CN112255929A - 一种弥散式适时监控调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弥散式适时监控调节系统，其包括传感器系统、出气系统、新风系统、排风扇、空调系统、中控系统、电源单元，所述传感器系统与中控系统的输入端相连接，所述出气系统、排风扇、新风系统、空调系统与中控系统的输入端相连接，所述排风扇与所述出气系统通过管道连接，所述电源单元为中控系统供电。本发明还公开了通过所述弥散式适时监控调节系统实施的弥散式适时监控调节方法。本弥散式适时监控调节系统针对睡眠过程中“入眠”、“深度睡眠与浅度睡眠”、“唤醒”等各区段，通过调节改变室内氧碳浓度、温湿度等环境因素的方式，实现了睡眠质量全过程的整体提升、睡眠时间以及睡眠各阶段的科学把控。

Description

一种弥散式适时监控调节系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种通过调节室内氧碳浓度、温湿度等环境因素来改善调节人体睡眠状态的弥散式适时监控调节系统。

背景技术

睡眠是维持人体正常机能的重要生理行为。当代社会随着生活节奏的加快和生活压力的增大，睡眠质量不佳的问题给人们的生活带来诸多的困扰，根据世界卫生组织调查，2017年全球便有27％的人存在不同程度的睡眠问题，而中国这一数据更是到达31.2％，且其中80％为中年轻人群。睡眠问题给人们带来的问题包括但不限于各类心理与生理健康问题，其不仅影响人们日常的工作和生活，严重者甚至危及生命。

改善睡眠质量的传统治疗方式包括药物和心理干预，以及综合疗程等等。上述治疗方式一方面还需要消耗大量的时间、精力与财力，并非人人能够或愿意承受，另一方面国人对精神类疾病普遍重视程度不足，对其进行正规治疗在心理上不易接受。另外药物(普遍使用精神类药物)治疗本身存在一系列毒副作用，而心理干预的效果个体差异性较大，治疗效果不稳定。

针对这种状况，市场上出现了各类用于改善室内睡眠环境的机器设备。根据医学常识：二氧化碳在安全浓度内提高，具有一定的助眠作用，但是会影响睡眠质量；氧气的浓度与一般室外持平或略微提高，有助于入眠后的睡眠质量提升，但其在入眠前能够提高人体兴奋度，使得在人体可长时间保持清醒状态，不利于入眠过程。现有用于改善室内睡眠环境的机器设备，结构多为简单的新风设备或者制氧机器，在应用于整体提升睡眠质量方面，其所发挥的作用和达到的效果均不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有用于改善室内睡眠环境的机器设备在整体提升睡眠质量上作用效果不佳的缺陷，提供一种针对睡眠过程中“入眠”、“深度睡眠与浅度睡眠”、“唤醒”等各区段，通过调节改变室内氧碳浓度、温湿度等环境因素的方式，从睡眠全过程来整体提升睡眠质量的弥散式适时监控调节系统。

本弥散式适时监控调节系统包括传感器系统、出气系统、新风系统、排风扇、空调系统、中控系统、电源单元，所述传感器系统与中控系统的输入端相连接，所述出气系统、排风扇、新风系统、空调系统与中控系统的输入端相连接，所述排风扇与所述出气系统通过管道连接，所述电源单元为中控系统供电，其中，所述中控系统，用于接收所述传感器系统采集的睡眠环境的氧碳浓度、温湿度、震动信号，并根据感应信号向出气系统、新风系统、空调系统发送控制信号；所述出气系统，用于根据中控系统发出的控制信号向排风扇供应氧气、二氧化碳；所述新风系统为具有除尘净化功能的新风机，用于根据中控系统发出的控制信号进行睡眠环境和外部环境换气；所述空调系统为能够红外遥控系统遥控的具备改变温湿度功能的空调，用于根据中控系统发出的控制信号调节睡眠环境的温度、湿度。

进一步的，所述弥散式适时监控调节系统还包括香薰系统，所述香薰系统向排风扇供应助眠香薰和提神香薰气体；所述香薰系统与中控系统的输出端相连接。

进一步的，所述弥散式适时监控调节系统还包括数据单元，所述数据单元用于记录传感器系统向中控系统传输的数据，并连接云端数据库实现数据互传。

进一步的，所述弥散式适时监控调节系统还包括声音系统，所述声音系统用于向睡眠环境播放助眠音乐，以及闹钟功能类似的唤醒。

具体的，所述中控系统包括用于将传感器系统采集的模拟信号转换为数字信号的模拟量模块及辅助元器件，用于根据传感器系统输入并经模拟量模块转化的数字信号向出气系统、排风扇、新风系统、空调系统输出控制信号的处理器，用于显示环境数据和手动输入控制信号的触摸显示屏；所述处理器为具备PID计算功能的PLC可编程控制器或者单片机；所述传感器系统包括氧气传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器、震动传感器；所述出气系统包括分别用于制造或储存氧气、二氧化碳的氧气系统、二氧化碳系统，用于控制氧气、二氧化碳向排风扇供入的精密电磁阀；所述氧气传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器、震动传感器经模拟量模块与处理器的输入端相连接，所述精密电磁阀与处理器的输出端相连接，所述氧气系统和二氧化碳系统通过精密气密性气管与排风扇相连接。应用时，氧气系统内的氧气浓度需控制在50％左右，以避免氧气高纯度下易助燃的危险。

具体的，所述香薰系统包括用于盛装助眠香薰的助眠香薰瓶、用于盛装提神香薰的提神香薰瓶、用于加热汽化助眠香薰、提神香薰向排风扇送出的循环气流加热系统；所述循环气流加热系统与处理器的输出端相连接，所述助眠香薰瓶和提神香薰瓶通过精密气密性气管与排风扇相连接；所述循环气流加热系统与处理器的输出端相连接。

具体的，所述数据单元包括用于记录传感器系统向中控系统所传输数据的数据处理中心、用于与云端数据库实现数据互传的有线/无线网络接口。

具体的，所述电源单元包括电源和备用电源。

作为系统中的硬件设备，本弥散式适时监控调节系统包括中央控制柜，所述中央控制柜外部设有传感器、供气接口、排风扇和触摸显示屏；所述中央控制柜内部设有处理器、转换模块、红外控制器和电源。

具体的，所述传感器接口经转换模块与处理器的输入引脚连接，所述处理器的输出引脚分别与排风扇、电磁阀、红外控制器相连接。

具体的，所述氧气传感器可以采用RS485型0-25％vol；二氧化碳传感器可以采用RS485内置探头，二氧化碳传感器的精度为20000ppm；温度传感器和湿度传感器可合并为温湿度传感器，温湿度传感器可以采用风管式RS485温湿度传感器YSAT08B；震动传感器可以采用Risym高灵敏震动传感器模块。所述震动传感器安装在床体靠近头部的位置，可感受人体的震动。氧气传感器和二氧化碳传感器在床头位置。

本系统在现有的理论基础上不存在任何的毒副作用，而且操作简单易懂，省时省力，具体有益效果为：

(1)本系统在“入眠”阶段，通过在安全范围内增加二氧化碳浓度，并适当降低室内温度，释放助眠香薰，从而达到在入眠阶段可以有效助眠的作用；

(2)本系统在“深度睡眠与浅度睡眠”阶段，可以监控人体的深浅度睡眠状态并且随着人体睡眠状态实时调节氧碳浓度与其他环境，确保人体睡眠质量最大化；

(3)本系统在设定时间结束之前、深度睡眠结束之后的“唤醒”阶段，先用新风系统排风，将室内氧碳浓度改变至与室外相当，并去除空气中残留的助眠香薰，然后关闭新风系统，在安全范围内提高氧气含量到达富氧状态，释放提神香薰，声音系统播放唤醒音乐，使人体一醒来便处于一个比较精神的状态。

(4)本系统具备数据记录功能，用户可在记录中心查看自己之前的入眠时间、深浅度睡眠次数和时间等睡眠数据，并在云端数据库进行对比分析，根据个人选择尝试数据库中推荐的室内环境数据，从而找到最适合自己的不同睡眠状态下的室内环境数据。另外通过有线/无线网络功能，本系统可通过网络或移动终端软件进行快捷控制。

本发明一种弥散式适时监控调节系统，克服了现有用于改善室内睡眠环境的机器设备在提升整体睡眠质量上作用效果不佳的缺陷，其针对睡眠过程中“入眠”、“深度睡眠与浅度睡眠”、“唤醒”等各区段，通过调节改变室内氧碳浓度、温湿度等环境因素的方式，实现了睡眠质量全过程的整体提升、睡眠时间以及睡眠各阶段的科学把控。

附图说明

下面结合附图对本发明一种弥散式适时监控调节系统作进一步说明：

图1是本弥散式适时监控调节系统的架构线框示意图；

图2是本系统中所述中央控制柜的主视平面结构示意图；

图3是本系统中所述中央控制柜的侧视平面结构示意图；

图4是本系统中所述中央控制柜的俯视面内部结构示意图；

图5是本系统中所述中央控制柜的立体结构示意图。

图中：

1-中央控制柜；

111-传感器、112-供气接口、113-排风扇、114-触摸显示屏；

121-处理器、122-转换模块、123-电磁阀、124-红外控制器、125-电源。

具体实施方式

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下用具体实施例对本发明技术方案做进一步描述，但本发明的保护范围不限制于下列实施例。

实施例1：如图1所示，本弥散式适时监控调节系统包括传感器系统、出气系统、新风系统、排风扇、空调系统、中控系统、电源单元，所述传感器系统与中控系统的输入端相连接，所述出气系统、排风扇、新风系统、空调系统与中控系统的输入端相连接，所述排风扇与所述出气系统通过管道连接，所述电源单元为中控系统供电，其中，所述中控系统，用于接收所述传感器系统采集的睡眠环境的氧碳浓度、温湿度、震动信号，并根据感应信号向出气系统、新风系统、空调系统发送控制信号；所述出气系统，用于根据中控系统发出的控制信号向排风扇供应氧气、二氧化碳；所述新风系统为具有除尘净化功能的新风机，用于根据中控系统发出的控制信号进行睡眠环境和外部环境换气；所述空调系统为能够红外遥控系统遥控的具备改变温湿度功能的空调，用于根据中控系统发出的控制信号调节睡眠环境的温度、湿度。

所述弥散式适时监控调节系统还包括香薰系统，所述香薰系统向排风扇供应助眠香薰和提神香薰气体；所述香薰系统与中控系统的输出端相连接。所述弥散式适时监控调节系统还包括数据单元，所述数据单元用于记录传感器系统向中控系统传输的数据，并连接云端数据库实现数据互传。所述弥散式适时监控调节系统还包括声音系统，所述声音系统用于向睡眠环境播放助眠音乐。

所述中控系统包括用于将传感器系统采集的模拟信号转换为数字信号的模拟量模块以辅助元器件，用于根据传感器系统输入并经模拟量模块转化的数字信号向出气系统、排风扇、新风系统、空调系统输出控制信号的处理器，用于显示环境数据和手动输入控制信号的触摸显示屏；所述处理器为具备PID计算功能的PLC可编程控制器或者单片机；所述传感器系统包括氧气传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器、震动传感器；所述出气系统包括分别用于制造或储存氧气、二氧化碳的氧气系统、二氧化碳系统，用于控制氧气、二氧化碳向排风扇供入的精密电磁阀；所述氧气传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器、震动传感器经模拟量模块与处理器的输入端相连接，所述精密电磁阀与处理器的输出端相连接，所述氧气系统和二氧化碳系统通过精密气密性气管与排风扇相连接。应用时，氧气系统内的氧气浓度需控制在50％左右，以避免氧气高纯度下易助燃的危险。

所述香薰系统包括用于盛装助眠香薰的助眠香薰瓶、用于盛装提神香薰的提神香薰瓶、用于加热汽化助眠香薰、提神香薰向排风扇送出的循环气流加热系统；所述循环气流加热系统与处理器的输出端相连接，所述助眠香薰瓶和提神香薰瓶通过精密气密性气管与排风扇相连接；所述循环气流加热系统与处理器的输出端相连接。

所述数据单元包括用于记录传感器系统向中控系统所传输数据的数据处理中心、用于与云端数据库实现数据互传的有线/无线网络接口。所述电源单元包括电源和备用电源。

实施例2：如图2至5所示，本弥散式适时监控调节系统包括中央控制柜1，所述中央控制柜1外部设有传感器111、供气接口112、排风扇113和触摸显示屏114；所述中央控制柜1内部设有处理器121、转换模块122、电磁阀123、红外控制器124和电源125。所述传感器接口111经转换模块122与处理器121的输入引脚连接，所述处理器121的输出引脚分别与排风扇113、电磁阀123、红外控制器124相连接。

实施方式1：本弥散式适时监控调节方法，为一种对睡眠质量进行改善和提升的方法，其实施过程通过本弥散式适时监控调节系统实现，开启本弥散式适时监控调节系统并手动设定开始睡觉时间以及唤醒时间(亦可自行输入自身正常入眠时间)后，具体包括以下步骤，

(1)“入眠”阶段：中控系统打开控制二氧化碳出气的电磁阀，缓慢释放出二氧化碳，同时助眠香薰瓶中也被导入循环气流并适当加热发散出来，二者均各自经过气管后到达在床头附近被控制打开转动的静音微风扇处，弥散排出，同时中控系统还通过红外遥控开启空调，调节温度至人体最佳睡眠温度(一般是20摄氏度)，并且调节湿度以达到促进入眠的作用。同时床头附近的传感器系统实时监控附近二氧化碳与氧气浓度，如二氧化碳浓度超过警戒范围上限值或者氧气浓度低于氧气低浓度警戒范围下限值，则立即反馈回中控系统，中控系统关闭控制二氧化碳出气的电磁阀中断出气，并开启新风系统的排风扇排风直到二氧化碳浓度低于警戒范围下限值且氧气浓度高于氧气低浓度警戒范围上限值。在此过程中可视个人喜好选择是否开启助眠音乐系统。重复上述过程直到手动设定入眠时间结束或者震动传感器检测到人体已经入睡。

(2)“深度睡眠与浅度睡眠”阶段：中断二氧化碳输出，关闭空调和音乐系统，同时开启新风系统。如温度传感器发现温度变化速率不大，即表明室内外温差不大，保持新风系统开启即可，助眠香薰加大排出速率，同时温度传感器实时监控室内温度，离20摄氏度差距过大则反馈给中控系统开启空调。如温度传感器发现温度变化速率过大，则关闭新风系统，开启控制氧气出气的电磁阀以较低流速出气，并调节此流速直至保持室内氧气浓度在21％左右(与室外持平即可)，同时二氧化碳传感器也实时监控室内二氧化碳浓度，如超过此刻的临界范围最高值则打开新风系统进行排风直到二氧化碳浓度低于临界范围最低值，氧气浓度传感器也适时监控氧气浓度，如氧气浓度高于睡眠状态氧气浓度临界值，也打开新风系统排风，直到氧气浓度低于睡眠状态氧气浓度临界范围最低值。同时震动传感器实时监控人体深浅度睡眠状态来判断人体睡眠状况，反馈给中控系统控制记录并对环境进行微调。中间如人体起夜等状况觉醒，则手动输入或者震动传感器智能察觉重新开始入眠过程。重复此过程直到设定唤醒时间前半小时内刚结束完一次深度睡眠，或者离唤醒时间还剩15分钟。

(3)“唤醒”阶段：关闭助眠香薰排出，开启新风系统直至氧气和二氧化碳传感器反馈回的数值接近正常值后关闭。开启提神香薰的排放，同时开启并略加大氧气的排放，直至氧气传感器反馈回的浓度在25-28％之间，如氧气和二氧化碳的浓度有一类超过此刻的临界范围最高值则打开新风系统进行排风直到浓度低于临界范围最低值。10分钟后开启音乐系统进行唤醒。

本系统上述运行方式能也可单独使用，或者自主编辑逻辑关系、排列与联系以满足个人喜好的其他功能

本弥散式适时监控调节系统克服了现有用于改善室内睡眠环境的机器设备在整体提升睡眠质量上作用效果不佳的缺陷，其针对睡眠过程中“入眠”、“深度睡眠与浅度睡眠”、“唤醒”等各区段，通过调节改变室内氧碳浓度、温湿度等环境因素的方式，实现了睡眠质量全过程的整体提升、睡眠时间以及睡眠各阶段的科学把控。

以上描述显示了本发明的主要特征、基本原理，以及本发明的优点。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施方式或者实施例的细节，且在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此应将上述实施方式或者实施例看作示范性的，且非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种弥散式适时监控调节系统，其特征是：包括传感器系统、出气系统、新风系统、排风扇、空调系统、中控系统、电源单元，所述传感器系统与中控系统的输入端相连接，所述出气系统、排风扇、新风系统、空调系统与中控系统的输入端相连接，所述排风扇与所述出气系统通过管道连接，所述电源单元为中控系统供电，其中，

所述中控系统，用于接收所述传感器系统采集的睡眠环境的氧碳浓度、温湿度、震动信号，并根据感应信号向出气系统、新风系统、空调系统发送控制信号；

所述出气系统，用于根据中控系统发出的控制信号向排风扇供应氧气、二氧化碳；

所述新风系统，用于根据中控系统发出的控制信号进行睡眠环境和外部环境换气；

所述空调系统，用于根据中控系统发出的控制信号调节睡眠环境的温度、湿度。

2.根据权利要求1所述的弥散式适时监控调节系统，其特征是：所述弥散式适时监控调节系统还包括香薰系统，所述香薰系统向排风扇供应助眠香薰和提神香薰气体；所述香薰系统与中控系统的输出端相连接。

3.根据权利要求1所述的弥散式适时监控调节系统，其特征是：所述弥散式适时监控调节系统还包括数据单元，所述数据单元用于记录传感器系统向中控系统传输的数据，并连接云端数据库实现数据互传。

4.根据权利要求1所述的弥散式适时监控调节系统，其特征是：所述弥散式适时监控调节系统还包括声音系统，所述声音系统用于向睡眠环境播放助眠音乐。

5.根据权利要求1至4任一项所述的弥散式适时监控调节系统，其特征是：

所述中控系统包括用于将传感器系统采集的模拟信号转换为数字信号的模拟量模块及辅助元器件，用于根据传感器系统输入并经模拟量模块转化的数字信号向出气系统、排风扇、新风系统、空调系统输出控制信号的处理器，用于显示环境数据和手动输入控制信号的触摸显示屏；所述处理器为具备PID计算功能的PLC可编程控制器或者单片机；

所述传感器系统包括氧气传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器、震动传感器；

所述出气系统包括分别用于制造或储存氧气、二氧化碳的氧气系统、二氧化碳系统，用于控制氧气、二氧化碳向排风扇供入的精密电磁阀；

所述氧气传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器、震动传感器经模拟量模块与处理器的输入端相连接，所述精密电磁阀与处理器的输出端相连接，所述氧气系统和二氧化碳系统通过精密气密性气管与排风扇相连接。

6.根据权利要求5所述的弥散式适时监控调节系统，其特征是：所述香薰系统包括用于盛装助眠香薰的助眠香薰瓶、用于盛装提神香薰的提神香薰瓶、用于加热汽化助眠香薰、提神香薰向排风扇送出的循环气流加热系统；所述循环气流加热系统与处理器的输出端相连接，所述助眠香薰瓶和提神香薰瓶通过精密气密性气管与排风扇相连接；所述循环气流加热系统与处理器的输出端相连接。

7.根据权利要求6所述的弥散式适时监控调节系统，其特征是：所述数据单元包括用于记录传感器系统向中控系统所传输数据的数据处理中心、用于与云端数据库实现数据互传的有线/无线网络接口。

8.根据权利要求7所述的弥散式适时监控调节系统，其特征是：所述电源单元包括电源和备用电源。

9.根据权利要求1所述的弥散式适时监控调节系统，其特征是：包括中央控制柜(1)，所述中央控制柜(1)外部设有传感器(111)、供气接口(112)、排风扇(113)和触摸显示屏(114)；所述中央控制柜(1)内部设有处理器(121)、转换模块(122)、电磁阀(123)、红外控制器(124)和电源(125)。

10.根据权利要求9所述的弥散式适时监控调节系统，其特征是：所述传感器接口(111)经转换模块(122)与处理器(121)的输入引脚连接，所述处理器(121)的输出引脚分别与排风扇(113)、电磁阀(123)、红外控制器(124)相连接。

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