CN109567767A - 一种智能婴幼儿护理自动提醒系统及方法 - Google Patents

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陈莉军
王诗源
尹永田
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A61B5/02055—Simultaneously evaluating both cardiovascular condition and temperature

Abstract

本发明属于婴幼儿护理领域，公开了一种智能婴幼儿护理自动提醒系统及方法，设置有处理器，处理器与声音传感器、震动传感器、体温传感器、湿度传感器连接，处理器具备信号拨号模块。设置有声音传感器、震动传感器，可以对婴幼儿的所处的状态进行判断，可以确定婴幼儿在睡眠或者清醒状态。设置有体温传感器与湿度传感器，可以对婴儿的体温特征与是否尿床进行判断，进而提醒进行及时的更换；所述该发明设置有音乐播放器，可以播放催眠曲等，辅助儿童睡眠，并且培养儿童的对音乐的感知能力；设置有信号拨号模块，可远程得知儿童的情况。所述该发明在儿童睡醒及哭泣、尿床、发烧时做出提醒，并且可以辅助儿童睡眠，并且可以进行远程提示。

Description

一种智能婴幼儿护理自动提醒系统及方法
技术领域
本发明属于婴幼儿护理领域，尤其涉及一种智能婴幼儿护理自动提醒系统及方法。
背景技术
婴幼儿指的是0-3岁儿童，这个阶段的儿童大多数的时间都躺在摇篮之中，需要人的监护，并且睡眠时间比较长，当婴儿睡后，监护人也需要进行监护，防止婴幼儿醒后哭泣或者进行活动发生危险，但是由于幼儿睡眠时间长，使得时间处于浪费状态，护理人中有时会无法察觉幼儿的尿床与发烧，有时因为忙其他事无法时刻监护婴幼儿造成婴幼儿醒后哭泣或者乱动，并且稍微偏大的幼儿睡眠时要求唱催眠曲等。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)当婴儿睡后，监护人也需要进行监护，防止婴幼儿醒后哭泣或者进行活动发生危险，但是由于幼儿睡眠时间长，使得时间处于浪费状态，护理人中有时会无法察觉幼儿的尿床与发烧，有时因为忙其他事无法时刻监护婴幼儿造成婴幼儿醒后哭泣或者乱动，并且稍微偏大的幼儿睡眠时要求唱催眠曲等。
(2)现有的脉搏传感器不能够精确地提取脉搏波形，导致检测的精确度降低，降低了工作的效率。
(3)现有的湿度传感器容易受到温度的影响，导致测量的精确度和可靠性降低。
(4)现有的声音传感器在对声音信号的处理过程中，降噪的效果不明显，从而导致可靠性降低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能婴幼儿护理自动提醒系统及方法。
本发明是这样实现的，一种智能婴幼儿护理自动提醒方法，所述智能婴幼儿护理自动提醒方法包括：
(1)声音采集模块对婴幼儿的哭声或者发出其他的声音进行采集，声音采集模块采用小波包阈值去噪法对声音进行去噪，脉搏采集模块采用基于图像熵的脉搏波形提取算法检测婴幼儿的脉搏，体温采集模块检测婴幼儿的体温、湿度采集模块检测婴幼儿是否排出大小便；
(2)湿度采集模块采用温度补偿的融合算法提高检测的精确度，摄像采集模块采集婴幼儿的状态，将采集的信号传递到数据处理模块中，数据处理模块经过数据信息的处理通过无线通信模块传递到手机终端，进行查看；
(3)数据处理模块控制定时提醒模块为家长定时提醒，通过手机终端将指令传递到数据处理模块，数据处理模块控制音乐播放模块为婴幼儿播放幼儿音乐，防止婴幼儿哭闹。
进一步，所述脉搏采集模块采用的脉搏传感器为脉搏图像传感器，戴在婴幼儿手腕上，对婴幼儿的脉搏数据进行检测，脉搏图像传感器在采集的过程，获取脉搏波采用基于图像熵的脉搏波形提取算法包括以下步骤：
步骤一，读入动态脉搏图像视频；
步骤二，分解成图像帧；
步骤三，分别计算每帧的熵、灰度平均值、灰度方差、灰度众数、灰度中指、灰度值域；
每帧的熵的计算：1幅图像若共有k种灰度，并且各灰度出现的概率分别为p1，p2，p3，…，pk，则图像的信息量可采用：
灰度平均值的计算：灰度平均值是指1幅图像中所有像素灰度的算术平均值，计算公式：
灰度方差计算：灰度方差反应图像各像素灰度与图像平均灰度的离散程度，计算公式：
图像灰度值域计算：图像灰度值域是指图像最大灰度fmax(i，j)和最小灰度fmin(i，j)之差，计算公式如下：
frange(i，j)＝fmax(i，j)-fmin(i，j)；
步骤四，分别提取基于熵，灰度平均值，灰度方差，灰度众数，灰度中值，灰度值域的波形；
步骤五，波形比较，输出基于熵的波形。
进一步，所述声音采集模块利用声音传感器采集婴儿的发出的声响的过程，采用小波包阈值去噪，包括以下步骤：
步骤一，选择小波与分解层次，进行小波包分解；
步骤二，确定最优小波包基，计算最优树；
步骤三，选择一个适当的阈值，对小波包分解系数的阈值量化；
步骤四，小波包重构。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述智能婴幼儿护理自动提醒方法的智能婴幼儿护理自动提醒系统，所述智能婴幼儿护理自动提醒系统包括：
声音采集模块，与数据处理模块连接，声音采集模块利用声音传感器采集婴儿的发出的声响，传递到数据处理模块，进行数据处理；
脉搏采集模块，与数据处理模块连接，脉搏采集模块利用脉搏传感器戴在婴幼儿手腕上，对婴幼儿的脉搏进行检测，传递到数据处理模块，进行数据处理；
体温采集模块，与数据处理模块连接，体温采集模块利用温度传感器对婴幼儿的体温进行检测，传递到数据处理模块，进行数据处理；
湿度采集模块，与数据处理模块连接，湿度采集模块利用湿度传感器检测婴幼儿的是否排出小大便；
摄像采集模块，与数据处理模块连接，摄像采集模块利用摄像头对婴幼儿的状态进行摄像监控；
定时提醒模块，与数据处理模块连接，定时提醒模块利用响铃信号提醒家长需要对婴幼儿进行照料；
数据处理模块，与声音采集模块、脉搏采集模块、体温采集模块、湿度采集模块、摄像采集模块、定时提醒模块、音乐播放模块、无线通信模块连接，用于各种数据的处理与指令的发出；
音乐播放模块，与数据处理模块连接，音乐播放模块利用音乐播放器为婴幼儿播放幼儿音乐；
无线通信模块，与数据处理模块连接，无线通信模块利用信号收发器将所采集的信号传递到手机终端，为婴幼儿的家长起到智能远程的提醒。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述智能婴幼儿护理自动提醒方法的信息数据处理终端。
本发明的优点及积极效果为：所述该发明设置有声音传感器、震动传感器，可以对婴幼儿的所处的状态进行判断，可以确定婴幼儿在睡眠或者清醒状态。所述该发明设，置有体温传感器与湿度传感器，可以对婴儿的体温特征与是否尿床进行判断，进而提醒进行及时的更换；所述该发明设置有音乐播放器，可以播放催眠曲等，辅助儿童睡眠，并且培养儿童的对音乐的感知能力。所述该发明设置有信号拨号模块，可远程得知儿童的情况。本发明在儿童睡醒及哭泣、尿床、发烧时做出提醒，并且可以辅助儿童睡眠，并且可以进行远程提示。
本发明脉搏图像传感器在采集的过程中，采用基于图像熵的脉搏波形提取算法，提高了检测的精确度，同时提高了工作的效率。本发明中的声音采集模块利用声音传感器采集婴儿的发出的声响的过程中，采用小波包阈值去噪，可以有效地区分信号的突变信号和噪声，提高检测的可靠性。本发明采用温度补偿的融合算法，来易受温度的影响，提高测量的精确度和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能婴幼儿护理自动提醒系统示意图；
图中：1、声音采集模块；2、脉搏采集模块；3、体温采集模块；4、湿度采集模块；5、摄像采集模块；6、定时提醒模块；7、数据处理模块；8、音乐播放模块；9、无线通信模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图1详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的智能婴幼儿护理自动提醒系统包括：声音采集模块1、脉搏采集模块2、体温采集模块3、湿度采集模块4、摄像采集模块5、定时提醒模块6、数据处理模块7、音乐播放模块8、无线通信模块9。
声音采集模块1，与数据处理模块7连接，声音采集模块1利用声音传感器采集婴儿的发出的声响，传递到数据处理模块，进行数据处理。
脉搏采集模块2,与数据处理模块7连接，脉搏采集模块2利用脉搏传感器戴在婴幼儿手腕上，对婴幼儿的脉搏进行检测，传递到数据处理模块，进行数据处理。
体温采集模块3，与数据处理模块7连接，体温采集模块3利用温度传感器对婴幼儿的体温进行检测，传递到数据处理模块，进行数据处理。
湿度采集模块4，与数据处理模块7连接，湿度采集模块4利用湿度传感器检测婴幼儿的是否排出小大便。
摄像采集模块5，与数据处理模块7连接，摄像采集模块5利用摄像头对婴幼儿的状态进行摄像监控。
定时提醒模块6，与数据处理模块7连接，定时提醒模块6利用响铃信号提醒家长需要对婴幼儿进行照料。
数据处理模块7，与声音采集模块1、脉搏采集模块2、体温采集模块3、湿度采集模块4、摄像采集模块5、定时提醒模块6、音乐播放模块8、无线通信模块9连接，用于各种数据的处理与指令的发出。
音乐播放模块8，与数据处理模块7连接，音乐播放模块8利用音乐播放器为婴幼儿播放幼儿音乐。
无线通信模块9，与数据处理模块7连接，无线通信模块9利用信号收发器将所采集的信号传递到手机终端，为婴幼儿的家长起到智能远程的提醒。
所述脉搏采集模块2采用的脉搏传感器为脉搏图像传感器，戴在婴幼儿手腕上，对婴幼儿的脉搏数据进行检测，脉搏图像传感器在采集的过程中，为了能够精确获取脉搏波采用基于图像熵的脉搏波形提取算法，包括以下步骤：
步骤一，读入动态脉搏图像视频；
步骤二，分解成图像帧；
步骤三，分别计算每帧的熵、灰度平均值、灰度方差、灰度众数、灰度中指、灰度值域；
每帧的熵的计算：
1幅图像若共有k种灰度，并且各灰度出现的概率分别为p1，p2，p3，…，pk，则图像的信息量可采用如下公式：
灰度平均值的计算：
灰度平均值是指1幅图像中所有像素灰度的算术平均值，计算公式如下：
灰度方差计算：
灰度方差反应图像各像素灰度与图像平均灰度的离散程度，计算公式如下：
图像灰度众数：
图像灰度众数是指图像中出现次数最多的灰度，其物理意义是指1幅图像中面积占优的物体的灰度。
图像灰度中值：
图像灰度中值是指数字图像全部灰度级中处于中间的值，当灰度级数为偶数时，取中间的2个灰度的平均值。
图像灰度值域计算：
图像灰度值域是指图像最大灰度fmax(i，j)和最小灰度fmin(i，j)之差，计算公式如下：
frange(i，j)＝fmax(i，j)-fmin(i，j)；
步骤四，分别提取基于熵，灰度平均值，灰度方差，灰度众数，灰度中值，灰度值域的波形；
步骤五，波形比较，输出基于熵的波形。
所述声音采集模块1利用声音传感器采集婴儿的发出的声响的过程中，容易受外界条件等因素的影响，采集到的声音信号中不可避免存在者大量的突变信号，为了有效地区分信号的突变信号和噪声，采用小波包阈值去噪，包括以下步骤：
步骤一，选择合适的小波与分解层次，进行小波包分解；
步骤二，确定最优小波包基，计算最优树；
步骤三，选择一个适当的阈值，对小波包分解系数的阈值量化；
步骤四，小波包重构。
所述湿度采集模块4利用湿度传感器检测婴幼儿是否排出小大便的过程中，湿度传感器易受温度的影响，产生较大的误差，为了提高传感器的测量精度和可靠性，采用温度补偿的融合算法，包括以下步骤：
步骤一，网络初始化，随机选取n个训练样本作为聚类中心ci(i＝1，2，…，n)；
步骤二，将输入的训练样本集合按最近邻规则分组，然后重新调整聚类中心，最后得到的ci为网络传输函数的中心；
步骤三，求解网络基函数为高斯函数时的方差其中cmax为所选取中心之间的最大距离；
步骤四，计算隐含层和输出层之间的权值(p＝1，2，…，P；i＝1，2，…，n)；
步骤五，根据式
式中：设有k组输入样本uk和输出样本yk，k＝1，2…L，定义目标函数为J；
计算性能指标J，然后进行权值调整；
步骤六，判断性能指标是否满足条件J≤ζ，若满足，结束训练，否则令J＝0返回步骤二重复上述训练过程，直到满足条件为止。
本发明的工作原理：声音采集模块1对婴幼儿的哭声或者发出其他的声音进行采集，声音采集模块1采用小波包阈值去噪法对声音进行去噪，脉搏采集模块2采用基于图像熵的脉搏波形提取算法检测婴幼儿的脉搏，体温采集模块3检测婴幼儿的体温、湿度采集模块4检测婴幼儿是否排出大小便，湿度采集模块4采用温度补偿的融合算法提高检测的精确度，摄像采集模块5采集婴幼儿的状态，将采集的信号传递到数据处理模块7中，数据处理模块7经过数据信息的处理通过无线通信模块9传递到手机终端，进行查看，数据处理模块7控制定时提醒模块6为家长定时提醒，可以通过手机终端将指令传递到数据处理模块7，数据处理模块7控制音乐播放模块为婴幼儿播放幼儿音乐，防止婴幼儿哭闹。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种智能婴幼儿护理自动提醒方法，其特征在于，所述智能婴幼儿护理自动提醒方法包括：
(1)声音采集模块对婴幼儿的哭声或者发出其他的声音进行采集，声音采集模块采用小波包阈值去噪法对声音进行去噪，脉搏采集模块采用基于图像熵的脉搏波形提取算法检测婴幼儿的脉搏，体温采集模块检测婴幼儿的体温、湿度采集模块检测婴幼儿是否排出大小便；
(2)湿度采集模块采用温度补偿的融合算法提高检测的精确度，摄像采集模块采集婴幼儿的状态，将采集的信号传递到数据处理模块中，数据处理模块经过数据信息的处理通过无线通信模块传递到手机终端，进行查看；
(3)数据处理模块控制定时提醒模块为家长定时提醒，通过手机终端将指令传递到数据处理模块，数据处理模块控制音乐播放模块为婴幼儿播放幼儿音乐，防止婴幼儿哭闹。
2.如权利要求1所述的智能婴幼儿护理自动提醒方法，其特征在于，所述脉搏采集模块采用的脉搏传感器为脉搏图像传感器，戴在婴幼儿手腕上，对婴幼儿的脉搏数据进行检测，脉搏图像传感器在采集的过程，获取脉搏波采用基于图像熵的脉搏波形提取算法包括以下步骤：
步骤一，读入动态脉搏图像视频；
步骤二，分解成图像帧；
步骤三，分别计算每帧的熵、灰度平均值、灰度方差、灰度众数、灰度中指、灰度值域；
每帧的熵的计算：1幅图像若共有k种灰度，并且各灰度出现的概率分别为p1，p2，p3，…，pk，则图像的信息量可采用：
灰度平均值的计算：灰度平均值是指1幅图像中所有像素灰度的算术平均值，计算公式：
灰度方差计算：灰度方差反应图像各像素灰度与图像平均灰度的离散程度，计算公式：
图像灰度值域计算：图像灰度值域是指图像最大灰度fmax(i，j)和最小灰度fmin(i，j)之差，计算公式如下：
frange(i，j)＝fmax(i，j)-fmin(i，j)；
步骤四，分别提取基于熵，灰度平均值，灰度方差，灰度众数，灰度中值，灰度值域的波形；
步骤五，波形比较，输出基于熵的波形。
3.如权利要求1所述的智能婴幼儿护理自动提醒方法，其特征在于，所述声音采集模块利用声音传感器采集婴儿的发出的声响的过程，采用小波包阈值去噪，包括以下步骤：
步骤一，选择小波与分解层次，进行小波包分解；
步骤二，确定最优小波包基，计算最优树；
步骤三，选择一个适当的阈值，对小波包分解系数的阈值量化；
步骤四，小波包重构。
4.一种实现权利要求1所述智能婴幼儿护理自动提醒方法的智能婴幼儿护理自动提醒系统，其特征在于，所述智能婴幼儿护理自动提醒系统包括：
声音采集模块，与数据处理模块连接，声音采集模块利用声音传感器采集婴儿的发出的声响，传递到数据处理模块，进行数据处理；
脉搏采集模块，与数据处理模块连接，脉搏采集模块利用脉搏传感器戴在婴幼儿手腕上，对婴幼儿的脉搏进行检测，传递到数据处理模块，进行数据处理；
体温采集模块，与数据处理模块连接，体温采集模块利用温度传感器对婴幼儿的体温进行检测，传递到数据处理模块，进行数据处理；
湿度采集模块，与数据处理模块连接，湿度采集模块利用湿度传感器检测婴幼儿的是否排出小大便；
摄像采集模块，与数据处理模块连接，摄像采集模块利用摄像头对婴幼儿的状态进行摄像监控；
定时提醒模块，与数据处理模块连接，定时提醒模块利用响铃信号提醒家长需要对婴幼儿进行照料；
数据处理模块，与声音采集模块、脉搏采集模块、体温采集模块、湿度采集模块、摄像采集模块、定时提醒模块、音乐播放模块、无线通信模块连接，用于各种数据的处理与指令的发出；
音乐播放模块，与数据处理模块连接，音乐播放模块利用音乐播放器为婴幼儿播放幼儿音乐；
无线通信模块，与数据处理模块连接，无线通信模块利用信号收发器将所采集的信号传递到手机终端，为婴幼儿的家长起到智能远程的提醒。
5.一种应用权利要求1～3任意一项所述智能婴幼儿护理自动提醒方法的信息数据处理终端。
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