CN117224088A - 一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及睡眠质量管理技术领域，具体公开了一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统及方法，所述系统包括：睡眠状态监测模块，包括环境监测单元、生理监测单元及睡姿监测单元，用于分别对用户所处的睡眠环境状态、生理参数及睡姿状态进行监测，获得监测数据；分析单元，用于根据监测数据及用户的历史睡眠数据对用户的睡眠状态进行评价，获得评价结果；溯源模块，用于根据评价结果对影响用户睡眠因素进行溯源，并发出对应的提示建议；该系统在对用户生理监测的基础上，结合物联网数据综合对用户睡眠状态及影响用户睡眠的因素进行溯源，进而根据影响睡眠的因素，发出对应的提示建议，以辅助改善用户的睡眠质量。

Description

一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统及方法

技术领域

本发明涉及睡眠质量管理技术领域，具体为一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统及方法。

背景技术

对人体健康监测的过程中，睡眠监测是衡量用户健康状态的一种重要指标，而随着智能设备的快速发展，对用户睡眠质量监测的方式越来越多样化，例如通过手机、智能手表、手环等移动设备，能够对用户的睡眠状态进行较为准确的判断，根据判断结果进行分析，进而给用户相关的建议。

现有的智能设备对用户睡眠的监测过程主要通过智能设备采集用户睡眠过程中的声音信息并进行处理，获得睡眠时段；或者基于采集用户的生理状态信息进行处理分析，获得用户生理参数趋于稳定的时段，进而判断其为睡眠时段。

现有的睡眠管理方案中，声音信息判断的方式适用度较广，但判断的准确性较差，难以给用户提供较为准确的参考，而生理参数监测的结果虽然相对准确，但依然具有较大的局限性，同时随着物联网技术的发展，如何将智能穿戴设备结合物联网数据进行协同分析，在提高睡眠状态监测准确度的同时，能够结合物联网数据对影响用户睡眠状态的因素进行溯源，是发明要解决的核心问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统及方法，解决以下技术问题：

如何将智能穿戴设备结合物联网数据进行协同分析，在提高睡眠状态监测准确度的同时，能够结合物联网数据对影响用户睡眠状态的因素进行溯源。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统，所述系统包括：

睡眠状态监测模块，包括环境监测单元、生理监测单元及睡姿监测单元，用于分别对用户所处的睡眠环境状态、生理参数及睡姿状态进行监测，获得监测数据；

分析单元，用于根据监测数据及用户的历史睡眠数据对用户的睡眠状态进行评价，获得评价结果；

溯源模块，用于根据评价结果对影响用户睡眠因素进行溯源，并发出对应的提示建议。

进一步地，所述睡姿监测单元包括感应枕及感应床垫，所述感应枕包括枕体及若干组压力传感器；所述感应床垫包括床垫本体及若干组压力传感器；

对用户的睡眠状态进行评价的过程包括：

S1、根据感应枕感应床垫中压力传感器的参数对用户睡姿变化状态进行监测，获得睡姿状态监测数据；

S2、通过生理监测单元获取用户睡眠过程的各项生理参数数值；

S3、根据睡姿状态监测数据及各项生理参数数值对用户睡眠状态进行评价。

进一步地，睡姿状态监测数据获得的过程包括：

S11、基于用户的测试的体重数据及初始体型数据，拟合出该用户不同标准姿态下的传感器对应数据；

S12、按照预设时间间隔获取时间点，将不同时间点下用户睡眠状态的传感器数据与不同标准姿态下的传感器对应数据进行比对，通过公式：

计算获得用户与第i项标准姿态的偏离度C_i，选择最小偏离度C_i对应的标准姿态作为该时间点的实际姿态，获取不同时间点的实际姿态作为睡姿状态监测数据C_i(t)；

其中，m为当前时间点感应传感器的数量，j∈[1，m]，F_j为第j个传感器检测数值，Ft_ij为第i项标准姿态对应的第j个传感器的标准数值，α_j为第j个传感器所处区域对应的权重。

进一步地，步骤S3的过程包括：

S31、按照预设固定时间间隔依次获取每个时段的睡姿变化次数，将睡姿变化次数为零的连续若干个时段作为第一睡眠区间；

S32、将用户睡眠过程的各项生理参数数值与该用户历史睡眠生理参数数值进行比对，获取第二浅度睡眠区间及第三深度睡眠区间，将第一睡眠区间、第二浅度睡眠区间及第三深度睡眠区间进行重合性比对，确定用户的浅度睡眠区间及深度睡眠区间；

S33、基于用户的浅度睡眠时长及深度睡眠时长获取用户睡眠质量的初始值，根据用户的入睡时长及用户姿态变化次数获得第一影响系数，根据用户的各项生理参数标准变化值变化状态获得第二影响系数，通过第一影响系数及第二影响系数对初始值进行调整，获得用户睡眠质量的评价值H，根据评价值H的大小对该用户的睡眠状态进行评价。

进一步地，步骤S33还包括：

将评价值H与预设阈值区间[H1，H2]进行比对：

若H＞H2，则判断用户睡眠质量为优；

若H＜H1，则判断用户睡眠质量为差，并对影响用户睡眠因素进行溯源；

若H∈[H1，H2]，则判断用户睡眠质量为良好，并对影响用户睡眠因素进行溯源。

进一步地，对影响用户睡眠因素进行溯源的过程包括：

根据睡眠环境状态中的环境数据进行环境状态分析，环境状态分析的过程包括：

通过公式：

计算获得环境状态影响值E，当环境状态影响值E大于等于预设值E1时，判断环境状态影响睡眠状态；

其中，W为环境参数监测项数，p∈[1，W]；U_p(t)为第p项环境参数监测的实时数值；Ut_p为第p项环境参数参考值；f_x(A-B)为判断函数，当A-B＞0时，f_x(A-B)＝A-B，否则，f_x(A-B)＝0；s_p为第p项环境参数变动系数，R为按照预设环境采集时段获得的时间点数量，q∈[1，R]；U_pq为U_p(t)第q个时间点的数值，为所有U_pq的均值。

进一步地，对影响用户睡眠因素进行溯源的过程还包括：

当E＜E1时，将第二影响系数γ₁与生理状态影响阈值γ₁thr进行比对：

若γ₁≥γ₁thr，则判断用户生理健康状态影响睡眠质量；

否则判断其他因素影响用户睡眠质量。

一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理方法，包括：

步骤一、对用户所处的睡眠环境状态、生理参数及睡姿状态进行监测，获得监测数据；

步骤二、根据监测数据及用户的历史睡眠数据对用户的睡眠状态进行评价，获得评价结果；

步骤三、根据评价结果对影响用户睡眠因素进行溯源，并发出对应的提示建议。

本发明的有益效果：

(1)本发明在对用户生理监测的基础上，结合物联网数据综合对用户睡眠状态及影响用户睡眠的因素进行溯源，进而根据影响睡眠的因素，发出对应的提示建议，以辅助改善用户的睡眠质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统的逻辑框图；

图2是本发明中对用户的睡眠状态进行评价的过程流程图；

图3是本发明步骤S1的过程流程图；

图4是本发明步骤S3的过程流程图；

图5是本发明基于检测数据分析的用户睡眠质量管理方法的过程流程图。

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作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所示，在一个实施例中，提供了一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统，该系统在对用户生理监测的基础上，结合物联网数据综合对用户睡眠状态及影响用户睡眠的因素进行溯源，进而能够更好的对用户的健康状况进行管理，该系统主要包括睡眠状态监测模块、分析单元及溯源模块，其中，睡眠状态监测模块包括环境监测单元、生理监测单元及睡姿监测单元，环境监测单元对接物联网设备中的光照传感器、声音传感器等，能够对用户所处的睡眠环境状态进行监测，生理监测单元则对接用户的智能穿戴设备，例如智能手表等，能够对用户的生理参数进行实时的监测，而睡姿监测单元则对接物联网设备中，与用户睡姿相关的设备，例如智能式的感应床垫、感应枕等，能够对用户的睡姿进行监测，因此基于上述的监测数据，能够通过分析单元，根据监测数据及用户的历史睡眠数据对用户的睡眠状态进行评价，获得评价结果，进而能够准确的对用户的睡眠状态进行判断，同时基于溯源模块，能够根据评价结果对影响用户睡眠因素进行溯源，进而根据影响睡眠的因素，发出对应的提示建议，以辅助改善用户的睡眠质量。

作为本发明的一种实施方式，睡姿监测单元通过感应枕及感应床垫的方式实现，其分别由枕体与若干组压力传感器及床垫本体及若干组压力传感器组成，在结构上与现有技术中的智能床垫相同，在此不作赘述，而在分析的过程中，请参阅图2所示，对用户的睡眠状态进行评价的过程包括：S1、根据感应枕感应床垫中压力传感器的参数对用户睡姿变化状态进行监测，获得睡姿状态监测数据；S2、通过生理监测单元获取用户睡眠过程的各项生理参数数值；S3、根据睡姿状态监测数据及各项生理参数数值对用户睡眠状态进行评价，通过上述对用户的睡眠状态进行评价的过程，能够结合多种因素对用户的睡眠状态进行判断，提高了判断的准确性；其中，请参阅图3所示，睡姿状态监测数据获得的过程包括：S11、基于用户的测试的体重数据及初始体型数据，拟合出该用户不同标准姿态下的传感器对应数据；该过程首先获取用户在预设标准姿态下的数据，之后再基于数据库中不同姿态传感器数据，通过用户预设标准姿态下的数据与基准数据的比对获得差量，通过差量对数据库中不同姿态传感器数据进行修正，进而拟合出该用户不同标准姿态下的传感器对应数据，同时，此数据还可通过AI模型获得，在此不作详述，之后再通过S12、按照预设时间间隔获取时间点，将不同时间点下用户睡眠状态的传感器数据与不同标准姿态下的传感器对应数据进行比对，通过公式：

计算获得用户与第i项标准姿态的偏离度C_i，其中，m为当前时间点感应传感器的数量，j∈[1，m]，F_j为第j个传感器检测数值，Ft_ij为第i项标准姿态对应的第j个传感器的标准数值，α_j为第j个传感器所处区域对应的权重，其根据传感器所属类别为感应枕或感应床垫确定，且感应枕对应的传感器权重大于感应床垫对应的传感器权重，其具体数据根据经验数据获得，因此，当偏离度C_i越小时，说明该用户当前姿态与第i项标准姿态的匹配度越高，因此选择最小偏离度C_i对应的标准姿态作为该时间点的实际姿态，获取不同时间点的实际姿态作为睡姿状态监测数据C_i(t)，进而能够较为准确的获得用户的睡姿状态信息，为后续的睡眠管理过程提供较为准确的依据。

作为本发明的一种实施方式，请参阅图4所示，步骤S3的过程包括：S31、按照预设固定时间间隔依次获取每个时段的睡姿变化次数，将睡姿变化次数为零的连续若干个时段作为第一睡眠区间；S32、将用户睡眠过程的各项生理参数数值与该用户历史睡眠生理参数数值进行比对，获取第二浅度睡眠区间及第三深度睡眠区间，将第一睡眠区间、第二浅度睡眠区间及第三深度睡眠区间进行重合性比对，确定用户的浅度睡眠区间及深度睡眠区间；需要说明的是，第二浅度睡眠区间及第三深度睡眠区间的获取过程是根据用户的历史睡眠生理参数数值进行重合性比对获得，其通过现有技术中常用的根据用户生理参数判断睡眠区间的方式实现，在此不作详述，同时，重合性比对的过程是分别获取第一睡眠区间与第二浅度睡眠区间的并集及第一睡眠区间及第三深度睡眠区间的并集，进而确定用户的浅度睡眠区间及深度睡眠区间；S33、基于用户的浅度睡眠时长及深度睡眠时长获取用户睡眠质量的初始值，根据用户的入睡时长及用户姿态变化次数获得第一影响系数，根据用户的各项生理参数标准变化值变化状态获得第二影响系数，通过第一影响系数及第二影响系数对初始值进行调整，具体地，通过公式：

获取该用户睡眠质量的评价值H，根据评价值H的大小对该用户的睡眠状态进行评价；

其中，Ls为用户浅度睡眠区间时长，Ld为用户深度睡眠区间时长，Lt为用户睡眠时长参考值，x为调参系数，且满足x＞1.3，y1、y2为权重系数，调参系数及权重系数均根据海量经验数据拟合后选择设定；Lo为用户入睡时长，n_at为用户姿态变化次数，n_t为该用户姿态变化次数历史均值；V为生理参数监测项数，z∈[1，V]；γ₁为第一影响系数，γ₁为第二影响系数；D(t)为生理系数状态值变化曲线，θ_z(t)为睡眠时段第z项生理参数实时监测值，θt_z(t)为该用户第z项生理参数标准变化值，其根据该用户的体检测量数据作为依据调整后获得，δ_z为第z项生理参数权重系数，其根据不同生理参数项与睡眠质量的关联性设定，G为睡眠时段按预设固定采样间隔获取的时间点数，k∈[1，G]；D_k为第k个时间点对应的生理系数状态值，为所有时间点生理系数状态值均值，因此，通过/>计算获得用户睡眠质量的初始值，通过公式(2)获得第一影响系数，其体现了用户的入睡时长及用户姿态变化次数对用户睡眠质量的影响，通过公式(3)计算获得第二影响系数，其结合公式(4)中用户睡眠状态参数的变化离散度进行判断，进而体现了各项生理参数标准变化值变化状态对用户睡眠质量的影响，进而通过公式(1)获得用户睡眠质量的评价值H，根据评价值H的大小对该用户的睡眠状态进行评价，通过将评价值H与预设阈值区间[H1，H2]进行比对，预设阈值区间[H1，H2]经验数据选择设定，因此若H＞H2，则判断用户睡眠质量为优；若H＜H1，则判断用户睡眠质量为差，并对影响用户睡眠因素进行溯源；若H∈[H1，H2]，则判断用户睡眠质量为良好，并对影响用户睡眠因素进行溯源。

作为本发明的一种实施方式，对影响用户睡眠因素进行溯源的过程包括：根据睡眠环境状态中的环境数据进行环境状态分析，环境状态分析的过程包括：

通过公式：

计算获得环境状态影响值E，其中，W为环境参数监测项数，p∈[1，W]；U_p(t)为第p项环境参数监测的实时数值；Ut_p为第p项环境参数参考值，其根据经验数据获得；f_x(A-B)为判断函数，当A-B＞0时，f_x(A-B)＝A-B，否则，f_x(A-B)＝0；s_p为第p项环境参数变动系数，R为按照预设环境采集时段获得的时间点数量，q∈[1，R]；U_pq为U_p(t)第q个时间点的数值，为所有U_pq的均值，因此，环境状态影响值E的获取过程结合各项环境参数相对对应参考值的偏离状况及各项环境参数的变动状况进行协同判断，进而通过环境状态影响值E与预设值E1的比对，实现对环境因素的单独判断，其中，预设值E1根据测试模拟数据获得，因此当环境状态影响值E大于等于预设值E1时，判断环境状态影响睡眠状态。

作为本发明的一种实施方式，对影响用户睡眠因素进行溯源的过程还包括：当E＜E1时，将第二影响系数γ₁与生理状态影响阈值γ₁thr进行比对，生理状态影响阈值γ₁thr根据测试数据拟合获得，因此若γ₁≥γ₁thr，则说明用户在睡眠时段的生理参数存在异常，因此判断用户生理健康状态影响睡眠质量；否则判断其他因素影响用户睡眠质量。

请参阅图5所示，在一个实施例中，提供了一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理方法，包括：步骤一、对用户所处的睡眠环境状态、生理参数及睡姿状态进行监测，获得监测数据；步骤二、根据监测数据及用户的历史睡眠数据对用户的睡眠状态进行评价，获得评价结果；步骤三、根据评价结果对影响用户睡眠因素进行溯源，并发出对应的提示建议；该方法能够根据监测数据及用户的历史睡眠数据对用户的睡眠状态进行评价，获得评价结果，进而能够准确的对用户的睡眠状态进行判断，同时能够根据评价结果对影响用户睡眠因素进行溯源，进而根据影响睡眠的因素，发出对应的提示建议，以辅助改善用户的睡眠质量。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统，其特征在于，所述系统包括：

睡眠状态监测模块，包括环境监测单元、生理监测单元及睡姿监测单元，用于分别对用户所处的睡眠环境状态、生理参数及睡姿状态进行监测，获得监测数据；

分析单元，用于根据监测数据及用户的历史睡眠数据对用户的睡眠状态进行评价，获得评价结果；

溯源模块，用于根据评价结果对影响用户睡眠因素进行溯源，并发出对应的提示建议。

2.根据权利要求1所述的一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统，其特征在于，所述睡姿监测单元包括感应枕及感应床垫，所述感应枕包括枕体及若干组压力传感器；所述感应床垫包括床垫本体及若干组压力传感器；

对用户的睡眠状态进行评价的过程包括：

S1、根据感应枕感应床垫中压力传感器的参数对用户睡姿变化状态进行监测，获得睡姿状态监测数据；

S2、通过生理监测单元获取用户睡眠过程的各项生理参数数值；

S3、根据睡姿状态监测数据及各项生理参数数值对用户睡眠状态进行评价。

3.根据权利要求2所述的一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统，其特征在于，睡姿状态监测数据获得的过程包括：

S11、基于用户的测试的体重数据及初始体型数据，拟合出该用户不同标准姿态下的传感器对应数据；

S12、按照预设时间间隔获取时间点，将不同时间点下用户睡眠状态的传感器数据与不同标准姿态下的传感器对应数据进行比对，通过公式：

计算获得用户与第i项标准姿态的偏离度C_i，选择最小偏离度C_i对应的标准姿态作为该时间点的实际姿态，获取不同时间点的实际姿态作为睡姿状态监测数据C_i(t)；

其中，m为当前时间点感应传感器的数量，j∈[1，m]，F_j为第j个传感器检测数值，Ft_ij为第i项标准姿态对应的第j个传感器的标准数值，α_j为第j个传感器所处区域对应的权重。

4.根据权利要求3所述的一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统，其特征在于，步骤S3的过程包括：

S31、按照预设固定时间间隔依次获取每个时段的睡姿变化次数，将睡姿变化次数为零的连续若干个时段作为第一睡眠区间；

S32、将用户睡眠过程的各项生理参数数值与该用户历史睡眠生理参数数值进行比对，获取第二浅度睡眠区间及第三深度睡眠区间，将第一睡眠区间、第二浅度睡眠区间及第三深度睡眠区间进行重合性比对，确定用户的浅度睡眠区间及深度睡眠区间；

S33、基于用户的浅度睡眠时长及深度睡眠时长获取用户睡眠质量的初始值，根据用户的入睡时长及用户姿态变化次数获得第一影响系数，根据用户的各项生理参数标准变化值变化状态获得第二影响系数，通过第一影响系数及第二影响系数对初始值进行调整，获得用户睡眠质量的评价值H，根据评价值H的大小对该用户的睡眠状态进行评价。

5.根据权利要求4所述的一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统，其特征在于，步骤S33还包括：

将评价值H与预设阈值区间[H1，H2]进行比对：

若H＞H2，则判断用户睡眠质量为优；

若H＜H1，则判断用户睡眠质量为差，并对影响用户睡眠因素进行溯源；

若H∈[H1，H2]，则判断用户睡眠质量为良好，并对影响用户睡眠因素进行溯源。

6.根据权利要求5所述的一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统，其特征在于，对影响用户睡眠因素进行溯源的过程包括：

根据睡眠环境状态中的环境数据进行环境状态分析，环境状态分析的过程包括：

通过公式：

计算获得环境状态影响值E，当环境状态影响值E大于等于预设值E1时，判断环境状态影响睡眠状态；

其中，W为环境参数监测项数，p∈[1，W]；U_p(t)为第p项环境参数监测的实时数值；Ut_p为第p项环境参数参考值；f_x(A-B)为判断函数，当A-B＞0时，f_x(A-B)＝A-B，否则，f_x(A-B)＝0；s_p为第p项环境参数变动系数，R为按照预设环境采集时段获得的时间点数量，q∈[1，R]；U_pq为U_p(t)第q个时间点的数值，为所有U_pq的均值。

7.根据权利要求6所述的一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理系统，其特征在于，对影响用户睡眠因素进行溯源的过程还包括：

当E＜E1时，将第二影响系数γ₁与生理状态影响阈值γ₁thr进行比对：

若γ₁≥γ₁thr，则判断用户生理健康状态影响睡眠质量；

否则判断其他因素影响用户睡眠质量。

8.一种基于检测数据分析的用户睡眠质量管理方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1所述的系统，包括：

步骤一、对用户所处的睡眠环境状态、生理参数及睡姿状态进行监测，获得监测数据；

步骤二、根据监测数据及用户的历史睡眠数据对用户的睡眠状态进行评价，获得评价结果；

步骤三、根据评价结果对影响用户睡眠因素进行溯源，并发出对应的提示建议。