CN111481217A - 一种基于雾计算的柔性认知衣服 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于雾计算的柔性认知衣服，该认知衣服包括衣服主体，均嵌套在所述衣服主体夹层中的供电模组、传感器模组、数据预处理模块、无线通信模块、雾节点模块以及认知交互模块；本申请提供的认知衣服可以利用WiFi无线局域网完成数据的传输和卸载，同借助雾计算技术进行弹性资源分配与平台搭建，完成数据的分析和处理，大幅度提高传输的速度与能耗利用率，达到实时监测情感数据的目的。所有模块都通过纽扣嵌入到衣物上并且利用含有柔性材料所构成的保护加以保护，大大提高了使用的灵活性和方便性。更易于清洁、清理，且更易于达到完全防水的效果。

Description

一种基于雾计算的柔性认知衣服

技术领域

本发明涉及可穿戴智能设备技术领域，特别是涉及一种基于雾计算的柔性认知衣服。

背景技术

随着经济文化的飞速发展以及社会压力的不断增大，人们越来越希望获得更多的情感陪护来保持一个健康积极的心态。因此，实时情感认知与监测成为了一项重要需求。由于传统的情感陪护更多依靠被动接受陪护请求，难以对人们的心理状态做出长时间、准确、及时的认知与疏导。所以，用户难以获得高质量的情感陪护服务。

穿戴式传感器常用于收集用户实时生理指标，为后台数据分析提供数据支持。但传统穿戴式人体传感器设备由于其携带性差的原因，用户在使用过程中常常伴随着不适感，在潜意识中抗拒使用该类设备。现有的智能监测设备如手环也存在移动稳定性不足，生理参数测量不精确且参数维度过少的问题。同时，由于网络带宽的限制，无线传输的时延成为了数据实时性的最大问题。

发明内容

本发明提供了一种基于雾计算的柔性认知衣服。通过雾计算技术，数据的传输时延问题得到了解决且衣物作为人们日常的生活必需品，是作为监测器部署载体的最佳选择。

本发明提供了如下方案：

一种基于雾计算的柔性认知衣服，包括：

衣服主体，均嵌套在所述衣服主体夹层中的供电模组、传感器模组、数据预处理模块、无线通信模块、雾节点模块以及认知交互模块；

所述传感器模组用于获取人体生理参数以及用户所处环境的实时情况信息；

所述数据预处理模块用于接收所述传感器模组发送的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息，并将所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息转化为所述雾节点模块可处理的格式；

所述无线通信模块通信模块用于将所述雾节点模块处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息发送至所述雾节点模块；

所述雾节点模块用于将接收到的所述处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息通过混合深度模型获得用户情感信息；

所述认知交互模块用于接收所述用户情感信息，并根据所述用户情感信息与用户进行情绪交互。

优选地：所述供电模组、所述传感器模组、所述数据预处理模块、所述无线通信模块、所述雾节点模块以及所述认知交互模块均可防水的嵌套在所述衣服主体的夹层中。

优选地：所述供电模组、所述传感器模组、所述数据预处理模块、所述无线通信模块、所述雾节点模块以及所述认知交互模块均采用无线信号传输的方式实现彼此之间的数据交互。

优选地：所述供电模块以无线的方式为所述传感器模组、所述数据预处理模块、所述无线通信模块以及所述认知交互模块供电且以有线的方式为所述雾节点模块供电。

优选地：所述供电模块与所述雾节点模块通过导电纤维组成的纺织干电极相连。

优选地：所述传感器模组包括多个传感器，各传感器均采用按扣的形式嵌套在所述衣服主体夹层中；所述传感器包括无线信号发射器、无线能量接收器以及传感设备，所述无线信号发射器、所述无线能量接收器以及所述传感设备通过柔性导线首尾相连。

优选地：多个所述传感器包括用于获取人体生理参数的体测传感器以及用于获取所述用户所处环境的实时情况信息的光学传感器和湿度传感器；各个传感器与所述衣服主体的连接位置为根据传感器的类型及用途所确定。

优选地：所述雾节点模块包括处理器、无线发送接收装置以及存储器，所述存储器通过数据连接线分别与所述处理器以及所述无线发送接收装置相连。

优选地：所述雾节点模块接收到所述处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息后，执行以下操作：

判断是否有可连接的已确认信赖的智能终端设备；

如果是，则将所述处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息发送至所述智能终端设备，以便所述智能终端设备对处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息进行储存并运算生成用户情感信息并将所述用户情感信息返回所述雾节点模块；

如果否，则通过所述处理器对处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息进行储存并运算生成用户情感信息并将所述用户情感信息。

优选地：所述认知交互模块包括警告装置以及终端设备；所述认知交互模块用于执行以下操作：

对所述用户情感信息进行判断，是否出现情况状况糟糕；

如果是，则启动所述警告装置发出告警；

如果否，则经由所述无线通信模块将所述用户情感信息发送至所述终端设备。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

通过本发明，可以实现一种基于雾计算的柔性认知衣服，在一种实现方式下，该认知衣服可以包括衣服主体，均嵌套在所述衣服主体夹层中的供电模组、传感器模组、数据预处理模块、无线通信模块、雾节点模块以及认知交互模块；所述传感器模组用于获取人体生理参数以及用户所处环境的实时情况信息；所述数据预处理模块用于接收所述传感器模组发送的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息，并将所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息转化为所述雾节点模块可处理的格式；所述无线通信模块通信模块用于将所述雾节点模块处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息发送至所述雾节点模块；所述雾节点模块用于将接收到的所述处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息通过混合深度模型获得用户情感信息；所述认知交互模块用于接收所述用户情感信息，并根据所述用户情感信息与用户进行情绪交互。本申请提供的认知衣服可以利用WiFi无线局域网完成数据的传输和卸载，同借助雾计算技术进行弹性资源分配与平台搭建，完成数据的分析和处理，大幅度提高传输的速度与能耗利用率，达到实时监测情感数据的目的。所有模块都通过纽扣嵌入到衣物上并且利用含有柔性材料所构成的保护加以保护，大大提高了使用的灵活性和方便性。更易于清洁、清理，且更易于达到完全防水的效果。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于雾计算的柔性认知衣服包含的各电路元件的连接框图;

图2是本发明实施例提供的一种基于雾计算的柔性认知衣服的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的供电模组的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的传感器的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的雾节点模块的结构示意图。

图中：衣服主体1、供电模组2、无线能量发射器21、蓄电器22、开关23、有线输电口24、充电口25、备用电源26、纺织干电极27、传感器模组3、体温传感器31、心肌传感器32、脉搏传感器33、血氧传感器34、心电图传感器35、脑电传感器36、声学传感器37、光学传感器38、湿度传感器39、无线信号发射器311、无线能量接收器312、传感设备313、柔性导线314、数据预处理模块4、无线通信模块5、雾节点模块6、处理器61、无线发送接收装置62、存储器63、数据连接线64、充电插口65、认知交互模块7、警告装置71、终端设备72、智能终端设备8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参见图1、图2、图3、图4、图5，为本发明实施例提供的一种基于雾计算的柔性认知衣服，如图1、图2所示，该衣服包括衣服主体1，均嵌套在所述衣服主体1夹层中的供电模组2、传感器模组3、数据预处理模块4、无线通信模块5、雾节点模块6以及认知交互模块7；该衣服主体1可以由弹性棉纺面料构成，舒适贴身。所述供电模组2、所述传感器模组3、所述数据预处理模块4、所述无线通信模块5、所述雾节点模块6以及所述认知交互模块7均采用无线信号传输的方式实现彼此之间的数据交互。采用无线通信的方式可以有效的减少布线。

进一步的，如图3所示，所述供电模块2以无线的方式为所述传感器模组3、所述数据预处理模块4、所述无线通信模块5以及所述认知交互模块7供电且以有线的方式为所述雾节点模块6供电。所述供电模块2嵌在所述衣服主体1的纺织布料的内侧，供电模块轻薄且质软不会造成不适感，同时供电模块采取无线方式对各个传感器进行充电，因内置雾节点模块耗电量的需求对其采取有线方式进行充电，两种方式并行保证低耗能与高实用性。所述供电模块2与所述雾节点模块6通过导电纤维组成的纺织干电极相连。供电模块2与雾节点模块6可以利用极性导电纤维组成的高舒适度的纺织干电极进行导电，不需要拉线和接头，提高了有线充电方式的便利性和安全性，无线充电方式的引入提高了可实用性。可以想到的是，本申请还可以提供备用电池保证电池出现故障时能够及时更换。

所述传感器模组3用于获取人体生理参数以及用户所处环境的实时情况信息；所述传感器模组3包括多个传感器，各传感器均采用按扣的形式嵌套在所述衣服主体1夹层中；如图4所示，所述传感器包括无线信号发射器311、无线能量接收器312以及传感设备313，所述无线信号发射器311、所述无线能量接收器313以及所述传感设备通过柔性导线314首尾相连。具体的，多个所述传感器包括用于获取人体生理参数的体测传感器以及用于获取所述用户所处环境的实时情况信息的光学传感器和湿度传感器；各个传感器与所述衣服主体1的连接位置为根据传感器的类型及用途所确定。体测传感器可以包括体温传感器31、心肌传感器32、脉搏传感器33、血氧传感器34、心电图传感器35、脑电传感器36、声学传感器37人体生理参数传感器能够实时收集多维度的用户生理信息，同时依靠光学传感器38与湿度传感器39能够准确精准获悉用户所处环境的实时情况。所有传感器都嵌套在衣物内夹层中，使用柔性轻薄材料保证数据测量的准确性，同时避免用户在使用时感受到不适感。所有传感器节点采取无线充电方式，保证传感器拆卸方便，衣物可以反复水洗，安全性和耐用性大大提高。

具体的，体温传感器31、心肌传感器32、脉搏传感器33、血氧传感器34、心电图传感器35、脑电传感器36、声学传感器37、光学传感器38、湿度传感器39由电池模组以无线充电方式进行充电。用于测量人体实时脉搏波描记信号的脉搏传感器33位于衣服手腕处；用于记录人体实时体温的体温传感器31位于衣服腋下部位；用于测量人体实时心电信号的心电图传感器35位于左心房部位；用于测量人体实时心肌活动信号的心肌传感器32位于人体左胸靠下部位；用于测量人体血液中实时氧气含量的血氧传感器34位于人体右胳膊部位；用于测量人体实时语音信息的声学传感器37位于人体左肩处、用于全方位测量人体实时脑电信息的脑电传感器36位于人体左后脑勺处、脑电传感器位于人体头顶、脑电传感器位于人体右后脑勺；用于测量户外实时光照情况的光学传感器38位于人体右肩处；用测量户外实时湿度情况的湿度传感器39位于人体左臂处。用于计算存储实时数据的内置认知雾节点模块6位于人体腹部部位。所有传感器衣纽扣的形式镶嵌在衣物内侧，与人体直接接触，由于无线充电使得本发明跟普通衣物一样，拆洗方便，穿戴舒适。无线充电与有线充电策略并行的实施保证了衣物的低耗能性以及实用性。

所述数据预处理模块4用于接收所述传感器模组3发送的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息，并将所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息转化为所述雾节点模块6可处理的格式。

所述无线通信模块通信模块5用于将所述雾节点模块6处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息发送至所述雾节点模块。所述无线通信模块5将数据预处理模块整合后的信息通过wifi无线局域网络快速且安全地传送至雾节点。

所述雾节点模块6用于将接收到的所述处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息通过混合深度模型获得用户情感信息；具体的，如图5所示，所述雾节点模块6包括处理器61、无线发送接收装置62以及存储器63，所述存储器63通过数据连接线64分别与所述处理器61以及所述无线发送接收装置62相连。所述雾节点模块6接收到所述处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息后，执行以下操作：

判断是否有可连接的已确认信赖的智能终端设备8；

如果是，则将所述处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息发送至所述智能终端设备8，以便所述智能终端设备8对处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息进行储存并运算生成用户情感信息并将所述用户情感信息返回所述雾节点模块6；

如果否，则通过所述处理器61对处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息进行储存并运算生成用户情感信息并将所述用户情感信息。

所述雾节点模块6将其接受到的数据进行整合分析，通过混合深度模型将实时参数转化为用户的情感数据。该雾节点第一优先级选择情感认知衣已确认信赖的智能手机作为运算存储设备，第二优先级选择情感认知衣自带的内置雾节点。

所述认知交互模块7用于接收所述用户情感信息，并根据所述用户情感信息与用户进行情绪交互。具体的，所述认知交互模块包括警告装置71以及终端设备72；所述认知交互模块7用于执行以下操作：

对所述用户情感信息进行判断，是否出现情况状况糟糕；

如果是，则启动所述警告装置71发出告警；

如果否，则经由所述无线通信模块将所述用户情感信息发送至所述终端设备72。

所述认知交互模块通过接收到的用户情感信息，对用户进行及时的情绪交互，当出现特别异常信息时发出警告信息，申请人员看护。

为了保证本申请提供的衣服可以实现水洗，所述供电模组、所述传感器模组、所述数据预处理模块、所述无线通信模块、所述雾节点模块以及所述认知交互模块均可防水的嵌套在所述衣服主体的夹层中。

本申请提供的认知衣服在使用时，用户穿着情感认知衣服，打开供电模组2的开关。传感器模组3打开各传感器，传感器开始收集人体生理参数及户外光照湿度参数，交由数据预处理模块4进行数据与处理，将其转化为雾节点模块6可以处理的数据，经由无线通信模块5发送至雾节点模块6。雾节点模块6通过WiFi信号，搜集附近是否已信赖终端设备，若有则选择已信赖终端设备否则选择内置雾节点。雾节点模块6经过对数据进行运算经由无线通信模块5发送情感状态数据交由认知交互模块7。认知交互模块7判断用户实时情感信息，若情绪状况糟糕则启动警告装置71通知人员看护，反之则经由无线通信模块将情感实时信息传送至移动终端72进行显示。

所述雾技术，可根据用户实时的脉搏指数、体温指数、心电指数、心肌指数、血液中的含氧量指数、脑电信息、语音信息以及户外的光学指数、湿度指数等数据通过深度混合模型进行数据分析，准确推断出用户该时刻的情绪状态。雾将用户的无标签数据如脉搏指数、体温指数、心电指数、心肌指数、血液中的含氧量指数、脑电信息、语音信息交由DCNN神经网络进行特征提取，后以LSTM神经网络进行时序化特征再提取；同时将光学指数，湿度指数以LSTM神经网络进行特征提取；两类特征后交于DBN神经网络进行特征融合；最后通过SVM分类器进行情感状态分类。用户在接收到认知模块发出的警报信号后有手动选择是否接受的权利，根据用户的判断作为有标签反馈，对网络识别结果进行强化学习，更改网络结构参数。网络会随着数据的实时更新，不断增强网络识别准确度，达到识别结果可以准确契合用户该时刻的情感。

本申请提供的衣服提供的传感器模组收集并整合了人体脉搏、体温、血氧、脑电图、心肌、心电图、语音等人体生理信号以及户外光照、湿度信号。通过提供多源异质的多维度提高模型准确度，更加准确地挖掘各维度数据之间的关联关系并确定相关度。所述雾节点模块中情感认知模型通过用户无标签生理数据以及有标签用户反馈数据利用深度强化学习网络，采用多类别学习策略决策当前用户情绪。同时通过强化学习算法提高用户定制化程度，根据用户的认知与习惯提高情绪识别准确率。数据存储以及计算可以通过雾节点完成。在情感认知衣上装配一个轻量级雾节点，利用所述无线通信模块完成数据传输，大幅降低了数据的传输时延同时减少了情感认知衣能耗。

本申请提供的认知衣服可以利用WiFi无线局域网完成数据的传输和卸载，同借助雾计算技术进行弹性资源分配与平台搭建，完成数据的分析和处理，大幅度提高传输的速度与能耗利用率，达到实时监测情感数据的目的。所有模块都通过纽扣嵌入到衣物上并且利用含有柔性材料所构成的保护加以保护，大大提高了使用的灵活性和方便性。更易于清洁、清理，且更易于达到完全防水的效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于雾计算的柔性认知衣服，其特征在于，包括衣服主体，均嵌套在所述衣服主体夹层中的供电模组、传感器模组、数据预处理模块、无线通信模块、雾节点模块以及认知交互模块；

所述传感器模组用于获取人体生理参数以及用户所处环境的实时情况信息；

所述数据预处理模块用于接收所述传感器模组发送的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息，并将所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息转化为所述雾节点模块可处理的格式；

所述无线通信模块通信模块用于将所述雾节点模块处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息发送至所述雾节点模块；

所述雾节点模块用于将接收到的所述处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息通过混合深度模型获得用户情感信息；

所述认知交互模块用于接收所述用户情感信息，并根据所述用户情感信息与用户进行情绪交互。

2.根据权利要求1所述的基于雾计算的柔性认知衣服，其特征在于，所述供电模组、所述传感器模组、所述数据预处理模块、所述无线通信模块、所述雾节点模块以及所述认知交互模块均可防水的嵌套在所述衣服主体的夹层中。

3.根据权利要求1所述的基于雾计算的柔性认知衣服，其特征在于，所述供电模组、所述传感器模组、所述数据预处理模块、所述无线通信模块、所述雾节点模块以及所述认知交互模块均采用无线信号传输的方式实现彼此之间的数据交互。

4.根据权利要求1所述的基于雾计算的柔性认知衣服，其特征在于，所述供电模块以无线的方式为所述传感器模组、所述数据预处理模块、所述无线通信模块以及所述认知交互模块供电且以有线的方式为所述雾节点模块供电。

5.根据权利要求4所述的基于雾计算的柔性认知衣服，其特征在于，所述供电模块与所述雾节点模块通过导电纤维组成的纺织干电极相连。

6.根据权利要求1所述的基于雾计算的柔性认知衣服，其特征在于，所述传感器模组包括多个传感器，各传感器均采用按扣的形式嵌套在所述衣服主体夹层中；所述传感器包括无线信号发射器、无线能量接收器以及传感设备，所述无线信号发射器、所述无线能量接收器以及所述传感设备通过柔性导线首尾相连。

7.根据权利要求6所述的基于雾计算的柔性认知衣服，其特征在于，多个所述传感器包括用于获取人体生理参数的体测传感器以及用于获取所述用户所处环境的实时情况信息的光学传感器和湿度传感器；各个传感器与所述衣服主体的连接位置为根据传感器的类型及用途所确定。

8.根据权利要求1所述的基于雾计算的柔性认知衣服，其特征在于，所述雾节点模块包括处理器、无线发送接收装置以及存储器，所述存储器通过数据连接线分别与所述处理器以及所述无线发送接收装置相连。

9.根据权利要求8所述的基于雾计算的柔性认知衣服，其特征在于，所述雾节点模块接收到所述处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息后，执行以下操作：

判断是否有可连接的已确认信赖的智能终端设备；

如果是，则将所述处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息发送至所述智能终端设备，以便所述智能终端设备对处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息进行储存并运算生成用户情感信息并将所述用户情感信息返回所述雾节点模块；

如果否，则通过所述处理器对处理后的所述人体生理参数以及所述用户所处环境的实时情况信息进行储存并运算生成用户情感信息并将所述用户情感信息。

10.根据权利要求1所述的基于雾计算的柔性认知衣服，其特征在于，所述认知交互模块包括警告装置以及终端设备；所述认知交互模块用于执行以下操作：

对所述用户情感信息进行判断，是否出现情况状况糟糕；

如果是，则启动所述警告装置发出告警；

如果否，则经由所述无线通信模块将所述用户情感信息发送至所述终端设备。

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