CN112022117B - 一种智能流量调节电动口罩的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能流量调节电动口罩的控制系统，包括：电动口罩和由用户操作的第一处理器，所述电动口罩至少包括通风配件和流量调节分析模块，其特征在于，所述流量调节分析模块可与所述第一处理器相无线连接而获得由所述第一处理器处理后得到的当前使用情境和/或心电信号，并结合根据历史数据所生成的与至少一个当前使用情境具有关联关系的当前用户的心率变化曲线，可对在当前当前使用情境下的用户心率数据的变化趋势进行预测，所述流量调节分析模块可基于其预测结果来控制通风配件的气流量参数，实现以最小化设备能耗满足用户个性化的无级通风调节。

Description

一种智能流量调节电动口罩的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电动智能口罩技术领域，尤其涉及一种智能流量调节电动口罩。

背景技术

现有的主动排气式口罩的微型风扇控制方式大多比较单一，如现有技术中公开号为CN106333400A的专利文献提出了一种可无极调节过滤强度的口罩，其通常都是在口罩的微型风扇上面设置一个开关按键/拨片，通过该按键/拨片来实现过滤效果的无极调节。然而其并不适于实际使用：使用者佩戴口罩后，无法看到鼻尖下方的滑块颜色，更无法观察到滑块的当前档位；由于需要手动调节，使用者的主动调节性差。为了解决上述问题，势必需要一种能够主动自主调节风扇转速、以达到舒适的佩戴体验的主动排气式口罩。

目前，部分主动排气式口罩尝试通过设置呼吸强度(气压)或者二氧化碳浓度等检测传感器，通过传感器的数据来自动控制微型风扇的转速，以实现微型风扇转速的主动调整。如现有技术中公开号为CN108187257A的专利文献提出了一种智能电动口罩，其通过用户特征信息(身高体重年龄性别)和加速感应器数据两方面信息，计算该用户的需氧量等级，并根据加速感应器数据来确定活动状态类型，以此确定电动机控制信号的参数，切换滤芯的工作状态。以及，如现有技术中公开号为CN108308757A的专利文献提出了智能口罩系统，针对在进行锻炼的用户，预测其心率数据和呼吸数据的变化趋势，依此对通风情况进行控制。然而尚存在以下缺陷：上述现有技术所提出的技术方案采用的结构和控制方式较简单，实际使用时，尤其针对如正在载客驾驶的司机、或是正在进行手术的主治医师，在驾驶安全和手术安全的要求下，无法保障其隔着口罩向外有效的传播声音；此外，关于交通事故以及手术救治的新闻报道中，司机或主治医师突发疾病或突然晕倒，此类报道层出不穷，现有电动口罩功能单一而无法保障人员安全。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

现已有的主动排气式口罩，往往要求用户自己手动调节微型风扇，针对其可调节性调节方式单一的问题，目前，已有部分主动排气式口罩尝试通过设置呼吸强度或者二氧化碳浓度等检测传感器，通过传感器的数据来自动控制微型风扇的转速，以实现微型风扇转速的主动调整。如现有技术中公开号为CN108187257A的专利文献提出的智能电动口罩，以其计算的用户需氧量等级来确定电动机控制信号的参数，以及公开号为CN108308757A的专利文献提出的智能口罩系统，以其预测的用户心率呼吸数据的变化趋势来控制通风情况。然而尚存在以下缺陷：上述现有技术所提出的技术方案采用的结构和控制方式较简单，实际使用时，尤其针对如正在载客驾驶的司机、或是正在进行手术的主治医师，在驾驶安全和手术安全的要求下，无法保障其隔着口罩向外有效的传播声音；此外，关于交通事故以及手术救治的新闻报道中，司机或主治医师突发疾病或突然晕倒，此类报道层出不穷，现有电动口罩功能单一而无法保障人员安全。

针对现有技术之不足，本发明提供了一种智能流量调节电动口罩的控制系统，包括：电动口罩和由用户操作的第一处理器，所述电动口罩至少包括通风配件和流量调节分析模块，其特征在于，所述流量调节分析模块可与所述第一处理器相无线连接而获得由所述第一处理器处理后得到的当前使用情境和/或心电信号，并结合根据历史数据所生成的与至少一个当前使用情境具有关联关系的当前用户的心率变化曲线，可对在当前当前使用情境下的用户心率数据的变化趋势进行预测，所述流量调节分析模块可基于其预测结果来控制通风配件的气流量参数，实现以最小化设备能耗满足用户个性化的无级通风调节。

针对现已有的智能电动口罩，其参数阈值的设置，通常是根据人体正常心率/呼吸频率来确定，超出阈值时即发出危险警示。然而，对于载客驾驶时的司机而言，路况不可控，常常可能出现突然被别车或是紧急刹车的情况，此时司机可能紧张而心率陡增。又如对于进行手术的主治医师而言，手术过程中如患者突发大出血、器官衰竭等，此类突发情况难以预见，此时主治医师可能紧张而心率陡增。此时口罩因检测到异常心率而发出危险警示，不仅警示是不必要的，并且突然的警示可能增加司机/主治医师紧张心理，影响驾驶/手术。对此，本申请所提出的智能电动口罩，在超低功耗下，可判定出佩戴口罩的使用情境，尤其对于在载客驾驶的司机/进行手术的主治医师而言，不仅能够在满足用户个性化的无级通风调节的需求上，避免非必要情况下的无效警示，并且还可借助于电动口罩上设置的多传感器，实现对用户的满足用户个性化的驾驶安全/手术安全监测。当使用情景为日常使用时可根据用户活动状态与心率变化曲线之间的关联关系，对日常使用的用户心率数据的变化趋势进行预测，所述流量调节分析模块可基于其预测结果来控制通风配件的气流量参数。

根据一种优选实施方式，所述控制系统还包括设置在电动口罩上用以采集用户相关数据或用户所在环境数据的至少一个罩体配件，所述控制系统还包括：一级状态分析模块，可基于预储的一级启动规则来指示可用以采集二级及三级状态分析模块所需数据的第一罩体配件的开启时机；二级状态分析模块，可基于预储的二级启动规则对由第一罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示可包括通风配件的第二罩体配件的开启时机；三级状态分析模块，可基于预储的三级启动规则对由第一至第二罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示第三罩体配件的开启时机，以使得电动口罩可在满足无级通风调节的同时实现设备能耗最小化。

针对现已有的智能电动口罩，开启其电源，通常同时会启动多个传感器和通风配件，而此时用户尚未佩戴口罩，无效益的耗电量大。对此，本申请所提出的控制系统，采用分级判定启动方法。尤其是在开启电动口罩的电源时，其是借助于由用户操作的第一处理器，基于一级启动规则可以仅启动少部分器件，以相当低的能耗，就能实现初步数据的采集及处理。以此大幅度降低无效益的耗电，并且初步数据的处理过程在其他处理器上进行，保证了超低功耗。针对现已有的智能电动口罩而言，其在打开电动口罩电源的同时，通风配件或是多项监测器件同时一并启动，而此时用户可能仅将口罩置于一侧，并未立即佩戴上口罩。其将导致通风配件和多项监测器件的持续运作时间延长，电动口罩的可持续时间短。对此，本申请所提出的控制系统，采用分级判定启动原则，尤其是指在用户佩戴上电动口罩前，利用由用户操作的处理器以及预设的二级启动规则，逐级启动不同器件，在保证用户使用舒适度的基础上，可最小化设备能耗。

根据一种优选实施方式，所述流量调节分析模块可基于预储的四级启动规则对由第一至第三罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示第四罩体配件的开启时机，并对由第一至第四罩体配件所采集到的第一数据、第二数据、第三数据和第四数据中的一个或几个结合预储的数据库对用户状态进行分析，以此指示通风配件与麦克风配件中至少一个配件的运作状态和/或两者之间的配合运作状态。

目前在载客驾驶过程中，进入车辆的一个或几个乘客可能在副驾驶位置入座，也可能在后排左座、后排右座、后排中座中的一个或几个位置入座。尚且在未戴口罩的情况下，司机驾驶途中，只能朝向前方说话，旁侧或后排乘客都难以一次性听清楚司机说的话。进而，在戴上相对密闭程度高的电动口罩后，司机驾驶途中，声音向外传播大大减弱，乘客与司机之间交流沟通受阻加剧。司机可能会大幅度提高音量，长时间下不适感强烈，或可能扭头朝向乘客说话，驾驶风险增大。又如在手术期间，通常多个医护人员围绕患者的手术部位相对站立，部分医护人员站立在主治医师身后，以便于快速传递其所需要的医用器械。在开刀时，主治医师需要时刻关注手术部位，当需要与其他医师交流，或要求其辅助医护传递医用器械时，主治医师只能朝向手术部位说话。位于主治医师周围的其他医护都难以一次性听清楚其说的话。进而，在戴上相对密闭程度高的电动口罩后，在开刀时，医师的声音向外传播大大减弱，医师与其他医护之间交流沟通受阻加剧。医师可能会大幅度提高音量，浪费体力精力，不利于手术的顺利进行，或是抬头扭头朝向其他医护说话，手术进度被拖慢。

对此，本申请所提出的控制系统，利用设置在电动口罩上的至少一个麦克风配件，麦克风配件的位置相对固定，但声波传播方向可调，以此，通过指示各麦克风配件的启闭以及声波传播方向的调节，可以将用户的声音以定向发声的方式传播至罩外。即，用户无需面向对话者，其所讲的话就可以朝向对话者所在位置进行定向传播，对话者可以清楚听清。并且，随着用户头部活动，声波传播方向可以始终定向，对准对话者。同样地，随着用户与其他人员之间的相对位置变化，声波传播方向可以始终对准对话者。避免了由于麦克风配件位置相对固定，导致在用户头部左右转动、或是对话者位置变动时，对话者所能听到的声音受到影响。本申请所提出的控制系统中，声波传播方向的调节，是利用相邻麦克风配件所传播的声波之间相互干涉增强的原理实现的。即，麦克风无需过多扩大音量，经过本申请所提出的麦克风配件，即可使得传播至罩外的声音提高，整体耗电量低。

根据一种优选实施方式，至少一个第一处理器可按照用户开启设置在所述电动口罩上的至少一个开关按钮的方式无线连接至所述电动口罩，并可通过所述电动口罩上基于一级启动规则所启动的第一罩体配件对用户的识别过程而获取到由所述第一罩体配件所处理得出的用户识别结果，在当前用户与电动口罩中预储的用户信息相匹配的情况下所述第一处理器将其处理得到的当前使用情境信息传输至所述电动口罩。

根据一种优选实施方式，所述配合运作状态可以是以指示通风配件的输出功率波动式降低的方式，指示各麦克风配件的启闭以及各麦克风配件所对应的声波传播方向的调节，以此使得当前用户在罩内发出的声音可以是以定向发声的方式传播至罩外。在通风配件开启后，电动口罩可通过处理器确定罩外人员的相对方位，结合数据库，获得与之对应的麦克风配件启动方式，以此来选择性启动麦克风配件。电动口罩上设置有二个至四个的麦克风配件，可以选择所有麦克风配件同时开启，也可以选择部分麦克风配件开启。利用预储的对应关系，可以使得开启麦克风配件后，经由麦克风配件所传出的用户声音，可以被对话者听清，而减少要求用户再次重复或过大音量说话的情况。并通过指示通风配件的输出功率波动式降低的方式，可避免通风配件的通风对用户声音掺杂而导致声音衰减的问题。

本申请还提出了一种智能流量调节电动口罩的控制系统，其特征是，所述控制系统还包括设置在电动口罩上用以采集用户相关数据或用户所在环境数据的至少一个罩体配件，所述控制系统还包括：一级状态分析模块，可基于预储的一级启动规则来指示可用以采集二级及三级状态分析模块所需数据的第一罩体配件的开启时机；二级状态分析模块，可基于预储的二级启动规则对由第一罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示可包括通风配件的第二罩体配件的开启时机；三级状态分析模块，可基于预储的三级启动规则对由第一至第二罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示第三罩体配件的开启时机，以使得电动口罩可在满足无级通风调节的同时实现设备能耗最小化。

根据一种优选实施方式，所述流量调节分析模块可基于预储的四级启动规则对由第一至第三罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示第四罩体配件的开启时机，并对由第一至第四罩体配件所采集到的第一数据、第二数据、第三数据和第四数据中的一个或几个结合预储的数据库对用户状态进行分析，以此指示通风配件与麦克风配件中至少一个配件的运作状态和/或两者之间的配合运作状态。

本申请还提出了一种智能流量调节电动口罩的控制系统，其特征是，所述控制系统还包括设置在电动口罩上用以采集用户相关数据或用户所在环境数据的第一罩体配件、第二罩体配件和第三罩体配件，所述控制系统还包括：所述流量调节分析模块，可基于预储的四级启动规则对由第一至第三罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示第四罩体配件的开启时机，并对由第一至第四罩体配件所采集到的第一数据、第二数据、第三数据和第四数据中的一个或几个结合预储的数据库对用户状态进行分析，以此指示通风配件与麦克风配件中至少一个配件的运作状态和/或两者之间的配合运作状态。

本申请还提出了一种智能流量调节电动口罩的控制方法，其特征是，至少包括以下步骤中的一个或几个：获得由第一处理器处理后得到的当前使用情境和/或心电信号；结合根据历史数据所生成的与至少一个当前使用情境具有关联关系的当前用户的心率变化曲线，对在当前当前使用情境下的用户心率数据的变化趋势进行预测；基于预测结果来控制通风配件的气流量参数，实现以最小化设备能耗满足用户个性化的无级通风调节。

根据一种优选实施方式，所述控制方法还包括以下步骤中的一个或几个：基于预储的一级启动规则来指示可用以采集二级及三级状态分析模块所需数据的第一罩体配件的开启时机；基于预储的二级启动规则对由第一罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示可包括通风配件的第二罩体配件的开启时机；基于预储的三级启动规则对由第一至第二罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示第三罩体配件的开启时机，以使得电动口罩可在满足无级通风调节的同时实现设备能耗最小化。

附图说明

图1是本申请所提出的控制系统的简化模块连接关系示意图；

图2是本申请所提出的一种优选实施方式下的电动口罩的简化模块连接关系示意图；

图3是本申请所提出的另一种优选实施方式下的电动口罩的简化模块连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示出的是本申请所提出的一种智能流量调节电动口罩的控制系统的简化模块连接关系示意图。该控制系统主要包括电动口罩、第一处理器和第二处理器。第一处理器可分别与电动口罩、第二处理器相无线连接。第一处理器可以是智能手机此类用户可携带的智能移动终端，也可以是医院的综合医疗系统。第二处理器可以是车载系统，也可以是手术室门禁。

本申请所提出的控制系统，尤其是指在需要佩戴口罩做好呼吸道防护的期间，用以保障用户安全的，可配合电动口罩使用的控制系统。本申请中所提及的“需要做好呼吸道防护的期间”可以指司机在载客驾驶期间或是主治医师在手术期间等存在可能被感染呼吸道疾病的期间。该电动口罩的佩戴情况是可检测的，即，在需要做好呼吸道防护的期间，可督促用户时刻佩戴口罩，进一步保障用户安全。

该智能流量调节电动口罩的控制方法包括以下步骤中的一个或几个：

S1：确定电动口罩的当前使用情境信息和用户基本信息。

在电动口罩的最低能耗下确定电动口罩的当前使用情境信息和用户基本信息。一级启动规则可以是指：该少部分器件可以仅包括无线连接模块和用户识别模块中的一个或几个。

通过当前使用情境信息和用户基本信息，所述电动口罩可确定与当前使用情境信息以及用户基本信息相匹配的多项防护参数/多项防护阈值/多项防护条件。

至少一个第一处理器可按照用户开启设置在所述电动口罩上的至少一个开关按钮的方式无线连接至所述电动口罩，并可通过所述电动口罩上基于一级启动规则所启动的用户识别模块对用户的识别过程而获取到由所述用户识别模块所处理得出的用户识别结果，在当前用户与电动口罩中预储的用户信息相匹配的情况下所述第一处理器将为载客驾驶的当前使用情境信息传输至所述电动口罩。在当前用户与电动口罩中预储的用户信息相匹配的情况下，所述第一处理器可将其预储的与当前用户相匹配的用户基本信息传输至所述电动口罩。基于一级启动规则，电动口罩可在其获取到当前使用情境信息和/或用户基本信息时指示所述用户识别模块关闭。

优选地，电动口罩上可以设置有至少一个开关按钮。该开关按钮可以是用以控制电动口罩(至少包括用户识别模块)的启闭。用户识别模块可通过指纹、声纹、虹膜中的一个或几个生物识别技术来获取用户信息。优选地，用户识别模块可通过指纹来获取用户信息。单个电动口罩中预储有与之相绑定的一用户信息。用户识别过程，即，将从用户识别模块所获取得到的用户信息，与预储用户信息相比对，比对结果即为用户识别结果。用户识别结果可以包括匹配成功或匹配失败。智能手机可在启动车辆时与车载系统相连接，从而获取到为载客驾驶的当前使用情境信息。用户基本信息可以包括用户性别、年龄、体重、身高、病史等信息。

当用户未携带智能手机，用户开启电动口罩的开关按钮，电动口罩在开启后的预设时长内未连接到智能手机，电动口罩可进入日常使用模式。或是当用户未在车内，智能手机未连接车载系统时，智能手机主动连接至电动口罩，并指示电动口罩进入日常使用模式。日常使用模式可以是借助于处理器所采集到的用户活动状态/当前使用情境所控制通风配件的输出功率的调节。

至少一个综合医疗系统与至少一个手术室门禁相连接，在用户佩戴着电动口罩经过手术室门禁时，综合医疗系统可通过该手术室门禁来获取得到当前用户信息和该电动口罩的标签信息并将两者以一一对应的方式相绑定，综合医疗系统通过该标签信息无线连接至所述电动口罩并将为医疗手术的当前使用情境信息传输至所述电动口罩。综合医疗系统通过该标签信息无线连接至所述电动口罩并将其预储的与当前用户相匹配的用户基本信息传输至所述电动口罩。基于一级启动规则，综合医疗系统可在其获取到当前使用情境信息和/或用户基本信息时指示手术室门禁/其图像采集器关闭。此处的关闭可以只是指暂时关闭，下一位医护需要进行识别时，可以通过按钮或触摸屏，选择手术室门禁或图像采集器再开启。优选地，该电动口罩上设置有至少一个可识别标签。该可识别标签可以是一维码、二维码或是电子标签等中的一个或几个。该可识别标签中包含的标签信息可以是与一个电动口罩相绑定。优选地，所述手术室门禁可以包括至少一个图像采集器。在用户面对该图像采集器时，获取到用户的虹膜图像数据，以及电动口罩上的可识别标签图像数据。手术室门禁可通过对虹膜图像数据和可识别标签图像数据进一步处理得出用户信息和电动口罩的标签信息。

S101：确定电动口罩为开启状态。

至少一个智能移动终端可以在启动车辆时主动无线连接至车载系统。智能移动终端将其连接车载系统的第一时间点结合预设的检查时间阈值来生成用以提醒用户及时开启电动口罩的指示信息。智能移动终端可自所述智能移动终端连接至车载系统的第一时间点起在预设的检查时间阈值内以其是否连接至电动口罩的方式检查电动口罩是否为开启状态。当该智能手机未在检查时间阈值内连接至电动口罩时，生成指示信息，用以提醒用户及时开启电动口罩。通过提醒，可督促司机佩戴好电动口罩，做好防护措施，提高安全保障。

至少一个综合医疗系统可在确定手术信息时主动连接至与手术信息中手术室所对应的手术室门禁。至少一个综合医疗系统可以自其接收到由手术室门禁所采集到的当前用户信息和标签信息的第一时间点结合预设的检查时间阈值来生成用以提醒用户及时开启电动口罩的指示信息。通过提醒，可避免用户忘记及时开启电动口罩，以此可保障用户在手术过程中的舒适感受，同时保障用户在手术过程中的用户安全监测。

S2：基于二级启动规则来指示电动口罩上所设置的通风配件开启。

二级启动规则可以指的是：在确定电动口罩的当前使用情境信息和用户基本信息时，开启电动口罩上分别设置在罩内外的第一电子鼻与第二电子鼻。即，基于二级启动规则，可监测用户是否佩戴上该电动口罩。在监测到用户佩戴电动口罩时，可指示电动口罩上所设置的通风配件开启。

优选地，在确定电动口罩的当前使用情境信息和用户基本信息时，开启电动口罩上分别设置在罩内外的第一电子鼻中的至少一个敏感受体与第二电子鼻中的至少一个敏感受体。第一电子鼻和第二电子鼻中可以分别包括多个敏感受体。该敏感受体可以是指设置在罩体上的环境传感器。

优选地，该二级启动规则可以还包括：在通风配件尚未开启的期间，由第一电子鼻采集到罩内环境数据，由第二电子鼻采集到罩外环境数据，将罩内外环境数据相比对，以此指示通风配件开启的时机。在两者之间的差距超出预设的罩内外环境差阈值时，即，用户已将电动口罩佩戴在面部，即可指示通风配件立即开启。在两者之间的差距未达到预设的罩内外环境差阈值时，即，用户尚未佩戴电动口罩，即保持通风配件的关闭状态。该差距可以指数值差距、数值差距变化幅度、成分组成差距或是成分组成差距变化幅度中的一个或几个的组合。例如，差距可以是指罩内外环境数据中的气体组成比例之间的差距。戴上口罩前，罩内外处于同一环境下，该差距较小。戴上口罩后，用户呼吸，使得罩内气体组成急剧变化，该差距/差距变化幅度陡然增大，其超出预设的罩内外环境差阈值。

S3：基于三级及四级启动规则，利用电动口罩来监测用户面部数据、用户生理数据、用户行为数据和罩外环境数据中的一个或几个，以此结合预储的数据库对用户状态进行分析及指示通风配件与麦克风配件中至少一个装置的运作状态和/或两者之间的配合运作状态。

如下先对用户面部数据、用户生理数据、用户行为数据和罩外环境数据分别进行说明：

1.监测用户用户生理数据。

电动口罩的系带上可以设置有至少一个耳部保护部件。耳部保护部件上可以设置有温度传感器、心率传感器、血糖传感器等中的一个或几个。其中血糖传感器可以是贴在皮肤上，利用皮肤上少量汗液中的葡萄糖水平，来准确检测用户血糖的柔性生物传感器。在用户佩戴好电动口罩后，耳部保护部件稳定置于耳朵，且紧贴在耳后附近的皮肤上。利用若干生物传感器可获取到用户的实时生理数据例如体温、心率、血糖中的一个或几个。耳部保护部件可以是呈与用户耳部相适配的弧形器件。

2.监测用户面部数据。

电动口罩的开放端面上可以设置有至少一个压力传感器。举例说明：电动口罩的开放端面上设置有两个压力传感器。两个压力传感器分别位于其开放端面的内圈上。两个压力传感器按照其在用户佩戴电动口罩后分别与人体两侧面颊相对应的方式设置在电动口罩的两侧。该压力传感器可用以在佩戴电动口罩后对用户嘴部活动情况进行检测。用户佩戴好电动口罩后，电动口罩的开放端面贴紧在用户面颊上，当用户做说话抿嘴等面部动作，都会引起其面颊与电动口罩开放端面之间的压力变化。对此，本申请通过设置在电动口罩开放端面上的压力传感器，可对用户面部数据中嘴部活动情况进行检测。

电动口罩的开放端面上可以设置有至少一个眼部追踪传感器。举例说明：在电动口罩的开放端面上设置有两个眼部追踪传感器。两个眼部追踪传感器分别位于其开放端面的外表面上。两个眼部追踪传感器按照其在用户佩戴电动口罩后分别与人体鼻部鼻梁两侧相对应的方式设置在电动口罩的竖向顶端。该眼部追踪传感器位于靠近眼部内眼睑下方的鼻梁侧面上。该眼部追踪传感器可根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪。该眼部追踪传感器可根据虹膜角度变化进行跟踪。该眼部追踪传感器可根据主动投射红外线等光束到虹膜来提取特征。

该电动口罩的系带上还可以设置有牙部姿态传感器。该牙部姿态传感器可以设置在耳部保护部件的一端部上。该牙部姿态传感器可以是设置在该电动口罩系带上朝向用户面部的内侧面上。该牙部姿态传感器可以是按照其在用户佩戴电动口罩后与用户咬肌相对应的方式设置在电动口罩系带上。该牙部姿态传感器可以是用以检测用户牙部活动情况的柔性压力传感器。在用户佩戴好电动口罩后，当用户做说话打哈欠咬紧牙等牙部动作，都会引起用户咬肌的紧张或放松。牙部姿态传感器紧贴在用户咬肌位置的皮肤上，可用以获取用户牙部活动时，由于咬肌的紧张或放松，牙部姿态传感器所受到的压力作用。

3.监测用户用户行为数据。

电动口罩上可以设置有至少一个头部姿态传感器。举例说明：该头部姿态传感器可以包括加速度传感器、角速度传感器、地磁传感器中的一个或几个的组合。头部姿态传感器可用以对用户头部动作进行监测。本发明中采用的姿态传感器的硬件等设置，均为本领域所熟知的现有技术，在此不再详述。当用户载客驾驶情境下，尤其是当车辆正在行驶，需要频繁地偏转头部观察路况。在颈椎及其相关肌肉的控制下，人的头部的运动的轴线为：前后轴(轴向为前后)、左右轴(轴向为左右)、上下轴(轴向为上下)。这样，人的头部的单轴运动可以分为：头部向前转动并到达向前预定角度，或者，头部向后转动并到达向后预定角度(围绕左右轴)；头部向左转动并到达向左预定角度，或者，头部向右转动并到达向右预定角度(围绕前后轴)；从头顶方向看，头部顺时针转动并到达顺时针预定角度，或者，头部逆时针转动并到达逆时针预定角度(围绕上下轴)。优选地，根据历史数据所绘制的该用户的头部姿态变化曲线，可以对在当前使用情境下的用户的头部姿态数据/行为数据的变化趋势进行预测，得出预测行为数据/预测头部姿态数据。

4.监测罩外环境数据。

电动口罩的内外侧分别设置有第一电子鼻和第二电子鼻。电子鼻中可以包括多个敏感受体。该敏感受体可以是指设置在罩体上的环境传感器。电子鼻可对其所处环境中的温度、湿度、挥发性有机化合物(VOC)、颗粒物(例如可以是PM2.5)和气体(例如二氧化碳)浓度等中的一个或几个进行检测。

罩外环境数据还可以包括罩外人员的相对方位信息。罩外人员相对方位可以是指同处于当前使用情境下的其他人员相对于当前用户所在位置的方位信息。处理器可通过视觉处理或是音频处理确定至少一个罩外人员的相对方位信息，并将其传输至所述电动口罩。

就罩外环境数据举例说明：在当前使用情境为载客驾驶时，在确定有用车订单信息后，由用户操作的智能手机会提示用户授权全程录音，可大幅提高安全保障。在录音的过程中，智能手机可基于其上设置的至少一个声音传感器来判断声源方位。声音传感器可以是基于方向性的声音传感器。声音传感器可以包括排列于空间内的六个方向性声音传感器，声音传感器以某一点为中心按上、下、左、右、前、后间隔90°排列。声音传感器可以包括排列于同一平面内的4个方向性声音传感器，声音传感器以某一点为中心间隔90°排列。进入车辆的一个或几个乘客可能在副驾驶位置入座，也可能在后排左座、后排右座、后排中座中的一个或几个位置入座。

就罩外环境数据举例说明：在当前使用情境为手术期间时，手术室内通常设置有至少一个图像采集器，在病患被推入手术室后，开启全程录像，可预防医疗事故纠纷。在手术期间，综合医疗系统可基于所设置的至少一个图像采集器对其所采集到的视频进行处理，通过视觉处理，可确定各人员身份及相对位置。通常手术期间，多个医护人员围绕患者的手术部位相对站立，部分医护人员站立在主治医师身后。

如下针对步骤S3的具体实施方式进一步说明：

S301：

三级启动规则可以包括：在通风配件已开启后，通过第一及第二电子鼻，将罩内外环境数据相比对，以此指示至少一个生理传感器、一面部数据传感器和至少一个行为数据传感器中的一个或几个开启的时机。即，通风配件开启后，罩内环境迅速变化，当罩内环境满足预设罩内环境要求时，生理传感器开始运作，用以检测用户生理数据的变化。这里的至少一个生理传感器可以是指电动口罩上设置的，用以检测用户生理数据变化的所有生理传感器。这里的面部数据传感器可以指的是压力传感器、牙部姿态传感器中的一个。这里的行为数据传感器可以是头部姿态传感器。

三级启动规则可以还包括：在通风配件已开启后，处理器可将其处理后得到的罩外环境数据传输至电动口罩，结合预储的数据库进行分析，以此指示至少一个麦克风配件开启的时机。此处由处理器得到的罩外环境数据可以主要是指罩外人员的相对方位信息。数据库中预储有罩外人员的相对方位信息与麦克风配件的启动方式的对应关系。即，通风配件开启后，电动口罩可通过处理器确定罩外人员的相对方位，结合数据库，获得与之对应的麦克风配件启动方式，以此来选择性启动麦克风配件。麦克风配件启动方式，即，电动口罩上设置有二个至四个的麦克风配件，可以选择所有麦克风配件同时开启，也可以选择部分麦克风配件开启。利用预储的对应关系，可以使得开启麦克风配件后，经由麦克风配件所传出的用户声音，可以被对话者听清，而减少要求用户再次重复或过大音量说话的情况。

三级启动规则还可以包括：对由至少一个生理传感器所采集到的生理数据和/或由一面部数据传感器所采集到的面部数据进行处理，以确定关于用户当前状态的当前风险等级。

S302：

S3021：根据历史数据所绘制的该用户的心率变化曲线，可以对在当前使用情境下的用户的心率数据的变化趋势进行预测，并依此对通风配件的输出功率进行控制，实现对用户的满足用户个性化的无级通风调节。本申请中提及的心率变化曲线可以是：通过对获取到的心电信号进行傅立叶变换映射，形成按时间频点关系分布的光谱强度图，把光谱强度图中用户心率频率峰值区域在时间上的连线作为心率变化曲线。

S3022：处理器可通过视觉处理或是音频处理持续地对至少一个罩外人员的相对方位信息进行检测，并将更新后的罩外人员的相对方位信息传输至所述电动口罩。通过行为数据传感器可获取到实时更新的用户行为数据和/或预测用户行为数据。

根据持续更新的罩外人员的相对方位信息以及用户行为数据和/或预测用户行为数据，指示通风配件与麦克风配件中至少一个装置的运作状态和/或两者之间的配合运作状态。

本申请所提及的配合运作状态可以指：以指示通风配件的输出功率波动式降低的方式，指示各麦克风配件的启闭以及各麦克风配件所对应的声波传播方向的调节。以使得用户的声音是以定向发声的方式传播至罩外。“指示通风配件的输出功率波动式降低”可以指的是：通风配件的输出功率逐渐降低，以避免通风配件的通风对用户声音掺杂而导致声音衰减的问题；在麦克风配件未采集到用户声音时，指示通风配件的输出功率逐渐恢复。

本申请中扬声器装置的出声端端部分别设置有一可调百叶。在佩戴电动口罩后，可调百叶的长度延伸方向可接近为竖向。通过指示可调百叶转动，改变从该扬声器装置发出的声波的传播方向。相邻两个扬声器装置所发出的声波在对话者所在位置处达到干涉增强。

S3023：基于预设的四级启动规则，对当前风险等级进行判断，以此指示至少一个面部数据传感器启动的时机。四级启动规则可以包括预设风险等级。在当前风险等级超出预设风险等级时，指示至少一个面部数据传感器启动。这里指的面部数据传感器可以指的是除开上述依据三级启动规则已启动的面部数据传感器之外的、用以检测面部数据的传感器。

对由面部数据传感器所采集到的面部数据进行处理，面部数据可以包括嘴部活动情况、眼部活动情况、牙部活动情况中的一个或几个，在确定当前用户的面部数据异常的情况下，指示处理器向用户请求进行异常核对。本申请所提及的面部数据异常可以包括：嘴部紧闭且紧闭时长超出第一预设时长、牙齿紧咬且紧咬时长超出第二预设时长。面部数据异常，即，可以是指用户由于感觉不适或痛苦而引起的脸部特征，该情况下用户心率等生理数据可能未发生异常变化，无法从生理数据所监测到。本申请所提及的面部数据异常也可以包括闭眼且闭眼时长超出第三预设时长和/或眨眼放缓且眨眼频率超出预设频率。眼部特征可用以指示用户未察觉的短暂失去意识的情况。

异常核对可以是要求用户回答问题等需要用户在清醒状态下正确回答的请求。当用户未在预设时长内响应异常核对时，处理器对用户发出危险警示。

本申请所提出的智能流量调节电动口罩的控制方法中的各步骤/操作可以表示可由硬件、计算机指令或其组合实现的一系列操作。在计算机指令的背景下，所述操作表示被存储在一个或多个计算机可读存储介质上的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被一个或多个计算机处理器执行时执行所述的操作。一般而言，计算机可执行指令包括执行特定功能或实现特定数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。描述操作的顺序不旨在被解释为具有限制性，并且任何数目的所描述的操作可以任何顺序和/或并行地组合以实现所述过程。另外，模块之间的数据传输过程可以在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可以被实现为代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或者一个或多个应用)，所述代码在一个或多个计算机处理器上统一地执行，或者通过硬件实现，或者通过上述两者的组合来实现。代码可以被存储在计算机可读存储介质上，例如以计算机程序的形式，所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。计算机可读存储介质可以是非临时的。在一些实施例中，控制系统中各模块之间的数据传输过程可存储在计算机处理器的存储器中，并计算机处理器执行。

所描述的特征可以数字电子电路、或以计算机硬件、固件、软件或其组合来实现。设备可以被实现在由可编程处理器执行的计算机程序产品中，所述计算机程序产品有形地体现在信息载体中，例如在机器可读存储装置中；并且方法步骤可以由可编程处理器来执行，所述可编程处理器执行指令程序以通过操作输入数据和产生输出来执行所描述的实现方式的功能。所描述的特征可以有利地被实现在可在可编程系统上执行的一个或多个计算机程序中，所述可编程系统包括：至少一个可编程处理器，所述至少一个可编程处理器被连接以从数据存储系统接收数据和指令并且向其传输数据和指令；至少一个输入装置；以及至少一个输出装置。计算机程序是可以直接或间接地用于计算机以执行某一活动或带来某一结果的一组指令。计算机程序可以任何形式的编程语言编写，包括编译型语言或解释型语言，并且所述计算机程序可以任何形式部署，包括作为独立式程序或作为模块、部件、子例程、或适合于在计算环境中使用的其他单元。

用于执行指令程序的适合处理器举例来讲包括通用微处理器和专用微处理器两者、以及任何种类的计算机的单处理器或多个处理器中的一个。一般而言，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或者两者中接收指令和数据。计算机的必要元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器。一般而言，计算机将还包括用于存储数据文件的一个或多个大容量存储装置，或者操作性地连接以与之通信；这类装置包括磁盘，诸如内置硬盘和可移除盘；磁光盘；以及光盘。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的存储装置包括所有形式的非易失性存储器，举例来讲包括：半导体存储器装置，诸如EPROM、EEPROM和闪存装置；磁盘，诸如内置硬盘和可移除盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由A SIC(专用集成电路)补充或纳入到其中。

本申请所提出的智能流量调节电动口罩的控制系统可以是如图2所示出的，第一至第四罩体配件、无线连接模块、用户识别模块、一级至三级状态分析模块等均连接至流量调节分析模块，此处流量调节分析模块即可视为中央处理器。本申请所提出的智能流量调节电动口罩的控制系统中(未在图中示出)，第一至第四罩体配件、无线连接模块、用户识别模块、一级至三级状态分析模块、流量调节分析模块等均连接至中央处理器。本申请所提出的智能流量调节电动口罩的控制系统可以是如图3所示出的，第一至第四罩体配件、无线连接模块、用户识别模块等均连接至中央处理器，中央处理器被配置为执行一级至三级状态分析模块以及流量调节分析模块的可执行指令。处理器可以包括一个或多个处理核心，比如四核心处理器、八核心处理器等。处理器可以采用DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)、FPGA(F ield－ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable LogicArray，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器也可以包括主处理器和协处理器。主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)。协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。优选地，处理器还可以包括AI(ArtificialIntelligence，人工智能)处理器，该AI处理器可用于处理有关机器学习的计算操作。该处理器还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出。该服务器还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。

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。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (5)

1.一种智能流量调节电动口罩的控制系统，包括：电动口罩和由用户操作的第一处理器，所述控制系统根据预设的启动规则逐级启动不同器件，所述电动口罩至少包括通风配件、麦克风配件和流量调节分析模块，

其特征在于，

所述流量调节分析模块与所述第一处理器无线连接而获得由所述第一处理器处理后得到的当前使用情境和/或心电信号，并结合根据历史数据所生成的与至少一个当前使用情境具有关联关系的当前用户的心率变化曲线，对在当前使用情境下的用户心率数据的变化趋势进行预测，所述流量调节分析模块基于其预测结果来控制通风配件的气流量参数，实现以最小化设备能耗满足用户个性化的无级通风调节，

在所述通风配件开启后，电动口罩通过所述第一处理器来选择性启动麦克风配件，并通过指示通风配件的输出功率波动式降低的方式来避免通风配件的通风对用户声音掺杂而导致声音衰减；

所述控制系统还包括设置在电动口罩上用以采集用户相关数据或用户所在环境数据的至少一个罩体配件，所述控制系统还包括：

一级状态分析模块，基于预储的一级启动规则来指示用以采集二级及三级状态分析模块所需数据的第一罩体配件的开启时机；

二级状态分析模块，基于预储的二级启动规则对由第一罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示包括通风配件和麦克风配件的第二罩体配件的开启时机；

三级状态分析模块，基于预储的三级启动规则对由第一至第二罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示第三罩体配件的开启时机，

以使得电动口罩在满足无级通风调节的同时实现设备能耗最小化。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征是，所述流量调节分析模块基于预储的四级启动规则对由第一至第三罩体配件所采集到的数据进行处理，以指示第四罩体配件的开启时机，并对由第一至第四罩体配件所采集到的第一数据、第二数据、第三数据和第四数据中的一个或几个结合预储的数据库对用户状态进行分析，以此指示通风配件与麦克风配件中至少一个配件的运作状态和/或两者之间的配合运作状态。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征是，第一处理器按照用户开启设置在所述电动口罩上的至少一个开关按钮的方式无线连接至所述电动口罩，并通过所述电动口罩上基于一级启动规则所启动的第一罩体配件对用户的识别过程而获取到由所述第一罩体配件所处理得出的用户识别结果，在当前用户与电动口罩中预储的用户信息相匹配的情况下所述第一处理器将其处理得到的当前使用情境信息传输至所述电动口罩。

4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征是，所述配合运作状态以指示通风配件的输出功率波动式降低的方式，指示各麦克风配件的启闭以及各麦克风配件所对应的声波传播方向的调节，以此使得当前用户在罩内发出的声音以定向发声的方式传播至罩外。

5.一种根据前述权利要求1至4之一所述的智能流量调节电动口罩的控制系统的控制方法，其特征是，至少包括以下步骤：

获得由第一处理器处理后得到的当前使用情境和/或心电信号，根据预设的启动规则逐级启动不同器件；

结合根据历史数据所生成的与至少一个当前使用情境具有关联关系的当前用户的心率变化曲线，对在当前使用情境下的用户心率数据的变化趋势进行预测；

基于预测结果来控制通风配件的气流量参数，实现以最小化设备能耗满足用户个性化的无级通风调节；

通过流量调节分析模块指示通风配件与麦克风配件中至少一个配件的运作状态和/或两者之间的配合运作状态，

在所述通风配件开启后，电动口罩通过所述第一处理器来选择性启动麦克风配件，并通过指示通风配件的输出功率波动式降低的方式来避免通风配件的通风对用户声音掺杂而导致声音衰减。