CN117193029B - 一种基于物联网的睡眠环境智能监测调控系统 - Google Patents
一种基于物联网的睡眠环境智能监测调控系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于物联网技术领域，涉及到一种基于物联网的睡眠环境智能监测调控系统，通过设置用户睡眠状态实时监测模块、睡眠环境调节需求分析模块、用户睡眠环境监测模块、设备调节需求分析模块、睡眠环境调节实施模块、睡眠环境调节效益分析模块和云数据库，本发明分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，以此判定用户当前所处睡眠环境存在调节需求，若存在则针对各在线设备对应信息分别进行细致化综合化分析，以此获取各在线设备的调节需求以及对应调节参数，有效提升现有睡眠环境监测调控系统自动优化意识以及优化程度，为用户实时性地针对性地提供适宜的睡眠环境，进而帮助用户更快速、高质量地进入深度睡眠状态。
Description
技术领域
本发明属于物联网技术领域，涉及到一种基于物联网的睡眠环境智能监测调控系统。
背景技术
随着现代社会的快节奏生活和工作压力的增加，人们对睡眠质量的关注度也越来越高。睡眠是人体恢复和充电的重要过程，良好的睡眠质量对人体健康至关重要。然而，许多人在睡眠过程中面临各种问题，如睡眠不足、睡眠质量差、睡眠环境不佳等。为了改善睡眠质量和提供更好的睡眠环境，物联网技术被引入睡眠环境监测调控系统中。
针对睡眠环境监测调控系统的现有物联网技术可以将各种传感器、设备和网络连接起来，用户可以根据自身偏好与意向通过语音或手机App控制睡眠环境，调节各在线设备相关参数以实现睡眠环境智能化和舒适化，虽能满足现有要求，但仍具有一定的局限性，其具体表现在：一方面，针对睡眠环境监测调控系统的现有物联网技术的实现前提大多是用户在睡前或者清醒时通过自身偏好和意向对各在线设备的参数进行设置，在整个睡眠过程中这些设备参数将保持不变，然而在用户处于浅睡眠状态或者睡眠质量较差的情况下，现有技术针对睡眠环境的自动优化意识薄弱或优化程度不高，无法为用户实时性地针对性地提供适宜的睡眠环境，进而不利于帮助用户更快速、高质量地进入深度睡眠状态。
另一方面，尽管针对睡眠环境监测调控系统的部分现有物联网技术能够实现在用户睡眠状态下的环境优化功能，其对于用户某阶段的睡眠质量评估以及后续各在线设备的调节需求、调节参数分析仍缺乏一定的科学性与准确性，睡眠环境调节完成后亦未能及时追踪用户睡眠改善情况，意味着系统无法提供及时的反馈和调整，以确保用户的睡眠质量得到持续的改善，从而导致用户睡眠环境监控意义不大，降低用户满意度。
发明内容
鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基于物联网的睡眠环境智能监测调控系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种基于物联网的睡眠环境智能监测调控系统，包括：用户睡眠状态实时监测模块，用于实时监测用户睡眠状态。
睡眠环境调节需求分析模块，用于获取监测时间段内的用户睡眠状态信息，分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，若其小于预设合理睡眠质量评估指数阈值，判定用户当前所处睡眠环境存在调节需求，执行用户睡眠环境监测模块。
用户睡眠环境监测模块，用于监测当前用户所处睡眠环境，获取各在线设备对应信息。
设备调节需求分析模块，用于根据各在线设备对应信息，分析各在线设备的调节需求和对应调节参数，并对各在线设备发送调节指令。
睡眠环境调节实施模块，用于接收各在线设备的调节指令，对用户所处睡眠环境进行调节。
睡眠环境调节效益分析模块，用于在用户所处睡眠环境调节完成后，采集设定时间段内的用户睡眠状态信息，分析用户睡眠环境调节效益指数并进行反馈。
云数据库，用于存储人体正常睡眠状态下的心率值范围、血压值范围和呼吸频率范围，存储在线空气净化器各工作档位可过滤空气中的PM2.5含量范围和VOCs含量范围，存储在线窗帘总长度。
优选地，所述用户睡眠状态信息包括用户身体状态信息和用户睡眠行为信息。
其中，所述用户身体状态信息包括各监测时间点的心率值、血压值/>和呼吸频率/>，/>表示各监测时间点的编号，/>。
所述用户睡眠行为信息包括监测时间段内的翻动次数、各次翻动的身体位移量以及各次翻动后的体态保持时长/>，/>表示监测时间段内各次翻动的编号，。
优选地，所述分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，包括：根据云数据库中存储的人体正常睡眠状态下的心率值范围、血压值范围和呼吸频率范围，获取人体正常睡眠状态下的参照心率值、参照血压值和参照呼吸频率，分别记为，根据用户身体状态信息，计算用户睡眠深度评估指数/>，其中分别为预设的许可心率偏差阈值、许可血压偏差阈值、许可呼吸频率偏差阈值，/>为预设的睡眠深度评估修正因子，/>为自然常数，/>分别为用户的心率波动因子、血压波动因子和呼吸频率波动因子，/>，，/>，/>表示监测时间段内监测时间点总数。
根据用户睡眠行为信息，计算用户睡眠平稳指数，，其中/>为预设的睡眠平稳评估修正因子，为用户监测时间段内的参照翻动次数、单次翻动的参照身体位移量以及单次翻动后参照体态保持时长。
分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，其计算公式为：，其中/>分别为预设的用户睡眠深度评估指数、用户睡眠平稳指数对应权重占比。
优选地，所述各在线设备包括在线窗帘、在线床垫和在线空气净化器。
所述在线窗帘对应信息包括在线窗帘当前开启长度、各室外光束的色温、强度、照射位置和照射面积。
所述在线床垫对应信息包括在线床垫各局部板块各施压区域的压力值、当前室内温度值以及用户当前体感温度值。
所述在线空气净化器对应信息包括在线空气净化器当前工作档位、当前室内空气中PM2.5和VOCs的含量。
优选地，所述设备调节需求分析模块包括在线窗帘调节需求分析单元、在线床垫调节需求分析单元和在线空气净化器调节需求分析单元。
所述在线窗帘调节需求分析单元，用于根据在线窗帘对应信息，分析用户睡眠光照影响系数，进而分析在线窗帘的调节需求和调节参数。
所述在线床垫调节需求分析单元，用于根据在线床垫对应信息，分析在线床垫的硬度调节需求、温度调节需求以及对应调节参数。
所述在线空气净化器调节需求分析单元，用于根据在线空气净化器对应信息，分析当前室内空气污染程度系数，进而分析在线空气净化器的调节需求和调节参数。
优选地，所述在线窗帘调节需求分析单元，包括：根据在线窗帘对应信息中各室外光束的照射位置，将各室外光束筛分为各一级光束和各二级光束，分别提取各一级光束和各二级光束的色温、照射面积和强度，记为和/>，其中/>表示各一级光束的编号，/>，/>表示各二级光束的编号，/>，由公式得到用户当前睡眠光照影响系数，将其与预设的合理用户睡眠光亮影响系数阈值进行比对，若大于预设的合理用户睡眠光亮影响系数阈值，则判定在线窗帘存在调节需求，反之判定在线窗帘不存在调节需求。
若在线窗帘存在调节需求，由公式得到在线窗帘的需求开启率，/>为预设的单位用户睡眠光照影响系数对应的窗帘开启率，从云数据库提取在线窗帘总长度，由公式/>得到在线窗帘的调节开启长度，/>为当前在线窗帘开启长度，/>表示/>。
优选地，所述在线床垫调节需求分析单元，包括：通过在线床垫各局部板块各施压区域的压力值，其中/>表示在线床垫各局部板块的编号，/>，/>表示各施压区域的编号，/>，计算各局部板块压力分布均匀系数/>，，其中/>表示施压区域总数，将其与预设床垫局部板块合理压力分布均匀系数阈值进行比对，筛选出在线床垫的各硬度待调节板块，统计硬度待调节板块数量，若其大于设定数量，则判定在线床垫存在硬度调节需求，反之判定在线床垫不存在硬度调节需求。
若在线床垫存在硬度调节需求，提取各硬度待调节板块各施压区域的压力值，通过均值计算得到各硬度待调节板块施压区域的参考压力值，进而获取各硬度待调节板块的各低压区域和各高压区域，统计各硬度待调节板块的低压区域数量和高压区域数量，若某硬度待调节板块的低压区域数量大于或等于高压区域数量，则该硬度待调节板块的硬度调节方式为气囊充气，反之为气囊放气，进而得到在线床垫各硬度待调节板块的硬度调节方式。
若某硬度待调节板块的硬度调节方式为气囊充气，提取该硬度待调节板块施压区域压力最小值，将其与预设的单位压力值对应气囊空气容量的乘积作为该硬度待调节板块的气囊调节空气容量。
若某硬度待调节板块的硬度调节方式为气囊放气，提取该硬度待调节板块施压区域压力最大值，将其与预设的单位压力值对应气囊空气容量的乘积作为该硬度待调节板块的气囊调节空气容量。
优选地，所述在线床垫调节需求分析单元，还包括：根据当前室内温度值以及用户当前体感温度值/>，由公式得到用户睡眠温度异常系数，其中/>分别为预设的人体适宜体感温度值、人体体感温度与所处环境温度的适宜偏差阈值、人体适宜所处睡眠环境温度值，若其小于预设的用户许可睡眠温度异常系数阈值，则判定在线床垫存在温度调节需求，反之判定在线床垫不存在温度调节需求。
若在线床垫存在温度调节需求，由公式得到在线床垫调节温度值。
优选地，所述在线空气净化器调节需求分析单元，包括：提取当前室内空气中的PM2.5和VOCs的含量，分别记为，由公式/>得到当前室内空气污染程度系数，其中/>分别为预设的空气中适宜PM2.5、VOCs的含量阈值，若当前室内空气污染程度系数大于1，判定在线空气净化器存在调节需求，反之判定在线空气净化器不存在调节需求。
若在线空气净化器存在调节需求，获取在线空气净化器当前工作档位对应过滤空气中PM2.5和VOCs的含量上限值，分别与当前室内空气中的PM2.5和VOCs的含量进行累加，得到在线空气净化器对应空气中PM2.5和VOCs的需求过滤含量，分别记为，将其与云数据库中存储的在线空气净化器各工作档位可过滤空气中的PM2.5含量范围和VOCs含量范围分别进行比对，得到在线空气净化器调节档位。
优选地，所述分析用户睡眠环境调节效益指数，包括：根据设定时间段内的睡眠状态信息，同上述用户监测时间段内的睡眠质量评估指数分析方法一致，获取用户设定时间段内的睡眠质量评估指数，分析用户睡眠环境调节效益指数，其计算公式为：。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：（1）本发明通过分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，以此判定用户当前所处睡眠环境存在调节需求，若存在针对各在线设备对应信息分别进行细致化综合化分析，以此获取各在线设备的调节需求以及对应调节参数，有效提升现有睡眠环境监测调控系统自动优化意识以及优化程度，为用户实时性地针对性地提供适宜的睡眠环境，进而帮助用户更快速、高质量地进入深度睡眠状态。
（2）本发明通过将用户睡眠深度评估指数和用户睡眠平稳指数结合分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，实现了睡眠质量全方位诊断，从生理指标和睡眠行为两角度出发，确保用户监测时间段内的睡眠质量评估结果的准确性和可靠性，为后续用户当前所处睡眠环境调节需求的判定提供数据支撑。
（3）本发明根据在线窗帘对应信息中各室外光束的色温、强度、照射位置和照射面积，精准分析用户当前睡眠光照影响系数，据此判定在线窗帘的调节需求以及调节开启长度，根据用户的实际需求进行在线窗帘的调节，提升用户睡眠环境的同时避免了过度调节窗帘，减少能源的浪费，实现节能环保的目标。
（4）本发明通过分析在线床垫各局部板块的压力分布均匀系数筛选并统计在线床垫的硬度待调节板块数量，判定在线床垫硬度调节需求，然通过各硬度待调节板块的低、高压区域数量确认对应硬度调节方式，根据硬度调节方式进行不同硬度调节参数分析，根据用户当前身体的变化和睡眠姿势进行实时调节，实现在线床垫各局部板块硬度调节的智能化、自主化和高效化，进而为用户提供更好的睡眠体验。
（5）本发明通过以用户睡眠温度异常系数判定在线床垫温度调节需求，以当前室内温度值和用户当前体感温度值分析在线床垫调节温度值，既考虑到用户所处睡眠环境温度，还关注到用户的舒适感受，从一定程度上为用户提供更舒适的睡眠环境。
（6）本发明通过以当前室内空气污染程度系数判定在线空气净化器的调节需求，结合当前工作档位分析在线空气净化器调节档位，确保用户睡眠环境的空气质量，进而提供健康睡眠环境。
（7）本发明通过在用户所处睡眠环境调节完成后，分析用户睡眠环境调节效益指数并进行反馈，以确保用户的睡眠质量得到持续的改善，从而使得用户睡眠环境监控具有一定的意义性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明系统结构示意图。
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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供了一种基于物联网的睡眠环境智能监测调控系统，具体模块分布如下：用户睡眠状态实时监测模块、睡眠环境调节需求分析模块、用户睡眠环境监测模块、设备调节需求分析模块、睡眠环境调节实施模块、睡眠环境调节效益分析模块和云数据库，其中模块之间的连接关系为：用户睡眠状态实时监测模块与睡眠环境调节需求分析模块连接，睡眠环境调节需求分析模块与用户睡眠环境监测模块连接，用户睡眠环境监测模块与设备调节需求分析模块连接，设备调节需求分析模块与睡眠环境调节实施模块连接，睡眠环境调节实施模块与睡眠环境调节效益分析模块，云数据库分别与睡眠环境调节需求分析模块、设备调节需求分析模块连接。
所述用户睡眠状态实时监测模块，用于实时监测用户睡眠状态。
所述睡眠环境调节需求分析模块，用于获取监测时间段内的用户睡眠状态信息，分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，若其小于预设合理睡眠质量评估指数阈值，判定用户当前所处睡眠环境存在调节需求，执行用户睡眠环境监测模块。
具体地，所述用户睡眠状态信息包括用户身体状态信息和用户睡眠行为信息。
其中，所述用户身体状态信息包括各监测时间点的心率值、血压值/>和呼吸频率/>，/>表示各监测时间点的编号，/>。
所述用户睡眠行为信息包括监测时间段内的翻动次数、各次翻动的身体位移量以及各次翻动后的体态保持时长/>，/>表示监测时间段内各次翻动的编号，。
需要说明的是，上述用户身体状态信息是通过用户佩戴的电子手环实时监测得到的。
上述用户的睡眠行为信息是通过使用红外线摄像机进行视频监测来获取。在监测时间段内，通过目标监测算法实时追踪用户的动作，并采集用户各次翻动的各相邻帧图像。针对用户某次翻身动作，从该次翻身动作相邻帧图像中筛选出该次翻身动作的开始帧图和结束帧图，提取图中用户头部、手部和腿部的位置信息。通过比较开始帧图和结束帧图的位置信息，计算用户该次翻身动作中头部、手部和腿部的位移量，筛选其中最大值作为该次翻身动作的身体位移量，记为用户该次翻动的身体位移量，根据该次翻身动作结束帧图的监测时间点和下一次翻身动作的开始帧图监测时间点之间的时长，确定用户在该次翻身动作后的体态保持时长，记为用户该次翻动后的体态保持时长，进而得到用户监测时间段内的翻动次数、各次翻动的身体位移量以及各次翻动后的体态保持时长。
具体地，所述分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，包括：根据云数据库中存储的人体正常睡眠状态下的心率值范围、血压值范围和呼吸频率范围，获取人体正常睡眠状态下的参照心率值、参照血压值和参照呼吸频率，分别记为，根据用户身体状态信息，计算用户睡眠深度评估指数/>，其中分别为预设的许可心率偏差阈值、许可血压偏差阈值、许可呼吸频率偏差阈值，/>为预设的睡眠深度评估修正因子，/>为自然常数，/>分别为用户的心率波动因子、血压波动因子和呼吸频率波动因子，/>，，/>，/>表示监测时间段内监测时间点总数。
需要说明的是，人体正常睡眠状态下的参照心率值是通过提取云数据库中存储的人体正常睡眠状态下的心率值范围的上限值与下限值，将二者进行均值计算得到的。
同理得到人体正常睡眠状态下的参照血压值和参照呼吸频率。
根据用户睡眠行为信息，计算用户睡眠平稳指数，，其中/>为预设的睡眠平稳评估修正因子，为用户监测时间段内的参照翻动次数、单次翻动的参照身体位移量以及单次翻动后参照体态保持时长。
需要说明的是，上述用户监测时间段内的参照翻动次数、单次翻动的参照身体位移量以及单次翻动后参照体态保持时长的获取方法为：从睡眠数据记录库中提取用户历史设定周期内历史各天同一监测时间段内的翻动次数、各次翻动的身体位移量/>以及各次翻动后的体态保持时长/>，其中/>表示历史设定周期内历史各天的编号，，/>表示同一监测时间段内各次翻动的编号，/>，由公式得到用户监测时间段内的参照翻动次数，其中/>表示历史设定周期内历史总天数，由公式/>得到用户监测时间段内单次翻动的参照身体位移量，其中/>表示同一监测时间段内翻动总次数，由公式/>得到用户监测时间段内单次翻动后参照体态保持时长。
分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，其计算公式为：，其中/>分别为预设的用户睡眠深度评估指数、用户睡眠平稳指数对应权重占比。
本发明实施例通过将用户睡眠深度评估指数和用户睡眠平稳指数结合分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，实现了睡眠质量全方位诊断，从生理指标和睡眠行为两角度出发，确保用户监测时间段内的睡眠质量评估结果的准确性和可靠性，为后续用户当前所处睡眠环境调节需求的判定提供数据支撑。
所述用户睡眠环境监测模块，用于监测当前用户所处睡眠环境，获取各在线设备对应信息。
具体地，所述各在线设备包括在线窗帘、在线床垫和在线空气净化器。
所述在线窗帘对应信息包括在线窗帘当前开启长度、各室外光束的色温、强度、照射位置和照射面积。
所述在线床垫对应信息包括在线床垫各局部板块各施压区域的压力值、当前室内温度值以及用户当前体感温度值。
所述在线空气净化器对应信息包括在线空气净化器当前工作档位、当前室内空气中PM2.5和VOCs的含量。
需要说明的是，上述在线窗帘对应信息是由在线窗帘内部安装的窗帘控制系统获取得到的，窗帘控制系统由电动装置、控制单元、多个传感器以及远程控制接口四部分组成，电动驱动装置控制窗帘的开闭运动，根据电动驱动装置上安装的编码器测量电机旋转的角度，由公式确定在线窗帘的开启长度，控制单元负责接收指令、处理控制逻辑并控制电动装置的操作，通过光照传感器测量各室外光束的强度，通过色温传感器测量各室外光束的色温，通过光线位置传感器测量各室外光束的照射位置，通过照射面积传感器测量各室外光束的照射面积。
上述在线床垫对应信息的获取方法为：在线床垫各局部板块是根据床垫的气囊床板来划分的。这些气囊床板可以进行充气和放气，以实现床垫各局部板块的软硬度调节。在线床垫各局部板块按照相同的面积被划分成不同的施压区域，每个施压区域配备了压力传感器，用于检测该区域的压力值。
在线床垫内部通过安装多个温度传感器收集床垫周围的温度值，通过均值计算得到当前室内的温度值，用户的当前体感温度值是通过佩戴的电子手环获取的。
上述在线空气净化器对应信息的获取方法为：通过在线空气净化器内置PM2.5传感器和VOCs传感器监测当前室内空气中PM2.5和VOCs的含量，在线空气净化器具有与后台连接的功能，可将当前工作档位上传至后台。
所述设备调节需求分析模块，用于根据各在线设备对应信息，分析各在线设备的调节需求和对应调节参数，并对各在线设备发送调节指令。
具体地，所述设备调节需求分析模块包括在线窗帘调节需求分析单元、在线床垫调节需求分析单元和在线空气净化器调节需求分析单元。
所述在线窗帘调节需求分析单元，用于根据在线窗帘对应信息，分析用户睡眠光照影响系数，进而分析在线窗帘的调节需求和调节参数。
所述在线床垫调节需求分析单元，用于根据在线床垫对应信息，分析在线床垫的硬度调节需求、温度调节需求以及对应调节参数。
所述在线空气净化器调节需求分析单元，用于根据在线空气净化器对应信息，分析当前室内空气污染程度系数，进而分析在线空气净化器的调节需求和调节参数。
具体地，所述在线窗帘调节需求分析单元，包括：根据在线窗帘对应信息中各室外光束的照射位置，将各室外光束筛分为各一级光束和各二级光束，分别提取各一级光束和各二级光束的色温、照射面积和强度，记为和/>，其中/>表示各一级光束的编号，/>，/>表示各二级光束的编号，/>，由公式得到用户当前睡眠光照影响系数，将其与预设的合理用户睡眠光亮影响系数阈值进行比对，若大于预设的合理用户睡眠光亮影响系数阈值，则判定在线窗帘存在调节需求，反之判定在线窗帘不存在调节需求。
需要说明的是，如果一个光束的路径穿过床的表面或在床上形成显著的光斑或亮度，将其归类为一级光束，如果一个光束的路径围绕着床的周边区域（比如床的上方、两侧、下方）或直接朝向床的方向，将其归类为一级光束，如果一个光束的路径完全越过床并照射到床以外的区域，将其归类为二级光束，据此将各室外光束筛分为各一级光束和各二级光束。
若在线窗帘存在调节需求，由公式得到在线窗帘的需求开启率，/>为预设的单位用户睡眠光照影响系数对应的窗帘开启率，从云数据库中提取在线窗帘总长度/>，由公式/>得到在线窗帘的调节开启长度，/>为当前在线窗帘开启长度，/>表示/>。
本发明实施例根据在线窗帘对应信息中各室外光束的色温、强度、照射位置和照射面积，精准分析用户当前睡眠光照影响系数，据此判定在线窗帘的调节需求以及调节开启长度，根据用户的实际需求进行在线窗帘的调节，提升用户睡眠环境的同时避免了过度调节窗帘，减少能源的浪费，实现节能环保的目标。
具体地，所述在线床垫调节需求分析单元，包括：通过在线床垫各局部板块各施压区域的压力值，其中/>表示在线床垫各局部板块的编号，/>，/>表示各施压区域的编号，/>，计算各局部板块压力分布均匀系数/>，，其中/>表示施压区域总数，将其与预设床垫局部板块合理压力分布均匀系数阈值进行比对，筛选出在线床垫的各硬度待调节板块，统计硬度待调节板块数量，若其大于设定数量，则判定在线床垫存在硬度调节需求，反之判定在线床垫不存在硬度调节需求。
若在线床垫存在硬度调节需求，提取各硬度待调节板块各施压区域的压力值，通过均值计算得到各硬度待调节板块施压区域的参考压力值，将各硬度待调节板块各施压区域的压力值与参考压力值进行比对，若某硬度待调节板块某施压区域的压力值小于或等于参考压力值，将该施压区域记为该硬度待调节板块的低压区域，反之记为该硬度待调节板块的高压区域，进而获取各硬度待调节板块的各低压区域和各高压区域，统计各硬度待调节板块的低压区域数量和高压区域数量，若某硬度待调节板块的低压区域数量大于或等于高压区域数量，则该硬度待调节板块的硬度调节方式为气囊充气，反之为气囊放气，进而得到在线床垫各硬度待调节板块的硬度调节方式。
若某硬度待调节板块的硬度调节方式为气囊充气，提取该硬度待调节板块施压区域压力最小值，将其与预设的单位压力值对应气囊空气容量的乘积作为该硬度待调节板块的气囊调节空气容量。
若某硬度待调节板块的硬度调节方式为气囊放气，提取该硬度待调节板块施压区域压力最大值，将其与预设的单位压力值对应气囊空气容量的乘积作为该硬度待调节板块的气囊调节空气容量。
本发明实施例通过分析在线床垫各局部板块的压力分布均匀系数筛选并统计在线床垫的硬度待调节板块数量，判定在线床垫硬度调节需求，然通过各硬度待调节板块的低、高压区域数量确认对应硬度调节方式，根据硬度调节方式进行不同硬度调节参数分析，根据用户当前身体的变化和睡眠姿势进行实时调节，实现在线床垫各局部板块硬度调节的智能化、自主化和高效化，进而为用户提供更好的睡眠体验。
具体地，所述在线床垫调节需求分析单元，还包括：根据当前室内温度值以及用户当前体感温度值/>，由公式/>得到用户睡眠温度异常系数，其中/>分别为预设的人体适宜体感温度值、人体体感温度与所处环境温度的适宜偏差阈值、人体适宜所处睡眠环境温度值，若其小于预设的用户许可睡眠温度异常系数阈值，则判定在线床垫存在温度调节需求，反之判定在线床垫不存在温度调节需求。
若在线床垫存在温度调节需求，由公式得到在线床垫调节温度值。
本发明实施例通过以用户睡眠温度异常系数判定在线床垫温度调节需求，以当前室内温度值和用户当前体感温度值分析在线床垫调节温度值，既考虑到用户所处睡眠环境温度，还关注到用户的舒适感受，从一定程度上为用户提供更舒适的睡眠环境。
具体地，所述在线空气净化器调节需求分析单元，包括：提取当前室内空气中的PM2.5和VOCs的含量，分别记为，由公式/>得到当前室内空气污染程度系数，其中/>分别为预设的空气中适宜PM2.5、VOCs的含量阈值，若当前室内空气污染程度系数大于1，判定在线空气净化器存在调节需求，反之判定在线空气净化器不存在调节需求。
若在线空气净化器存在调节需求，获取在线空气净化器当前工作档位对应过滤空气中PM2.5和VOCs的含量上限值，分别与当前室内空气中的PM2.5和VOCs的含量进行累加，得到在线空气净化器对应空气中PM2.5和VOCs的需求过滤含量，分别记为，将其与云数据库中存储的在线空气净化器各工作档位可过滤空气中的PM2.5含量范围和VOCs含量范围分别进行比对，得到在线空气净化器调节档位。
需要说明的是，上述获取的在线空气净化器调节档位应确保其可涵盖空气中PM2.5和VOCs的需求过滤含量。
本发明实施例通过以当前室内空气污染程度系数判定在线空气净化器的调节需求，结合当前工作档位分析在线空气净化器调节档位，确保用户睡眠环境的空气质量，进而提供健康睡眠环境。
所述睡眠环境调节实施模块，用于接收各在线设备的调节指令，对用户所处睡眠环境进行调节。
所述睡眠环境调节效益分析模块，用于在用户所处睡眠环境调节完成后，采集设定时间段内的用户睡眠状态信息，分析用户睡眠环境调节效益指数并进行反馈。
具体地，所述分析用户睡眠环境调节效益指数，包括：根据设定时间段内的睡眠状态信息，同上述用户监测时间段内的睡眠质量评估指数分析方法一致，获取用户设定时间段内的睡眠质量评估指数，分析用户睡眠环境调节效益指数，其计算公式为：/>。
需要说明的是，上述对用户睡眠环境调节效益指数进行反馈的过程为：若用户睡眠环境调节效益指数大于或等于设定合理用户睡眠环境调节效益指数阈值，表明此次睡眠环境调节对用户睡眠质量改善具有一定效果，并将各在线设备的调节参数存储至后台，为后续用户对各在线设备的设置以及后续睡眠环境自动调节提供参考依据。若用户睡眠环境调节效益指数小于设定合理用户睡眠环境调节效益指数阈值，表明此次睡眠环境调节对用户睡眠质量改善效果甚微，需重复用户睡眠环境监测模块以及后续模块操作，持续改进和优化各在线设备调节参数，直至用户睡眠质量得到一定改善。
本发明实施例通过在用户所处睡眠环境调节完成后，分析用户睡眠环境调节效益指数并进行反馈，以确保用户的睡眠质量得到持续的改善，从而使得用户睡眠环境监控具有一定的意义性。
所述云数据库，用于存储人体正常睡眠状态下的心率值范围、血压值范围和呼吸频率范围，存储在线空气净化器各工作档位可过滤空气中的PM2.5含量范围和VOCs含量范围，存储在线窗帘总长度。
本发明实施例通过分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，以此判定用户当前所处睡眠环境存在调节需求，若存在针对各在线设备对应信息分别进行细致化综合化分析，以此获取各在线设备的调节需求以及对应调节参数，有效提升现有睡眠环境监测调控系统自动优化意识以及优化程度，为用户实时性地针对性地提供适宜的睡眠环境，进而帮助用户更快速、高质量地进入深度睡眠状态。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于物联网的睡眠环境智能监测调控系统，其特征在于：该系统包括：
用户睡眠状态实时监测模块，用于实时监测用户睡眠状态；
睡眠环境调节需求分析模块，用于获取监测时间段内的用户睡眠状态信息，分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，若其小于预设合理睡眠质量评估指数阈值，判定用户当前所处睡眠环境存在调节需求，执行用户睡眠环境监测模块；
用户睡眠环境监测模块，用于监测当前用户所处睡眠环境，获取各在线设备对应信息；
设备调节需求分析模块，用于根据各在线设备对应信息，分析各在线设备的调节需求和对应调节参数，并对各在线设备发送调节指令；
睡眠环境调节实施模块，用于接收各在线设备的调节指令，对用户所处睡眠环境进行调节；
睡眠环境调节效益分析模块，用于在用户所处睡眠环境调节完成后，采集设定时间段内的用户睡眠状态信息，分析用户睡眠环境调节效益指数并进行反馈；
云数据库，用于存储人体正常睡眠状态下的心率值范围、血压值范围和呼吸频率范围，存储在线空气净化器各工作档位可过滤空气中的PM2.5含量范围和VOCs含量范围，存储在线窗帘总长度；
所述分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，包括：根据云数据库中存储的人体正常睡眠状态下的心率值范围、血压值范围和呼吸频率范围，获取人体正常睡眠状态下的参照心率值、参照血压值和参照呼吸频率，分别记为，根据用户身体状态信息，计算用户睡眠深度评估指数/>，其中分别为预设的许可心率偏差阈值、许可血压偏差阈值、许可呼吸频率偏差阈值，/>为预设的睡眠深度评估修正因子，/>为自然常数，/>分别为用户的心率波动因子、血压波动因子和呼吸频率波动因子，/>，，/>，/>表示监测时间段内监测时间点总数；
根据用户睡眠行为信息，计算用户睡眠平稳指数，，其中/>为预设的睡眠平稳评估修正因子，为用户监测时间段内的参照翻动次数、单次翻动的参照身体位移量以及单次翻动后参照体态保持时长；
分析用户监测时间段内的睡眠质量评估指数，其计算公式为：，其中/>分别为预设的用户睡眠深度评估指数、用户睡眠平稳指数对应权重占比；
所述各在线设备包括在线窗帘、在线床垫和在线空气净化器；
所述在线窗帘对应信息包括在线窗帘当前开启长度、各室外光束的色温、强度、照射位置和照射面积；
所述在线床垫对应信息包括在线床垫各局部板块各施压区域的压力值、当前室内温度值以及用户当前体感温度值；
所述在线空气净化器对应信息包括在线空气净化器当前工作档位、当前室内空气中PM2.5和VOCs的含量；
所述设备调节需求分析模块包括在线窗帘调节需求分析单元、在线床垫调节需求分析单元和在线空气净化器调节需求分析单元；
所述在线窗帘调节需求分析单元，用于根据在线窗帘对应信息，分析用户睡眠光照影响系数，进而分析在线窗帘的调节需求和调节参数；
所述在线床垫调节需求分析单元，用于根据在线床垫对应信息，分析在线床垫的硬度调节需求、温度调节需求以及对应调节参数；
所述在线空气净化器调节需求分析单元，用于根据在线空气净化器对应信息，分析当前室内空气污染程度系数，进而分析在线空气净化器的调节需求和调节参数；
所述在线窗帘调节需求分析单元，包括：根据在线窗帘对应信息中各室外光束的照射位置，将各室外光束筛分为各一级光束和各二级光束，分别提取各一级光束和各二级光束的色温、照射面积和强度，记为和/>，其中/>表示各一级光束的编号，/>，/>表示各二级光束的编号，/>，由公式得到用户当前睡眠光照影响系数，将其与预设的合理用户睡眠光亮影响系数阈值进行比对，若大于预设的合理用户睡眠光亮影响系数阈值，则判定在线窗帘存在调节需求，反之判定在线窗帘不存在调节需求；
若在线窗帘存在调节需求，由公式得到在线窗帘的需求开启率，/>为预设的单位用户睡眠光照影响系数对应的窗帘开启率，从云数据库中提取在线窗帘总长度，由公式/>得到在线窗帘的调节开启长度，/>为当前在线窗帘开启长度，/>表示/>；
所述在线床垫调节需求分析单元，包括：通过在线床垫各局部板块各施压区域的压力值，其中/>表示在线床垫各局部板块的编号，/>，/>表示各施压区域的编号，/>，计算各局部板块压力分布均匀系数/>，，其中/>表示施压区域总数，将其与预设床垫局部板块合理压力分布均匀系数阈值进行比对，筛选出在线床垫的各硬度待调节板块，统计硬度待调节板块数量，若其大于设定数量，则判定在线床垫存在硬度调节需求，反之判定在线床垫不存在硬度调节需求；
若在线床垫存在硬度调节需求，提取各硬度待调节板块各施压区域的压力值，通过均值计算得到各硬度待调节板块施压区域的参考压力值，进而获取各硬度待调节板块的各低压区域和各高压区域，统计各硬度待调节板块的低压区域数量和高压区域数量，若某硬度待调节板块的低压区域数量大于或等于高压区域数量，则该硬度待调节板块的硬度调节方式为气囊充气，反之为气囊放气，进而得到在线床垫各硬度待调节板块的硬度调节方式；
若某硬度待调节板块的硬度调节方式为气囊充气，提取该硬度待调节板块施压区域压力最小值，将其与预设的单位压力值对应气囊空气容量的乘积作为该硬度待调节板块的气囊调节空气容量；
若某硬度待调节板块的硬度调节方式为气囊放气，提取该硬度待调节板块施压区域压力最大值，将其与预设的单位压力值对应气囊空气容量的乘积作为该硬度待调节板块的气囊调节空气容量；
所述在线床垫调节需求分析单元，还包括：根据当前室内温度值以及用户当前体感温度值/>，由公式/>得到用户睡眠温度异常系数，其中/>分别为预设的人体适宜体感温度值、人体体感温度与所处环境温度的适宜偏差阈值、人体适宜所处睡眠环境温度值，若其小于预设的用户许可睡眠温度异常系数阈值，则判定在线床垫存在温度调节需求，反之判定在线床垫不存在温度调节需求；
若在线床垫存在温度调节需求，由公式得到在线床垫调节温度值；
所述在线空气净化器调节需求分析单元，包括：提取当前室内空气中的PM2.5和VOCs的含量，分别记为，由公式/>得到当前室内空气污染程度系数，其中/>分别为预设的空气中适宜PM2.5、VOCs的含量阈值，若当前室内空气污染程度系数大于1，判定在线空气净化器存在调节需求，反之判定在线空气净化器不存在调节需求；
若在线空气净化器存在调节需求，获取在线空气净化器当前工作档位对应过滤空气中PM2.5和VOCs的含量上限值，分别与当前室内空气中的PM2.5和VOCs的含量进行累加，得到在线空气净化器对应空气中PM2.5和VOCs的需求过滤含量，分别记为，将其与云数据库中存储的在线空气净化器各工作档位可过滤空气中的PM2.5含量范围和VOCs含量范围分别进行比对，得到在线空气净化器调节档位；
所述分析用户睡眠环境调节效益指数，包括：根据设定时间段内的睡眠状态信息，同上述用户监测时间段内的睡眠质量评估指数分析方法一致，获取用户设定时间段内的睡眠质量评估指数，分析用户睡眠环境调节效益指数，其计算公式为：/>。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的睡眠环境智能监测调控系统，其特征在于：所述用户睡眠状态信息包括用户身体状态信息和用户睡眠行为信息；
其中，所述用户身体状态信息包括各监测时间点的心率值、血压值/>和呼吸频率，/>表示各监测时间点的编号，/>；
所述用户睡眠行为信息包括监测时间段内的翻动次数、各次翻动的身体位移量/>以及各次翻动后的体态保持时长/>，/>表示监测时间段内各次翻动的编号，/>。
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Citations (4)
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| CN109814398A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-05-28 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种智能床具睡眠调节方法、系统及智能床具 |
| CN115525081A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种建筑室内环境自适应调节系统及控制方法 |
| CN115562052A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-03 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种基于智能床垫的监控系统及监控方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| 可穿戴智能睡眠质量检测系统;梁超;王鹏;曹贝贝;王振徐;;电子测量与仪器学报(05);全文 * |
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