專利名稱：一種家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)，往往需要患者親自到醫(yī)院就診，才能實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的人體監(jiān)控，其費(fèi)用過高，同時(shí)，這些精密的監(jiān)測儀器是針對特殊的病患。而對于普通的家庭用戶，顯然是不需要這樣的特殊監(jiān)護(hù)的。監(jiān)護(hù)系統(tǒng)目前現(xiàn)有技術(shù)只有以下兩種1.有線監(jiān)護(hù)系統(tǒng)病人需在特定的醫(yī)療環(huán)境中才能監(jiān)控，在指定時(shí)間內(nèi)在固定地點(diǎn)記錄身體各種參數(shù)，設(shè)備昂貴，只適合醫(yī)院使用。而且，大多數(shù)監(jiān)護(hù)產(chǎn)品都需要通過導(dǎo)線將數(shù)據(jù)傳到PDA或PC進(jìn)行分析，因此采集數(shù)據(jù)具有一定的限制性。
2.無線監(jiān)護(hù)系統(tǒng)目前，無線監(jiān)護(hù)儀已經(jīng)開始進(jìn)入臨床應(yīng)用及日常保健醫(yī)療工作中。但此類系統(tǒng)也主要是針對特殊患病人群使用。對普通家庭用戶來說，無法滿足日常保健需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，提供一種針對普通家庭用戶所使用的家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)融入無線傳感技術(shù)和無線通訊技術(shù)，不僅可以對人體的多種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且實(shí)現(xiàn)了對家電設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，以滿足人們對睡眠健康及舒適性的要求。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括人體睡眠生命參數(shù)采集模塊、監(jiān)控模塊、家電控制模塊和閾值報(bào)警模塊，人體睡眠生命參數(shù)采集模塊主要由無線嵌入式傳感器和WLAN組成，無線嵌入式傳感器由用戶佩戴在手腕處，用于采集人體體溫和脈搏數(shù)據(jù)；監(jiān)控模塊設(shè)有無線接入點(diǎn)AP，通過WLAN可以接收到無線嵌入式傳感器采集的人體生命參數(shù)，以進(jìn)行分析和處理，并對監(jiān)控信息進(jìn)行存儲(chǔ)，建立索引，以便快速查詢相應(yīng)記錄；家電控制模塊由控制子程序和家庭網(wǎng)關(guān)組成，通過家庭有線LAN，對空調(diào)和濕度調(diào)節(jié)器等家電進(jìn)行控制，以改善睡眠環(huán)境；閾值報(bào)警模塊主要由無線接入點(diǎn)AP，數(shù)字信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)/PDA組成，當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)，通過連接至ADSL或者無線網(wǎng)絡(luò)GSM，按照預(yù)先的設(shè)定，自動(dòng)以短消息或者電話的方式通知用戶家屬。
所述人體睡眠生命參數(shù)采集模塊主要是利用無線嵌入式傳感器(熱釋電人體紅外傳感器、氣敏傳感器、熱敏傳感器等)對睡眠狀態(tài)下的人體的進(jìn)行不間斷監(jiān)測，用戶在睡覺時(shí)隨身佩帶無線嵌入式傳感器，對呼吸、體溫、脈搏等重要生命特征參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)，提供用戶的查詢和分析。
所述人體睡眠生命參數(shù)采集模塊將傳感器感應(yīng)到的數(shù)據(jù)信號(hào)通過WLAN發(fā)送到監(jiān)控模塊，然后監(jiān)控模塊對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理的不同監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作如果測定的體溫?cái)?shù)據(jù)超過設(shè)定的人體舒適度閾值，則啟動(dòng)家電控制模塊，對房間的溫度及濕度參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果測定的脈搏數(shù)據(jù)超出設(shè)定的人體正常脈搏范圍，則啟動(dòng)閾值報(bào)警模塊，及時(shí)通知用戶家屬，以及時(shí)處理突發(fā)情況。
所述家電控制模塊室內(nèi)溫度發(fā)生改變或其他因素會(huì)導(dǎo)致被監(jiān)測用戶的體溫發(fā)生變化，按用戶所設(shè)定的溫度臨界范圍值，根據(jù)人體睡眠溫度的變化，當(dāng)超過設(shè)定的閾值時(shí)，就轉(zhuǎn)入家電控制程序，向家庭網(wǎng)關(guān)發(fā)出溫度和濕度調(diào)節(jié)信號(hào)，通過LAN，對空調(diào)、濕度調(diào)節(jié)器等家電實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，來調(diào)節(jié)臥室的溫度及濕度，達(dá)到適合人體睡眠的最佳狀態(tài)，提高睡眠的環(huán)境質(zhì)量。
所述系統(tǒng)監(jiān)測到用戶在睡眠時(shí)的脈搏、體溫等參數(shù)發(fā)生異常情況時(shí)，監(jiān)控模塊啟用了閾值報(bào)警模塊，接入GSM網(wǎng)絡(luò)以短信或電話的方式及時(shí)發(fā)送到系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的用戶家屬的手機(jī)或PDA等便攜式移動(dòng)裝置上，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測及報(bào)警，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況并采取急救措施。
綜上所述，本發(fā)明一種家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)是作為數(shù)字家庭中的醫(yī)療保健的重要組成部分，可以為特定的亞健康人群以及出院的病人或者需要一般監(jiān)護(hù)的人群使用，放棄一些暫不需要的特殊功能，而采用高科技手段提高人們的睡眠健康，并且盡量減少病人在突然發(fā)病等不到及時(shí)救助的情況發(fā)生。本發(fā)明適用于一般的普通家庭用戶，尤其適用于一些病情較輕的病人或有潛在危險(xiǎn)的亞健康人群，可以方便地在家中進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，而不必到醫(yī)院進(jìn)行監(jiān)護(hù)，確保了取得的監(jiān)控?cái)?shù)局的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的原理示意圖；圖2是系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖；圖3是系統(tǒng)主流程圖；
圖4是參數(shù)設(shè)置子程序；圖5是家電控制子程序；圖6是報(bào)警子程序。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)主要包括人體睡眠生命參數(shù)采集模塊、監(jiān)控模塊、家電控制模塊和閾值報(bào)警模塊，人體睡眠生命參數(shù)采集模塊主要由無線嵌入式傳感器和WLAN組成，無線嵌入式傳感器由用戶佩戴在手腕處，用于采集人體體溫和脈搏數(shù)據(jù)；監(jiān)控模塊設(shè)有無線接入點(diǎn)AP，通過WLAN可以接收到無線嵌入式傳感器采集的人體生命參數(shù)，以進(jìn)行分析和處理，并對監(jiān)控信息進(jìn)行存儲(chǔ)，建立索引，以便快速查詢相應(yīng)記錄；家電控制模塊由控制子程序和家庭網(wǎng)關(guān)組成，通過家庭有線LAN，對空調(diào)和濕度調(diào)節(jié)器等家電進(jìn)行控制，以改善睡眠環(huán)境；閾值報(bào)警模塊主要由無線接入點(diǎn)AP，數(shù)字信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)/PDA組成，當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)，通過連接至ADSL或者無線網(wǎng)絡(luò)GSM，按照預(yù)先的設(shè)定，自動(dòng)以短消息或者電話的方式通知用戶家屬。
本發(fā)明的具體技術(shù)路線如下1.人體睡眠參數(shù)實(shí)時(shí)采集主要是利用無線嵌入式傳感器(熱釋電人體紅外傳感器、氣敏傳感器、熱敏傳感器等)對睡眠狀態(tài)下的人體的進(jìn)行不間斷監(jiān)測，用戶在睡覺時(shí)隨身佩帶無線嵌入式傳感器，對呼吸、體溫、脈搏等重要生命特征參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。并將數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)，提供用戶的查詢和分析。
2.監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸與系統(tǒng)控制將傳感器感應(yīng)到的數(shù)據(jù)信號(hào)通過WLAN發(fā)送到睡眠監(jiān)控系統(tǒng)主控模塊；然后主控模塊對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理的不同監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作如果測定的體溫?cái)?shù)據(jù)超過設(shè)定的人體舒適度閾值，則啟動(dòng)家電控制程序，對房間的溫度及濕度參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果測定的脈搏數(shù)據(jù)超出設(shè)定的人體正常脈搏范圍，則啟動(dòng)報(bào)警程序，及時(shí)通知用戶家屬，以及時(shí)處理突發(fā)情況。
3.家電控制室內(nèi)溫度發(fā)生改變或其他因素會(huì)導(dǎo)致被監(jiān)測用戶的體溫發(fā)生變化，按用戶所設(shè)定的溫度臨界范圍值，根據(jù)人體睡眠溫度的變化，當(dāng)超過設(shè)定的閾值時(shí)，就轉(zhuǎn)入家電控制程序，向家庭網(wǎng)關(guān)發(fā)出溫度和濕度調(diào)節(jié)信號(hào)，通過LAN，對空調(diào)、濕度調(diào)節(jié)器等家電實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，來調(diào)節(jié)臥室的溫度及濕度，達(dá)到適合人體睡眠的最佳狀態(tài)，提高睡眠的環(huán)境質(zhì)量。
4.無線網(wǎng)絡(luò)報(bào)警如果被監(jiān)測用戶在睡眠時(shí)的脈搏、體溫等參數(shù)發(fā)生異常情況時(shí)，監(jiān)控模塊啟用了報(bào)警程序，接入GSM網(wǎng)絡(luò)以短信或電話的方式及時(shí)發(fā)送到系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的用戶家屬的手機(jī)上——從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測及報(bào)警，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況并采取急救措施。
睡眠質(zhì)量的好壞直接影響到人的健康狀況。數(shù)字式家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了家電的自動(dòng)控制，根據(jù)人體的溫度變化，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)空調(diào)等家電，使用戶無需在深夜起床對空調(diào)等進(jìn)行手動(dòng)控制。從而實(shí)現(xiàn)用戶睡眠不被打擾，改善睡眠環(huán)境，保證用戶的睡眠質(zhì)量。同時(shí)，當(dāng)家中有病人需要監(jiān)護(hù)時(shí)，病人只需要佩戴傳感器，在家中即可得到監(jiān)護(hù)，而不需要到醫(yī)院接受繁冗的監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生突發(fā)情況是，可通過移動(dòng)短消息或者電話的方式通知病人家屬，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)紀(jì)錄下來，保存在電腦中。從而極大地方便對病人的監(jiān)控和保護(hù)。
系統(tǒng)的硬件核心部分由單片機(jī)，無線傳感接受和控制電路，UPnP接口單元，nRF401、GSM模塊和電源組成，如圖2所示。單片機(jī)選用PHLIP公司的P89C51RD2系列來實(shí)現(xiàn)，該器件每個(gè)機(jī)器周期為6個(gè)時(shí)鐘周期標(biāo)準(zhǔn)組成，因此運(yùn)行速度可達(dá)傳統(tǒng)8051的2倍，運(yùn)算速度快，控制功能完善。該系列單片機(jī)是80C51微控制器的派生器件，是采用先進(jìn)CMOS工藝制造的8位微控制器，指令系統(tǒng)與80C51完全相同。其內(nèi)部具有1k字節(jié)RAM和64K的EPROM，不需要外擴(kuò)展存儲(chǔ)器，完全滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更為簡單、實(shí)用。
無線傳感信號(hào)接受和處理電路由特定的傳感器電路構(gòu)成，主要是把感應(yīng)到的人體睡眠生命參數(shù)信號(hào)送入信號(hào)處理電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)處理。
無線數(shù)據(jù)傳輸電路由Nordic公司的單片UHF無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片nRF401及其外圍電路構(gòu)成。監(jiān)控系統(tǒng)與家庭網(wǎng)關(guān)通過該電路進(jìn)行無線通訊、傳輸控制命令和反饋信息。
控制電路主要是各種繼電器電路，與家用電器相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，由單片機(jī)根據(jù)具體指令來控制其通斷，以實(shí)現(xiàn)對家用電器的控制。
GSM模塊中，短信內(nèi)容及號(hào)碼由用戶通過電腦預(yù)先寫入芯片中，寫入的信息斷電永久保存，發(fā)生警情時(shí)自動(dòng)發(fā)送相應(yīng)的信息到指定的手機(jī)號(hào)碼?？梢宰詣?dòng)發(fā)短信、撥打電話，目前支持8路觸發(fā)，可以向8個(gè)號(hào)碼發(fā)送不同信息。
系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)和子程序嵌套技術(shù)，可讀性好，便于編制和擴(kuò)充。主流程采用順序查詢方式，分別檢測無線傳感器信號(hào)、設(shè)置閾值狀態(tài)、短信發(fā)送信號(hào)。
主程序流程如圖3所示。它反復(fù)循環(huán)，調(diào)用以下幾個(gè)主要子程序(1)設(shè)置閾值。如果設(shè)置程序啟用，則轉(zhuǎn)入設(shè)置子程序，設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)。
(2)家電控制檢測程序。如果檢測到有效信號(hào)，則轉(zhuǎn)入家電控制子程序。
(3)報(bào)警檢測程序。如果檢測到有效信號(hào)，則轉(zhuǎn)讓報(bào)警控制子程序。
各子程序的工作過程如下(1)參數(shù)設(shè)定子程序如圖4所示，用戶可以根據(jù)自己需要進(jìn)行設(shè)置初始參數(shù)，包括報(bào)警方式設(shè)置，報(bào)警的手機(jī)號(hào)碼設(shè)置，體溫閾值設(shè)置和報(bào)警閾值設(shè)置。由于可能存在誤報(bào)，所以在程序中加入靈敏度調(diào)節(jié)模塊，規(guī)定只有連續(xù)幾次都收到有效信號(hào)主控程序才開始報(bào)警。靈敏度6級(jí)可調(diào)，只要設(shè)置合適，就可以兼顧靈敏度和可靠性，解決誤報(bào)問題。
(2)家電控制子程序如圖5所示，判斷是否需要對家電進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且需要對哪種家電進(jìn)行調(diào)節(jié)。之后，將控制信號(hào)發(fā)送給家庭網(wǎng)關(guān)，來實(shí)現(xiàn)家電的自動(dòng)控制。
(3)報(bào)警子程序如圖6所示，判斷是否該報(bào)警，該采用何種報(bào)警方式(主要是短信報(bào)警，亦可電話報(bào)警或者兩者同時(shí)報(bào)警)。若是采用短信報(bào)警，會(huì)自動(dòng)將設(shè)定的短信發(fā)送給指定用戶的手機(jī)。若是采用了電話報(bào)警方式，那么它會(huì)調(diào)用撥號(hào)子程序來撥出預(yù)先設(shè)定的報(bào)警電話，選擇恰當(dāng)?shù)恼Z音放送到電話線路上。
權(quán)利要求
1.一種家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)主要包括人體睡眠生命參數(shù)采集模塊、監(jiān)控模塊、家電控制模塊和閾值報(bào)警模塊，人體睡眠生命參數(shù)采集模塊主要由無線嵌入式傳感器和WLAN組成，無線嵌入式傳感器由用戶佩戴在手腕處，用于采集人體體溫和脈搏數(shù)據(jù)；監(jiān)控模塊設(shè)有無線接入點(diǎn)AP，通過WLAN可以接收到無線嵌入式傳感器采集的人體生命參數(shù)，以進(jìn)行分析和處理，并對監(jiān)控信息進(jìn)行存儲(chǔ)，建立索引，以便快速查詢相應(yīng)記錄；家電控制模塊由控制子程序和家庭網(wǎng)關(guān)組成，通過家庭有線LAN，對空調(diào)和濕度調(diào)節(jié)器等家電進(jìn)行控制，以改善睡眠環(huán)境；閾值報(bào)警模塊主要由無線接入點(diǎn)AP，數(shù)字信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)/PDA組成，當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)，通過連接至ADSL或者無線網(wǎng)絡(luò)GSM，按照預(yù)先的設(shè)定，自動(dòng)以短消息或者電話的方式通知用戶家屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述人體睡眠生命參數(shù)采集模塊主要是利用無線嵌入式傳感器(熱釋電人體紅外傳感器、氣敏傳感器、熱敏傳感器等)對睡眠狀態(tài)下的人體的進(jìn)行不間斷監(jiān)測，用戶在睡覺時(shí)隨身佩帶無線嵌入式傳感器，對呼吸、體溫、脈搏等重要生命特征參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)加以存儲(chǔ)，提供用戶的查詢和分析。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述人體睡眠生命參數(shù)采集模塊將傳感器感應(yīng)到的數(shù)據(jù)信號(hào)通過WLAN發(fā)送到監(jiān)控模塊，然后監(jiān)控模塊對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理的不同監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作如果測定的體溫?cái)?shù)據(jù)超過設(shè)定的人體舒適度閾值，則啟動(dòng)家電控制模塊，對房間的溫度及濕度參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果測定的脈搏數(shù)據(jù)超出設(shè)定的人體正常脈搏范圍，則啟動(dòng)閾值報(bào)警模塊，及時(shí)通知用戶家屬，以及時(shí)處理突發(fā)情況。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述家電控制模塊室內(nèi)溫度發(fā)生改變或其他因素會(huì)導(dǎo)致被監(jiān)測用戶的體溫發(fā)生變化，按用戶所設(shè)定的溫度臨界范圍值，根據(jù)人體睡眠溫度的變化，當(dāng)超過設(shè)定的閾值時(shí)，就轉(zhuǎn)入家電控制程序，向家庭網(wǎng)關(guān)發(fā)出溫度和濕度調(diào)節(jié)信號(hào)，通過LAN，對空調(diào)、濕度調(diào)節(jié)器等家電實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，來調(diào)節(jié)臥室的溫度及濕度，達(dá)到適合人體睡眠的最佳狀態(tài)，提高睡眠的環(huán)境質(zhì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)監(jiān)測到用戶在睡眠時(shí)的脈搏、體溫等參數(shù)發(fā)生異常情況時(shí)，監(jiān)控模塊啟用了閾值報(bào)警模塊，接入GSM網(wǎng)絡(luò)以短信或電話的方式及時(shí)發(fā)送到系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的用戶家屬的手機(jī)或PDA等便攜式移動(dòng)裝置上，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測及報(bào)警，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況并采取急救措施。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種家庭睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括人體睡眠生命參數(shù)采集模塊、監(jiān)控模塊、家電控制模塊和閾值報(bào)警模塊。人體睡眠生命參數(shù)采集模塊主要由無線嵌入式傳感器和WLAN組成，無線嵌入式傳感器用于采集人體體溫和脈搏數(shù)據(jù)；監(jiān)控模塊通過WLAN可以接收到無線嵌入式傳感器采集的人體生命參數(shù)，并對監(jiān)控信息進(jìn)行存儲(chǔ)，建立索引，以便快速查詢相應(yīng)記錄；家電控制模塊由控制子程序和家庭網(wǎng)關(guān)組成，對空調(diào)和濕度調(diào)節(jié)器等家電進(jìn)行控制；閾值報(bào)警模塊主要由無線接入點(diǎn)AP，數(shù)字信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)/PDA組成。本發(fā)明適用于一般的普通家庭用戶，可以方便地在家中進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，而不必到醫(yī)院進(jìn)行監(jiān)護(hù)，確保了取得的監(jiān)控?cái)?shù)局的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性。
文檔編號(hào)A61G12/00GK1849994SQ20061003572
公開日2006年10月25日 申請日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者羅笑南, 潘君 申請人:中山大學(xué)