CN115970125B - 助眠声波的自动化调节系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了助眠声波的自动化调节系统，涉及声波助眠技术领域，解决了未根据参与人员的助眠状态，对助眠声波的频率进行实时调节的技术问题，对所确定的适配初始值进行接收，根据所确定的适配初始值，对助眠声波设备的声波频率进行调节，并对参与人员的呼吸频率进行接收，根据呼吸频率参数，生成助眠声波设备的调节信号，并将此调节信号传输至自适应调节单元内进行助眠声波设备的自适应调节处理，并根据所接收到的调节信号，对助眠声波设备的声波频率进行调节，以达到助眠的效果，改变传统的统一频率助眠方式，根据参与人员的呼吸状态，对声波频率进行实时调节，以此提升助眠的整体效果，从而使参与人员快速进入睡眠状态。

Description

助眠声波的自动化调节系统
技术领域
本发明属于声波助眠技术领域，具体是助眠声波的自动化调节系统。
背景技术
声音在我们的生活中具有非常重要的意义，科学上解释声音为物体震动所产生的声波，声音作为波的一种，频率和震动幅度是描述波的重要属性，频率的大小与音高对应，而振幅则影响声音的大小，因此，声音可以被分解为不同频率和不同强度波的叠加，随着时代的发展，助眠声波设备已经逐渐深入至人们的生活中。
专利公开号为CN114768042A的发明公开了家居助眠系统，包括助眠支撑体和助眠检测设备，柔性支撑体内置有体感装置，助眠检测设备包括睡眠数据采集传感器和睡眠监控主机，睡眠监控主机内设有睡眠质量判断模块、智能调节模块，智能调节模块与体感装置相驱动连接。本发明能实现睡眠质量监控与体感装置的关联，实现智能化体感装置调节以适应当前睡眠状态，从而达到助眠提高睡眠质量需求，体感装置能实现声波与振动波的同频谐振，满足面接触舒适度，声波与振动波相协调提高了助眠效果，满足对声波振动波的适应性梯度调节需求，适应各类需求者的智能调度，具备较高地经济价值与推广应用价值。
针对于助眠声波的使用系统，一般根据适配人员的参与人员，对助眠声波的频率进行确认，通过所确认的声波频率，对参与人员进行助眠工作，但此种方式，仍存在以下不足需进行改进：
1、未对外部噪声进行充分隔绝，会在助眠过程中受到外部噪声的影响；
2、未根据参与人员的助眠状态，对助眠声波的频率进行实时调节，从而使参与人员快速入眠。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了助眠声波的自动化调节系统，用于解决未根据参与人员的助眠状态，对助眠声波的频率进行实时调节的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出助眠声波的自动化调节系统，包括数据采集端、自适应调节中心以及显示终端；
所述自适应调节中心包括参数选取单元、数据库、噪声中和单元、频谱分析单元和自适应调节单元；
所述数据采集端，用于对参与人员的年龄参数、呼吸频率以及外部噪声参数进行采集，并将所采集的三组参数传输至自适应调节中心内；
所述数据库内设置有五组不同的助眠声波频率区间；
所述自适应调节中心内部的参数选取单元，根据参与人员的年龄参数，从数据库内挑选与此年龄参数相匹配的助眠声波频率区间；
所述噪声中和单元，根据接收到的外部噪声参数，对所选频率区间的频率参数进行调整，对外部噪声进行屏蔽；
所述频谱分析单元，对所确定的适配初始值进行接收，根据所确定的适配初始值，对助眠声波设备的声波频率进行调节，并对参与人员的呼吸频率进行接收，根据呼吸频率参数，生成助眠声波设备的调节信号，并将此调节信号传输至自适应调节单元内进行助眠声波设备的自适应调节处理；
所述自适应调节单元，对频谱分析单元所发送的调节信号进行接收，并根据所接收到的调节信号，对助眠声波设备的声波频率进行调节。
优选的，所述五组不同的助眠声波频率区间分别为第一助眠声波频率区间、第二助眠声波频率区间、第三助眠声波频率区间、第四助眠声波频率区间以及第五助眠声波频率区间。
优选的，所述参数选取单元，根据参与人员的年龄参数挑选与此年龄参数相匹配的助眠声波频率区间的具体方式为：
将参与人员的年龄参数标记为NLi，其中i代表不同的参与人员；
依次将年龄参数NLi与预设参数X1、X2、X3以及X4进行依次比对，其中预设参数X1、X2、X3以及X4均为预设值，其中X1＜X2＜X3＜X4；
当NLi＜X1时，直接选取第一助眠声波频率区间；
当X1≤NLi＜X2时，直接选取第二助眠声波频率区间；
当X2≤NLi＜X3时，直接选取第三助眠声波频率区间；
当X3≤NLi＜X4时，直接选取第四助眠声波频率区间；
当X4≤NLi时，直接选取第五助眠声波频率区间。
优选的，所述噪声中和单元，对所选频率区间的频率参数进行调整的具体方式为：
将外部噪声参数的频率值标记为PLt，其中t代表不同的外部噪声参数；
获取所选频率区间的最大值以及最小值，并将最小值标记为PLmin，将最大值标记为PLmax，当PLt＜PLmin时，不进行任何处理，当PLmin≤PLt≤PLmax时，直接将频率值PLt作为适配初始值，反之，将PLmax作为适配初始值，并所确认的适配初始值传输至频谱分析单元内。
优选的，所述频谱分析单元，生成助眠声波设备调节信号的具体方式为：
根据所确定的适配初始值，将助眠声波设备的声波频率参数调节至与适配初始值一致；
根据所获取的不同时段的呼吸频率参数，生成呼吸频谱图，对所生成的呼吸频谱图的转折点进行依次确认标记，并按照移动顺序将不同的转折点标记为ZZk，其中k代表不同的转折点，k＝1、2、……、n，n为偶数，k为1时，代表初始点，k为2时，则代表第一组转折点；
获取每组转折点ZZk的坐标参数，并将其标记为ZZk(Xk，Yk)，采用得到n组不同的趋势因子YZn；
按照排列顺序，依次将两组趋势因子YZn相加为单组比对因子，并将若干组比对因子标记为BDo，其中o＝n/2；
按照排列顺序，依次将若干组比对因子BDo进行差值处理，得到若干组差值参数CZo-1；
查看若干组差值参数CZo-1的变化状态，若处于持续上升状态或混乱状态，则代表参与人员的呼吸频率不平稳，则生成上升信号，对适配初始值进行调整，若处于持续下降状态，则代表参与人员的呼吸频率逐渐趋向于平稳，则生成下降信号，对适配初始值进行调整。
优选的，自适应调节单元，对助眠声波设备的声波频率进行调节的具体方式为：
所接收到的调节信号为上升信号时，则对适配初始值逐步向上调节，调节数值不得超出适配初始值+Y1，其中Y1为预设值，具体取值范围由操作人员自行拟定；
所接收到的调节信号为下降信号时，则对适配初始值逐步向下调节，调节数值不得低于PLmin。
优选的，所述显示终端，用于将助眠声波设备的实时声波频率参数进行显示，供外部人员进行查看。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：预先根据所获取的年龄参数，对助眠声波频率区间进行确认，再根据所获取的外部噪声参数，对所选频率区间的频率参数进行调整，以达到屏蔽外部噪声的效果，采用此种方式，便是为了隔绝外部噪声对睡眠所造成的影响，将外部噪声所能造成的影响降到最低；
再对所确定的适配初始值进行接收，根据所确定的适配初始值，对助眠声波设备的声波频率进行调节，并对参与人员的呼吸频率进行接收，根据呼吸频率参数，生成助眠声波设备的调节信号，并将此调节信号传输至自适应调节单元内进行助眠声波设备的自适应调节处理，对频谱分析单元所发送的调节信号进行接收，并根据所接收到的调节信号，对助眠声波设备的声波频率进行调节，以达到助眠的效果，改变传统的统一频率助眠方式，根据参与人员的呼吸状态，对声波频率进行实时调节，以此提升助眠的整体效果，从而使参与人员快速进入睡眠状态。
附图说明
图1为本发明原理框架示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本申请提供了助眠声波的自动化调节系统，包括数据采集端、自适应调节中心以及显示终端；
所述数据采集端与自适应调节中心输入端电性连接，所述自适应调节中心与显示终端之间双向连接；
所述自适应调节中心包括参数选取单元、数据库、噪声中和单元、频谱分析单元、自适应调节单元；
所述参数选取单元与数据库之间双向连接，所述参数选取单元与噪声中和单元输入端电性连接，所述噪声中和单元与频谱分析单元输入端电性连接，所述频谱分析单元与自适应调节单元输入端电性连接；
所述数据采集端，用于对参与人员的年龄参数、呼吸频率以及外部噪声参数进行采集，并将所采集的三组参数传输至自适应调节中心内；
所述数据库内设置有五组不同的助眠声波频率区间，分别为第一助眠声波频率区间、第二助眠声波频率区间、第三助眠声波频率区间、第四助眠声波频率区间以及第五助眠声波频率区间，且五组不同的助眠声波频率区间的具体取值由操作人员根据经验拟定；
所述自适应调节中心内部的参数选取单元，根据参与人员的年龄参数，从数据库内挑选与此年龄参数相匹配的助眠声波频率区间，其中具体挑选的方式为：
将参与人员的年龄参数标记为NLi，其中i代表不同的参与人员；
依次将年龄参数NLi与预设参数X1、X2、X3以及X4进行依次比对，其中预设参数X1、X2、X3以及X4均为预设值，且具体取值由操作人员根据经验拟定，其中X1＜X2＜X3＜X4；
当NLi＜X1时，直接选取第一助眠声波频率区间；
当X1≤NLi＜X2时，直接选取第二助眠声波频率区间；
当X2≤NLi＜X3时，直接选取第三助眠声波频率区间；
当X3≤NLi＜X4时，直接选取第四助眠声波频率区间；
当X4≤NLi时，直接选取第五助眠声波频率区间。
所述噪声中和单元，根据接收到的外部噪声参数，对所选频率区间的频率参数进行调整，以达到屏蔽外部噪声的效果，其中进行调整的具体方式为：
将外部噪声参数的频率值标记为PLt，其中t代表不同的外部噪声参数；
获取所选频率区间的最大值以及最小值，并将最小值标记为PLmin，将最大值标记为PLmax，当PLt＜PLmin时，不进行任何处理，当PLmin≤PLt≤PLmax时，直接将频率值PLt作为适配初始值，反之(便是PLmax＜PLt时)，将PLmax作为适配初始值，并所确认的适配初始值传输至频谱分析单元内(采用此种方式，便是为了隔绝外部噪声对睡眠所造成的影响，将外部噪声所能造成的影响降到最低)。
所述频谱分析单元，对所确定的适配初始值进行接收，根据所确定的适配初始值，对助眠声波设备的声波频率进行调节，并对参与人员的呼吸频率进行接收，根据呼吸频率参数，生成助眠声波设备的调节信号，并将此调节信号传输至自适应调节单元内进行助眠声波设备的自适应调节处理，生成助眠声波设备调节信号的具体方式为：
根据所确定的适配初始值，将助眠声波设备的声波频率参数调节至与适配初始值一致；
根据所获取的不同时段的呼吸频率参数(所获取的呼吸频率参数为持续不断的，相当于时刻都在获取)，生成呼吸频谱图，对所生成的呼吸频谱图的转折点进行依次确认标记，并按照移动顺序将不同的转折点标记为ZZk，其中k代表不同的转折点，k＝1、2、……、n，n为偶数，k为1时，代表初始点，k为2时，则代表第一组转折点(也可以这么理解，k为1时，代表呼气阶段，k为2时，代表吐气阶段，k为3时，则又是呼气阶段，以此类推)；
获取每组转折点ZZk的坐标参数，并将其标记为ZZk(Xk，Yk)，采用得到n组不同的趋势因子YZn；
按照排列顺序，依次将两组趋势因子YZn相加为单组比对因子，并将若干组比对因子标记为BDo，其中o＝n/2；
按照排列顺序，依次将若干组比对因子BDo进行差值处理，得到若干组差值参数CZo-1；
查看若干组差值参数CZo-1的变化状态，若处于持续上升状态或混乱状态，则代表参与人员的呼吸频率不平稳，则生成上升信号，对适配初始值进行调整，若处于持续下降状态，则代表参与人员的呼吸频率逐渐趋向于平稳，则生成下降信号，对适配初始值进行调整。
所述自适应调节单元，对频谱分析单元所发送的调节信号进行接收，并根据所接收到的调节信号，对助眠声波设备的声波频率进行调节，以达到助眠的效果，其中进行调节的具体方式为：
所接收到的调节信号为上升信号时，则对适配初始值逐步向上调节，调节数值不得超出适配初始值+Y1，其中Y1为预设值，具体取值范围由操作人员自行拟定；
所接收到的调节信号为下降信号时，则对适配初始值逐步向下调节，调节数值不得低于PLmin。
所述显示终端，用于将助眠声波设备的实时声波频率参数进行显示，供外部人员进行查看。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：预先根据所获取的年龄参数，对助眠声波频率区间进行确认，再根据所获取的外部噪声参数，对所选频率区间的频率参数进行调整，以达到屏蔽外部噪声的效果，采用此种方式，便是为了隔绝外部噪声对睡眠所造成的影响，将外部噪声所能造成的影响降到最低；
再对所确定的适配初始值进行接收，根据所确定的适配初始值，对助眠声波设备的声波频率进行调节，并对参与人员的呼吸频率进行接收，根据呼吸频率参数，生成助眠声波设备的调节信号，并将此调节信号传输至自适应调节单元内进行助眠声波设备的自适应调节处理，对频谱分析单元所发送的调节信号进行接收，并根据所接收到的调节信号，对助眠声波设备的声波频率进行调节，以达到助眠的效果，改变传统的统一频率助眠方式，根据参与人员的呼吸状态，对声波频率进行实时调节，以此提升助眠的整体效果，从而使参与人员快速进入睡眠状态。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (4)

1.助眠声波的自动化调节系统，其特征在于，包括数据采集端、自适应调节中心以及显示终端；
所述自适应调节中心包括参数选取单元、数据库、噪声中和单元、频谱分析单元和自适应调节单元；
所述数据采集端，用于对参与人员的年龄参数、呼吸频率以及外部噪声参数进行采集，并将所采集的三组参数传输至自适应调节中心内；
所述数据库内设置有五组不同的助眠声波频率区间；
所述自适应调节中心内部的参数选取单元，根据参与人员的年龄参数，从数据库内挑选与此年龄参数相匹配的助眠声波频率区间；
所述噪声中和单元，根据接收到的外部噪声参数，对所选频率区间的频率参数进行调整，对外部噪声进行屏蔽；
所述频谱分析单元，对所确定的适配初始值进行接收，根据所确定的适配初始值，对助眠声波设备的声波频率进行调节，并对参与人员的呼吸频率进行接收，根据呼吸频率参数，生成助眠声波设备的调节信号，并将此调节信号传输至自适应调节单元内进行助眠声波设备的自适应调节处理；
所述自适应调节单元，对频谱分析单元所发送的调节信号进行接收，并根据所接收到的调节信号，对助眠声波设备的声波频率进行调节；
所述噪声中和单元，对所选频率区间的频率参数进行调整的具体方式为：
将外部噪声参数的频率值标记为PLt，其中t代表不同的外部噪声参数；
获取所选频率区间的最大值以及最小值，并将最小值标记为PLmin，将最大值标记为PLmax，当PLt＜PLmin时，不进行任何处理，当PLmin≤PLt≤PLmax时，直接将频率值PLt作为适配初始值，当PLmax＜PLt时，将PLmax作为适配初始值，并将所确认的适配初始值传输至频谱分析单元内；
所述频谱分析单元，生成助眠声波设备调节信号的具体方式为：
根据所确定的适配初始值，将助眠声波设备的声波频率参数调节至与适配初始值一致；
根据所获取的不同时段的呼吸频率参数，生成呼吸频谱图，对所生成的呼吸频谱图的转折点进行依次确认标记，并按照移动顺序将不同的转折点标记为ZZk，其中k代表不同的转折点，k=1、2、……、n，n为偶数，k为1时，代表初始点，k为2时，则代表第一组转折点；
获取每组转折点ZZk的坐标参数，并将其标记为ZZk（Xk，Yk），采用得到n组不同的趋势因子YZn；
按照排列顺序，依次将两组趋势因子YZn相加为单组比对因子，并将若干组比对因子标记为BDo，其中o=n/2；
按照排列顺序，依次将若干组比对因子BDo进行差值处理，得到若干组差值参数CZo-1；
查看若干组差值参数CZo-1的变化状态，若处于持续上升状态或混乱状态，则代表参与人员的呼吸频率不平稳，则生成上升信号，对适配初始值进行调整，若处于持续下降状态，则代表参与人员的呼吸频率逐渐趋向于平稳，则生成下降信号，对适配初始值进行调整；
自适应调节单元，对助眠声波设备的声波频率进行调节的具体方式为：
所接收到的调节信号为上升信号时，则对适配初始值逐步向上调节，调节数值不得超出适配初始值+Y1，其中Y1为预设值，具体取值范围由操作人员自行拟定；
所接收到的调节信号为下降信号时，则对适配初始值逐步向下调节，调节数值不得低于PLmin。
2.根据权利要求1所述的助眠声波的自动化调节系统，其特征在于，所述五组不同的助眠声波频率区间分别为第一助眠声波频率区间、第二助眠声波频率区间、第三助眠声波频率区间、第四助眠声波频率区间以及第五助眠声波频率区间。
3.根据权利要求2所述的助眠声波的自动化调节系统，其特征在于，所述参数选取单元，根据参与人员的年龄参数挑选与此年龄参数相匹配的助眠声波频率区间的具体方式为：
将参与人员的年龄参数标记为NLi，其中i代表不同的参与人员；
依次将年龄参数NLi与预设参数X1、X2、X3以及X4进行依次比对，其中预设参数X1、X2、X3以及X4均为预设值，其中X1＜X2＜X3＜X4；
当NLi＜X1时，直接选取第一助眠声波频率区间；
当X1≤NLi＜X2时，直接选取第二助眠声波频率区间；
当X2≤NLi＜X3时，直接选取第三助眠声波频率区间；
当X3≤NLi＜X4时，直接选取第四助眠声波频率区间；
当X4≤NLi时，直接选取第五助眠声波频率区间。
4.根据权利要求1所述的助眠声波的自动化调节系统，其特征在于，所述显示终端，用于将助眠声波设备的实时声波频率参数进行显示，供外部人员进行查看。
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