CN117100237B - 一种居家养老用智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据处理技术领域,具体涉及一种居家养老用智能监测系统,包括:采集时序数据;计算体温、心率和血压的波动参量;计算体温、心率和血压的异常参量;衡量血压综合评价值;根据综合评价值判断是否进行报警,实现居家养老检测。本发明在现有基于监测装置进行居家养老检测血压的基础上,利用体温和心率进行数据整合计算出一个评判当下老人血压的综合评价值,减小单一数据评判带来的误判率,并根据评价值来确定是否报警,实现了居家养老检测。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域,具体涉及一种居家养老用智能监测系统。
背景技术
现有技术中对于居家养老数据的监测,往往是根据血压数超出一定阈值即认为老人的健康状态需要进行报警,而忽略了血压正常的波动情况以及除血压之外的其他生理因素导致的潜在的对血压的影响,往往在对老人血压异常判断的过程中由于敏感度较低而产生误判。
发明内容
本发明提供一种居家养老用智能监测系统,以解决现有的问题。
本发明的一种居家养老用智能监测系统采用如下技术方案:
本发明一个实施例提供了一种居家养老用智能监测系统,该系统包括:
数据采集模块,用于采集老人身体上的监测装置的包含血压、体温、心率和监测时间段内紧急按钮使用次数在内的时序数据;
数据处理模块,用于在时序数据中,计算体温的波动参量,分别计算心率和血压的波动参量;根据体温的波动参量得到体温的异常时长,利用体温的异常时长得到体温异常参量;根据心率的波动参量得到心率的异常时长,利用体温异常参量进行修正计算得到心率异常参量;根据心率异常参量和体温异常参数对血压的不同影响程度进行赋权,根据加权平均得到血压异常参量;利用血压异常参量和血压的波动参量结合监测时间段内紧急按钮使用次数得到血压综合评价值;
警报判定模块,用于根据综合评价值判断是否进行报警,实现居家养老检测。
优选的,所述在时序数据中,计算体温的波动参量,包括的具体步骤如下:
获取时序数据中体温的最大值和最小值/>,计算第/>时刻体温的波动参量,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻体温的波动参量,/>表示当前时刻,/>表示数据原始时刻,表示第/>时刻的体温,/>、/>分别表示体温的最大值和最小值,/>表示取最小值。
优选的,所述根据体温的波动参量得到体温的异常时长,利用体温的异常时长得到体温异常参量,包括的具体步骤如下:
根据第时刻体温的波动参量和预设的体温波动阈值得到体温的异常时长、平均异常体温和平均正常体温,计算第/>时刻体温异常参量,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻体温异常参量,/>表示截止到第/>时刻体温的异常时长,表示第/>时刻平均异常体温,/>表示第/>时刻平均正常体温,/>表示反正切函数,/>表示取绝对值,/>表示圆周率。
优选的,所述根据第时刻体温的波动参量和预设的体温波动阈值得到体温的异常时长、平均异常体温和平均正常体温,包括的具体步骤如下:
当第时刻体温的波动参量大于等于预设的体温波动阈值时,将第/>时刻体温记为异常体温,统计截止到第/>时刻所有异常体温的时刻数量并记为体温的异常时长,当第/>时刻体温的波动参量小于预设的体温波动阈值时,将第/>时刻体温记为正常体温,计算截至到第/>时刻的所有异常体温的算数均值,记为第/>时刻的平均异常体温,计算截至到第/>时刻的所有正常体温的算数均值,记为第/>时刻的平均正常体温。
优选的,所述根据心率的波动参量得到心率的异常时长,利用体温异常参量进行修正计算得到心率异常参量,包括的具体步骤如下:
当第时刻心率的波动参量大于等于预设的心率波动阈值时,将第/>时刻心率记为异常心率,统计截止到第/>时刻所有异常心率的时刻数量并记为心率的异常时长,当第/>时刻心率的波动参量小于预设的心率波动阈值时,将第/>时刻心率记为正常心率,计算截至到第/>时刻的所有异常心率的算数均值,记为第/>时刻平均异常心率,计算截至到第/>时刻的所有正常心率的算数均值,记为第/>时刻平均正常心率,计算第/>时刻心率异常参量,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻心率异常参量,/>表示第/>时刻体温异常参量,/>表示截止到第/>时刻体温的异常时长,/>表示截止到第/>时刻心率的异常时长,/>表示第/>时刻平均异常体温,/>表示第/>时刻平均正常体温,/>表示第/>时刻平均异常心率,/>表示第/>时刻平均正常心率,/>表示预设的体温心率对应数,/>表示以自然常数为底的指数函数,/>表示取绝对值。
优选的,所述根据心率异常参量和体温异常参数对血压的不同影响程度进行赋权,根据加权平均得到血压异常参量的具体计算公式如下:
其中,表示第/>时刻血压异常参量,/>表示第/>时刻心率异常参量,/>表示第/>时刻体温异常参量,/>表示第/>时刻心率的波动参量,/>表示第/>时刻体温的波动参量,、/>分别表示心率的最大值和最小值,/>、/>分别表示体温的最大值和最小值,/>表示预设的体温心率对应数。
优选的,所述利用血压异常参量和血压的波动参量结合监测时间段内紧急按钮使用次数得到血压综合评价值,包括的具体步骤如下:
计算血压平均水平和血压的常规波动水平,将血压的常规波动水平除以血压平均水平得到的结果记为老人正常的血压监控水平,将老人正常的血压监控水平、血压异常参量和血压的波动参量进行连乘得到的结果记为血压综合评价值下限,比较血压综合评价值下限与监测时间段内紧急按钮使用次数的大小,将血压综合评价值下限与监测时间段内紧急按钮使用次数的最大值记为血压综合评价值。
优选的,所述计算血压平均水平和血压的常规波动水平,包括的具体步骤如下:
计算截止第时刻血压的算数均值记为第/>时刻的血压平均水平,将截止第/>时刻之前的每个血压记为目标血压,统计截止第/>时刻血压之前的所有血压中常规波动血压的数量,将常规波动血压的数量记为第/>时刻的血压的常规波动水平。
优选的,所述常规波动血压具体指代的是:
依次比较目标血压与在时序上与目标血压相邻的前个和后/>个血压的大小,若目标血压为依次比较结果中的最小值或最大值,则将目标血压记为常规波动血压。
优选的,所述根据综合评价值判断是否进行报警,包括的具体步骤如下:
比较第时刻血压综合评价值与预设的异常评价阈值的大小,当第/>时刻血压综合评价值超过预设的异常评价阈值、且在第/>时刻后持续超过/>个时刻时,判定老人居家血压状态为危险,监测装置立刻发出报警信号并通知老人家属,其中/>表示预设的异常时间阈值。
本发明的技术方案的有益效果是:本发明在现有基于传感器进行居家养老检测基础上,利用体温、心率和血压之间的联系性,将异常情况的检测整合到血压异常上,在减小单一阈值评判带来的误判同时提高了判断的敏感度。
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,下面将对实施例或现有技术描述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为本发明一种居家养老用智能监测系统的系统结构图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的一种居家养老用智能监测系统,其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下。在下述说明中,不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种居家养老用智能监测系统的具体方案。
请参阅图1,其示出了本发明一个实施例提供的一种居家养老用智能监测系统的系统结构图,该系统包括:
数据采集模块,用于采集老人身体上的监测装置的包含血压、体温、心率和监测时间段内紧急按钮使用次数在内的时序数据。
需要说明的是,在老人健康状态的监测过程中,往往较为注重老人的血压,而体温和心率也会在一定程度上反映血压的异常,从而进一步对血压的异常进行量化并对其正常监测值即血压的强极值点在整体中的占比情况进行修正,得到血压监测值,实现居家养老智能监测。
具体的,通过云数据平台采集时序上的家中以及老人身体上所有的监测装置的时序数据,时序数据包括体温、心率、血压和监测时间段内紧急按钮使用次数在内的时序数据,并分别将其表示为、/>、/>和/>,其中采集的时序数据的时间段是从数据原始时刻到当前时刻,且每两个时刻之间的时间间隔设置为/>,即第/>时刻的数据和第/>时刻的数据之间相差的时间间隔为/>,本实施例中以/>为例进行叙述,本实施例不进行具体限定,其中时间间隔可根据具体实施情况而定。本实施例中所述数据原始时刻是指最近一次启动家中以及老人身体上所有的监测装置的时刻。
至此,得到了时序数据。
数据处理模块,用于在时序数据中,计算体温的波动参量,分别计算心率和血压的波动参量;根据体温的波动参量得到体温的异常时长,利用体温的异常时长得到体温异常参量;根据心率的波动参量得到心率的异常时长,利用体温异常参量进行修正计算得到心率异常参量;根据心率异常参量和体温异常参数对血压的不同影响程度进行赋权,根据加权平均得到血压异常参量;利用血压异常参量和血压的波动参量结合监测时间段内紧急按钮使用次数得到血压综合评价值。
需要说明的是,在对上述监测装置中所获得的数据进行处理时,由于作为一个实时监测系统,其大多数据的时效性很强,需要根据时序数据在不同区间内与其相邻边界的差异量的整体分布情况量化时序数据整体的波动情况,整体的波动情况也会反映数据是否正常,因此可以利用波动情况对不同数据进行后续异常参数的确定。
具体的,本实施例以体温为例,获取时序数据中体温的最大值和最小值,计算第/>时刻体温的波动参量,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻体温的波动参量,/>表示当前时刻,/>表示数据原始时刻,表示第/>时刻的体温,/>、/>分别表示体温的最大值和最小值,/>表示取最小值。本公式采用任意时刻体温与体温峰值或是体温谷值的平均差方与体温整体波动幅值的一半进行对比,利用其超过或是低于峰谷值的量正常波动下的振幅占比来评判此时老人在该指标下的危险程度,同时也剔除了由于设备原因造成的任意时刻的突发高值和突发低值所造成的误判,达到一个比均值更加准确有效的评判效果,通过计算异常状况下的指标值与其正常状况下的指标值的差在正常波动范围波幅中的比例,来获得当前状况下的指标值,其中,基于数据的波动,持续过高或者持续过低都对于老人会产生较大的影响,因此这类数据的波动参量较大,在后续对这类数据进行指标权重值赋予时赋予其较大的权重,使这类数据更容易被认为是异常的数据,更容易引起报警,即当监护对象的体温波动相较正常体温波动的差别越大时,说明此时监护对象的体温出现的异常越明显,则说明老人所处的情况越危险。
进一步,用同样的方法计算得到第时刻心率和血压的波动参量。
需要进一步说明的是,由于体温会随着环境以及老人的活动内容发生一定的微小变化,因此不可以使用37℃等常见参量代替,仍然需要结合获取到的数据进行评估获取。且就体温而言,异常体温持续时间越长,其由生理原因导致的其他器官的排异反应越明显,对老人的影响也就越大。
进一步,当第时刻体温的波动参量大于等于预设的体温波动阈值时,将第/>时刻体温记为异常体温,统计截止到第/>时刻所有异常体温的时刻数量并记为体温的异常时长,当第/>时刻体温的波动参量小于预设的体温波动阈值时,将第/>时刻体温记为正常体温,计算截至到第/>时刻的所有异常体温的算数均值,记为第/>时刻平均异常体温,计算截至到第/>时刻的所有正常体温的算数均值,记为第/>时刻平均正常体温,计算第/>时刻体温异常参量,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻体温异常参量,/>表示截止到第/>时刻体温的异常时长,表示第/>时刻平均异常体温,/>表示第/>时刻平均正常体温,/>表示反正切函数,/>表示取绝对值,/>表示圆周率。用体温的异常时长对体温异常参量进行衡量,当异常体温和正常体温的平均水平的差异越大,则体温越异常,体温异常参量越大。
需要说明的是, 在一定程度上,体温与心率呈正相关关系。当体温升高时,新陈代谢加快,心脏需要更多的氧气和养分来满足身体的需要,从而导致心率增加。相反,当体温下降时,新陈代谢减慢,心脏所需的供应减少,心率会相应下降。而正常情况下心率和体温变化的统计规律是:体温每升高1度,心跳要提高10-18次/分。因此在获取异常心率参量时需要利用这一规律来排除正常的生理反应下的心率变动,而心率变动越大,对老人的影响也越大。
进一步,当第时刻心率的波动参量大于等于预设的心率波动阈值时,将第/>时刻心率记为异常心率,统计截止到第/>时刻所有异常心率的时刻数量并记为心率的异常时长,当第/>时刻心率的波动参量小于预设的心率波动阈值时,将第/>时刻心率记为正常心率,计算截至到第/>时刻的所有异常心率的算数均值,记为第/>时刻平均异常心率,计算截至到第/>时刻的所有正常心率的算数均值,记为第/>时刻平均正常心率,计算第/>时刻心率异常参量,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻心率异常参量,/>表示第/>时刻体温异常参量,/>表示截止到第/>时刻体温的异常时长,/>表示截止到第/>时刻心率的异常时长,/>表示第/>时刻平均异常体温,/>表示第/>时刻平均正常体温,/>表示第/>时刻平均异常心率,/>表示第/>时刻平均正常心率,/>表示预设的体温心率对应数,/>表示以自然常数为底的指数函数,/>表示取绝对值。其中本实施例以体温心率对应数/>为例进行说明,不对其进行限定。当心率和体温的异常时长差异较大时,即心率相较于体温的滞后性较大时,即代表心率有可能出现异常,且此时所述的异常是由于体温异常导致的,因此/>实际上表征了体温对于心率的影响程度,当影响程度越大时,心率异常参量越大,/>是基于心率和体温变化的统计规律得到的数量级归一化的权重,用来将两种数据的数量级进行统一。
需要进一步说明的是,体温和心率都可以间接反映老人的血压情况,但是两者对血压影响的具体形式不同,据常识可知,老人在进食后血压会有明显的上升,这部分上升是合理的,且当体温升高时,可能表征此时老人的血压和心率较高,而心率较高同时又体现出血压的异常,因此可以通过体温和心率的波动参量和异常参量对血压离开正常波动参量的程度按照其各自的影响分权进行加权赋值,得到血压的异常参量。这部分异常参量是体现在超出老人一天中平均的正常波动情况之外的,例如当老人的体温和心率持续异常一段时间后,其血压的波动程度就有可能是非正常波动情况下导致的,因此此时可以对体温和心率异常参量进行整合得到血压异常参量。
进一步,计算血压异常参量,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻血压异常参量,/>表示第/>时刻心率异常参量,/>表示第/>时刻体温异常参量,/>表示第/>时刻心率的波动参量,/>表示第/>时刻体温的波动参量,、/>分别表示心率的最大值和最小值,/>、/>分别表示体温的最大值和最小值,/>表示预设的体温心率对应数。将/>和/>相乘表示某数据的实际异常情况,公式实质上是将体温和心率的实际异常情况根据其各自波动区间的程度进行加权平均,得到了体温和心率对血压的影响,用以衡量血压异常参量。
需要进一步说明的是,血压异常参量本质上衡量了血压由于体温和心率的异常而产生的微弱差异量,而血压的波动参量在整体上体现了血压的波动情况,两者的升高都会导致血压不正常的可能性升高,同时在常规情况下,只需要衡量在宏观上血压的波动情况即可,其具体可以用血压的强极值点在整体中的占比情况来进行衡量。
具体的,计算截止第时刻血压的算数均值记为第/>时刻的血压平均水平,将截止第时刻之前的每个血压记为目标血压,依次比较目标血压与在时序上与目标血压相邻的前/>个和后/>个血压的大小,若目标血压为依次比较结果中的最小值或最大值,则将目标血压记为常规波动血压,需要说明的是,当在时序上与目标血压相邻的前后血压的数目不足/>个时,则选取前后全部的血压与目标血压进行比较;统计截止第/>时刻血压之前的所有血压中常规波动血压的数量,将常规波动血压的数量记为第/>时刻的血压的常规波动水平,其中本实施例以/>为例进行说明,本实施例不对其做限定,计算第/>时刻血压综合评价值,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻血压综合评价值,/>表示第/>时刻血压异常参量,/>表示第时刻血压的波动参量,/>表示第/>时刻的血压平均水平,/>表示第/>时刻的血压的常规波动水平,/>表示监测时间段内紧急按钮使用次数,/>表示取最大值。/>表征了老人正常的血压监控水平,血压综合评价值是根据血压异常参量和血压的波动参量对正常的血压监控水平做权重修正得到的,当血压异常参量和血压的波动参量越大时,其表征老人血压的健康情况越不容乐观,此时对应的血压综合评价值的下限就会越高,再根据监测时间段内紧急按钮使用次数进行保险,使得老人可以自行强制报警。
至此,得到了血压综合评价值。
警报判定模块,用于根据综合评价值判断是否进行报警,实现居家养老检测。
需要说明的是,当监测时间段内紧急按钮使用次数不为零时即老人报警时,尊重老人意愿进行强制报警,当监测时间段内紧急按钮使用次数为零时,则根据血压综合评价值的下限对是否报警进行阈值判断,当满足一定条件时使监测装置自行报警。
具体的,比较第时刻血压综合评价值与预设的异常评价阈值的大小,当第/>时刻血压综合评价值超过预设的异常评价阈值、且在第/>时刻后持续超过/>个时刻时,判定老人居家血压状态为危险,监测装置立刻发出报警信号并通知老人家属,实现居家养老检测。其中表示预设的异常时间阈值,且本实施例以预设的异常评价阈值为0.7、预设的异常时间阈值为10为例进行说明,本实施例不对其做限定。
至此,实现了居家养老检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种居家养老用智能监测系统,其特征在于,该系统包括:
数据采集模块,用于采集老人身体上的监测装置的包含血压、体温、心率和监测时间段内紧急按钮使用次数在内的时序数据;
数据处理模块,用于在时序数据中,计算体温的波动参量,分别计算心率和血压的波动参量;根据体温的波动参量得到体温的异常时长,利用体温的异常时长得到体温异常参量;根据心率的波动参量得到心率的异常时长,利用体温异常参量进行修正计算得到心率异常参量;根据心率异常参量和体温异常参数对血压的不同影响程度进行赋权,根据加权平均得到血压异常参量;利用血压异常参量和血压的波动参量结合监测时间段内紧急按钮使用次数得到血压综合评价值;
警报判定模块,用于根据综合评价值判断是否进行报警,实现居家养老检测;
所述在时序数据中,计算体温的波动参量,包括的具体步骤如下:
获取时序数据中体温的最大值和最小值/>,计算第/>时刻体温的波动参量,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻体温的波动参量,/>表示当前时刻,/>表示数据原始时刻,/>表示第/>时刻的体温,/>、/>分别表示体温的最大值和最小值,/>表示取最小值;
所述根据体温的波动参量得到体温的异常时长,利用体温的异常时长得到体温异常参量,包括的具体步骤如下:
根据第时刻体温的波动参量和预设的体温波动阈值得到体温的异常时长、平均异常体温和平均正常体温,计算第/>时刻体温异常参量,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻体温异常参量,/>表示截止到第/>时刻体温的异常时长,/>表示第/>时刻平均异常体温,/>表示第/>时刻平均正常体温,/>表示反正切函数,/>表示取绝对值,/>表示圆周率;
所述根据第时刻体温的波动参量和预设的体温波动阈值得到体温的异常时长、平均异常体温和平均正常体温,包括的具体步骤如下:
当第时刻体温的波动参量大于等于预设的体温波动阈值时,将第/>时刻体温记为异常体温,统计截止到第/>时刻所有异常体温的时刻数量并记为体温的异常时长,当第/>时刻体温的波动参量小于预设的体温波动阈值时,将第/>时刻体温记为正常体温,计算截至到第/>时刻的所有异常体温的算数均值,记为第/>时刻的平均异常体温,计算截至到第/>时刻的所有正常体温的算数均值,记为第/>时刻的平均正常体温;
所述根据心率的波动参量得到心率的异常时长,利用体温异常参量进行修正计算得到心率异常参量,包括的具体步骤如下:
当第时刻心率的波动参量大于等于预设的心率波动阈值时,将第/>时刻心率记为异常心率,统计截止到第/>时刻所有异常心率的时刻数量并记为心率的异常时长,当第/>时刻心率的波动参量小于预设的心率波动阈值时,将第/>时刻心率记为正常心率,计算截至到第/>时刻的所有异常心率的算数均值,记为第/>时刻平均异常心率,计算截至到第/>时刻的所有正常心率的算数均值,记为第/>时刻平均正常心率,计算第/>时刻心率异常参量,具体的计算公式如下:
其中,表示第/>时刻心率异常参量,/>表示第/>时刻体温异常参量,/>表示截止到第/>时刻体温的异常时长,/>表示截止到第/>时刻心率的异常时长,/>表示第/>时刻平均异常体温,/>表示第/>时刻平均正常体温,/>表示第/>时刻平均异常心率,/>表示第/>时刻平均正常心率,/>表示预设的体温心率对应数,/>表示以自然常数为底的指数函数,/>表示取绝对值;
所述根据心率异常参量和体温异常参数对血压的不同影响程度进行赋权,根据加权平均得到血压异常参量的具体计算公式如下:
其中,表示第/>时刻血压异常参量,/>表示第/>时刻心率异常参量,/>表示第/>时刻体温异常参量,/>表示第/>时刻心率的波动参量,/>表示第/>时刻体温的波动参量,/>、分别表示心率的最大值和最小值,/>、/>分别表示体温的最大值和最小值,/>表示预设的体温心率对应数。
2.根据权利要求1所述一种居家养老用智能监测系统,其特征在于,所述利用血压异常参量和血压的波动参量结合监测时间段内紧急按钮使用次数得到血压综合评价值,包括的具体步骤如下:
计算血压平均水平和血压的常规波动水平,将血压的常规波动水平除以血压平均水平得到的结果记为老人正常的血压监控水平,将老人正常的血压监控水平、血压异常参量和血压的波动参量进行连乘得到的结果记为血压综合评价值下限,比较血压综合评价值下限与监测时间段内紧急按钮使用次数的大小,将血压综合评价值下限与监测时间段内紧急按钮使用次数的最大值记为血压综合评价值。
3.根据权利要求2所述一种居家养老用智能监测系统,其特征在于,所述计算血压平均水平和血压的常规波动水平,包括的具体步骤如下:
计算截止第时刻血压的算数均值记为第/>时刻的血压平均水平,将截止第/>时刻之前的每个血压记为目标血压,统计截止第/>时刻血压之前的所有血压中常规波动血压的数量,将常规波动血压的数量记为第/>时刻的血压的常规波动水平。
4.根据权利要求3所述一种居家养老用智能监测系统,其特征在于,所述常规波动血压具体指代的是:
依次比较目标血压与在时序上与目标血压相邻的前个和后/>个血压的大小,若目标血压为依次比较结果中的最小值或最大值,则将目标血压记为常规波动血压。
5.根据权利要求1所述一种居家养老用智能监测系统,其特征在于,所述根据综合评价值判断是否进行报警,包括的具体步骤如下:
比较第时刻血压综合评价值与预设的异常评价阈值的大小,当第/>时刻血压综合评价值超过预设的异常评价阈值、且在第/>时刻后持续超过/>个时刻时,判定老人居家血压状态为危险,监测装置立刻发出报警信号并通知老人家属,其中/>表示预设的异常时间阈值。
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