LU602011B1 - Ein intelligentes interaktives Gerät und System auf der Grundlage eines digitalisierten häuslichen Pflegedienstes - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein intelligentes interaktives Gerät und System auf der Grundlage digitaler häuslicher Pflegedienste, das ein physiologisches Parametererfassungsmodul, einen eingebetteten Controller, ein drahtloses Kommunikationsmodul, eine multimodale interaktive Schnittstelle und ein Notfallreaktionsmodul umfasst, wobei das physiologische Parametererfassungsmodul über einen I2C-Bus mit dem eingebetteten Controller verbunden ist, wobei der Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos auf einem neuronalen LSTM- Netzwerk basiert, um die Zeitreihenmodellierung der somatischen Zeichendaten zu erreichen . Die vorliegende Erfindung offenbart ein intelligentes interaktives Gerät und System auf der Grundlage der digitalen häuslichen Krankenpflege-Service, in Bezug auf die Gesundheitsüberwachung, die Multi-Source-Sensor-Netzwerk kann in Echtzeit und genau sammeln die physiologischen Daten des Benutzers und Umgebungsparameter, und in Kombination mit fortschrittlichen Algorithmen für die eingehende Analyse, kann es rechtzeitig und genau zu bewerten das Gesundheitsrisiko, und bieten eine solide Grundlage für die Prävention und Intervention von Krankheiten. Die multimodale Interaktionsschnittstelle integriert mehrere Interaktionsmodi, berücksichtigt in vollem Umfang die Betriebsgewohnheiten und Bedürfnisse älterer Menschen, bietet ein natürliches und bequemes Interaktionserlebnis und reduziert die Schwierigkeiten bei der Nutzung.

Description

Ein intelligentes interaktives Gerät und System auf der Grundlage eines digitalisierten/°02011 häuslichen Pflegedienstes

Technischer Bereich

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der häuslichen

Krankenpflege und insbesondere auf ein intelligentes interaktives Gerät und System auf der

Grundlage digitaler häuslicher Pflegedienste.

Technologie im Hintergrund

Da die Weltbevölkerung immer älter wird, ist das Altern an Ort und Stelle zu einer wichtigen

Form der Pflege geworden. Allerdings steht der Bereich des Alterns an Ort und Stelle derzeit vor vielen Herausforderungen. Einerseits ist es bei der traditionellen Art des Alterns schwierig, den physiologischen Gesundheitszustand älterer Menschen in Echtzeit und umfassend zu überwachen, und es ist unmöglich, potenzielle Gesundheitsrisiken rechtzeitig zu erkennen, was dazu führt, dass nicht rechtzeitig eingegriffen und Krankheiten behandelt werden können, was die Lebensqualität sowie die Gesundheit und Sicherheit älterer Menschen erheblich beeinträchtigt. Andererseits mangelt es dem bestehenden Dienstleistungssystem für ältere Menschen an Intelligenz und

Personalisierung, was es schwierig macht, genaue und wirksame Dienstleistungen entsprechend den tatsächlichen Bedürfnissen und dem Gesundheitszustand der älteren Menschen anzubieten.

Was die Interaktionserfahrung betrifft, so haben die meisten Geräte nur einen einzigen

Interaktionsmodus, der den vielfältigen Bedürfnissen älterer Menschen nicht gerecht wird, insbesondere für ältere Menschen mit eingeschränkter Mobilität oder schlechtem Seh- und

Hörvermögen ist die Nutzung schwieriger. Darüber hinaus reagiert der bestehende

Alarmmechanismus im Notfall nur langsam und hat eine begrenzte Reichweite, so dass er nicht in der Lage ist, das zuständige Personal schnell und effektiv zu benachrichtigen, und den besten

Zeitpunkt für die Rettung verpasst.

Inhalt der Erfindung

Mit Blick auf die oben genannten Mängel des Standes der Technik bietet die vorliegende

Erfindung ein intelligentes Interaktionsgerät und -system auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Pflegedienstes, das darauf abzielt, das Problem zu lösen, dass es dem bestehenden

Pflegedienstsystem an Intelligenz und Personalisierung mangelt und dass es schwierig ist, genaue und wirksame Dienstleistungen entsprechend den tatsächlichen Bedürfnissen und dem

Gesundheitszustand der älteren Menschen zu erbringen. Was die Interaktionserfahrung betrifft, so verfügen die meisten Geräte über einen einzigen Interaktionsmodus, der den vielfältigen

Bedürfnissen älterer Menschen nicht gerecht wird und insbesondere für ältere Menschen mit

Mobilitätsproblemen oder schlechtem Seh- und Hörvermögen schwierig zu bedienen ist. Darüber hinaus hat der bestehende Alarmmechanismus im Notfall eine langsame

Reaktionsgeschwindigkeit und einen begrenzten Benachrichtigungsbereich, wodurch er nicht in der Lage ist, das zuständige Personal schnell und effektiv zu benachrichtigen und den besten

Zeitpunkt für die Rettung zu verpassen, neben anderen Problemen.

Um den oben genannten Erfindungszweck zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung die folgende technische Lösung vor:

Eine intelligente Interaktionsvorrichtung auf der Grundlage eines digitalen häuslichen

Altenpflegedienstes, das einen mobilen Roboterkörper umfasst, und ferner umfasst:

Modul zur Erfassung physiologischer Parameter: einschließlich Biosensor-Arrays;

Eingebetteter Controller: einschließlich ARM-Architektur-Prozessor;

Drahtloses Kommunikationsmodul: einschließlich Wi-Fi/5G Dual-Mode-Übertragung für die

Dateninteraktion mit dem Cloud-Server; LU602011

Multimodale Interaktionsschnittstelle: einschließlich Spracherkennungseinheit, Touch-

Display und LED-Warnlichtband;

Notfallmodul: mit einem lokalen Ton- und Lichtalarm und einer GSM-Notrufschaltung;

Das Modul zur Erfassung physiologischer Parameter ist über einen I2C-Bus mit dem eingebetteten Controller verbunden, und der Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos basiert auf einem neuronalen LSTM-Netzwerk, um eine Zeitreihenmodellierung der somatischen

Daten zu erreichen.

Ferner umfasst die multimodale Interaktionsschnittstelle:

Eine 3D-ToF-Kamera zum Erfassen von Körperbewegungen und Mikroausdrücken des

Benutzers;

Einen Richtungslautsprecher, um gerichtete Sprachdurchsagen zu ermöglichen;

Eine haptische Feedback-Einheit mit einem piezoelektrischen Keramik-Vibrationsmodul;

Jeder Interaktionskanal wird durch einen Aufmerksamkeitsmechanismus-

Fusionsalgorithmus priorisiert.

Ein intelligentes Interaktionssystem auf der Grundlage eines digitalen häuslichen

Altenpflegedienstes und Folgendes umfasst:

Ein verteiltes Überwachungsterminal, das in einer häuslichen Umgebung mit intelligenten, tragbaren Geräten und Umgebungssensoren eingesetzt wird;

Einen Edge-Computing-Knoten, der mit einem FPGA-Beschleunigungschip für die

Echtzeitverarbeitung von Sensordatenströmen ausgestattet ist;

Algorithmen zur Analyse von Gesundheitsrisiken, die in einem eingebetteten Controller für

Algorithmen zur Analyse von Gesundheitsrisiken und interaktive Entscheidungslogik konfiguriert sind;

Notfalleinsatzstrategie, konfiguriert im Notfalleinsatzmodul;

Cloud-Service-Plattform, aufgebaut mit einer Benutzerprofildatenbank und einem

Wissensgraphen von Seniorenpflegedienststrategien;

Mobiles Interaktionsterminal, das den beidseitigen Zugriff auf APP und WeChat-Applet unterstützt;

Das System führt die Kommunikation zwischen den Geräten über das MQTT-Protokoll durch und verwendet OAuth 2.0 für die Zugangskontrolle.

Ferner umfasst der Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos:

Eine Merkmalsextraktionsschicht, die ein neuronales Faltungsnetzwerk verwendet, um heterogene Daten aus mehreren Quellen zu verarbeiten;

Eine Schicht zur Risikovorhersage, die einen XGBoost-Klassifikator zur Klassifizierung des

Gesundheitszustands verwendet;

Fine Strategieerzeugungsschicht, die einen Serviceplan auf der Grundlage von

Reinforcement Learning dynamisch anpasst;

Der besagte Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos passt eine physiologische

Grundlinie verschiedener Benutzer durch Migrationslernen an.

Ferner umfasst die Notfallstrategie:

Eine abgestufte Reaktionsstrategie, die das Risikoniveau in einen vierstufigen

Auslôsemechanismus unterteilt;

Mehrkanalalarm, der synchron ein lokales Gerät, ein relatives Terminal und ein

Gemeindezentrum auslöst;

Umgebungssteuerung, die automatisch die Innenbeleuchtung sowie Tür- und/602011

Fensterverriegelungen einschaltet.

Ferner umfasst die Cloud-Service-Plattform:

Eine Datenfusionsmaschine, die eine Fusion auf Merkmalsebene von physiologischen Daten,

Umgebungsdaten und Benutzerverhaltensdaten durchführt;

Ein Dienstempfehlungssystem, das einen Algorithmus zur kollaborativen Filterung anwendet, um einen personalisierten Rentenplan zu erstellen;

Ein Sicherheitsschutzsystem, das eine homomorphe Verschlüsselungstechnologie einsetzt, um sensible Gesundheitsdaten zu verarbeiten;

Das System ist über eine API-Schnittstelle mit medizinischen Ressourcen Dritter verbunden.

Ferner umfasst das Sicherheitsschutzsystem:

Eine Hardware-Vertrauensbasis, die eine physikalische, nicht klonierbare Funktionseinheit (PUF) integriert;

Eine sichere Boot-Kette, die eine digitale Signatur verwendet, um die Integrität der Firmware zu überprüfen;

Ein Daten-Desensibilisierungsmodul, das eine differenzierte Datenschutzverarbeitung für die gesammelten Daten implementiert.

Ferner umfasst das Dienstempfehlungssystem von:

Aufbau eines Benutzer-Merkmalsvektorraums mit Dimensionen, die physiologische

Indikatoren, Lebensgewohnheiten und Präferenzeinstellungen umfassen;

Konstruieren eines Diagramms für die Assoziation von Dienstleistungselementen, wobei die

Knotengewichte synergetische Effekte zwischen Dienstleistungselementen widerspiegeln;

Implementieren einer dynamischen Erkennung von Interessendrift und Aktualisieren der

Empfehlungsstrategie durch einen Schiebefenster-Mechanismus.

Ferner umfasst der Edge-Computing-Knoten:

Ein Rahmenwerk für die Verarbeitung von Streaming-Daten, das die Apache-Kafka-

Echtzeitdaten-Pipeline unterstützt;

Ein Modul zur Modellreduzierung, das Techniken zur Wissensdestillation anwendet, um KI-

Modelle zu komprimieren;

Eine Einheit zur Optimierung des Energieverbrauchs, die die Rechenressourcen dynamisch entsprechend der Arbeitslast anpasst.

Ferner umfasst das Arbeitsverfahren des Systems die folgenden Schritte:

Sammeln von physiologischen Daten des Benutzers und von Umgebungsparametern in

Echtzeit durch ein Multi-Source-Sensornetzwerk;

Implementierung der Datenvorverarbeitung an den Randknoten, einschließlich der

Erkennung von Ausreißern und der Normalisierung der Daten;

Hochladen in die Cloud zur eingehenden Analyse, um einen Bericht zur Bewertung des

Gesundheitsrisikos zu erstellen;

Abgleich von Dienstressourcen auf der Grundlage von Nutzerprofilen und Bereitstellung von

Interaktionsanweisungen über eine multimodale Schnittstelle;

Optimierung des Modells auf der Grundlage von Feedback-Daten, um einen geschlossenen

Kreislauf von Diensten zu bilden.

Die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung sind:

Ein intelligentes Interaktionsgerät und -system, das auf dem digitalen häuslichen Pflegedienst der vorliegenden Erfindung basiert, kann im Hinblick auf die Gesundheitsüberwachung physiologische Daten und Umgebungsparameter des Benutzers in Echtzeit und genau erfasseh/©02011 und in Kombination mit fortschrittlichen Algorithmen für eine eingehende Analyse kann es das

Gesundheitsrisiko rechtzeitig und genau bewerten und eine solide Grundlage für die

Krankheitsprävention und -intervention bieten. Die multimodale Interaktionsschnittstelle integriert mehrere Interaktionsmodi, berücksichtigt in vollem Umfang die Betriebsgewohnheiten und Bedürfnisse älterer Menschen, bietet ein natürliches und bequemes Interaktionserlebnis und reduziert die Schwierigkeiten bei der Nutzung. Das Notfallmodul entwickelt eine hierarchische

Reaktionsstrategie und einen mehrkanaligen Alarmmechanismus, um sicherzustellen, dass das zuständige Personal im Notfall schnell benachrichtigt wird und die Smart-Home-Geräte vernetzt und gesteuert werden, um günstige Bedingungen für die Rettung zu schaffen und das Leben der älteren Menschen zu schützen. Das Service-Empfehlungssystem gleicht Service-Ressourcen auf der Grundlage von Benutzerprofilen genau ab, optimiert dynamisch die Empfehlungsstrategie, bietet personalisierte Lösungen für den Ruhestand und verbessert die Servicezufriedenheit.

Gleichzeitig verbessert das Edge Computing und die kollaborative Datenverarbeitung in der Cloud die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems und die Fähigkeit zur Datenverarbeitung und gewährleistet die Datensicherheit. Insgesamt verbessern das Gerät und das System umfassend die

Qualität und Effizienz der häuslichen Pflegedienste und schaffen eine sicherere, komfortablere und bequemere häusliche Pflegeumgebung fiir ältere Menschen.

Beschreibung der beigefiigten Zeichnungen

Bild 1 zeigt ein schematisches Diagramm der dreidimensionalen Struktur des intelligenten

Interaktionsgeräts, das auf dem digitalisierten häuslichen Altenpflegedienst der vorliegenden

Erfindung basiert;

Bild 2 ist ein schematisches Diagramm der intelligenten Interaktionsvorrichtung auf der

Grundlage der digitalisierten häuslichen Pflegedienste der vorliegenden Erfindung

Bild 3 ist ein schematisches Diagramm der Kernarchitektur der intelligenten

Interaktionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;

Bild 4 ist ein schematisches Diagramm der multimodalen Interaktionsschnittstelle der vorliegenden Erfindung;

Bild 5 zeigt ein schematisches Diagramm eines Cloud-Servers der vorliegenden Erfindung;

Bild 6 zeigt ein schematisches Diagramm der Edge-Computing-Schicht der vorliegenden

Erfindung;

Bild 7 zeigt ein schematisches Diagramm der Datenerfassungsschicht der vorliegenden

Erfindung;

Bild 8 zeigt ein schematisches Diagramm der Gesundheitsrisikoanalyse und Notfallreaktion der vorliegenden Erfindung;

Bild 9 zeigt ein Diagramm des Dienstempfehlungssystems und des Arbeitsablaufs der vorliegenden Erfindung.

Eine Vergleichstabelle der beigefügten Markierungen: 1, ein mobiler Roboterkörper; 2, ein physiologisches Parametererfassungsmodul; 3, eine eingebettete Steuerung; 4, ein drahtloses Kommunikationsmodul; 5, eine multimodale

Interaktionsschnittstelle; 6, ein Notfallreaktionsmodul; 7, eine dreidimensionale ToF-Kamera; 8, ein Richtungslautsprecher; und 9, eine haptische Rückkopplungseinheit.

Detaillierte Beschreibung

Spezifische Ausfithrungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden in

Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dieselben Teile und

Komponenten sind in den beigefügten Zeichnungen mit denselben Symbolen gekennzeichnet. LU602011

Es ist zu beachten, dass sich die in der folgenden Beschreibung verwendeten Begriffe „Vorwärts“, „rückwärts“, links“, „rechts“, „oben“ und „ab‘ auf die Ausrichtungen in den beigefügten Zeichnungen beziehen. Die Begriffe „innen“ und „außen“ beziehen sich auf die 5 Richtungen zum bzw. weg vom geometrischen Mittelpunkt eines bestimmten Bauteils.

Um den Inhalt der vorliegenden Erfindung leichter und klarer verständlich zu machen, werden die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im

Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klar und vollständig beschrieben.

Wie in den Bildern 1 bis 9 gezeigt, umfasst eine intelligente Interaktionsvorrichtung auf der

Grundlage eines digitalisierten häuslichen Altenpflegedienstes:

Mobiler Roboterkörper 1: Der mobile Roboterkörper 1 dient als physische

Unterstützungsplattform für die gesamte intelligente Interaktionsvorrichtung und wurde unter

Verwendung einer ausgereiften mobilen Roboterarchitektur mit Rädern kundenspezifisch entwickelt. Seine mechanische Struktur wurde sorgfältig entworfen, um eine flexible

Lenkfähigkeit und eine stabile mobile Leistung zu gewährleisten, und kann sich leicht an das komplexe Gelände und die räumliche Anordnung in der häuslichen Umgebung anpassen.

Ausgestattet mit großen, rutschfesten Rädern und fortschrittlichen Sensoren zur

Hindernisvermeidung gewährleistet er eine sichere und reibungslose Bewegung auch in engen

Fluren oder dicht môblierten Räumen.

Physiologisches Parametererfassungsmodul 2: Das Biosensor-Array integriert eine Vielzahl hochpräziser Biosensoren, wie z. B. einen hochempfindlichen Herzfrequenzsensor, einen genauen

Blutsauerstoffsensor und einen zuverlässigen Blutdrucksensor. Diese Sensoren sind nach strengen ergonomischen Grundsätzen angeordnet, um einen guten Kontakt mit der Haut des Benutzers zu gewährleisten, und sind in der Lage, die physiologischen Parameter des Benutzers genau und in

Echtzeit zu erfassen. Dank einer stabilen Verbindung zum integrierten Controller3 über den I2C-

Bus erfolgt die Datenübertragung effizient und genau, so dass eine zuverlässige Datenbasis für spätere Gesundheitsanalysen entsteht.

Eingebetteter Controller 3: Es wird ein Hochleistungsprozessor mit ARM-Architektur ausgewählt, z. B. ein Chip der Serie STM32H7 mit hoher Rechenleistung und niedrigem

Stromverbrauch. Der Prozessor ist in der Lage, den auf einem neuronalen LSTM-Netzwerk basierenden Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos reibungslos auszuführen, um die gesammelten physiologischen Parameterdaten gründlich zu verarbeiten und zu analysieren. Bei der Implementierung des Algorithmus werden die Rohdaten zunächst vorverarbeitet, um

Storgerdusche zu entfernen, und dann in das trainierte LSTM-Modell eingespeist, das in der Lage ist, die Zeitreihencharakteristika der Daten der körperlichen Anzeichen genau zu erfassen und genaue Ergebnisse zur Bewertung des Gesundheitsrisikos zu erzeugen.

Drahtloses Kommunikationsmodul 4: Es wird ein Kommunikationsmodul verwendet, das die

Dual-Mode-Übertragung Wi-Fi/5G unterstützt, z. B. das Qualcomm Snapdragon X65-Modem.

Das Modul verfügt über eine schnelle und stabile Datenübertragung und ist in der Lage, die verarbeiteten Daten vom eingebetteten Controller 3 schnell und präzise gemäß dem MQTT-

Protokoll auf den Cloud-Server hochzuladen. Der OAuth 2.0-Zugriffskontrollmechanismus gewährleistet die Sicherheit der Datenübertragung und verhindert Datenverluste und illegalen

Zugriff. Beim Empfang von Anweisungen aus der Cloud kann das drahtlose

Kommunikationsmodul 4 die MQTT-Nachricht zeitnah analysieren und die Anweisungen genau an das eingebettete Steuergerät 3 übertragen, wodurch eine effiziente Interaktion zwischen deh}602011

Gerät und der Cloud erreicht wird.

Multimodale Interaktionsschnittstelle 5: Spracherkennungseinheit: Sie integriert die neueste

Generation des Spracherkennungs-SDK von Tech Data Xunfei und verfügt über eine hochpräzise

Spracherkennungsfunktion und eine leistungsstarke Rauschunterdriickungsfunktion. Die

Spracherkennungseinheit ist in der Lage, Sprachbefehle schnell und präzise in Textinformationen umzuwandeln, die dann zur Verarbeitung an den integrierten Controller3 weitergeleitet werden.

Touch-Display: die Auswahl der hochauflösenden, kontrastreichen kapazitiven Touch-

Display, ist die Display-Effekt klar, sensible Bedienung. Die Benutzer können intuitiv

Informationen wie Berichte zur Bewertung von Gesundheitsrisiken, Servicepläne usw. anzeigen und über das Touch-Display personalisierte Betriebseinstellungen vornehmen.

LED-Warnstreifen: Der LED-Warnstreifen besteht aus hellen, mehrfarbigen LED-

Leuchtperlen, die je nach Gesundheitsrisiko unterschiedliche Farben und Blinkfrequenzen anzeigen können. Wenn beispielsweise das Gesundheitsrisiko gering ist, blinkt das grüne Licht langsam; wenn das Risiko ansteigt, wechselt die Lichtfarbe zu Orange oder Rot und die

Blinkfrequenz erhöht sich, um den Benutzer und das umliegende Personal visuell zu warnen. 3D-ToF-Kamera 7: Die hochpräzise 3D-ToF-Kamera ist in der Lage, die Kôrperbewegungen und Mikroausdriicke der Benutzer in Echtzeit zu erfassen. Durch die eingehende Analyse der erfassten Bilddaten wird eine präzise Gesten- und Mimikerkennung erreicht, die dem Benutzer ein naturlicheres und bequemeres Interaktionserlebnis bietet.

Directional Speaker 8: Der Directional Speaker 8 nutzt eine fortschrittliche akustische

Richtungs-Technologie, um die Sprache genau an den Standort des Benutzers zu übertragen und

Interferenzen mit der Umgebung zu vermeiden. Unabhängig davon, wo sich der Benutzer im

Raum befindet, kann er die Sprachansagen und interaktiven Anleitungen des Geräts deutlich hören.

Haptische Feedback-Einheit 9: Das piezoelektrische Keramik-Vibrationsmodul in der haptischen Feedback-Einheit © hat eine schnelle Reaktionszeit und eine einstellbare

Vibrationsintensität. Wenn der Benutzer das Gerät bedient oder das Gerät eine Rückmeldung gibt, kann das piezoelektrische keramische Vibrationsmodul eine angemessene Vibrationsrückmeldung entsprechend den verschiedenen Interaktionsszenarien erzeugen und so die

Bedienungswahrnehmung und Interaktionserfahrung des Benutzers verbessern.

Zuweisung von Prioritäten für Interaktionskanäle: Jedem Interaktionskanal wird durch den

Fusionsalgorithmus des Aufmerksamkeitsmechanismus eine Priorität zugewiesen. Der

Algorithmus kann den aktuellen Zustand und die Interaktionsbedürfnisse des Benutzers in Echtzeit analysieren und die Priorität der Interaktionskanäle wie Spracherkennung, Berührungssteuerung und Körperbewegungserkennung dynamisch anpassen. Wenn der Benutzer beispielsweise eine

Sprachinteraktion durchführt, wird die Priorität des Spracherkennungskanals erhöht; wenn der

Benutzer das Display zur Bedienung berührt, wird die Priorität des Berührungskanals entsprechend erhöht, um die Effizienz und Genauigkeit der Interaktion sicherzustellen.

Notrufmodul 6: Der lokale Ton- und Lichtalarm verfügt über einen lauten Summer und eine starke LED-Leuchte, die sofort einen durchdringenden Alarmton und ein starkes Blinklicht ausgeben können, wenn eine Notfallsituation erkannt wird, und so schnell die Aufmerksamkeit des umliegenden Personals auf sich ziehen. Die GSM-Notrufschaltung verfügt über ein eingebautes Hochleistungs-GSM-Modul, das sich schnell und stabil mit dem GSM-Netz verbinden und eine Notrufnachricht mit den Standortinformationen des Benutzers und einer detaillierten

Beschreibung des Notfalls an voreingestellte, zugehörige Terminals und kommunale

Servicezentren senden kann. Die hierarchische Reaktionsstrategie unterteilt die Risikostufe in vik}/602011

Stufen von Auslôsemechanismen, wobei jede Reaktionsstufe einem klaren operativen Prozess und einer Aufteilung der Zuständigkeiten entspricht, um sicherzustellen, dass Notfallsituationen schnell und ordnungsgemäß bewältigt werden können.

Das intelligente interaktive System umfasst:

Verteilte Überwachungsterminals: Eine Vielzahl von intelligenten tragbaren Geräten, wie z.

B. intelligente Armbänder und intelligente Uhren, und Umgebungssensoren, wie z. B.

Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren und Luftqualitätssensoren, werden sinnvollerweise in der häuslichen Umgebung eingesetzt. Diese Geräte stellen über drahtlose

Kommunikationsprotokolle mit geringem Stromverbrauch, wie z. B. ZigBee oder Bluetooth, eine stabile Verbindung mit dem Edge-Computing-Knoten her, um die physiologischen Daten der

Benutzer und die Umgebungsparameter in Echtzeit zu erfassen und die Daten zur Verarbeitung präzise an den Edge-Computing-Knoten zu übertragen.

Edge-Computing-Knoten: Ausgestattet mit einem hochleistungsfähigen FPGA-

Beschleunigungschip, der seine parallele Rechenkapazität nutzt, um Sensordatenströme in

Echtzeit zu verarbeiten. Der Rahmen für die Verarbeitung von Streaming-Daten basiert auf Apache

Kafka, das Sensordaten effizient empfangen, speichern und verteilen kann, um zuverlässige Daten in Echtzeit zu gewährleisten. Das Modul zur Modellreduzierung nutzt eine fortschrittliche

Technologie zur Wissensdestillation, um komplexe KI-Modelle in leichtgewichtige Modelle zu komprimieren, was die Verarbeitungseffizienz von Edge-Computing-Knoten erheblich verbessert und gleichzeitig die Genauigkeit gewährleistet. Die Einheit zur Optimierung des

Energieverbrauchs überwacht die Arbeitslast in Echtzeit durch intelligente Algorithmen und passt die Betriebsfrequenz und -spannung des Prozessors dynamisch an, um den Energieverbrauch zu senken und die Lebensdauer des Geräts zu verlängern.

Algorithmus für die Analyse des Gesundheitsrisikos: Die Merkmalsextraktionsschicht verwendet neuronale Faltungsnetzwerke, um eine tiefe Merkmalsextraktion aus heterogenen

Daten mit mehreren Quellen durchzuführen; die neuronalen Faltungsnetzwerke sind auf eine große

Datenmenge trainiert und können automatisch wichtige Merkmale in den Daten erfassen. Die

Risikovorhersageschicht verwendet den XGBoost-Klassifikator, der über eine effiziente und genaue Klassifizierungsfähigkeit verfügt und den Gesundheitszustand des Benutzers genau in verschiedene Stufen einteilen kann. Die Strategieschicht basiert auf Algorithmen des

Reinforcement Learning, die den Serviceplan auf der Grundlage des Gesundheitszustands und der

Feedbackdaten des Nutzers kontinuierlich optimieren, um die Personalisierung und Effektivität des Service sicherzustellen. Die Technologie des Migrationslernens ermöglicht es dem

Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos, sich schnell an die physiologische

Ausgangssituation der verschiedenen Nutzer anzupassen, wodurch die Generalisierungsfähigkeit des Algorithmus verbessert wird.

Notfallstrategie: Eine abgestufte Reaktionsstrategie legt die Maßnahmen für die verschiedenen Risikostufen klar fest, um ein schnelles Handeln im Notfall zu gewährleisten. Der

Mehrkanal-Alarmmechanismus 16st über drahtlose Kommunikation gleichzeitig lokale Geräte,

Endgeräte von Angehörigen und kommunale Servicezentren aus, um eine umfassende

Alarmbenachrichtigung zu erreichen. Die Funktion zur Steuerung der Umgebungsverknüpfung kann automatisch Smart-Home-Geräte steuern, z. B. das Einschalten der Innenbeleuchtung, das

Verriegeln von Türen und Fenstern usw., um den Rettungskräften die Arbeit zu erleichtern und die

Sicherheit der Nutzer zu gewährleisten.

Cloud-Service-Plattform: Die Datenfusions-Engine verwendet fortschrittliche/602011

Datenfusionsalgorithmen, um physiologische Daten, Umweltdaten und Daten zum

Nutzerverhalten auf Merkmalsebene zu fusionieren, um wertvolle Informationen zu extrahieren und umfassende Datenunterstützung für Serviceempfehlungen und Gesundheitsanalysen zu bieten.

Das Service-Empfehlungssystem wendet kollaborative Filteralgorithmen an, die den

Merkmalsvektorraum des Nutzers und die Zuordnung von Serviceelementen kombinieren, um personalisierte Ruhestandspläne für den Nutzer zu erstellen. Das Sicherheitsschutzsystem gewährleistet die Sicherheit sensibler Gesundheitsdaten während der Übertragung und

Speicherung durch homomorphe Verschlüsselungstechnologie, Hardware-Vertrauensbasis, sichere

Boot-Kette und Daten-Desensibilisierungsmodul usw. Die API-Schnittstelle kann bequem mit

Gesundheitsressourcen von Drittanbietern verbunden werden, um den Nutzern umfangreichere

Gesundheitsdienstoptionen zu bieten.

Das System zur Empfehlung von Diensten umfasst:

Erstellung eines Benutzer-Merkmalsvektorraums, der mehrere Dimensionen wie physiologische Indikatoren, Lebensgewohnheiten und Präferenzeinstellungen enthält, um die

Benutzermerkmale umfassend darzustellen. Konstruktion von Assoziationen zwischen

Dienstleistungen, Bestimmung von Knotengewichten durch Analyse der Synergieeffekte zwischen

Dienstleistungen und Bereitstellung einer wissenschaftlichen Grundlage für

Dienstleistungsempfehlungen. Implementierung des dynamischen Mechanismus zur Erkennung von Interessenabweichungen, Überwachung der Verhaltensdaten des Nutzers und der Feedback-

Informationen in Echtzeit durch das gleitende Fenster, rechtzeitige Anpassung der

Empfehlungsstrategie und Gewährleistung, dass das empfohlene Rentensystem stets den tatsächlichen Bedürfnissen des Nutzers entspricht.

Dazu gehören Edge-Computing-Knoten:

Das Framework für die Streaming-Datenverarbeitung baut eine effiziente Datenpipeline auf der Grundlage von Apache Kafka auf, um eine schnelle Übertragung und Verarbeitung von

Sensordaten zu erreichen. Das Model Lightweighting Module migriert Wissen von großen

Lehrermodellen zu kleinen Schülermodellen durch Wissensdestillationstechnologie, um die

Modellkomplexität zu reduzieren und die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Die Einheit zur Optimierung des Energieverbrauchs passt die Rechenressourcen dynamisch an die Arbeitslast an, indem sie z. B. ungenutzte Hardwaremodule abschaltet, die Prozessorfrequenz verringert usw., um den Energieverbrauch zu minimieren.

Spezifische Implementierung einer Arbeitsmethode eines intelligenten Interaktionssystems auf der Grundlage digitaler häuslicher Pflegedienste:

Ein Multi-Source-Sensornetzwerk sammelt physiologische Daten des Benutzers und

Umgebungsparameter in Echtzeit

Die intelligenten tragbaren Geräte und Umgebungssensoren in dem verteilten

Überwachungsterminal sammeln Daten in Echtzeit gemäß einer voreingestellten Abtastfrequenz und -genauigkeit. Das intelligente Armband sammelt beispielsweise alle 30 Sekunden Daten zur

Herzfrequenz und der Temperatursensor alle 10 Minuten Daten zur Raumtemperatur. Die erfassten

Daten werden über drahtlose Kommunikationsprotokolle schnell an den Edge-Computing-Knoten übertragen, um die Aktualität und Genauigkeit der Daten zu gewährleisten.

Die Datenvorverarbeitung erfolgt am Edge-Knoten, wo der Edge-Computing-Knoten die

Sensordaten empfängt und sofort eine Ausreißererkennung durchführt, wobei statistische

Methoden und Algorithmen des maschinellen Lernens eingesetzt werden, um offensichtlich fehlerhafte Daten zu identifizieren und zu entfernen. Anschließend werden die Daten standardisier/60201 1 um Daten mit unterschiedlichen Maßstäben in einen einheitlichen Bereich umzuwandeln und die anschließende Tiefenanalyse vorzubereiten. Der Vorverarbeitungsprozess ist effizient und genau und stellt sicher, dass die Datenqualität den Anforderungen der Algorithmen zur Analyse von

Gesundheitsrisiken entspricht.

Die vorverarbeiteten Daten werden zur eingehenden Analyse in die Cloud hochgeladen und über das MQTT-Protokoll sicher und stabil auf den Cloud-Server hochgeladen. Auf dem Cloud-

Server läuft ein hochleistungsfähiger Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos, der die

Daten gründlich auswertet und analysiert. Der Algorithmus kombiniert die historischen und

Echtzeitdaten des Nutzers, um einen detaillierten Bericht zur Bewertung des Gesundheitsrisikos zu erstellen, der den Gesundheitszustand, potenzielle Gesundheitsrisiken und empfohlene

Servicelösungen enthält.

Der Abgleich von Service-Ressourcen auf der Grundlage des Benutzerporträts bietet eine

Interaktionsanleitung über eine multimodale Schnittstelle, und die Cloud-Service-Plattform gleicht den Benutzer mit geeigneten Seniorenpflege-Service-Ressourcen auf der Grundlage von

Informationen in der Benutzerporträt-Datenbank ab, einschließlich des Gesundheitszustands, der

Lebensgewohnheiten und der Präferenzeinstellungen des Benutzers. Dann wird der Serviceplan über das drahtlose Kommunikationsmodul an das intelligente interaktive Gerät gesendet. Das intelligente interaktive Gerät bietet dem Benutzer über eine multimodale Interaktionsschnittstelle 5 detaillierte interaktive Anleitungen, wie z. B. klare Sprachanweisungen, intuitive Touchscreen-

Anzeigen und offensichtliche LED-Warnungen, um sicherzustellen, dass der Benutzer in der Lage ist, den Serviceplan leicht zu verstehen und auszuführen.

Zur Optimierung des Modells auf der Grundlage der Rückmeldedaten, um eine geschlossene

Serviceschleife zu bilden, sammelt das System kontinuierlich Rückmeldedaten vom Benutzer, wie z.B. die Bewertung der Zufriedenheit des Benutzers mit dem Serviceplan und die Veränderungen der physiologischen Parameter. Durch die Analyse der Feedback-Daten ist das System in der Lage,

Probleme im Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos und in der

Interaktionsentscheidungslogik zu erkennen und sie rechtzeitig zu optimieren. So wird beispielsweise die Empfehlungsstrategie entsprechend dem Feedback des Nutzers zum

Serviceplan angepasst und das Risikovorhersagemodell entsprechend den Veränderungen der physiologischen Parameter optimiert. Durch diesen Mechanismus der kontinuierlichen

Optimierung wird ein geschlossener Kreislauf von Diensten gebildet, um die Leistung des Systems und die Qualität der Dienste kontinuierlich zu verbessern und den Nutzern eine bessere Qualität der häuslichen Pflege zu bieten.

Das intelligente interaktive Gerät und System, das auf dem digitalen häuslichen Pflegedienst der vorliegenden Erfindung basiert, kann stabil und effizient arbeiten, einen umfassenden und personalisierten Pflegedienst für ältere Menschen bieten und die Sicherheit und den Komfort der häuslichen Pflege effektiv verbessern.

Das Vorstehende ist nur eine bevorzugte Ausführungsform des Patents der vorliegenden

Erfindung und soll das Patent der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, und alle

Änderungen, gleichwertigen Ersetzungen, Verbesserungen usw., die im Rahmen des Geistes und der Grundsätze des Patents der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, fallen in den

Schutzbereich des Patents der vorliegenden Erfindung.

Claims (10)

Ansprüche LU602011

1. Eine intelligente Interaktionsvorrichtung auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Altenpflegedienstes, die einen mobilen Roboterkörper umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: Ein Modul zur Erfassung physiologischer Parameter: mit einer Biosensoranordnung; Eingebettetes Steuergerät: einschließlich eines Prozessors der ARM-Architektur; Ein Drahtloses Kommunikationsmodul: mit einer Wi-Fi/5G-Dual-Mode-Übertragung zur Dateninteraktion mit einem Cloud-Server; Multimodale Interaktionsschnittstelle: umfasst eine Spracherkennungseinheit, ein Touch- Display und ein LED-Warnlichtband; Ein Notrufmodul: mit einem lokalen Ton- und Lichtalarm und einer GSM-Notrufschaltung; Das Modul zur Erfassung physiologischer Parameter ist über einen I2C-Bus mit dem eingebetteten Controller verbunden, und der Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos basiert auf einem neuronalen LSTM-Netzwerk, um eine Zeitreihenmodellierung der somatischen Daten zu erreichen.

2. Eine intelligente Interaktionsvorrichtung auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Altenpflegedienstes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die multimodale Interaktionsschnittstelle Folgendes umfasst: Eine 3D-ToF-Kamera zum Erfassen von Körperbewegungen und Mikroausdrücken des Benutzers; Einen Richtungslautsprecher für gerichtete Sprachansagen; Eine haptische Feedback-Einheit mit einem piezoelektrischen Keramik-Vibrationsmodul; Jedem Interaktionskanal wird durch einen Aufmerksamkeitsmechanismus- Fusionsalgorithmus eine Priorität zugewiesen.

3. Ein intelligentes Interaktionssystem auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Altenpflegedienstes, das ein intelligentes Interaktionsgerät auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Pflegedienstes nach einem der Ansprüche 1 bis 2 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: Ein verteiltes Überwachungsterminal, das in einer häuslichen Umgebung mit intelligenten tragbaren Geräten und Umgebungssensoren eingesetzt wird; Einen Edge-Computing-Knoten, der mit einem FPGA-Beschleunigungschip zur Echtzeitverarbeitung von Sensordatenströmen ausgestattet ist; Einen Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos, der in einem eingebetteten Controller für Algorithmen zur Analyse des Gesundheitsrisikos und interaktive Entscheidungslogik konfiguriert ist; Notfalleinsatzstrategie, die im Notfalleinsatzmodul konfiguriert ist; Cloud-Service-Plattform, die mit einer Benutzerprofildatenbank und einem Wissensgraphen von Seniorenpflegedienststrategien aufgebaut ist; Mobiles Interaktionsterminal, das den beidseitigen Zugriff auf APP und WeChat-Applet unterstützt; Das beschriebene System ermöglicht die Kommunikation zwischen den Geräten über das MOTT-Protokoll und verwendet OAuth 2.0 für die Zugangskontrolle.

4. Ein intelligentes Interaktionssystem auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Altenpflegedienstes gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus zur

Analyse des Gesundheitsrisikos Folgendes umfasst: LU602011 Fine Merkmalsextraktionsschicht, die ein neuronales Faltungsnetzwerk verwendet, um heterogene Daten aus mehreren Quellen zu verarbeiten; Eine Risikovorhersageschicht, die einen XGBoost-Klassifikator zur Klassifizierung des Gesundheitszustands verwendet; Eine Strategieerzeugungsschicht, die einen Dienstplan auf der Grundlage von Verstärkungslernen dynamisch anpasst; Algorithmus zur Analyse des Gesundheitsrisikos, der eine physiologische Grundlinie verschiedener Benutzer durch Migrationslernen anpasst.

5. Ein intelligentes Interaktionssystem auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Altenpflegedienstes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: die Notfallreaktionsstrategie umfasst: Eine abgestufte Reaktionsstrategie, die das Risikoniveau in vier Stufen von Auslösemechanismen unterteilt; Mehrkanalalarm, der synchron lokale Geräte, relative Terminals und Gemeinschaftsdienstzentren auslöst; Umgebungssteuerung, die automatisch die Innenbeleuchtung und die Tür- und Fensterverriegelungsvorrichtungen einschaltet.

6. Ein intelligentes Interaktionssystem auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Altenpflegedienstes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Cloud-Service-Plattform Folgendes umfasst: Eine Datenfusionsmaschine, die eine Fusion auf Merkmalsebene von physiologischen Daten, Umgebungsdaten und Benutzerverhaltensdaten implementiert; EDienstempfehlungssystem, das einen kollaborativen Filteralgorithmus anwendet, um ein personalisiertes Altenpflegeprogramm zu erzeugen; Ein Sicherheitsschutzsystem, das eine homomorphe Verschlüsselungstechnologie einsetzt, um sensible Gesundheitsdaten zu verarbeiten; Das System kann über eine API-Schnittstelle mit medizinischen Ressourcen Dritter verbunden werden.

7. Ein intelligentes Interaktionssystem auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Altenpflegedienstes gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsschutzsystem Folgendes umfasst: Eine Hardware-Vertrauenswurzel, die eine physikalische, nicht klonierbare Funktionseinheit (PUF) integriert; Eine sichere Boot-Kette, die eine digitale Signatur verwendet, um die Integrität der Firmware zu überprüfen; Ein Daten-Desensibilisierungsmodul, das eine differenzierte Datenschutzverarbeitung für die gesammelten Daten implementiert.

8. Ein intelligentes Interaktionssystem auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Altenpflegedienstes nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Dienstleistungsempfehlungssystem Folgendes umfasst: Konstruieren eines Benutzer-Merkmalsvektorraums, dessen Dimensionen physiologische Indikatoren, Lebensgewohnheiten und Präferenzeinstellungen enthalten; Konstruieren eines Graphen für die Zuordnung von Dienstleistungselementen, wobei die Knotengewichte synergetische Effekte zwischen Dienstleistungselementen widerspiegeln;

Implementierung einer dynamischen Erkennung von Interessendrift und Aktualisierung db}/602011 Empfehlungsstrategie durch einen Schiebefenster-Mechanismus

9. Ein intelligentes Interaktionssystem auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Altenpflegedienstes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: der Edge-Computing- Knoten umfasst: Streaming-Datenverarbeitungs-Framework, das die Apache-Kafka-Echtzeit-Datenpipeline unterstützt; Ein Modul zur Modellreduzierung, das die Technologie der Wissensdestillation anwendet, um KI-Modelle zu komprimieren; Eine Einheit zur Optimierung des Energieverbrauchs, die die Rechenressourcen dynamisch entsprechend der Arbeitslast anpasst.

10. Ein intelligentes Interaktionssystem auf der Grundlage eines digitalen häuslichen Altenpflegedienstes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: das Arbeitsverfahren des Systems die folgenden Schritte umfasst: Sammeln von physiologischen Daten des Benutzers und von Umgebungsparametern in Echtzeit über ein Multisensornetzwerk; Durchführung der Datenvorverarbeitung an einem Randknoten, einschließlich der Erkennung von Ausreißern und der Standardisierung der Daten; Hochladen in die Cloud zur eingehenden Analyse, um einen Bericht zur Bewertung des Gesundheitsrisikos zu erstellen; Abgleich von Dienstressourcen auf der Grundlage von Benutzerprofilen und Bereitstellung von Interaktionsanweisungen über eine multimodale Schnittstelle; Optimierung des Modells auf der Grundlage von Feedback-Daten, um einen geschlossenen Kreislauf von Diensten zu bilden.