一種面向家庭健康服務(wù)的信息感知系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種面向家庭健康服務(wù)的信息感知系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)在社會的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，人們對家居環(huán)境的要求也漸漸提高，這就促使了家居環(huán)境越來越生活化、現(xiàn)代化。
[0003]近幾年，中國越來越關(guān)注家庭健康服務(wù)，國家對智能化住宅的發(fā)展也更加注重其安全性和可靠性。我國“十二五”規(guī)劃也已明確將物聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育發(fā)展，在物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時(shí)代，智慧家居系統(tǒng)必將迎來發(fā)展的浪潮，這就為健康信息感知技術(shù)的發(fā)展提供了動力，因?yàn)榱己玫男畔⒏兄到y(tǒng)為智能家居提供了信息基礎(chǔ)，是智能家居系統(tǒng)最主要的部分之一。
[0004]早期智能家居采取有線的方案，系統(tǒng)部署十分繁瑣，并且既浪費(fèi)資源又影響美觀，系統(tǒng)的安裝和維護(hù)成本很高，可擴(kuò)展性和移動性很差，與有線感知系統(tǒng)相比，無線感知系統(tǒng)部署更加快捷，維護(hù)更加方便、靈活，并且其可擴(kuò)展性和實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。
[0005]據(jù)調(diào)查，傳統(tǒng)的面向家庭的信息感知系統(tǒng)主要包括以下缺點(diǎn):1、傳輸模塊發(fā)射速率慢，而造成無法實(shí)時(shí)米集到所需?目息；2、體積大、可移動性差；3、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單一，在較復(fù)雜的家庭環(huán)境中，無法實(shí)現(xiàn)信息可靠傳輸，造成采集到的數(shù)據(jù)存在較大的誤差。而本發(fā)明能夠很好地解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提出了一種面向家庭健康服務(wù)的信息感知系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器節(jié)點(diǎn)、顯示模塊、提示模塊、數(shù)據(jù)庫、控制平臺、能源模塊。
[0007]本發(fā)明所述的傳感器節(jié)點(diǎn)包括傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理器、傳輸模塊、能源模塊。所述的傳感器根據(jù)需要采集所需信息，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將傳感器采集到的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，處理器接收到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，然后通過傳輸設(shè)備將處理器要發(fā)送給數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫。傳感器節(jié)點(diǎn)按照功能可劃分為傳感器子節(jié)點(diǎn)和傳感器主節(jié)點(diǎn)。子節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街車渌?jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；主節(jié)點(diǎn)的存儲功能和處理功能相對于子節(jié)點(diǎn)來說更強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)匯聚的功能。傳感器節(jié)點(diǎn)采用非均勻分布策略，大大降低了節(jié)點(diǎn)的能源消耗，同時(shí)減少了整個環(huán)境中的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，降低環(huán)境復(fù)雜度，提升采集效率。
[0008]本發(fā)明所述傳感器節(jié)點(diǎn)中的傳感器包括溫度傳感器、血壓傳感器、體重傳感器、心跳傳感器、血糖傳感器、血脂傳感器。該傳感器用來測量人體身體狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)發(fā)生的變換，實(shí)現(xiàn)能夠?qū)崟r(shí)感應(yīng)的功能。而且該傳感器設(shè)計(jì)帶有輕薄保護(hù)性外殼，安全性高。
[0009]本發(fā)明所述傳感器節(jié)點(diǎn)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器與傳感器相連，采用Σ Λ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，根據(jù)對不同信號的精確度要求不同，通過調(diào)節(jié)Σ Λ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器量化階數(shù)，實(shí)現(xiàn)對采集信號的不同程度的量化。
[0010]本發(fā)明所述傳感器節(jié)點(diǎn)中的處理器用于處理數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，具有一定的緩存功能；是程序可控的；采用DijkStra算法實(shí)現(xiàn)了傳感器節(jié)點(diǎn)非均勻分布；傳感器節(jié)點(diǎn)的處理器含有計(jì)時(shí)器功能，并可以自動啟動計(jì)時(shí)器；同時(shí)處理器具有可設(shè)定參數(shù)值的功能。
[0011]本發(fā)明所述傳感器節(jié)點(diǎn)中的傳輸設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，以供系統(tǒng)分析處理，選取NRF24L01實(shí)現(xiàn)多頻點(diǎn)通信、高速率數(shù)據(jù)傳輸，體積小，便于攜帶，同時(shí)也可以通過藍(lán)牙、ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同采集需求，可以靈活采用以上三種技術(shù)。
[0012]本發(fā)明所述的顯示模塊用于顯示用戶需要的有用信息；
[0013]本發(fā)明所述的提示模塊用來提示采集到的異常信號；
[0014]本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)庫存儲傳輸設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理，用來綜合性分析環(huán)境對人體健康的影響，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享；
[0015]本發(fā)明所述的控制平臺能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并提供用戶注冊，登陸查詢功會K ;
[0016]本發(fā)明所述的能源模塊可以根據(jù)不同家庭環(huán)境的應(yīng)用場景，采用太陽能電池、交流電源、或者USB轉(zhuǎn)換接口設(shè)備三種供電方式，并且實(shí)現(xiàn)三種供電方式靈活切換。在需要頻繁移動的場景下，使用太陽能電池供電，實(shí)現(xiàn)節(jié)省成本、能源利用可持續(xù)的目的。
[0017]本發(fā)明還提供了一種面向家庭健康服務(wù)的信息感知系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟:
[0018]步驟1:傳感器根據(jù)需要采集所需信息；
[0019]步驟2:根據(jù)用戶家庭環(huán)境需求，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將傳感器采集到的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
[0020]步驟3:用戶設(shè)置一個差值，處理器接收到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)置的差值，關(guān)閉相關(guān)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)通過Dijkstra算法計(jì)算出傳感網(wǎng)絡(luò)的傳輸路徑；
[0021]步驟:4:傳輸設(shè)備將處理器要發(fā)送給數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫；
[0022]步驟5:用戶通過觸摸屏輸入所需顯示信息，并通過顯示模塊將相應(yīng)信息顯示出來；
[0023]步驟6:提示模塊通過彩色液晶屏將處理器發(fā)送的提示信息顯示出來；
[0024]步驟7:數(shù)據(jù)庫對接收到的信號進(jìn)行處理、存儲，并實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)與外界網(wǎng)絡(luò)共享，以便于分析用戶的身體健康情況，以及環(huán)境是否符合用戶健康需求；
[0025]步驟8:控制平臺將數(shù)據(jù)庫的信息展示給用戶，并提供用戶注冊，登陸查詢功能。
[0026]在本發(fā)明上述步驟2中，用戶能夠根據(jù)家庭環(huán)境需要設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器量化階數(shù)，實(shí)現(xiàn)最佳量化結(jié)果，有效避免干擾信號。
[0027]在本發(fā)明上述步驟3中，設(shè)置的差值為傳感器網(wǎng)絡(luò)的不同傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)最大允許差值，是根據(jù)用戶健康環(huán)境需求而選取的，可以為用戶提供最合理的感知節(jié)點(diǎn)布局。
[0028]在本發(fā)明上述步驟3中，處理器采用對相關(guān)數(shù)據(jù)類型處理進(jìn)行標(biāo)簽分類的方式，達(dá)到識別不同傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的目的。
[0029]在本發(fā)明上述步驟3中，處理器具有可以實(shí)現(xiàn)關(guān)閉自身處理進(jìn)程的功能，通過應(yīng)用程序控制處理器處理過程的開啟或者關(guān)閉。
[0030]在本發(fā)明上述步驟3中，基于小型的傳輸網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，Dijkstra算法計(jì)算出的傳感網(wǎng)絡(luò)的傳輸路徑是最優(yōu)的。
[0031]在本發(fā)明上述步驟4中，采用NRF24L01最大，即:能夠?qū)崿F(xiàn)400米的通信距離。
[0032]在本發(fā)明上述步驟5中，顯示信息是根據(jù)用戶需求實(shí)時(shí)可更改的。
[0033]在本發(fā)明上述步驟6中，信息是根據(jù)用戶健康、安全需求，將篩選出的異常信號進(jìn)行不同等級的提示，包括紅、橙、黃三種提示。
[0034]有益效果:
[0035]1、本發(fā)明利用不同的傳感器，實(shí)時(shí)采集用戶所需家居數(shù)據(jù)和身體健康數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)數(shù)字化，根據(jù)家庭服務(wù)系統(tǒng)的需要，通過控制處理器對數(shù)據(jù)篩選處理，按需對節(jié)點(diǎn)布局進(jìn)行控制，并將數(shù)據(jù)緩存起來，實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的顯示，必要時(shí)提供相應(yīng)的告警提示，并可通過傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享，并且通過控制平面實(shí)現(xiàn)對環(huán)境和人體的數(shù)據(jù)的查詢和分析。
[0036]2、本發(fā)明高效算法的處理器，能夠大大優(yōu)化傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)布局，減少整個網(wǎng)絡(luò)的能源消耗，并且采用量化階數(shù)可調(diào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、高速傳輸?shù)膫鬏斈K，不僅降低了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)誤差，而且實(shí)現(xiàn)了可靠性傳輸。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的面向家庭健康服務(wù)的信息感知系統(tǒng)架構(gòu)圖。
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