本發(fā)明涉及一種家庭用于嬰幼兒睡眠看護(hù)的智能電子設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：

嬰幼兒新陳代謝快，身體發(fā)熱較多，在睡眠期間，往往會(huì)因?yàn)楸蝗靸?nèi)的溫度較高而踢開(kāi)被褥，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，嬰幼兒衣衫單薄地躺在睡床上，時(shí)間越長(zhǎng)，受涼的風(fēng)險(xiǎn)越大。同時(shí)，嬰幼兒的看護(hù)者也因?yàn)閾?dān)心嬰幼兒的睡眠狀況而自身的睡眠質(zhì)量很差。

現(xiàn)有一些通過(guò)限制嬰幼兒滾動(dòng)而減少踢被褥的產(chǎn)品，該類(lèi)產(chǎn)品大多是被褥類(lèi)的輔助裝置，如睡袋，防踢夾等。還有一類(lèi)記錄嬰幼兒心率等生理數(shù)據(jù)的看護(hù)電子產(chǎn)品，該類(lèi)產(chǎn)品無(wú)法直接分辨嬰幼兒是否踢開(kāi)被褥。也有提出利用在睡床的周?chē)渴鹨粋€(gè)或者多個(gè)紅外測(cè)溫傳感器對(duì)著被褥區(qū)域監(jiān)控溫度，對(duì)比監(jiān)控區(qū)域的溫度與環(huán)境溫度的差值，如果差值較大則認(rèn)為踢開(kāi)被褥。實(shí)際上，嬰幼兒睡眠期間，經(jīng)常會(huì)變動(dòng)體位，這種固定監(jiān)控區(qū)域的方法很容易錯(cuò)判和誤判，同時(shí)，紅外測(cè)溫傳感器獲得的是視場(chǎng)內(nèi)的平均溫度，且現(xiàn)代家庭空調(diào)設(shè)備的部署，這種簡(jiǎn)單地判斷溫度變高的方式，效果不佳。

隨著熱釋電紅外測(cè)溫傳感器技術(shù)和嵌入式ic技術(shù)不斷發(fā)展，更實(shí)用性高的方法成為可能。本發(fā)明利用最新的技術(shù)條件，提出一種較為智能化的看護(hù)設(shè)備和方法，可實(shí)用性高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出的設(shè)備和方法，將使用有特定要求的熱釋電紅外傳感器動(dòng)態(tài)地掃描嬰幼兒的睡床，將整個(gè)睡眠區(qū)域劃分成一定粒度的網(wǎng)格，按時(shí)間周期，非接觸式測(cè)量各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的溫度。本發(fā)明提出的設(shè)備和方法將存儲(chǔ)、分析處理這些數(shù)據(jù)，依據(jù)動(dòng)態(tài)的溫度特征來(lái)判定嬰幼兒是否踢開(kāi)了被褥或者嬰幼兒比較多的身體部位沒(méi)有被褥覆蓋，處于風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，然后通過(guò)震動(dòng)的方式提醒嬰幼兒的看護(hù)者。

本發(fā)明的內(nèi)容包括，一種智能電子設(shè)備，該設(shè)備包括下面功能單元。

傳感器單元，人體熱釋電紅外傳感器是通過(guò)接收人體釋放的紅外線進(jìn)行溫度測(cè)量的技術(shù)，屬于被動(dòng)接受型，對(duì)嬰幼兒來(lái)說(shuō)，完全安全。該單元被安裝在睡床外的某個(gè)高處，不會(huì)有墜落砸傷嬰幼兒的風(fēng)險(xiǎn)。傳感器可選兩種類(lèi)型，一種是視場(chǎng)（英文簡(jiǎn)稱(chēng)：fov）較小的紅外測(cè)溫傳感器，通常選擇fov不大于30度的傳感器。另外一種是陣列式紅外測(cè)溫傳感器，該類(lèi)傳感器能夠一次測(cè)量視場(chǎng)內(nèi)的一組多個(gè)點(diǎn)的溫度。

轉(zhuǎn)動(dòng)單元，該單元完成傳感器單元的轉(zhuǎn)動(dòng)任務(wù)。當(dāng)使用非陣列式紅外測(cè)溫傳感器時(shí)，完成傳感器的上下左右的轉(zhuǎn)動(dòng)。該單元還將完成傳感器對(duì)嬰幼兒頭部的跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)。

控制單元，控制轉(zhuǎn)動(dòng)單元的執(zhí)行過(guò)程。對(duì)傳感器單元收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)分析，并進(jìn)行相應(yīng)的決策，然后觸發(fā)通知單元完成警示看護(hù)者。控制單元會(huì)進(jìn)行較多的數(shù)據(jù)運(yùn)算和流程執(zhí)行，是整個(gè)智能設(shè)備的核心?？刂茊卧梢允褂脝纹⑿陀?jì)算機(jī)等ic技術(shù)實(shí)現(xiàn)，也可以增加無(wú)線或者有線數(shù)據(jù)傳輸子功能，然后將控制單元的存儲(chǔ)、分析、決策功能部署在如智能手機(jī)，筆記本電腦等家庭電子設(shè)備上，或公用的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上。

通知單元，控制單元判斷嬰幼兒踢開(kāi)被褥或者嬰幼兒比較多的身體部位沒(méi)有被褥保護(hù)時(shí)，通知單元使用震動(dòng)的方式提醒看護(hù)者進(jìn)行被褥整理。震動(dòng)的方式可以避免驚嚇到睡眠中的嬰幼兒。

本發(fā)明的內(nèi)容還包括以下方法，

控制單元按照傳感器安裝高度、傳感器的視場(chǎng)大小、將嬰幼兒睡眠區(qū)域在邏輯上，劃分成一定粒度的網(wǎng)格。

控制單元將邏輯網(wǎng)格點(diǎn)的溫度進(jìn)行分段處理。如：包括警戒溫度、高溫、較高溫、低溫、環(huán)境溫度，高溫段等效于裸露的皮膚正常的溫度。

控制單元指示轉(zhuǎn)動(dòng)單元，按要求轉(zhuǎn)動(dòng)指定的角度和方位。

控制單元按時(shí)間順序存儲(chǔ)傳感器采集的睡眠區(qū)域網(wǎng)格的溫度數(shù)據(jù)。

控制單元持續(xù)分析網(wǎng)格溫度數(shù)據(jù)，利用一次或者連續(xù)多組網(wǎng)格數(shù)據(jù)，分析嬰幼兒的頭部區(qū)域。一旦嬰幼兒身體發(fā)生挪動(dòng)，網(wǎng)格內(nèi)的高溫區(qū)方位將發(fā)生變化?？刂茊卧稍O(shè)定一定閥值，變化的角度超過(guò)閥值后，指示轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，以便使傳感器的中心正對(duì)著嬰幼兒的頭部區(qū)域。

嬰幼兒被被褥覆蓋的區(qū)域的溫度接近環(huán)境溫度，嬰幼兒踢開(kāi)被褥后，網(wǎng)格內(nèi)會(huì)有更多高溫點(diǎn)出現(xiàn)，隨之，這些高溫點(diǎn)溫度會(huì)逐步下降，因?yàn)閶胗變哼€穿著有睡衣，這些點(diǎn)的溫度會(huì)逐步下降，低于裸露的皮膚溫度，但高于環(huán)境溫度。控制單元將分析網(wǎng)格內(nèi)的這種動(dòng)態(tài)溫度特征，判斷嬰幼兒是否踢開(kāi)了被褥。

嬰幼兒睡眠時(shí)，不一定劇烈地踢開(kāi)被褥，可能是逐步將身體暴露出來(lái)。控制單元同樣會(huì)持續(xù)分析網(wǎng)格溫度數(shù)據(jù)，分析不同溫度范圍的占比，一旦高溫點(diǎn)和相對(duì)高溫點(diǎn)占比達(dá)到一定閥值比例時(shí)，也會(huì)做出提醒看護(hù)者的決策。

本發(fā)明的控制單元也會(huì)監(jiān)控超過(guò)嬰幼兒正常體溫范圍的情形，提醒看護(hù)者嬰幼兒可能生理發(fā)熱或者被褥過(guò)厚而躁熱。

本發(fā)明提出的方法流程，一般通過(guò)軟件程序的方式實(shí)現(xiàn)。特別是控制單元負(fù)責(zé)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和決策流程的實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明采用安全的傳感器技術(shù)，全面溫度測(cè)量方法和智能的數(shù)據(jù)分析方法，實(shí)踐的可用性高，減少嬰幼兒受涼的風(fēng)險(xiǎn)，和提高看護(hù)者的睡眠質(zhì)量，良性循環(huán)，更加有利于嬰幼兒的健康成長(zhǎng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明設(shè)備的功能組成示意圖

圖2是本發(fā)明睡眠區(qū)域網(wǎng)格化示意圖

圖3是本發(fā)明睡床網(wǎng)格溫度數(shù)據(jù)采集流程圖

圖4是本發(fā)明嬰幼兒踢開(kāi)被褥的分析決策流程圖

圖5是本發(fā)明嬰幼兒頭部區(qū)域持續(xù)跟蹤流程圖

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體的實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作近一步詳細(xì)說(shuō)明。

參見(jiàn)附圖1，描述本發(fā)明提出的智能設(shè)備的功能組成圖，包括傳感器單元101、轉(zhuǎn)動(dòng)單元102、控制單元103和通知單元104?？刂茊卧?03是整個(gè)設(shè)備的流程控制中心，傳感器單元101是整個(gè)系統(tǒng)的信息輸入源頭；通知單元104是與看護(hù)者交互的接口模塊。

典型地，傳感器單元101主要包括熱釋電紅外測(cè)溫傳感器，它負(fù)責(zé)按控制單元的意圖測(cè)量嬰幼兒睡眠區(qū)域網(wǎng)格的溫度。轉(zhuǎn)動(dòng)單元102包括：機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和電機(jī)設(shè)備，如微小型的直流電機(jī)，或舵機(jī)等小型電氣設(shè)備。通知單元104包括電子線路和軟件程序，或者將通知單元以軟件程序的形式部署在家庭常見(jiàn)的電子設(shè)備上，如智能手機(jī)。

控制單元103的主要功能是：較大量的溫度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)分析、決策等邏輯程序，以及必要的時(shí)間管理、數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)容o助子功能。控制單元的實(shí)施方式可以有多種。典型方式一，在單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)控制單元的主體功能，完成溫度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、決策等業(yè)務(wù)流程。典型方式二，控制單元以分離的方式實(shí)現(xiàn)，由無(wú)線傳輸模塊和智能手機(jī)、或ipad等家庭常見(jiàn)電子設(shè)備上的軟件程序組成。以智能手機(jī)為例，無(wú)線傳輸模塊將溫度數(shù)據(jù)傳送到智能手機(jī)上，本發(fā)明提出的軟件程序運(yùn)行在智能手機(jī)上，將接收溫度數(shù)據(jù)，完成相同的存儲(chǔ)、分析、決策等業(yè)務(wù)流程。典型方式三，依然以分離的方式實(shí)現(xiàn)，軟件程序運(yùn)行在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中心。

參見(jiàn)附圖2，本發(fā)明實(shí)施時(shí)，會(huì)將嬰幼兒睡眠的區(qū)域進(jìn)行邏輯上的網(wǎng)格化。傳感器測(cè)量的溫度不是固定的一個(gè)點(diǎn)，或者固定的幾個(gè)點(diǎn)，而是整個(gè)睡床區(qū)域。

睡床網(wǎng)格化的粗細(xì)粒度和傳感器安裝的高度相關(guān)，也有傳感器的fov參數(shù)相關(guān)。本發(fā)明將網(wǎng)格點(diǎn)溫度按溫度高低劃分成：警戒溫度、高溫、較高溫、低溫、環(huán)境溫度等幾個(gè)級(jí)別。高溫為身體裸露部分的測(cè)量的溫度，警戒溫度為超過(guò)嬰幼兒正常體溫范圍的溫度，意味嬰幼兒存在生理發(fā)熱或者因?yàn)楸蝗爝^(guò)厚而躁熱的情況。比高溫低一些，但明顯高于環(huán)境溫度則屬于較高溫。低溫則和環(huán)境溫度接近，無(wú)法明顯區(qū)別該網(wǎng)格點(diǎn)的物體屬性。

參見(jiàn)附圖3，是睡床網(wǎng)格溫度數(shù)據(jù)采集流程圖。

步驟301，流程按時(shí)間周期啟動(dòng)。

步驟302，控制單元指示轉(zhuǎn)動(dòng)單元工作，要求其轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)方位。這樣測(cè)指定區(qū)域了。

步驟303，轉(zhuǎn)動(dòng)單元完成任務(wù)后，控制單元觸發(fā)傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量。

步驟304，傳感器單元完成溫度測(cè)量后，將溫度數(shù)據(jù)傳送給控制單元。

步驟305，控制單元接收溫度數(shù)據(jù)，按時(shí)間順序組織數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

特別需要說(shuō)明的，睡床邏輯網(wǎng)格上有許多個(gè)點(diǎn)，上述步驟中的步驟303、步驟304、步驟305會(huì)按不同的網(wǎng)格點(diǎn)位置循環(huán)運(yùn)行多次。同樣，步驟302、步驟303、步驟304、步驟305也會(huì)按不同的方位參數(shù)要求，循環(huán)運(yùn)行多次。

參見(jiàn)附圖4，是嬰幼兒踢開(kāi)被褥的分析決策流程圖。

步驟401，流程按時(shí)間周期啟動(dòng)。

步驟402，控制單元分析最新測(cè)量的網(wǎng)格溫度數(shù)據(jù)。

步驟403，控制單元將溫度數(shù)據(jù)按溫度高低，進(jìn)行整理、排序、分段統(tǒng)計(jì)。

步驟404，控制單元關(guān)注高溫網(wǎng)格點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)格中的占比比例，并與過(guò)去時(shí)間內(nèi)的歷史占比比較。

步驟405，高溫網(wǎng)格點(diǎn)占比是否增大比較多，如果沒(méi)有明顯增大，則該分析決策流程提前結(jié)束，等待下一個(gè)時(shí)間周期的啟動(dòng)流程。如果有明顯增大，則需要繼續(xù)。

步驟406，控制單元將會(huì)設(shè)置為預(yù)警狀態(tài)，標(biāo)記新增高溫網(wǎng)格點(diǎn)的列表，后續(xù)步驟將關(guān)注該列表中的網(wǎng)格點(diǎn)溫度變化特征。

步驟407，后續(xù)時(shí)間周期內(nèi)，被標(biāo)記的新增高溫網(wǎng)格點(diǎn)溫度持續(xù)降低，還需要繼續(xù)關(guān)注。

步驟408，后續(xù)時(shí)間周期內(nèi)，被標(biāo)記的新增高溫網(wǎng)格點(diǎn)溫度降低到一定程度后，趨于穩(wěn)定，且明顯高于環(huán)境溫度。

步驟409，控制單元判定嬰幼兒發(fā)生了踢開(kāi)被褥的行為，進(jìn)入警示狀態(tài)。

步驟410，通知單元工作，提醒看護(hù)者進(jìn)行被褥整理。

典型地，當(dāng)控制單元進(jìn)行預(yù)警狀態(tài)后，控制單元可以通過(guò)調(diào)節(jié)后續(xù)時(shí)間周期的長(zhǎng)短來(lái)更快地關(guān)注網(wǎng)格溫度的動(dòng)態(tài)變化?？刂茊卧部梢蕴峁╅y值修改功能，供看護(hù)者設(shè)置，如看護(hù)者希望更快地獲得提醒而可以忍受小概率的錯(cuò)誤判定，那么控制單元可以在進(jìn)入預(yù)警狀態(tài)后，只要基本條件滿(mǎn)足后，可以減少部分觀察時(shí)間周期而提前發(fā)出警示提醒。

典型地，控制單元也會(huì)進(jìn)行較高溫的網(wǎng)格點(diǎn)占比統(tǒng)計(jì)，較高溫明顯高于環(huán)境溫度。如果占比在一段時(shí)間內(nèi)，持續(xù)走高，高過(guò)一定閥值后，控制單元也會(huì)做出提醒決策。

參見(jiàn)附圖5，是嬰幼兒頭部區(qū)域跟蹤流程圖。

步驟501，按時(shí)間周期啟動(dòng)。

步驟502，控制單元分析最新高溫網(wǎng)格點(diǎn)的聚集區(qū)域。

步驟503，控制單元分析嬰幼兒正常睡眠狀態(tài)下，被標(biāo)記為頭部區(qū)域的高溫網(wǎng)格點(diǎn)聚集區(qū)的歷史平均面積值。設(shè)備首次運(yùn)行時(shí)，歷史平均值為0，經(jīng)過(guò)首次初始化測(cè)量后平均值就不會(huì)為0。

步驟504，將最新的高溫網(wǎng)格點(diǎn)聚集區(qū)域面積和歷史平均面積比較。

步驟505，最新的高溫點(diǎn)聚集區(qū)面積和平均面積接近，則繼續(xù)；否則等待下一個(gè)時(shí)間周期的流程啟動(dòng)。

步驟506，將最新高溫點(diǎn)聚集區(qū)和過(guò)去時(shí)間周期內(nèi)標(biāo)記的頭部區(qū)域比較方位。

步驟507，方位變化較小，則等待下一個(gè)時(shí)間周期的流程啟動(dòng)。否則繼續(xù)。

步驟508，控制單元重新標(biāo)記嬰幼兒的頭部區(qū)域在網(wǎng)格中的位置，且更新歷史平均值。

步驟509，轉(zhuǎn)動(dòng)單元轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，跟蹤嬰幼兒的頭部區(qū)域。

標(biāo)記嬰幼兒的頭部區(qū)域在網(wǎng)格中的位置，有助于減少高溫點(diǎn)誤判。傳感器跟蹤嬰幼兒頭部區(qū)域，可以減少睡床區(qū)域中非必要區(qū)域的溫度測(cè)量。同時(shí)也可以及時(shí)地，發(fā)現(xiàn)頭部區(qū)域上出現(xiàn)的警戒溫度，及時(shí)提醒看護(hù)者，嬰幼兒有生理發(fā)熱風(fēng)險(xiǎn)，或者被褥過(guò)厚，嬰幼兒處于躁熱狀態(tài)。

本發(fā)明提出的設(shè)備和方法，都以嬰幼兒安全為前提進(jìn)行實(shí)施，用戶(hù)體驗(yàn)友好。分析和決策流程充分提取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)特征，考慮歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)閉環(huán)反饋，漏判和錯(cuò)判的概率很小，具有高實(shí)用性的特征。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或者替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。