CN109730659A - 一种基于微波信号监测的智能床垫 - Google Patents

Abstract

一种基于微波信号监测的智能床垫，智能床垫至少包括均与中央处理模块连接的呼吸异常检测模块、至少一个身体状况评估模块和由监护人操作的智能终端，呼吸异常检测模块被配置为：在采集到的婴儿呼吸状况信息与第一呼吸异常阈值相对应的情况下，基于与动作状况信息对应的状态模式信息指示中央处理模块转换状态模式并还与智能终端进行信息交互以执行身体状况分析以确定第二呼吸异常阈值，在第一呼吸异常阈值与第二呼吸异常阈值不相同的情况下，按照增大第二呼吸异常阈值的占比且减小第一呼吸异常阈值的占比的方式生成在该状态模式下的第三呼吸异常阈值并由此完成婴儿配置文件的更新过程。

Description

一种基于微波信号监测的智能床垫

技术领域

本发明涉及婴儿智能监护技术领域，尤其涉及一种基于微波信号监测的智能床垫。

背景技术

照顾婴儿的家长、护士等监护人通常需要定期地检查婴儿是否处于正常呼吸。监护人能够通过目视检查观察到明显的呼吸变化和脸色神情变化，然而细微的体征变化无法观察容易被忽略而导致婴儿的安全隐患问题。由于刚出生的婴儿，他们的鼻腔、咽喉、气管以及支气管相对狭小，处于发育状态，胸肺的肌肉弹力组织也需要一段时间的成长，所以这个阶段的婴儿大多采取腹式呼吸的方式，随着呼气和吸气的交替过程婴儿的小肚子渐渐隆起、下沉。因此一般情况下监护人可以借助于简单地观察婴儿胸腹部的运动得知婴儿是否正在呼吸。但是对于呼吸较浅的婴儿来说，很难通过目视检查准确观察到婴儿胸腹部运动情况，而且在光线不充足或是夜间同样会增大目视检查的难度，监护人在婴儿处于较为紧急情况下容易慌乱，无法在第一时间采取有效措施而加大监护人的照顾工作负担。

婴儿容易出现呼吸急促、异常呼吸甚至呼吸暂停现象。有时候婴儿呼吸会出现呼吸频率不规律以及呼吸声音较重的呼吸急促的现象，是由于每次吸入或呼出的气量较少，但他们机体所需的氧气量并不少，所以只好通过加快呼吸频率来弥补每次吸入气量的不足。对于此类易发呼吸暂停的婴儿来说单靠临床的观察往往不够。现有技术中通常将有线呼吸监测装置需要绑带将呼吸传感器绑于婴儿胸腹部或将呼吸传感器置于鼻腔处，以此诊断阻塞性呼吸暂停，但使用其长时间监护会对婴儿产生较大的束缚，并且容易阻塞婴儿的呼吸通道。对幼小的婴儿来说，异常呼吸或是呼吸的分泌物和呕吐物阻碍呼吸都容易导致脑缺氧，不仅严重威胁着婴幼儿的生命，并且是婴幼儿期后病残儿中最常见的病因之一。

面对如此繁多且判断过程复杂的呼吸情况，监护人难以做到无时无刻都呆在婴儿身边并仅仅凭借个人经验做出准确判断。目前市场上的智能床垫只是通过监测婴儿在睡眠状态下的生理信息并对其异常状态进行报警，但是很少关注到婴幼儿的繁多复杂的多种生理状态下不同的呼吸情况以及可能造成呼吸异常的原因，例如可能婴幼儿在与其他人进行玩闹时处于兴奋状态，血液循环比平常快，容易导致心跳加速呼吸急促，或是嚎啕大哭的情况下导致的屏气发作的呼吸运动暂停行为，现有技术没有对婴幼儿的生理状态进行详细的区分而导致报警次数频发或是不能够准确报警，不仅容易惊扰到婴幼儿造成婴幼儿哭闹影响其正常睡眠更给监护人的照料过程增加了工作难度。

目前，对生命体征监测的方式有多种，例如：智能手环和智能床垫等。其中智能床垫是一种无拘束式生命体征监测设备，广泛应用于婴儿照料辅助市场，为监护人对婴幼儿监护提供更智能安全的辅助服务。当婴幼儿在智能床垫上时，智能床垫能够检测到婴幼儿的一些生命体征参数，根据检测到的生命体征参数可以判断出是否发生了异常。常见的智能床垫的工作原理：床垫设备采集用户的微弱震动并计算相应的心率/呼吸值，然后每隔3秒上传一次数据到云平台，参数包括心率、呼吸、体动和在床离床状态等。正常人的心率参考值范围为50-100次/分钟，呼吸参考值范围为10-30次/分钟。云平台实时监测智能床垫用户的生命体征，在生命体征参数偏离对应参考值范围时产生告警信号，并且推送到监护人操作的终端上。当前的系统定义了以下异常警告算法：(1)心率异常告警：心率值连续偏离正常范围3分钟以上，产生1次心率异常告警；(2)呼吸异常告警：呼吸值连续偏离正常范围3分钟以上，产生1次呼吸异常告警。但是由于不同的婴幼儿有不同的生活习惯，无论是睡眠、玩闹、安静状态、哭闹或进食，其检测到的生命体征都有所差异。例如处于安静状态下呼吸值一般会持续地低于10次/分钟，如果按照常规的警告算法，每半小时就会触发10次虚警，显而易见会导致误告警率高的问题。

中国专利(公开号为CN105139582A)公开了婴幼儿健康睡眠保护系统及其实现方法。该系统包括床垫、智能终端，床垫内设有压电传感器、温度传感器、数据处理器、无线数据发送模块；压电传感器监测压力改变信号，温度传感器监测温度改变信号，采集的信号均发送至数据处理器；数据处理器分析数据得到婴幼儿的心率、呼吸、体温、身体姿势和活动强度等数据，并通过无线数据发送模块实时将信息发送到其监护人的智能终端；所述智能终端包括实时数据模块、历史数据模块以及紧急提醒模块，实时显示床垫发出的信息。

该专利公开的婴幼儿健康睡眠保护系统及其实现方法，可实时监控婴儿的睡眠情况，预防婴幼儿睡眠时的突发情况。但是由于该专利所监控的对象为单个分别进行监控的设置不仅容易导致报警频发，无法基于对每一次进行报警时是否符合有效预警的判断来达到更符合不同婴幼儿的个体差异性。而且尤其是对于经常哭闹的婴儿来说，过于频繁地哭闹容易导致监护人的关注力下降，一般不会再在婴儿进行哭闹的第一时间对婴儿进行查看，在未听到哭闹时监护人会以为婴儿哭倦自己安静了下来，而忽略了很可能是由于该婴儿呼吸道堵塞或出现屏气发作的呼吸暂停行为。同样地对于将奶瓶留给婴儿独自进食而监护人不在身边时，更加不易发觉婴儿出现呛奶或其它导致呼吸暂停的情况。此外，要求监护人无时无刻地关注孩子的呼吸情况也不实际，因为并不是每一次的哭闹或喝奶都会出现呼吸问题，另一方面过度地松懈警惕又不能达到有效的照料效果。

中国专利(公开号为CN104287527A)公开了一种智能婴儿床，其包括床体和监控护理设备，所述床体分为上下两层，床体由立柱、横梁、围栏和床板组成，立柱设于床体的四角，横梁连接立柱，上下横梁之间设有围栏，围栏围在床板的周围，床板上设置床垫；所述监控护理设备设有智能处理器、压电感应线圈、呼吸传感发射装置、摄像头、温控传感器、遥控器、显示屏、扬声器和客户终端；所述智能处理器分别与摄像头、声控传感器、温控传感器、遥控器、显示屏、扬声器和客户终端相连接。该专利在床垫内设置压电感应线圈能感知到婴儿的移动和呼吸状态，设置温控传感器能感知婴儿的体温和床垫的温度，可以更好的了解孩子的身体变化。

虽然该专利能够通过设置压电感应线圈实时得到并监测婴儿的呼吸和心跳等重要体征信息，解决了使用热敏传感器对婴儿产生的不适以及容易阻塞婴儿呼吸通道的问题。但是，其该专利适用范围仅局限于婴儿处于平躺的仰卧状态才能进行采集，对个人姿态的依赖程度较大，在实际应用于婴儿体征信息监测时有较大局限性，不能提供有效的监护辅助作用。因此，本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足提供一种能够根据婴儿体态进行智能监测呼吸等体征信息且起到有效的监护辅助效果的改进的智能床垫。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供一种基于微波信号监测的智能床垫，其特征在于，所述智能床垫至少包括均与中央处理模块连接的用于发射微波信号检测婴儿呼吸状况的呼吸异常检测模块、用于检测婴儿肢体动作状况的至少一个身体状况评估模块和由监护人操作的智能终端，其中，所述中央处理模块与多个所述智能床垫进行信息交互以基于用于存储婴儿基本信息的婴儿配置文件来确定第一呼吸异常阈值，并且所述呼吸异常检测模块被配置为：在采集到的所述婴儿呼吸状况信息与所述第一呼吸异常阈值相对应的情况下，基于与所述动作状况信息对应的状态模式信息指示所述中央处理模块转换状态模式并还与所述智能终端进行信息交互以执行身体状况分析以确定第二呼吸异常阈值，在所述第一呼吸异常阈值与所述第二呼吸异常阈值不相同的情况下，按照增大所述第二呼吸异常阈值的占比且减小所述第一呼吸异常阈值的占比的方式生成在该状态模式下的第三呼吸异常阈值并由此完成所述婴儿配置文件的更新过程。

根据一种优选实施方式，所述智能床垫还包括用于检测婴儿生理信息且与所述中央处理模块连接的生理信息采集模块，所述身体状况分析的步骤至少包括：通过设置在所述智能床垫上的至少一个第一方向动作采集单元获取包含目标对象的第一输入图像，并基于所述第一输入图像与预存储的多个包含目标对象的参照图像之间的局部特征匹配结果检索确定至少一个与所述第一输入图像相类似的至少一个第一参照图像及与该第一参照图像所对应的第一类似度；

通过设置在所述智能床垫上的至少一个第二方向动作采集单元获取包含目标对象的第二输入图像，并基于所述第二输入图像与预存储的多个包含目标对象的参照图像之间的局部特征匹配结果检索确定至少一个与所述第二输入图像相类似的至少一个第二参照图像及与该第二参照图像所对应的第二类似度；

在采集到的所述婴儿呼吸状况信息与所述第一呼吸异常阈值相对应的第一时刻下，通过设于所述智能床垫上的至少一个生理信息采集模块采集到的该婴儿的所述生理信息与所述婴儿配置文件中的预设生理信息之间的相关性进行分析，并在生成与所述相关性对应的异常生理信息的第二时刻；

在所述第一类似度与所述第二类似度中数值较高之一高于预设类似度阈值的情况下，生成与所述第一类似度与所述第二类似度中数值较高之一所对应的状态模式信息，并指示呼吸异常检测模块采集并输出与所述第二时刻相对应的第二呼吸异常阈值。

根据一种优选实施方式，所述呼吸异常检测模块至少包括呼吸确定单元、呼吸记录单元和呼吸频率计算单元，所述呼吸确定单元用于在采集的声音中周期性地检测具有特定频率成分的声音并将所述具有特定频率成分的声音传输至所述呼吸记录单元，所述呼吸记录单元用于在接收到的所述具有特定频率成分的声音中检测并记录单次完整的呼吸，所述呼吸频率计算单元用于根据一定时间内检测到的完整呼吸的次数计算婴儿的呼吸频率并将所述呼吸频率信息输出至所述中央处理模块。

根据一种优选实施方式，所述呼吸异常检测模块被配置为用于执行如下步骤：获取用于对婴儿进行呼吸状况分析的呼吸状况信息，并根据所述呼吸状况信息对该婴儿进行呼吸状况分析，分析得到该婴儿的呼吸状况分析结果。

根据一种优选实施方式，所述呼吸状况信息至少包括所述呼吸频率信息和状态模式信息，其中，所述呼吸状况分析的步骤至少包括：

根据所述状态模式信息得到与所述状态模式对应的呼吸状况分析参数并将所述呼吸频率信息与所述呼吸状况分析参数进行呼吸状况分析得到所述呼吸状况分析结果。

根据一种优选实施方式，所述身体状况评估模块被配置为用于执行以下步骤：获取用于对婴儿进行动作状况检测的动作状况信息，并根据所述动作状况信息对该婴儿进行动作状况分析，分析得到与所述动作状况信息对应的状态模式信息。

根据一种优选实施方式，所述动作状况信息至少包括该婴儿的动作幅度信息，其中，所述动作状况分析的步骤至少包括：在采集的动作中周期性地检测符合特定幅度范围内的动作并将所述符合特定幅度范围内的动作记录为所述动作幅度信息，根据一个周期内检测到的所述动作幅度信息次数与预设次数阈值进行比对并分析得到与所述动作幅度信息次数相对应的状态模式信息。

根据一种优选实施方式，所述更新过程被设置为将所述婴儿呼吸状况按照与时间信息相关的方式存储在所述婴儿配置文件中和/或所述智能终端中，所述方式包括根据不同日期的同一时间段的所述婴儿呼吸状况以不同形状的曲线和/或图形展示的方式。

根据一种优选实施方式，所述智能床垫还包括用于检测婴儿生理信息且与所述中央处理模块连接的生理信息采集模块，所述身体状况分析的步骤至少包括：基于将所述生理信息采集模块采集到的该婴儿的所述生理信息与所述婴儿配置文件中的预设生理信息之间的相关性进行分析，并基于所述相关性对应的异常生理信息指示所述中央处理模块向所述智能终端发出异常生理信息提示和/或预警提示。

根据一种优选实施方式，所述中央处理模块还设置有与第三方医疗机构进行医疗信息关联且与所述身体状况分析模块进行信息交互的护理建议模块，所述诊断建议模块基于该婴儿的所述异常生理信息进行诊断分析以得到对应的护理建议并指示所述中央处理模块向所述智能终端发出护理建议提示信息，和/或所述护理建议模块基于所述智能床垫确定的地理位置信息匹配出该婴儿所处区域的所述第三方医疗机构，并将从所述第三方医疗机构获取的附近区域和/或特定时间段的疾病警示信息指示所述中央处理模块向所述智能终端发出疾病警示提示信息。

根据一种优选实施方式，所述身体状况评估模块包括红外传感器、振动传感器和摄像头中的一种或多种，所述呼吸异常检测模块包括微波传感器，所述生理信息采集模块包括体温传感器、心率传感器或压电传感器中的一种或多种，所述智能终端包括电脑、手机或平板电脑中的一种或几种。

本发明的有益技术效果：

(1)本发明通过对婴儿的动作状况进行监测得到详细区分的婴儿当前状态信息，结合由微波信号探测得到的呼吸心跳信息和当前状态信息进行分析，能够对婴儿在不同状态下不同的呼吸情况准确判定，避免报警次数频发或不能准确报警的问题，比传统的单纯的固定阈值的报警方法相比具有更低的误警率，为监护人提供科学有效的监护辅助效果以减轻监护人照护难度。尤其对于那些更可能出现呼吸问题的婴儿，能够更加有效地提示其监护人提高警惕，使其能够在短期内采取行动，有利于长期改进出现呼吸问题的风险。

(2)本发明通过设置在床垫使用初期采用范围较大的与多个其它智能床垫进行信息交互所确定的第一呼吸异常阈值，结合采用范围较小单次检测到的第二呼吸异常阈值来逐渐对所述第一呼吸异常阈值进行修正，该修正过程不仅能够在有效范围内保证监测的可靠性，保证每一次婴幼儿的呼吸异常状况能够被检测到，避免了现有技术中通常是需要长时间采集当前用户大量数据才能开始发挥监测作用的问题，而且同时不断修正后得到的第三呼吸异常阈值能够逐渐逼近最适合当前用户的具有个体差异性的准确范围以此提高了监测的准确性，弥补了现有技术中针对婴幼儿呼吸检测过程中阈值确定难度大的问题。

(3)本发明提供的基于微波信号监测的智能床垫中，在对被监护婴幼儿的呼吸状况进行监测的同时，还基于为每一个婴儿单独配置的婴儿配置文件来提供专业有效的护理建议信息，不仅仅根据当前采集信息对监护人发出提示或预警，还为监护人提供了更全面准确的长期照料辅助。

附图说明

图1是本发明的智能床垫的模块连接关系示意图。

附图标记列表

1：中央处理模块 2：生理信息采集模块 3：智能终端

501：呼吸确定单元 502：呼吸记录单元 503：呼吸频率计算单元

601：呼吸异常检测模块 602：身体状况评估模块

603：护理建议模块

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本发明提供了一种基于微波信号监测的智能床垫，智能床垫至少包括均与中央处理模块1连接的用于发射微波信号检测婴儿呼吸状况的呼吸异常检测模块601、用于检测婴儿肢体动作状况的至少一个身体状况评估模块602和由监护人操作的智能终端3，其中，中央处理模块1与多个智能床垫进行信息交互以基于用于存储婴儿基本信息的婴儿配置文件来确定第一呼吸异常阈值，并且呼吸异常检测模块601被配置为：在采集到的婴儿呼吸状况信息与第一呼吸异常阈值相对应的情况下，基于与动作状况信息对应的状态模式信息指示中央处理模块1转换状态模式并还与智能终端3进行信息交互以执行身体状况分析以确定第二呼吸异常阈值，在第一呼吸异常阈值与第二呼吸异常阈值不相同的情况下，按照增大第二呼吸异常阈值的占比且减小第一呼吸异常阈值的占比的方式生成在该状态模式下的第三呼吸异常阈值并由此完成婴儿配置文件的更新过程。

本发明提供的基于微波信号监测的智能床垫，由于采用微波作为探测媒介，无需任何器件或是导线接触婴儿身体并且能够在婴儿处于任何体态下进行检测，解决了现有技术中仅能在仰卧状态进行检测的局限性，同时达到了更强的分辨力和更高的检测准确性。本发明通过对婴儿的动作状况进行监测得到详细区分的婴儿当前状态信息，结合由微波信号探测得到的呼吸心跳信息和当前状态信息进行分析，能够对婴儿在不同状态下不同的呼吸情况准确判定，避免报警次数频发或不能准确报警的问题，比传统的单纯的固定阈值的报警方法相比具有更低的误警率，为监护人提供科学有效的监护辅助效果以减轻监护人照护难度。

现有技术中只是根据单次的监测数据直接确定下次的监测范围，由于平行监测次数太少而无法避免较大的偶然误差导致这样得到的监测范围不具备代表性，而且无法达到对婴幼儿的呼吸异常有效可靠的监测作用。本发明提供的智能床垫，通过设置在床垫使用初期采用范围较大的与多个其它智能床垫进行信息交互所确定的第一呼吸异常阈值，结合采用范围较小单次检测到的第二呼吸异常阈值来逐渐对所述第一呼吸异常阈值进行修正，该修正过程不仅能够在有效范围内保证监测的可靠性，保证每一次婴幼儿的呼吸异常状况能够被检测到，避免了现有技术中通常是需要长时间采集当前用户大量数据才能开始发挥监测作用的问题，而且同时不断修正后得到的第三呼吸异常阈值能够逐渐逼近最适合当前用户的具有个体差异性的准确范围以此提高了监测的准确性，弥补了现有技术中针对婴幼儿呼吸检测过程中阈值确定难度大的问题。

现有技术中的检测在任何时刻都保持高度警惕性和注意力是不切实际的，尤其对于那些更可能出现呼吸问题的婴儿，本发明能够更加有效地提示其监护人提高警惕，使其能够在短期内采取行动，更重要的是有利于长期改进出现呼吸问题的风险。在对被监护婴幼儿的呼吸状况进行监测的同时，还基于为每一个婴儿单独配置的婴儿配置文件提供专业有效的护理建议信息，不仅仅根据当前采集信息对监护人发出提示或预警，还为监护人提供了更全面准确的长期照料辅助。

优选的，动作状况信息至少包括该婴儿的动作幅度信息、肢体动作信息、面部动作信息等根据婴儿可穿戴装置以及安装在床垫上的摄像装置采集到的动作信息，状态模式信息至少包括玩闹状态、安静状态、入睡状态、觉醒状态以及睡眠状态等，根据存储的与动作状况信息对应的状态模式信息，中央处理模块1转换为相对应的状态模式，从而在不同的状态模式下具有针对性更强的第二呼吸异常阈值。

尤其是对于经常哭闹的婴儿来说，过于频繁地哭闹容易导致监护人的关注力下降，一般不会在婴儿进行哭闹的第一时间对婴儿进行查看，在未听到哭闹时监护人会以为婴儿哭倦自己安静了下来，而忽略了很可能是由于该婴儿呼吸道堵塞或出现屏气发作的呼吸暂停行为，同样地对于将奶瓶留给婴儿独自进食而监护人不在身边时，更加不易发觉婴儿出现呛奶或其它导致呼吸暂停的情况，而且要求监护人无时无刻地关注孩子的呼吸情况也不实际，并不是每一次的哭闹或喝奶都会出现呼吸问题，另一方面过度地松懈警惕又不能达到有效照料效果。在采集到的婴儿呼吸状况信息与第一呼吸异常阈值相对应的情况下，即为当前婴儿的呼吸状况触发了第一呼吸异常阈值，对监护人进行预警提示的同时通过身体状况分析后得到第二呼吸异常阈值，基于每一次进行预警时的当前婴儿动作状态信息进行判断当前的第一呼吸异常阈值是否符合有效预警。在当前的第一呼吸异常阈值为无效预警的情况下，得到更为准确的第二呼吸异常阈值，按照增大第二呼吸异常阈值的占比且减小第一呼吸异常阈值的占比的方式，生成在该状态模式下的第三呼吸异常阈值并由此完成婴儿配置文件的更新过程，将初始的第一呼吸异常阈值更新为当前的第三呼吸异常阈值，使得该智能床垫在不断的更长时间的使用下能够更加贴合各个婴儿不同的实际情况，同时提高了该智能床垫的检测准确性。优选的，呼吸异常阈值可以为呼吸速率的变化率的阈值，即为在呼吸速率骤然变化时其变化率较大，由此也能够及时且准确地判断出婴儿的呼吸急促或呼吸暂停等呼吸异常行为。例如在未听到哭闹时监护人会以为婴儿哭倦自己安静了下来，监护人很容易忽略了可能是由于该婴儿呼吸道堵塞或出现屏气发作的呼吸暂停行为，而此时的能够通过比对该哭闹状态下对应的第三呼吸异常阈值来对其进行准确有效地监测。

优选的，婴儿配置文件至少包括婴儿的年龄、体重、过往病史、平均活动量、周围环境温度等根据婴儿可穿戴装置以及安装在床垫上的摄像装置采集到的婴儿基本信息。在该婴儿使用智能床垫的初始阶段，虽然未达到足够的有关该婴儿的身体状况信息以及呼吸状况信息，但通过中央处理模块1与多个其它智能床垫进行信息交互，并以其它智能床垫的婴儿配置文件与其它智能床垫的第三呼吸异常阈值相对应的方式进行存储，由此中央处理模块1能够基于该婴儿的配置文件对其它智能床垫采集到的信息进行比对，并生成在使用该智能床垫的初始阶段内针对该婴儿所提供的第一呼吸异常阈值。例如，婴儿配置文件中的多个婴儿基本信息按照一定的比重以及基本阈值范围进行排序，比如优先排列具有相同的年龄且具有同样过往病史的其他智能床垫信息，比如优先排列在同样的年龄下超出或低于体重基本阈值范围的差值相同的其他智能床垫信息，因此使得该智能床垫的初始阶段为该婴儿提供最符合其特殊个体情况的第一呼吸异常阈值，保证即使是在使用的初期也能够具有有效的检测能力。

根据一种优选实施方式，智能床垫还包括用于检测婴儿生理信息且与中央处理模块1连接的生理信息采集模块2，身体状况分析的步骤至少包括：

S1：通过设置在智能床垫上的至少一个第一方向动作采集单元获取包含目标对象的第一输入图像，并基于第一输入图像与预存储的多个包含目标对象的参照图像之间的局部特征匹配结果检索确定至少一个与第一输入图像相类似的至少一个第一参照图像及与该第一参照图像所对应的第一类似度。

S2：通过设置在智能床垫上的至少一个第二方向动作采集单元获取包含目标对象的第二输入图像，并基于第二输入图像与预存储的多个包含目标对象的参照图像之间的局部特征匹配结果检索确定至少一个与第二输入图像相类似的至少一个第二参照图像及与该第二参照图像所对应的第二类似度。所述第一方向动作采集单元和所述第二方向动作采集单元分别可以为设于所述床垫上或上方的能够采集到婴儿面部图像的位置处的图像采集器，分别可以设置在前后位置或是左右位置，避免单一的图像采集装置在婴儿背对时不能采集到有效图像的问题，相对设置的第一方向动作采集单元和第二方向动作采集单元中至少其一能够采集到包含婴儿面部的图像，由此保证所述身体状况评估模块对当前用户的状态模式信息的准确判断。

S3：在采集到的婴儿呼吸状况信息与第一呼吸异常阈值相对应的第一时刻下，通过设于智能床垫上的至少一个生理信息采集模块2采集到的该婴儿的生理信息与婴儿配置文件中的预设生理信息之间的相关性进行分析，并在生成与相关性对应的异常生理信息时确定第二时刻。优选的，所述相关性即为一一对应关系，可以通过监护人提前输入进行预设并随时间采集的生理信息进行更新，使得该床垫能够适用于长期使用。

S4：在第一类似度与第二类似度中数值较高之一高于预设类似度阈值的情况下，生成与第一类似度与第二类似度中数值较高之一所对应的状态模式信息，并指示呼吸异常检测模块601采集并输出与第二时刻相对应的第二呼吸异常阈值。在第一类似度与第二类似度中得到数值较高之一的第一类似度或第二类似度，并通过与预设的类似度阈值进行比对，在所述输入图像与参照图像满足类似度阈值的情况下说明当前婴儿即为该参照图像所对应的状态模式。其中所述参照图像是按照与状态模式信息相对应的方式预先由监护人等对婴儿的日常行为进行采集并编辑后预存储的，相应的状态模式信息可以包括有婴儿睡眠状态、婴儿进食状态、婴儿哭闹状态或婴儿玩闹状态等多个具有不同的可识别的面部特征的信息，以便于能够通过局部面部特征比对准确确定当前婴儿的状态模式信息。由于在不同的状态模式信息下婴儿的正常心率范围阈值也随之变化，改变了传统的单一阈值的形式，能够基于对应的不同心率范围阈值对该第一呼吸异常阈值进行是否符合有效预警的判断，来达到更符合不同婴幼儿不同状态下的个体差异性。优选的，所述第一呼吸异常阈值也是按照不同的状态模式信息进行分别存储的。

根据一种优选实施方式，身体状况评估模块602被配置为用于执行以下步骤：获取用于对婴儿进行动作状况检测的动作状况信息，并根据动作状况信息对该婴儿进行动作状况分析，分析得到与动作状况信息对应的状态模式信息。

根据一种优选实施方式，动作状况信息至少包括该婴儿的动作幅度信息，其中，动作状况分析的步骤至少包括：在采集的动作中周期性地检测符合特定幅度范围内的动作并将符合特定幅度范围内的动作记录为动作幅度信息，根据一个周期内检测到的动作幅度信息次数与预设次数阈值进行比对并分析得到与动作幅度信息次数相对应的状态模式信息。

优选的，通过身体状况评估模块602检测婴儿的肢体动作状况，并且按照一定的周期性对采集到的肢体动作进行检测，得到动作幅度符合特定幅度范围的动作，并将符合特定幅度范围内的动作记录为动作幅度信息，根据一个周期内检测到的动作幅度信息次数与预设次数阈值进行比对，分析得到与动作幅度信息次数相对应的状态模式信息。优选的，通过身体状况评估模块602检测到的动作幅度信息包括大动作幅度和小动作幅度，如果检测的动作幅度大于预设动作幅度阈值，则记录为一次大动作幅度。如果检测的动作幅度小于预设动作幅度阈值，则记录为一次小动作幅度。优选的，依据一个周期为3分钟内检测到的动作幅度信息次数，与预设次数阈值为4次来判定该婴儿所处状态模式：如果该婴儿在连续的两个周期内分别检测到4次以上大动作幅度，则判定该婴儿处于玩闹模式。如果该婴儿在连续的两个周期内分别检测到4次以上小动作幅度，则判定该婴儿处于安静模式。如果该婴儿在连续的两个周期内先后分别检测到4次以上小动作幅度和2次以下小动作幅度，则判定该婴儿处于入睡模式。如果该婴儿在连续的两个周期内先后分别检测到2次以下小动作幅度和4次以上小动作幅度/大动作幅度，则判定该婴儿处于觉醒模式。如果该婴儿在连续的两个周期内均检测到2次以下小动作幅度，则判定该婴儿处于睡眠模式。优选的，监护人能够通过智能终端3对周期的时间段和预设次数阈值进行调整，使得智能床垫能够适用于不同婴幼儿的不同情况，以此获得对婴儿所处状态模式的更准确判断。

根据一种优选实施方式，呼吸异常检测模块601至少包括呼吸确定单元501、呼吸记录单元502和呼吸频率计算单元503，呼吸确定单元501用于在采集的声音中周期性地检测具有特定频率成分的声音并将具有特定频率成分的声音传输至呼吸记录单元502，呼吸记录单元502用于在接收到的具有特定频率成分的声音中检测并记录单次完整的呼吸，呼吸频率计算单元503用于根据一定时间内检测到的完整呼吸的次数计算婴儿的呼吸频率并将呼吸频率信息输出至中央处理模块1。同时通过呼吸异常检测模块601发射微波信号以检测婴儿呼吸状况，呼吸异常检测模块601至少包括呼吸确定单元501、呼吸记录单元502和呼吸频率计算单元503。呼吸确定单元501在采集的声音中周期性地检测具有特定频率成分的声音，并且将具有特定频率成分的声音传输至呼吸记录单元502。其中，由于在智能床垫的使用初期系统，需要通过采集的婴幼儿日常中处于不同状态下的声音频率特征并进行存储，因此特定频率可以通过婴儿配置文件进行设定。呼吸记录单元502用于在接收到的具有特定频率成分的声音中检测并记录单次完整的呼吸。优选的，一次完整的呼吸的检测包括两部分：检测呼吸开始状态和呼吸结束状态。检查目标频域数据中的频点的能量值，如果呼吸未开始，而且目标频域中的频点能量值有大于设定的上限阈值的，则判断为呼吸已开始，设为呼吸开始状态；如果呼吸已开始，而且目标频域中的频点能量值全部小于设定的下限阈值，则判断呼吸已结束，设为呼吸结束状态。如果连续经历了呼吸开始状态和呼吸结束状态，则记录为一次完整的呼吸。呼吸频率计算单元503用于根据一定时间内检测到的完整呼吸的次数计算婴儿的呼吸频率，并将计算得到的呼吸频率信息输出至中央处理模块1。优选的，呼吸频率计算单元503首先对音频数据处理模块输出的呼吸信息进行累加计数，作为当前的呼吸次数。然后使用一个长度为L(实施例中L＝5)的滑动窗口，来保存连续L个时间点的实时的呼吸次数。当滑动窗口初始化完毕，其长度等于L以后，窗口不断前移。每次窗口前移，位于窗口头部的数据就会滑出窗口，该数据就是L时间之前的呼吸次数。利用L时间之前的呼吸次数和当前的呼吸次数，就可以得到L时间内的呼吸次数，进而就得到了时间L内的平均呼吸频率信息次/分钟。由此完成了通过呼吸异常检测模块601采集进来的声音信号得到该婴幼儿的呼吸频率。优选的，在环境安静以及用户的呼吸比较平缓的情况下，呼吸异常检测模块601采集不到任何的声音，使得在整个频域范围内，所有频点的能量都几乎是0，只存在分布于整个频带范围内的白噪声。

根据一种优选实施方式，呼吸异常检测模块601被配置为用于执行如下步骤：获取用于对婴儿进行呼吸状况分析的呼吸状况信息，并根据呼吸状况信息对该婴儿进行呼吸状况分析，分析得到该婴儿的呼吸状况分析结果。

根据一种优选实施方式，呼吸状况信息至少包括呼吸频率信息和状态模式信息，其中，呼吸状况分析的步骤至少包括：根据状态模式信息得到与状态模式对应的呼吸状况分析参数并将呼吸频率信息与呼吸状况分析参数进行呼吸状况分析得到呼吸状况分析结果。

将由上述得到的呼吸频率信息和状态模式信息组成的呼吸状况信息，输入至呼吸异常检测模块601对该婴儿进行呼吸状况分析。首先根据状态模式信息得到预设的与状态模式对应的呼吸状况分析参数，再将呼吸频率信息与呼吸状况分析参数进行呼吸状况分析，以此得到该婴儿的呼吸状况分析结果。例如，根据呼吸频率信息得到与时间相对应的波形图，可以通过波峰之间的间距来估算出该婴儿是否处于稳定范围，如果两个波峰之间是4秒，那么估算出的呼吸值为15次/分钟。此处可以定义12～18次/分钟为稳定范围。优选的，由于在智能床垫的使用初期系统，需要通过采集的婴幼儿日常中处于不同状态下的呼吸状况并进行预存储，因此波峰之间的时间段和呼吸值均可以通过婴儿配置文件进行设定。而在入睡模式和觉醒模式下均需要指示中央处理模块1向智能终端3发出该婴儿入睡提示信息和该婴儿从睡眠状态觉醒提示信息，以此为监护人提供了更好的监护效果，而无需时不时的查看婴儿的当前状态，能够在婴儿从睡眠状态醒过来的第一时间接收到提示以便于监护人及时进行照看，减少了婴幼儿在独自醒来后由于恐惧而哭闹等不必要引起的情况。

根据一种优选实施方式，更新过程被设置为将婴儿呼吸状况按照与时间信息相关的方式存储在婴儿配置文件中和/或智能终端3中，方式包括根据不同曰期的同一时间段的婴儿呼吸状况以不同形状的曲线和/或图形展示的方式，便于监护人更加直观的观察到婴幼儿的生长情况变化趋势。

根据一种优选实施方式，智能床垫还包括用于检测婴儿生理信息且与中央处理模块1连接的生理信息采集模块2，身体状况分析的步骤至少包括：基于将生理信息采集模块2采集到的该婴儿的生理信息与婴儿配置文件中的预设生理信息之间的相关性进行分析，并基于相关性对应的异常生理信息指示中央处理模块1向智能终端3发出异常生理信息提示和/或预警提示，不同于现有技术仅仅通过采集当前呼吸状况和体征状况进行提示或预警，本发明能够为监护人提供长期照料监护辅助效果。

根据一种优选实施方式，中央处理模块1还设置有与第三方医疗机构进行医疗信息关联且与身体状况分析模块进行信息交互的护理建议模块603，诊断建议模块基于该婴儿的异常生理信息进行诊断分析以得到对应的护理建议并指示中央处理模块1向智能终端3发出护理建议提示信息，和/或护理建议模块603基于智能床垫确定的地理位置信息匹配出该婴儿所处区域的第三方医疗机构，并将从第三方医疗机构获取的附近区域和/或特定时间段的疾病警示信息指示中央处理模块1向智能终端3发出疾病警示提示信息。

例如，当护理建议模块603基于第三方医疗机构提供的该婴儿所在社区区域内，最近一段时间的易发疾病和传染性疾病信息向由监护人操作的智能终端3发出护理建议提示信息，例如多晒太阳，增强患儿的体质，平时注意预防受凉及受惊，或减少出门频率以避免不可控的环境因素等护理建议，降低监护人由于缺乏专业知识而容易导致本身体质较弱的婴幼儿的患病几率，使得监护人能够根据护理建议有条理、科学地照护婴幼儿。例如，通过生理信息采集模块2中的声音采集装置能够对婴幼儿的声音特征进行长期采集，并结合基于微波信号采集到的呼吸状况信息对婴幼儿的身体状况进行分析诊断。通常如果婴儿喉咙、气管有水肿现象，贴近婴儿的口腔就会听到喉喘鸣，与打呼噜的声音完全不同，这种情况就属于异常呼吸现象。正常人喉部是由软骨支撑着的，以保证呼吸道的通畅，而婴幼儿由于母亲妊娠期营养不良、缺钙或其他原因，致使喉软骨发育不良，不能起到支撑作用。这样，喉部的组织就会在吸气时下塌，造成呼吸道的阻塞而引起喘鸣。对症状较轻的患儿来说，先天性喉鸣对其生长发育及营养状况并无明显的影响，但临床表现严重的患儿，可因为呼吸困难及长期缺氧而导致漏斗胸或鸡胸，因为肺功能受到影响，有些患儿可出现心脏扩大。患有喉喘鸣的婴幼儿，临床症状往往在出生后即出现，也可在出生数周后发生。喉喘鸣发作可表现为持续性的，也可以是间歇性的，患儿在睡眠或安静时常无症状，但啼哭时或受到惊吓时症状则比较明显，多数患儿哭吵和咳嗽时并无嘶哑。护理建议模块603指示中央处理模块1向智能终端3发出监护人应及时将婴幼儿送往医院诊治，或建议平时注意预防受凉及受惊以免发生呼吸道感染和喉痉挛等提示信息。

根据一种优选实施方式，身体状况评估模块602包括红外传感器、振动传感器和摄像头中的一种或多种，呼吸异常检测模块601包括微波传感器，生理信息采集模块2包括体温传感器、心率传感器或压电传感器中的一种或多种，智能终端3包括电脑、手机或平板电脑中的一种或几种。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于微波信号监测的智能床垫，其特征在于，所述智能床垫至少包括均与中央处理模块(1)连接的用于发射微波信号检测婴儿呼吸状况的呼吸异常检测模块(601)、用于检测婴儿肢体动作状况的至少一个身体状况评估模块(602)和由监护人操作的智能终端(3)，其中，

所述中央处理模块(1)与多个所述智能床垫进行信息交互以基于用于存储婴儿基本信息的婴儿配置文件来确定第一呼吸异常阈值，并且所述呼吸异常检测模块(601)被配置为：在采集到的所述婴儿呼吸状况信息与所述第一呼吸异常阈值相对应的情况下，基于与所述动作状况信息对应的状态模式信息指示所述中央处理模块(1)转换状态模式并还与所述智能终端(3)进行信息交互以执行身体状况分析以确定第二呼吸异常阈值，在所述第一呼吸异常阈值与所述第二呼吸异常阈值不同的情况下，按照增大所述第二呼吸异常阈值的占比且减小所述第一呼吸异常阈值的占比的方式生成在该状态模式下的第三呼吸异常阈值并由此完成所述婴儿配置文件的更新过程。

2.如权利要求1所述的智能床垫，其特征在于，所述智能床垫还包括用于检测婴儿生理信息且与所述中央处理模块(1)连接的生理信息采集模块(2)，所述身体状况分析的步骤至少包括：

通过设置在所述智能床垫上的至少一个第一方向动作采集单元获取包含目标对象的第一输入图像，并基于所述第一输入图像与预存储的多个包含目标对象的参照图像之间的局部特征匹配结果检索确定至少一个与所述第一输入图像相类似的至少一个第一参照图像及与该第一参照图像所对应的第一类似度；

通过设置在所述智能床垫上的至少一个第二方向动作采集单元获取包含目标对象的第二输入图像，并基于所述第二输入图像与预存储的多个包含目标对象的参照图像之间的局部特征匹配结果检索确定至少一个与所述第二输入图像相类似的至少一个第二参照图像及与该第二参照图像所对应的第二类似度；

在采集到的所述婴儿呼吸状况信息与所述第一呼吸异常阈值相对应的第一时刻下，通过设于所述智能床垫上的至少一个生理信息采集模块(2)采集到的该婴儿的所述生理信息与所述婴儿配置文件中的预设生理信息之间的相关性进行分析，并在生成与所述相关性对应的异常生理信息时确定第二时刻；

在所述第一类似度与所述第二类似度中数值较高之一高于预设类似度阈值的情况下，生成与所述第一类似度与所述第二类似度中数值较高之一所对应的状态模式信息，并指示呼吸异常检测模块(601)采集并输出与所述第二时刻相对应的第二呼吸异常阈值。

3.如前述权利要求之一所述的智能床垫，其特征在于，所述呼吸异常检测模块(601)至少包括呼吸确定单元(501)、呼吸记录单元(502)和呼吸频率计算单元(503)，其中，所述呼吸确定单元(501)用于在采集的声音中周期性地检测具有特定频率成分的声音并将所述具有特定频率成分的声音传输至所述呼吸记录单元(502)，所述呼吸记录单元(502)用于在接收到的所述具有特定频率成分的声音中检测并记录单次完整的呼吸，所述呼吸频率计算单元(503)用于根据一定时间内检测到的完整呼吸的次数计算婴儿的呼吸频率并将所述呼吸频率信息输出至所述中央处理模块(1)。

4.如前述权利要求之一所述的智能床垫，其特征在于，所述呼吸异常检测模块(601)还被配置为用于执行如下步骤：获取用于对婴儿进行呼吸状况分析的呼吸状况信息，并根据所述呼吸状况信息对该婴儿进行呼吸状况分析，分析得到该婴儿的呼吸状况分析结果。

5.如前述权利要求之一所述的智能床垫，其特征在于，所述呼吸状况信息至少包括所述呼吸频率信息和状态模式信息，其中，所述呼吸状况分析的步骤至少包括：根据所述状态模式信息得到与所述状态模式对应的呼吸状况分析参数并将所述呼吸频率信息与所述呼吸状况分析参数进行呼吸状况分析得到所述呼吸状况分析结果。

6.如前述权利要求之一所述的智能床垫，其特征在于，所述身体状况评估模块(602)被配置为用于执行以下步骤：获取用于对婴儿进行动作状况检测的动作状况信息，并根据所述动作状况信息对该婴儿进行动作状况分析，分析得到与所述动作状况信息对应的状态模式信息。

7.如前述权利要求之一所述的智能床垫，其特征在于，所述动作状况信息至少包括该婴儿的动作幅度信息，其中，所述动作状况分析的步骤至少包括：

在采集的动作中周期性地检测符合特定幅度范围内的动作并将所述符合特定幅度范围内的动作记录为所述动作幅度信息，根据一个周期内检测到的所述动作幅度信息次数与预设次数阈值进行比对并分析得到与所述动作幅度信息次数相对应的状态模式信息。

8.如前述权利要求之一所述的智能床垫，其特征在于，所述更新过程被配置为将所述婴儿呼吸状况按照与时间信息相关的方式存储在所述婴儿配置文件中和/或所述智能终端(3)中，所述方式包括根据不同日期的同一时间段的所述婴儿呼吸状况以不同形状的曲线和/或图形展示的方式。

9.如前述权利要求之一所述的智能床垫，其特征在于，所述身体状况分析的步骤至少包括：

基于将所述生理信息采集模块(2)采集到的该婴儿的所述生理信息与所述婴儿配置文件中的预设生理信息之间的相关性进行分析，并基于与所述相关性对应的异常生理信息指示所述中央处理模块(1)向所述智能终端(3)发出异常生理信息提示和/或预警提示。

10.如前述权利要求之一所述的智能床垫，其特征在于，所述中央处理模块(1)还设置有与第三方医疗机构进行医疗信息关联且与所述身体状况分析模块进行信息交互的护理建议模块(603)，所述诊断建议模块基于该婴儿的所述异常生理信息进行诊断分析以得到对应的护理建议并指示所述中央处理模块(1)向所述智能终端(3)发出护理建议提示信息，和/或

所述护理建议模块(603)基于所述智能床垫确定的地理位置信息匹配出该婴儿所处区域的所述第三方医疗机构，并将从所述第三方医疗机构获取的附近区域和/或特定时间段的疾病警示信息指示所述中央处理模块(1)向所述智能终端(3)发出疾病警示提示信息。