電路102f采樣的結(jié)果，當(dāng)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，系統(tǒng)采集到的電壓處于1.5V，也即是2048點(diǎn)附近。圖5為選取的用于呼吸判斷的通道4，圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位為秒，縱坐標(biāo)為A/D轉(zhuǎn)換電路102f電壓值計(jì)數(shù)。圖6為呼吸監(jiān)測(cè)圖。若上穿2048線，記為1，下穿2048記為0，計(jì)數(shù)30秒內(nèi)的呼吸數(shù)，乘以2即可得到每分鐘呼吸數(shù)值。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，以壓力傳感器102a采集的數(shù)據(jù)為例，通道選擇過程中，計(jì)算5秒內(nèi)所有通道采樣值與2048的差值平方，對(duì)差值平方排序，選擇最大的兩個(gè)通道作為當(dāng)前所選通道，若通道切換表示對(duì)象進(jìn)行了一次翻身。如圖7所示，圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位為秒，縱坐標(biāo)為A/D轉(zhuǎn)換電路102f電壓值計(jì)數(shù)。虛線框內(nèi)為所選通道，原來的2個(gè)通道切換為完全2個(gè)新的通道，表示對(duì)象翻身一次，對(duì)比實(shí)際情況，確實(shí)發(fā)生了翻身動(dòng)作。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，以傳感單元102任一傳感器采集的數(shù)據(jù)為例，當(dāng)監(jiān)測(cè)到所有通道的信號(hào)趨于2048，即沒有感知到生理信號(hào)，則認(rèn)為測(cè)試對(duì)象離床。如圖8所示，圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位為秒，縱坐標(biāo)為A/D轉(zhuǎn)換電路102f電壓值計(jì)數(shù)。電壓曲線(7秒時(shí)刻)后，所有信號(hào)值趨于2048，認(rèn)為對(duì)象離床。

進(jìn)一步地，通過本發(fā)明所述的床墊，用戶可以智能化實(shí)現(xiàn)生命活動(dòng)的感知記錄：采用高感度傳感器探測(cè)心跳、呼吸、體動(dòng)等基礎(chǔ)生命活動(dòng)信息元素；采用數(shù)據(jù)模型分析計(jì)算及濾波分析分離出心跳、呼吸及異常體動(dòng)事件。

通過本發(fā)明所述的床墊，用戶可以智能化實(shí)現(xiàn)生命活動(dòng)的危機(jī)值監(jiān)視與報(bào)警：系統(tǒng)可以設(shè)定心臟搏動(dòng)正常值，并提供數(shù)據(jù)監(jiān)視功能，在超出設(shè)定范圍后報(bào)警；系統(tǒng)可以設(shè)定呼吸次數(shù)正常值，并提供數(shù)據(jù)監(jiān)視功能，在超出設(shè)定范圍后報(bào)警；系統(tǒng)可以記錄各種可分析測(cè)定的傳感狀態(tài)及生命活動(dòng)狀態(tài)，并提供數(shù)據(jù)監(jiān)視功能，在超出設(shè)定范圍后報(bào)警。

通過本發(fā)明所述的床墊，用戶可以智能化實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)生命活動(dòng)事件的分析：測(cè)定正?；顒?dòng)狀態(tài)：例如臥床；測(cè)定非活動(dòng)狀態(tài)：例如離床(符合離床預(yù)設(shè)方案)；測(cè)定特異性非活動(dòng)狀態(tài)：例如生命活動(dòng)消失(符合特異性非活動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)方案)；測(cè)定為異?；顒?dòng)狀態(tài)：例如持續(xù)咳嗽、翻滾等測(cè)定異?；顒?dòng)狀態(tài)：例如摔床(符合摔床數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)方案)；測(cè)定異?；顒?dòng)狀態(tài)：例如夜間頻繁離床等。

通過本發(fā)明所述的床墊，用戶可以智能化實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)生命活動(dòng)事件特殊狀態(tài)報(bào)警：服務(wù)器/云平臺(tái)108可設(shè)定各種測(cè)定狀態(tài)的閥值，將提供各種測(cè)定狀態(tài)的通報(bào)、警示及報(bào)警功能，例如：離床報(bào)警：對(duì)部分不能離床的患者定義報(bào)警要求，在系統(tǒng)檢測(cè)到狀態(tài)為離床時(shí)報(bào)警用于防墜床；生命活動(dòng)消失報(bào)警。特殊活動(dòng)記錄：系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，分析并記錄可能存在的活動(dòng)狀態(tài)，如心率異常、離床、翻滾等；夜間活動(dòng)記錄：將重點(diǎn)捕捉夜間生命活動(dòng)事件，可以為臨床醫(yī)療分析提供協(xié)助。

通過本發(fā)明所述的床墊，用戶可以智能化實(shí)現(xiàn)觸發(fā)時(shí)間的設(shè)定與提醒：系統(tǒng)將提供觸發(fā)事件管理功能，如：按時(shí)間觸發(fā)、按入院時(shí)間觸發(fā)、按臥床時(shí)間觸發(fā)、按離床時(shí)間觸發(fā)、按呼吸或心跳數(shù)觸發(fā)等；所有觸發(fā)事件將提供顯示、警示及報(bào)警，便攜式監(jiān)測(cè)終端將同步提供服務(wù)。

通過本發(fā)明所述的床墊，用戶可以智能化實(shí)現(xiàn)緊急呼叫：提供床邊貼身呼叫按鈕，提供緊急呼叫服務(wù)。

通過本發(fā)明所述的床墊，關(guān)聯(lián)對(duì)象可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的智能化監(jiān)測(cè)：提供可移動(dòng)的生命活動(dòng)傳感數(shù)據(jù)瀏覽終端；可提供WIFI、3G、4G等不同的網(wǎng)絡(luò)登陸及數(shù)據(jù)訪問模式。

因此，通過本發(fā)明所述的床墊，用戶可以智能化實(shí)現(xiàn)生理狀況的監(jiān)測(cè)，并基于監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)反饋報(bào)警或睡眠建議反饋，從而有助于用戶了解自身睡眠情況并改善自身睡眠質(zhì)量。在數(shù)據(jù)采集單元102進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中，所有傳感器不是同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而降低了床墊的服務(wù)器/云平臺(tái)108的數(shù)據(jù)處理壓力。同時(shí)，所述數(shù)據(jù)采集單元102中各傳感器僅根據(jù)單片機(jī)處理單元103的控制命令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，而不必一直維持工作狀態(tài)從而增加各個(gè)傳感器的使用壽命，并降低了床墊能耗，減少了不必要的用電量。因此，本發(fā)明所述的床墊，不僅適用于醫(yī)院、護(hù)理中心等場(chǎng)所，還適用于家庭，應(yīng)用廣泛。

需要注意的是，上述具體實(shí)施方式是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明公開內(nèi)容的啟發(fā)下想出各種解決方案，而這些解決方案也都屬于本發(fā)明的公開范圍并落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明說明書及其附圖均為說明性而并非構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求的限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。