CN106860986A - 一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统 - Google Patents

一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于医学设备技术领域，公开了一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统，包括：呼吸器外壳、液晶面板和氧气检测器、进风装置、密封连接件和氧气净化单元、出风口、光电池和智能管理单元、手机移动终端。本发明提供的利用所述呼吸动作信号采集，可以将人的呼吸动作信号传输给智能管理单元，智能管理单元根据该信号控制氧输出压力，使氧气输出与人的呼吸动作同步，最大限度避免了氧气的浪费；本发明利用呼吸过程中鼻腔内的温度变化规律，通过传感器采集获取人体呼吸时鼻腔内的压力信号，进而控制氧输出压力，最大程度地实现了氧气输出与人体呼吸的同步，最大限度避免了氧气的浪费。

Description

一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统
技术领域
本发明属于医学设备技术领域，尤其涉及一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统。
背景技术
随着医疗条件和科学技术的不断进步，氧疗(吸氧)这一原本在医院中才有的治疗方法逐渐得到广泛应用，甚至开始走入家庭。一般来说，目前的吸氧装置，只有流量调节和增加湿度的功能，氧气输出是连续的，在临床上氧疗时，氧气的输出是连续的，也就是说不论人是在吸气还是呼气，都不会停止，这种控制方法比较简便。但由于氧气的输送与呼吸没有达到同步，就使得大量氧气在人呼气时被浪费。这种浪费在院内等医疗条件较好的环境下是巨大的，但并不显著。然而在某些特殊环境下，如当产氧量本身就不是很充足、氧气缺乏的情况下，这些被浪费的氧气就显得弥足珍贵，目前传统的供氧方式就显得既不经济，也不科学。发明一种能够杜绝这种巨大浪费的控制系统，具有重大的社会效益和经济效益，而目前市场上尚无能够解决这种浪费的氧气输出控制系统。
现有技术有：一种呼吸同步的氧气输出控制系统，包括呼吸动作信号采集模块、单片机以及由所述单片机控制开闭的氧输出气阀，所述呼吸动作信号采集模块与所述单片机相连。所述氧输出气阀的出气口与呼吸面罩相连，呼吸动作信号采集模块包括设置于呼吸面罩内的温度传感器。
所述氧输出气阀的进气口连接有气体存储装置，氧输出气阀通过气体存储装置与氧气输送管道相连。
呼吸同步的氧气输出控制系统的控制方法，包括以下步骤：
当使用呼吸面罩进行吸氧时，所述单片机根据呼吸动作信号采集模块采集的信号判断人的呼吸动作，若为吸气动作，则单片机控制氧输出气阀开启，若为呼气动作，则单片机控制氧输出气阀关闭。由所述单片机控制设置于呼吸面罩内的温度传感器对鼻腔内的温度进行连续采集，单片机根据温度传感器采集的温度信号对人的呼吸动作进行判断，当判断人吸气时，单片机输出控制信号控制所述氧输出气阀开启，当判断人呼气时，单片机输出控制信号控制所述氧输出气阀关闭。所述温度传感器的输出信号经过放大器放大，然后再经低通滤波之后送入单片机中。
综上所述，现有技术存在的问题是：没有结合物联网进行远程控制，自动控制能力差，获得的数据偏差较大，不能准确控制氧气呼吸机的输出压力与患者需求匹配。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统。
本发明是这样实现的，一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统，所述基于物联网的氧气呼吸机控制系统包括：呼吸器外壳、液晶面板和氧气检测器、进风装置、密封连接件和氧气净化单元、出风口、光电池和智能管理单元、手机移动终端；
所述的呼吸器外壳环绕于鼻的上部，左右两侧有挂耳，呼吸器外壳上设置有光电池和智能管理单元、液晶面板和氧气检测器；呼吸器外壳上部设置有用于呼吸氧气的进风口，进风口处设置有氧气净化单元；呼吸器外壳通过密封连接件配合将氧气净化单元密封并通向一侧对着鼻孔的出风口；所述进风口包括扣合盖和导风管；所述的扣合盖设置在进风口的外部前端，所述的导风管设置在扣合盖的后侧；
所述的氧气检测器包括内置检测模块、手机检测模块、与氧气呼吸机连接的数据读取模块；
所述的内置检测模块包括电源模块、传感器模块、微控制器、显示模块、音频报警电路和报警器，所述的微控制器与所述的氧气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块；
所述传感器模块包括用于检测进风口进氧压力的进氧压力传感器和用于检测氧气呼吸机排放压力的排氧传感器；所述氧气呼吸机传感器和排氧传感器均通过信号线连接所述微控制器；
所述进氧压力传感器的量测模型如下：
A为进氧压力传感器；YA(tk-1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为进氧压力传感器对目标在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：
其中，Y'A(tk-1)、Y'A(tk)、Y'A(tk+1)分别为进氧压力传感器在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；CA(t)为误差的变换矩阵；ξA(t)为进氧压力传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为RA(k-1)、RA(k)、RA(k+1)；
所述微控制器的信号检测与信道的估计方法包括：
步骤一，随机初始化矩阵设δ(0)＝∞，i＝1；
步骤二，利用按照式更新矩阵X；
步骤三，利用按照式更新矩阵H(SRD)；
步骤四，计算
步骤五，若|δ(i-1)-δ(i)|/δ(i)≤10-6，则迭代结束；否则另i＝i+1，程序调至步骤二；
其中，i表示迭代次数，由于矩阵C已知，估计矩阵与原矩阵H(SRD)、X之间只存在尺度模糊，该尺度模糊可以通过标准化的方式消除；此时，所估计的信号
所述显示模块和音频报警电路分别连接所述微控制器，所述报警器连接音频报警电路；传感器模块用于氧气压力检测并根据检测的氧气压力结果输出对应的检测信号到微控制器；所述微控制器根据传感器模块的检测信号控制显示模块显示所检测到的氧气压力并可在检测到的氧气压力较差时控制音频报警电路及报警器进行报警；
所述的手机检测模块包括与所述的氧气净化单元连接的用于无线分享手机移动终端数据的手机数据分享模块；
所述的手机检测模块的计算信号频谱Smr(f)具体包括：
1)对基带信号smr(t)采样，确定信号时域采样后信号sNm(k)，其中采样后信号索引k＝0,1,…fsm-1，数据长度Nm表示按照以下公式进行计算：
Nm＝fsm×τm；
fsm表示接收到雷达信号采样率，τm表示信号时宽；
2)最大采样点数Nmax，对信号时域采样后信号根据数据长度Nm后向补零得到补零后数据下标N′m表示补零后数据长度，补零的长度Lcomp计算按照以下公式进行：
Lcomp＝fsm×△Tmax-Nm；
3)对补零后数据做傅里叶变换得到的各信号频谱Smr(f)；
所述的数据读取模块包括：
网络数据下载模块，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；
密钥库，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；
运营商数据库，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入所示运营商数据库中；
所述的数据读取模块还包括：
与所述运营商数据库相连接的鉴权模块，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；
与所述运营商数据库相连接的网络选择模块，用于通过设置所述网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块，用于解释来自所述移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；与所述命令解释模块相连接的接口通信模块，用于与所述移动终端进行通信；
所述的氧气净化单元包括过滤单元，吸附脱附单元；所述过滤单元在空气的流动方向上依次包括粗效过滤网、HEPA高效过滤网及静电驻极过滤网；所述吸附单元至少包括两层吸附介质层；
所述的智能管理单元与所述的液晶面板、氧气检测器、进风装置、氧气净化单元、光电池连接；且设置有手机端APP数据接收模块；所述光电池包括转换层和存储层；所述的转换层设置在光电池的上端，所述的存储层设置在转换层的下侧；所述的液晶面板包括基板组合和数据扫描线；所述的基板组合设置在液晶面板的后端，所述的数据扫描线设置在基板组合的前侧；
所述智能管理单元的稳定不动点域上的传递函数包括：
Yt＝F(vt)：Yi-1,t＝(2-α)Yi-1,t-1-(1-α)Yi-1,t-2+βg(Yi-1,t-1)+vi-1,t；
以及逆向脉冲传递函数vt＝F-1(Yt)：作为无调幅vi,t＝Yi-1,t和作为调幅：
进一步，所述的网络数据认证模块包括安装在氧气呼吸机上的第一客户端和位于手机移动终端端的第二客户端，及连接所述第一客户端和第二客户端的WEB服务器；
所述的第一客户端包括：预置单元，用于预置氧气呼吸机密码；
物理控件，用于提供物理认证码；
客户端发送单元，用于将氧气呼吸机密码发送给所述WEB服务器，用于将物理认证码发送给所述认证端；
客户端接收单元，用于接收WEB服务器的验证结果。
进一步，所述的WEB服务器包括：
认证端；服务器接收单元，用于接收所述第二客户端发送的密码；
服务器控件，用于将所述氧气呼吸机密码，以及服务器端信息发送给所述认证端，并接收所述认证端发送的认证信息；
服务器验证加密单元，用于综合判断所述认证信息、氧气呼吸机密码、生成验证结果；
服务器发送单元，用于发送所述验证结果给所述第一客户端；
所述第一客户端接收并存储氧气呼吸机根据第二客户端提供的信息而输入的数据；
所述第一客户端获取所述第二客户端提供的验证信息；
所述第一客户端对所述验证信息中的一部分与所存储的所述数据进行匹配；匹配成功后，所述第一客户端将所述验证信息的其余部分发送给所述WEB服务器进行进一步的验证以向所述第二客户端发送验证结果。
进一步，所述手机端APP数据接收模块的数据分享方法，具体包括：
获得分享请求；
根据所述分享请求，调用一流媒体服务，并确定一用于分享的第一数据；
基于所述流媒体服务，将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
向智能管理单元发送所述地址信息；其中，所述地址信息用于使所述智能管理单元根据所述地址信息获得所述流媒体数据；
基于所述流媒体服务，当接收到所述智能管理单元的确认信息后，向所述智能管理单元输出所述流媒体数据。
进一步，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据包括：
若从所述分享请求中获取到所述第一客户端上存储的任一数据文件的文件信息，则确定所述任一数据文件为用于分享的第一数据；
若任一数据文件处理过程中，接收到分享请求，则将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
在向所述第二客户端输出所述流媒体数据之前，进一步包括：
向所述第二客户端发送控制信息，所述控制信息用于使所述第二客户端根据所述控制信息确定执行该流媒体数据应用程序；
当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，其特征在于，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：
将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
获取所述任一数据文件当前处理的位置信息，并将所述任一数据文件中未处理的部分转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：
将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
将所述任一数据文件转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
获取所述任一数据文件当前处理的位置信息和参数信息，并将该位置信息和参数信息添加到所述流媒体文件中，使所述第二电子设备根据该位置信息和参数信息续播所述视频文件。
进一步，所述获得分享请求包括：
如果检测到用户执行设定操作的操作信息，则根据所述操作信息生成分享请求；
所述当接收到所述第二客户端确认信息后，还进一步包括：终止所述任一数据文件的处理流程；
获得所述分享请求之后，进一步包括：
将实时输入的数据作为第一数据，基于所述调用流媒体服务将实时输入的第一数据转化为流媒体数据。
本发明提供的利用所述呼吸动作信号采集，可以将人的呼吸动作信号传输给智能管理单元，智能管理单元根据该信号控制氧输出压力，使氧气输出与人的呼吸动作同步，最大限度避免了氧气的浪费。
本发明利用呼吸过程中鼻腔内的温度变化规律，通过传感器采集获取人体呼吸时鼻腔内的压力信号，进而控制氧输出压力，最大程度地实现了氧气输出与人体呼吸的同步，最大限度避免了氧气的浪费。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于物联网的氧气呼吸机控制系统示意图；
图中：1、呼吸器外壳；2、液晶面板；3、氧气检测器；4、进风装置；5、密封连接件；6、氧气净化单元；7、出风口；8、光电池；9、智能管理单元；10、手机移动终端。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例提供的基于物联网的氧气呼吸机控制系统，所述基于物联网的氧气呼吸机控制系统包括：呼吸器外壳1、液晶面板2和氧气检测器3、进风装置4、密封连接件5和氧气净化单元6、出风口7、光电池8和智能管理单元9、手机移动终端10；
所述的呼吸器外壳环绕于鼻的上部，左右两侧有挂耳，呼吸器外壳上设置有光电池和智能管理单元、液晶面板和氧气检测器；呼吸器外壳上部设置有用于呼吸氧气的进风口，进风口处设置有氧气净化单元；呼吸器外壳通过密封连接件配合将氧气净化单元密封并通向一侧对着鼻孔的出风口；所述进风口包括扣合盖和导风管；所述的扣合盖设置在进风口的外部前端，所述的导风管设置在扣合盖的后侧；
所述的氧气检测器包括内置检测模块、手机检测模块、与氧气呼吸机连接的数据读取模块；
所述的内置检测模块包括电源模块、传感器模块、微控制器、显示模块、音频报警电路和报警器，所述的微控制器与所述的氧气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块；
所述传感器模块包括用于检测进风口进氧压力的进氧压力传感器和用于检测氧气呼吸机排放压力的排氧传感器；所述氧气呼吸机传感器和排氧传感器均通过信号线连接所述微控制器；
所述显示模块和音频报警电路分别连接所述微控制器，所述报警器连接音频报警电路；传感器模块用于氧气压力检测并根据检测的氧气压力结果输出对应的检测信号到微控制器；所述微控制器根据传感器模块的检测信号控制显示模块显示所检测到的氧气压力并可在检测到的氧气压力较差时控制音频报警电路及报警器进行报警；
所述的手机检测模块包括与所述的氧气净化单元连接的用于无线分享手机移动终端数据的手机数据分享模块；
所述的数据读取模块包括：
网络数据下载模块，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；
密钥库，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；
运营商数据库，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入所示运营商数据库中；
所述的数据读取模块还包括：
与所述运营商数据库相连接的鉴权模块，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；
与所述运营商数据库相连接的网络选择模块，用于通过设置所述网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块，用于解释来自所述移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；与所述命令解释模块相连接的接口通信模块，用于与所述移动终端进行通信；
所述的氧气净化单元包括过滤单元，吸附脱附单元；所述过滤单元在空气的流动方向上依次包括粗效过滤网、HEPA高效过滤网及静电驻极过滤网；所述吸附单元至少包括两层吸附介质层；
所述的智能管理单元与所述的液晶面板、氧气检测器、进风装置、氧气净化单元、光电池连接；且设置有手机端APP数据接收模块；所述光电池包括转换层和存储层；所述的转换层设置在光电池的上端，所述的存储层设置在转换层的下侧；所述的液晶面板包括基板组合和数据扫描线；所述的基板组合设置在液晶面板的后端，所述的数据扫描线设置在基板组合的前侧。
所述进氧压力传感器的量测模型如下：
A为进氧压力传感器；YA(tk-1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为进氧压力传感器对目标在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：
其中，Y'A(tk-1)、Y'A(tk)、Y'A(tk+1)分别为进氧压力传感器在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；CA(t)为误差的变换矩阵；ξA(t)为进氧压力传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为RA(k-1)、RA(k)、RA(k+1)；
所述微控制器的信号检测与信道的估计方法包括：
步骤一，随机初始化矩阵设δ(0)＝∞，i＝1；
步骤二，利用按照式更新矩阵X；
步骤三，利用按照式更新矩阵H(SRD)；
步骤四，计算
步骤五，若|δ(i-1)-δ(i)|/δ(i)≤10-6，则迭代结束；否则另i＝i+1，程序调至步骤二；
其中，i表示迭代次数，由于矩阵C已知，估计矩阵与原矩阵H(SRD)、X之间只存在尺度模糊，该尺度模糊可以通过标准化的方式消除；此时，所估计的信号
所述的手机检测模块的计算信号频谱Smr(f)具体包括：
1)对基带信号smr(t)采样，确定信号时域采样后信号其中采样后信号索引k＝0,1,…fsm-1，数据长度Nm表示按照以下公式进行计算：
Nm＝fsm×τm；
fsm表示接收到雷达信号采样率，τm表示信号时宽；
2)最大采样点数Nmax，对信号时域采样后信号根据数据长度Nm后向补零得到补零后数据下标N′m表示补零后数据长度，补零的长度Lcomp计算按照以下公式进行：
Lcomp＝fsm×△Tmax-Nm；
3)对补零后数据做傅里叶变换得到的各信号频谱Smr(f)；
所述智能管理单元的稳定不动点域上的传递函数包括：
Yt＝F(vt)：Yi-1,t＝(2-α)Yi-1,t-1-(1-α)Yi-1,t-2+βg(Yi-1,t-1)+vi-1,t；
以及逆向脉冲传递函数vt＝F-1(Yt)：作为无调幅vi,t＝Yi-1,t和作为调幅：
进一步，所述的网络数据认证模块包括安装在氧气呼吸机上的第一客户端和位于手机移动终端端的第二客户端，及连接所述第一客户端和第二客户端的WEB服务器；
所述的第一客户端包括：预置单元，用于预置氧气呼吸机密码；
物理控件，用于提供物理认证码；
客户端发送单元，用于将氧气呼吸机密码发送给所述WEB服务器，用于将物理认证码发送给所述认证端；
客户端接收单元，用于接收WEB服务器的验证结果。
进一步，所述的WEB服务器包括：
认证端；服务器接收单元，用于接收所述第二客户端发送的密码；
服务器控件，用于将所述氧气呼吸机密码，以及服务器端信息发送给所述认证端，并接收所述认证端发送的认证信息；
服务器验证加密单元，用于综合判断所述认证信息、氧气呼吸机密码、生成验证结果；
服务器发送单元，用于发送所述验证结果给所述第一客户端；
所述第一客户端接收并存储氧气呼吸机根据第二客户端提供的信息而输入的数据；
所述第一客户端获取所述第二客户端提供的验证信息；
所述第一客户端对所述验证信息中的一部分与所存储的所述数据进行匹配；匹配成功后，所述第一客户端将所述验证信息的其余部分发送给所述WEB服务器进行进一步的验证以向所述第二客户端发送验证结果。
进一步，所述手机端APP数据接收模块的数据分享方法，具体包括：
获得分享请求；
根据所述分享请求，调用一流媒体服务，并确定一用于分享的第一数据；
基于所述流媒体服务，将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
向智能管理单元发送所述地址信息；其中，所述地址信息用于使所述智能管理单元根据所述地址信息获得所述流媒体数据；
基于所述流媒体服务，当接收到所述智能管理单元的确认信息后，向所述智能管理单元输出所述流媒体数据。
进一步，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据包括：
若从所述分享请求中获取到所述第一客户端上存储的任一数据文件的文件信息，则确定所述任一数据文件为用于分享的第一数据；
若任一数据文件处理过程中，接收到分享请求，则将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
在向所述第二客户端输出所述流媒体数据之前，进一步包括：
向所述第二客户端发送控制信息，所述控制信息用于使所述第二客户端根据所述控制信息确定执行该流媒体数据应用程序；
当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，其特征在于，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：
将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
获取所述任一数据文件当前处理的位置信息，并将所述任一数据文件中未处理的部分转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：
将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
将所述任一数据文件转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
获取所述任一数据文件当前处理的位置信息和参数信息，并将该位置信息和参数信息添加到所述流媒体文件中，使所述第二电子设备根据该位置信息和参数信息续播所述视频文件。
进一步，所述获得分享请求包括：
如果检测到用户执行设定操作的操作信息，则根据所述操作信息生成分享请求；
所述当接收到所述第二客户端确认信息后，还进一步包括：终止所述任一数据文件的处理流程；
获得所述分享请求之后，进一步包括：
将实时输入的数据作为第一数据，基于所述调用流媒体服务将实时输入的第一数据转化为流媒体数据。
本发明提供的利用所述呼吸动作信号采集，可以将人的呼吸动作信号传输给智能管理单元，智能管理单元根据该信号控制氧输出压力，使氧气输出与人的呼吸动作同步，最大限度避免了氧气的浪费。
本发明利用呼吸过程中鼻腔内的温度变化规律，通过传感器采集获取人体呼吸时鼻腔内的压力信号，进而控制氧输出压力，最大程度地实现了氧气输出与人体呼吸的同步，最大限度避免了氧气的浪费。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统，其特征在于，所述基于物联网的氧气呼吸机控制系统包括：呼吸器外壳、液晶面板和氧气检测器、进风装置、密封连接件和氧气净化单元、出风口、光电池和智能管理单元、手机移动终端；
所述的呼吸器外壳环绕于鼻的上部，左右两侧有挂耳，呼吸器外壳上设置有光电池和智能管理单元、液晶面板和氧气检测器；呼吸器外壳上部设置有用于呼吸氧气的进风口，进风口处设置有氧气净化单元；呼吸器外壳通过密封连接件配合将氧气净化单元密封并通向一侧对着鼻孔的出风口；所述进风口包括扣合盖和导风管；所述的扣合盖设置在进风口的外部前端，所述的导风管设置在扣合盖的后侧；
所述的氧气检测器包括内置检测模块、手机检测模块、与氧气呼吸机连接的数据读取模块；
所述的内置检测模块包括电源模块、传感器模块、微控制器、显示模块、音频报警电路和报警器，所述的微控制器与所述的氧气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块；
所述传感器模块包括用于检测进风口进氧压力的进氧压力传感器和用于检测氧气呼吸机排放压力的排氧传感器；所述氧气呼吸机传感器和排氧传感器均通过信号线连接所述微控制器；
所述进氧压力传感器的量测模型如下：
A为进氧压力传感器；YA(tk-1)、YA(tk)、YA(tk+1)分别为进氧压力传感器对目标在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：
Y A ( t k - 1 ) = Y ′ A ( t k - 1 ) - C A ( t k - 1 ) ξ A ( t k - 1 ) + n Y A ( t k - 1 ) ;
Y A ( t k ) = Y ′ A ( t k ) - C A ( t k ) ξ A ( t k ) + n Y A ( t k ) ;
Y A ( t k + 1 ) = Y ′ A ( t k + 1 ) - C A ( t k + 1 ) ξ A ( t k + 1 ) + n Y A ( t k + 1 ) ;
其中，Y'A(tk-1)、Y'A(tk)、Y'A(tk+1)分别为进氧压力传感器在tk-1,tk,tk+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；CA(t)为误差的变换矩阵；ξA(t)为进氧压力传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为RA(k-1)、RA(k)、RA(k+1)；
所述微控制器的信号检测与信道的估计方法包括：
步骤一，随机初始化矩阵设δ(0)＝∞，i＝1；
步骤二，利用按照式更新矩阵X；
步骤三，利用按照式更新矩阵H(SRD)；
步骤四，计算
步骤五，若|δ(i-1)-δ(i)|/δ(i)≤10-6，则迭代结束；否则另i＝i+1，程序调至步骤二；
其中，i表示迭代次数，由于矩阵C已知，估计矩阵 与原矩阵H(SRD)、X之间只存在尺度模糊，该尺度模糊可以通过标准化的方式消除；此时，所估计的信号
所述显示模块和音频报警电路分别连接所述微控制器，所述报警器连接音频报警电路；传感器模块用于氧气压力检测并根据检测的氧气压力结果输出对应的检测信号到微控制器；所述微控制器根据传感器模块的检测信号控制显示模块显示所检测到的氧气压力并可在检测到的氧气压力较差时控制音频报警电路及报警器进行报警；
所述的手机检测模块包括与所述的氧气净化单元连接的用于无线分享手机移动终端数据的手机数据分享模块；
所述的手机检测模块的计算信号频谱Smr(f)具体包括：
1)对基带信号smr(t)采样，确定信号时域采样后信号其中采样后信号索引k＝0,1,…fsm-1，数据长度Nm表示按照以下公式进行计算：
Nm＝fsm×τm；
fsm表示接收到雷达信号采样率，τm表示信号时宽；
2)最大采样点数Nmax，对信号时域采样后信号根据数据长度Nm后向补零得到补零后数据下标N′m表示补零后数据长度，补零的长度Lcomp计算按照以下公式进行：
Lcomp＝fsm×△Tmax-Nm；
3)对补零后数据做傅里叶变换得到的各信号频谱Smr(f)；
所述的数据读取模块包括：
网络数据下载模块，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；
密钥库，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；
运营商数据库，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入所示运营商数据库中；
所述的数据读取模块还包括：
与所述运营商数据库相连接的鉴权模块，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；
与所述运营商数据库相连接的网络选择模块，用于通过设置所述网络鉴权数据和网络配置数据；
分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块，用于解释来自所述移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；与所述命令解释模块相连接的接口通信模块，用于与所述移动终端进行通信；
所述的氧气净化单元包括过滤单元，吸附脱附单元；所述过滤单元在空气的流动方向上依次包括粗效过滤网、HEPA高效过滤网及静电驻极过滤网；所述吸附单元至少包括两层吸附介质层；
所述的智能管理单元与所述的液晶面板、氧气检测器、进风装置、氧气净化单元、光电池连接；且设置有手机端APP数据接收模块；所述光电池包括转换层和存储层；所述的转换层设置在光电池的上端，所述的存储层设置在转换层的下侧；所述的液晶面板包括基板组合和数据扫描线；所述的基板组合设置在液晶面板的后端，所述的数据扫描线设置在基板组合的前侧；
所述智能管理单元的稳定不动点域上的传递函数包括：
Yt＝F(vt)：Yi-1,t＝(2-α)Yi-1,t-1-(1-α)Yi-1,t-2+βg(Yi-1,t-1)+vi-1,t；
以及逆向脉冲传递函数vt＝F-1(Yt)：作为无调幅vi,t＝Yi-1,t和作为调幅：
2.如权利要求1所述的基于物联网的氧气呼吸机控制系统，其特征在于，所述的网络数据认证模块包括安装在氧气呼吸机上的第一客户端和位于手机移动终端端的第二客户端，及连接所述第一客户端和第二客户端的WEB服务器；
所述的第一客户端包括：预置单元，用于预置氧气呼吸机密码；
物理控件，用于提供物理认证码；
客户端发送单元，用于将氧气呼吸机密码发送给所述WEB服务器，用于将物理认证码发送给所述认证端；
客户端接收单元，用于接收WEB服务器的验证结果。
3.如权利要求2所述的基于物联网的氧气呼吸机控制系统，其特征在于，所述的WEB服务器包括：
认证端；服务器接收单元，用于接收所述第二客户端发送的密码；
服务器控件，用于将所述氧气呼吸机密码，以及服务器端信息发送给所述认证端，并接收所述认证端发送的认证信息；
服务器验证加密单元，用于综合判断所述认证信息、氧气呼吸机密码、生成验证结果；
服务器发送单元，用于发送所述验证结果给所述第一客户端；
所述第一客户端接收并存储氧气呼吸机根据第二客户端提供的信息而输入的数据；
所述第一客户端获取所述第二客户端提供的验证信息；
所述第一客户端对所述验证信息中的一部分与所存储的所述数据进行匹配；匹配成功后，所述第一客户端将所述验证信息的其余部分发送给所述WEB服务器进行进一步的验证以向所述第二客户端发送验证结果。
4.如权利要求1所述的基于物联网的氧气呼吸机控制系统，其特征在于，所述手机端APP数据接收模块的数据分享方法，具体包括：
获得分享请求；
根据所述分享请求，调用一流媒体服务，并确定一用于分享的第一数据；
基于所述流媒体服务，将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
向智能管理单元发送所述地址信息；其中，所述地址信息用于使所述智能管理单元根据所述地址信息获得所述流媒体数据；
基于所述流媒体服务，当接收到所述智能管理单元的确认信息后，向所述智能管理单元输出所述流媒体数据。
5.如权利要求4所述的基于物联网的氧气呼吸机控制系统，其特征在于，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据包括：
若从所述分享请求中获取到所述第一客户端上存储的任一数据文件的文件信息，则确定所述任一数据文件为用于分享的第一数据；
若任一数据文件处理过程中，接收到分享请求，则将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
在向所述第二客户端输出所述流媒体数据之前，进一步包括：
向所述第二客户端发送控制信息，所述控制信息用于使所述第二客户端根据所述控制信息确定执行该流媒体数据应用程序；
当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，其特征在于，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：
将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
获取所述任一数据文件当前处理的位置信息，并将所述任一数据文件中未处理的部分转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：
将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
将所述任一数据文件转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
获取所述任一数据文件当前处理的位置信息和参数信息，并将该位置信息和参数信息添加到所述流媒体文件中，使所述第二电子设备根据该位置信息和参数信息续播所述视频文件。
6.如权利要求4所述的基于物联网的氧气呼吸机控制系统，其特征在于，所述获得分享请求包括：
如果检测到用户执行设定操作的操作信息，则根据所述操作信息生成分享请求；
所述当接收到所述第二客户端的确认信息后，还进一步包括：终止所述任一数据文件的处理流程；
获得所述分享请求之后，进一步包括：
将实时输入的数据作为第一数据，基于所述调用流媒体服务将实时输入的第一数据转化为流媒体数据。
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