CN106567435A - 一种智能健康马桶的智能检测系统及方法 - Google Patents

一种智能健康马桶的智能检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及智能健康马桶的智能检测系统，包括：身份识别模块，通过指纹识别器和按键识别用户身份；人体成分分析模块，检测人体数据，并将数据发送至控制器；重力采集模块，用来检测人体重量和人体坐姿数据，并将数据发送至控制器；图像采集模块，采集马桶内大小便图像，并将图像发送至控制器进行分析；尿液采集装置，用来收集用户排泄的尿液；尿液分析装置，汇集尿液采集装置采集到的尿液，进行分析，然后将分析结果数据发送到控制器。本发明还公开了智能健康马桶的智能检测系统的智能检测方法。本发明在用户使用马桶的时候检测分析用户体成分，分析小便成分和大便形态，感知用户坐姿；通过检测到的信息分析用户健康状况，提出相关健康指导意见。

Description

一种智能健康马桶的智能检测系统及方法
技术领域
本发明涉及智能健康马桶技术领域，尤其是一种智能健康马桶的智能检测系统及方法。
背景技术
随着现代科学的不断进步和经济的快速发展，人们对物质生活水平的要求也越来越高，智能健康马桶得到很多的关注，智能健康马桶走进千家万户将是未来的发展趋势。为了提高人们的生活质量，营造一个科学健康的生活环境，应用于智能健康马桶的人体健康的智能检测研究有着非常重要的意义。
目前，针对应用于智能健康马桶的人体健康检测技术研究有很多，主要采用的方式如下：
1）有些智能健康马桶会对尿液的PH值和用户的体重、体温进行检查，这些检查对于疾病的诊断虽然有一定的临床意义，但是仅凭这些数据并无法很好的反映出用户的身体健康状况；
2）一些智能健康马桶虽然具有除臭、清洁的功能，保证马桶和使用者的清洁，但是无法检测人使用马桶过程是否健康，无法对排泄物进行检测分析，对人体健康进行评估。
由此可知，市场上出现的智能健康马桶，只能实现对自身和使用者的清洁功能以及对尿液的简单检测，无法在用户排便期间即使纠正用户的坐姿，也无法长期地记录用户大小便的检测分析结果并给出周期性检查报告，即无法及时准确地检测到用户的健康安全问题，也无法检测用户的体成分给出健康评估和干预意见。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种能够长期地记录用户大小便的检测分析结果，并给出周期性检查报告，及时准确地检测到用户的健康安全问题，给出健康评估和干预意见的智能健康马桶的智能检测系统。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种智能健康马桶的智能检测系统，包括：
身份识别模块，由指纹识别器和按键组成，通过指纹识别器和按键识别用户身份；
人体成分分析模块，由8个电极组成，通过注入微弱电流来检测人体总水分、细胞外液、细胞内液、无机盐、蛋白质、脂肪含量、肌肉重量、体脂率和骨量数据，并将数据发送至控制器；
重力采集模块，由放置在马桶坐垫下的柔性压力传感器组成，用来检测人体重量和人体坐姿数据，并将数据发送至控制器；
图像采集模块，通过一个安置在马桶盖上的摄像头采集马桶内大小便图像，并将图像发送至控制器进行分析；
尿液采集装置，集成在马桶陶瓷体中，用来收集用户排泄的尿液；
尿液分析装置，汇集尿液采集装置采集到的尿液，进行分析，然后将分析结果数据发送到控制器；
显示模块，用来显示控制器输出人体健康状况数据信息；
控制器，用于接收各个模块发送来的电信号，对图像进行处理并发送信号至显示模块。
所述控制器采用STM32芯片，所述显示模块采用液晶显示屏。
所述控制器的第一信号输入端与重力采集模块相连，所述控制器的第二信号输入端与图像采集模块相连，所述控制器的第三信号输入端与人体成分分析模块相连，所述控制器的第四信号输入端与身份识别模块相连，所述控制器的信号输出端与显示模块相连，所述尿液采集装置的输出端与尿液分析模块的输入端相连，所述尿液分析模块的输出端与控制器的第五信号输入端相连。
本发明的另一目的在于提供一种智能健康马桶的智能检测系统的智能检测方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）根据指纹识别器识别指纹或通过按键进行密码验证，根据读取到的验证信息进行身份匹配，确定用户的身份；
（2）根据摄像头采集到的小便的颜色和大便的形状及颜色，经过图像处理算法处理与数据库中的数据进行匹配，根据大小便的物理特征对排泄健康进行检测分析，并生成检测报告；
（3）根据马桶收集到的尿液样本，将试纸浸入样本尿液当中，然后将试纸传送至尿液分析装置中对尿液的成分进行干化学分析，并生成检测报告；
（4）根据柔性压力传感器获得使用者的坐姿形态和使用时间等信息，检测使用者排便姿势是否有利于排便，排便时间是否正常，并生成检测报告；
（5）根据安装在马桶附近地板上的4个激励电极和安装在马桶两侧扶手上的4个测试电极对人体进行分节段测量，获取上肢、下肢和躯干的复阻抗信息，生成人体体质成分测试指标的检测报告；
（6）通过显示模块展现步骤（2）至步骤（5）得到的检测报告，并给出健康评估与干预建议。
所述步骤（1）具体是指，在用户登录界面上设置访客登录、新用户注册、老用户登录三个选项；
如果是访客登录，将自动申请一个访客用户帐号，将该访客的排便信息记录在该帐号之下，生成报告显示在显示模块上；
若为新用户注册，提示用户设置用户名、录入指纹、设置登录密码，然后再录入用户身体相关信息，帐号新建完成后，用户登录帐号使用马桶，马桶将记录该用户在使用马桶过程中的信息，经过分析后用户在系统中查看；
用户选择老用户登录后将手指按放在指纹识别器上，若成功识别使用者身份，则显示与之相关联的账号信息，确定无误后开始记录该使用者使用马桶过程中的信息；若识别失败则手动输入密码登录帐号，确定无误后开始记录该使用者使用马桶的信息，系统自动根据用户使用历史记录并生成一个检测分析折线图，反映该用户最近的身体状况变化。
在步骤（2）中，对粪便形状的检测具体是指，根据摄像头所拍摄到的粪便图像，经过去噪处理后，控制器对粪便的大小、形状、颜色特征进行检测，将检测到的特征点与数据库中的模版进行匹配，最后将匹配结果发送到控制器，进行初步的检测并生成报告显示在显示模块上。
在步骤（3）中，根据马桶收集到的尿液样本，机械臂将试纸浸入样本尿液当中几秒钟，当试纸完全与尿液反应后，通过传送带将试纸传送至尿液分析装置中对尿液的成分进行检测分析；尿液分析装置通过对尿液的尿比重、尿pH、尿蛋白、尿糖、酮体、胆红素、尿胆原、亚硝酸盐、白细胞、潜血和维生素C这十一项进行检测分析得出检测报告，将检测报告发送至控制器，控制器根据检测报告对用户的身体健康状态进行评估。
在步骤（4）中，所述柔性压力传感器检测到用户坐在上面的压力，然后将各个位置检测到的压力信号传输给控制器，控制器根据得到的信号做出压力分布直方图；通过对压力分布图的分析，判断出使用者坐姿形态；若检测到排便姿态非科学，将提示用户调整姿势，使肛肠角变大从而更有利于排便；在排便的过程中，系统计时，若超出正常的排便时间，提醒用户排便时间过长会增加痔疮、肛肠疾病的发作概率，建议使用开塞露药剂让排便通畅，同时，给出有利于排便的日常饮食食谱，提醒用户注意饮食多吃粗纤维的食物。
在步骤（5）中，当用户坐着使用马桶时，首先，将两脚放在地板的4个激励电极上，手握住扶手上的4个测试电极，智能健康马桶将对人体进行分节段测量，获取上肢、下肢和躯干的复阻抗信息，然后，将这些信息传送至控制器，控制器经过计算得出人体体质成分的结果，最后在显示模块上展现人体总水分、细胞外液、细胞内液、无机盐、蛋白质、脂肪含量、肌肉量、体脂率、骨量、体重测试指标，并给出健康评估与干预建议。
由上述技术方案可知，本发明可以在用户使用马桶的时候检测分析用户体成分，分析小便成分和大便形态，感知用户坐姿；通过检测到的信息分析用户健康状况，提出相关健康指导意见；将每个用户的信息分开存储管理，长期跟踪用户的健康状况。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为本发明中智能健康马桶用户身份识别流程图；
图4为本发明中智能健康马桶排便检测流程图；
图5为本发明中智能健康马桶尿液干化学检测流程图；
图6为本发明中智能健康马桶人体成分检测流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种智能健康马桶的智能检测系统，包括：
身份识别模块，由指纹识别器和按键组成，通过指纹识别器和按键识别用户身份；
人体成分分析模块，由8个电极组成，通过注入微弱电流来检测人体总水分、细胞外液、细胞内液、无机盐、蛋白质、脂肪含量、肌肉重量、体脂率和骨量数据，并将数据发送至控制器；
重力采集模块，由放置在马桶坐垫下的柔性压力传感器组成，用来检测人体重量和人体坐姿数据，并将数据发送至控制器；
图像采集模块，通过一个安置在马桶盖上的摄像头采集马桶内大小便图像，并将图像发送至控制器进行分析；
尿液采集装置，集成在马桶陶瓷体中，用来收集用户排泄的尿液；
尿液分析装置，汇集尿液采集装置采集到的尿液，进行分析，然后将分析结果数据发送到控制器；
显示模块，用来显示控制器输出人体健康状况数据信息；
控制器，用于接收各个模块发送来的电信号，对图像进行处理并发送信号至显示模块。
如图1所示，所述控制器采用STM32芯片，所述显示模块采用液晶显示屏。所述控制器的第一信号输入端与重力采集模块相连，所述控制器的第二信号输入端与图像采集模块相连，所述控制器的第三信号输入端与人体成分分析模块相连，所述控制器的第四信号输入端与身份识别模块相连，所述控制器的信号输出端与显示模块相连，所述尿液采集装置的输出端与尿液分析模块的输入端相连，所述尿液分析模块的输出端与控制器的第五信号输入端相连。
如图2所示，本方法包括下列顺序的步骤：
（1）根据指纹识别器识别指纹或通过按键进行密码验证，根据读取到的验证信息进行身份匹配，确定用户的身份；
（2）根据摄像头采集到的小便的颜色和大便的形状及颜色，经过图像处理算法处理与数据库中的数据进行匹配，根据大小便的物理特征对排泄健康进行检测分析，并生成检测报告；
（3）根据马桶收集到的尿液样本，将试纸浸入样本尿液当中，然后将试纸传送至尿液分析装置中对尿液的成分进行干化学分析，并生成检测报告；
（4）根据柔性压力传感器获得使用者的坐姿形态和使用时间等信息，检测使用者排便姿势是否有利于排便，排便时间是否正常，并生成检测报告；
（5）根据安装在马桶附近地板上的4个激励电极和安装在马桶两侧扶手上的4个测试电极对人体进行分节段测量，获取上肢、下肢和躯干的复阻抗信息，生成人体体质成分测试指标的检测报告；
（6）通过显示模块展现步骤（2）至步骤（5）得到的检测报告，并给出健康评估与干预建议。
如图3所示，所述步骤（1）具体是指，在用户登录界面上设置访客登录、新用户注册、老用户登录三个选项；
如果是访客登录，将自动申请一个访客用户帐号，将该访客的排便信息记录在该帐号之下，生成报告显示在显示模块上；
若为新用户注册，提示用户设置用户名、录入指纹、设置登录密码，然后再录入用户身体相关信息，帐号新建完成后，用户登录帐号使用马桶，马桶将记录该用户在使用马桶过程中的信息，经过分析后用户在系统中查看；
用户选择老用户登录后将手指按放在指纹识别器上，若成功识别使用者身份，则显示与之相关联的账号信息，确定无误后开始记录该使用者使用马桶过程中的信息；若识别失败则手动输入密码登录帐号，确定无误后开始记录该使用者使用马桶的信息，系统自动根据用户使用历史记录并生成一个检测分析折线图，反映该用户最近的身体状况变化。
如图4所示，在步骤（2）中，对粪便形状的检测具体是指，根据摄像头所拍摄到的粪便图像，经过去噪处理后，控制器对粪便的大小、形状、颜色特征进行检测，将检测到的特征点与数据库中的模版进行匹配，最后将匹配结果发送到控制器，进行初步的检测并生成报告显示在显示模块上。
如图5所示，在步骤（3）中，根据马桶收集到的尿液样本，机械臂将试纸浸入样本尿液当中几秒钟，当试纸完全与尿液反应后，通过传送带将试纸传送至尿液分析装置中对尿液的成分进行检测分析；尿液分析装置通过对尿液的尿比重、尿pH、尿蛋白、尿糖、酮体、胆红素、尿胆原、亚硝酸盐、白细胞、潜血和维生素C这十一项进行检测分析得出检测报告，将检测报告发送至控制器，控制器根据检测报告对用户的身体健康状态进行评估。
在步骤（4）中，所述柔性压力传感器检测到用户坐在上面的压力，然后将各个位置检测到的压力信号传输给控制器，控制器根据得到的信号做出压力分布直方图；通过对压力分布图的分析，判断出使用者坐姿形态；若检测到排便姿态非科学，将提示用户调整姿势，使肛肠角变大从而更有利于排便；在排便的过程中，系统计时，若超出正常的排便时间，提醒用户排便时间过长会增加痔疮、肛肠疾病的发作概率，建议使用开塞露药剂让排便通畅，同时，给出有利于排便的日常饮食食谱，提醒用户注意饮食多吃粗纤维的食物。
如图6所示，在步骤（5）中，当用户坐着使用马桶时，首先，将两脚放在地板的4个激励电极上，手握住扶手上的4个测试电极，智能健康马桶将对人体进行分节段测量，获取上肢、下肢和躯干的复阻抗信息，然后，将这些信息传送至控制器，控制器经过计算得出人体体质成分的结果，最后在显示模块上展现人体总水分、细胞外液、细胞内液、无机盐、蛋白质、脂肪含量、肌肉量、体脂率、骨量、体重测试指标，并给出健康评估与干预建议。
综上所述，本发明可以在用户使用马桶的时候检测分析用户体成分，分析小便成分和大便形态，感知用户坐姿；通过检测到的信息分析用户健康状况，提出相关健康指导意见；将每个用户的信息分开存储管理，长期跟踪用户的健康状况。

Claims (9)

1.一种智能健康马桶的智能检测系统，其特征在于：包括：
身份识别模块，由指纹识别器和按键组成，通过指纹识别器和按键识别用户身份；
人体成分分析模块，由8个电极组成，通过注入微弱电流来检测人体总水分、细胞外液、细胞内液、无机盐、蛋白质、脂肪含量、肌肉重量、体脂率和骨量数据，并将数据发送至控制器；
重力采集模块，由放置在马桶坐垫下的柔性压力传感器组成，用来检测人体重量和人体坐姿数据，并将数据发送至控制器；
图像采集模块，通过一个安置在马桶盖上的摄像头采集马桶内大小便图像，并将图像发送至控制器进行分析；
尿液采集装置，集成在马桶陶瓷体中，用来收集用户排泄的尿液；
尿液分析装置，汇集尿液采集装置采集到的尿液，进行分析，然后将分析结果数据发送到控制器；
显示模块，用来显示控制器输出人体健康状况数据信息；
控制器，用于接收各个模块发送来的电信号，对图像进行处理并发送信号至显示模块。
2.根据权利要求1所述的智能健康马桶的智能检测系统，其特征在于：所述控制器采用STM32芯片，所述显示模块采用液晶显示屏。
3.根据权利要求1所述的智能健康马桶的智能检测系统，其特征在于：所述控制器的第一信号输入端与重力采集模块相连，所述控制器的第二信号输入端与图像采集模块相连，所述控制器的第三信号输入端与人体成分分析模块相连，所述控制器的第四信号输入端与身份识别模块相连，所述控制器的信号输出端与显示模块相连，所述尿液采集装置的输出端与尿液分析模块的输入端相连，所述尿液分析模块的输出端与控制器的第五信号输入端相连。
4.一种如权利要求1所述的智能健康马桶的智能检测系统的智能检测方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）根据指纹识别器识别指纹或通过按键进行密码验证，根据读取到的验证信息进行身份匹配，确定用户的身份；
（2）根据摄像头采集到的小便的颜色和大便的形状及颜色，经过图像处理算法处理与数据库中的数据进行匹配，根据大小便的物理特征对排泄健康进行检测分析，并生成检测报告；
（3）根据马桶收集到的尿液样本，将试纸浸入样本尿液当中，然后将试纸传送至尿液分析装置中对尿液的成分进行干化学分析，并生成检测报告；
（4）根据柔性压力传感器获得使用者的坐姿形态和使用时间等信息，检测使用者排便姿势是否有利于排便，排便时间是否正常，并生成检测报告；
（5）根据安装在马桶附近地板上的4个激励电极和安装在马桶两侧扶手上的4个测试电极对人体进行分节段测量，获取上肢、下肢和躯干的复阻抗信息，生成人体体质成分测试指标的检测报告；
（6）通过显示模块展现步骤（2）至步骤（5）得到的检测报告，并给出健康评估与干预建议。
5.根据权利要求4所述的智能检测方法，其特征在于：所述步骤（1）具体是指，在用户登录界面上设置访客登录、新用户注册、老用户登录三个选项；
如果是访客登录，将自动申请一个访客用户帐号，将该访客的排便信息记录在该帐号之下，生成报告显示在显示模块上；
若为新用户注册，提示用户设置用户名、录入指纹、设置登录密码，然后再录入用户身体相关信息，帐号新建完成后，用户登录帐号使用马桶，马桶将记录该用户在使用马桶过程中的信息，经过分析后用户在系统中查看；
用户选择老用户登录后将手指按放在指纹识别器上，若成功识别使用者身份，则显示与之相关联的账号信息，确定无误后开始记录该使用者使用马桶过程中的信息；若识别失败则手动输入密码登录帐号，确定无误后开始记录该使用者使用马桶的信息，系统自动根据用户使用历史记录并生成一个检测分析折线图，反映该用户最近的身体状况变化。
6.根据权利要求4所述的智能检测方法，其特征在于：在步骤（2）中，对粪便形状的检测具体是指，根据摄像头所拍摄到的粪便图像，经过去噪处理后，控制器对粪便的大小、形状、颜色特征进行检测，将检测到的特征点与数据库中的模版进行匹配，最后将匹配结果发送到控制器，进行初步的检测并生成报告显示在显示模块上。
7.根据权利要求4所述的智能检测方法，其特征在于：在步骤（3）中，根据马桶收集到的尿液样本，机械臂将试纸浸入样本尿液当中几秒钟，当试纸完全与尿液反应后，通过传送带将试纸传送至尿液分析装置中对尿液的成分进行检测分析；尿液分析装置通过对尿液的尿比重、尿pH、尿蛋白、尿糖、酮体、胆红素、尿胆原、亚硝酸盐、白细胞、潜血和维生素C这十一项进行检测分析得出检测报告，将检测报告发送至控制器，控制器根据检测报告对用户的身体健康状态进行评估。
8.根据权利要求4所述的智能检测方法，其特征在于：在步骤（4）中，所述柔性压力传感器检测到用户坐在上面的压力，然后将各个位置检测到的压力信号传输给控制器，控制器根据得到的信号做出压力分布直方图；通过对压力分布图的分析，判断出使用者坐姿形态；若检测到排便姿态非科学，将提示用户调整姿势，使肛肠角变大从而更有利于排便；在排便的过程中，系统计时，若超出正常的排便时间，提醒用户排便时间过长会增加痔疮、肛肠疾病的发作概率，建议使用开塞露药剂让排便通畅，同时，给出有利于排便的日常饮食食谱，提醒用户注意饮食多吃粗纤维的食物。
9.根据权利要求4所述的智能检测方法，其特征在于：在步骤（5）中，当用户坐着使用马桶时，首先，将两脚放在地板的4个激励电极上，手握住扶手上的4个测试电极，智能健康马桶将对人体进行分节段测量，获取上肢、下肢和躯干的复阻抗信息，然后，将这些信息传送至控制器，控制器经过计算得出人体体质成分的结果，最后在显示模块上展现人体总水分、细胞外液、细胞内液、无机盐、蛋白质、脂肪含量、肌肉量、体脂率、骨量、体重测试指标，并给出健康评估与干预建议。
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Inventor after: Sun Shaoming

Inventor after: Liu Junfu

Inventor after: Wang Junhong

Inventor after: Shao Dongsheng

Inventor after: Chen Jingcheng

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