专利汇可以提供一种基于多传感器融合的纸尿裤外置监测系统及监测方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种基于多 传感器 融合的纸尿裤外置监测系统及监测方法,监测系统包括纸尿裤本体,纸尿裤本体包括吸收部分和固定部分,在吸收部分外部安设用于实时获取纸尿裤本体内部信息的智能 感知 单元,还包括安设在固定部分外部的无线通讯发送单元和 信号 转换单元,信号转换单元将由智能感知单元处获取的信息进行转换后输送至无线通讯发送单元;综合信息处理单元通过无线通讯接收单元接收无线通讯发送单元发送的信息,且对信息进行融合决策处理;监测系统终端通过无线通讯接收单元获取综合信息处理单元进行处理后的信息,且对处理后的信息进行监测提醒;本发明不仅能精确及时合理地给出更换纸尿裤的时间,而且能多次重复利用。,下面是一种基于多传感器融合的纸尿裤外置监测系统及监测方法专利的具体信息内容。
1.一种基于多传感器融合的纸尿裤外置监测系统,包括纸尿裤本体,纸尿裤本体包括吸收部分和固定部分,其特征在于:在吸收部分外部安设用于实时获取纸尿裤本体内部信息的智能感知单元,
还包括安设在固定部分外部的无线通讯发送单元和信号转换单元,
信号转换单元将由智能感知单元处获取的信息进行转换后输送至无线通讯发送单元;
综合信息处理单元,其通过无线通讯接收单元接收无线通讯发送单元发送的信息,且对信息进行融合决策处理;
监测系统终端,其通过无线通讯接收单元获取综合信息处理单元进行处理后的信息,且对处理后的信息进行监测提醒。
2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的纸尿裤外置监测系统,其特征在于:前述的智能感知单元包括若干贴片温湿度一体化传感器,其用于监测纸尿裤本体的尿湿、排尿次数以及纸尿裤本体局部的温度变化;
若干硫化氢气体传感器,其用于区分置于纸尿裤本体内的成分;
若干应力应变片,其用于监测纸尿裤本体内物质的容量范围,且同时判断容量范围与临界值之间的接近程度;
若干贴片温湿度一体化传感器、若干硫化氢气体传感器以及若干应力应变片均与无线通讯发送单元、信号转换单元电气连接。
3.根据权利要求2所述的基于多传感器融合的纸尿裤外置监测系统,其特征在于:
纸尿裤本体的吸收部分呈长方形状,吸收部分沿着长边方向通过第一横线、第二横线和第三横线均匀分成四等份,吸收部分沿着短边方向通过第一竖线、第二竖线和第三竖线均匀分成四等份;
贴片温湿度一体化传感器包括两个,分别为第一贴片温湿度一体化传感器和第二贴片温湿度一体化传感器,第二贴片温湿度一体化传感器安装于第二横线与第二竖线的交叉点处,第一贴片温湿度一体化传感器安装于第二竖线上,且第一贴片温湿度一体化传感器与第二贴片温湿度一体化传感器的距离为四分之一长边长度;
硫化氢气体传感器包括一个,安装在第一竖线和第二横线的交叉点处;
应力应变片包括三个,分别为第一应力应变片、第二应力应变片和第三应力应变片,其中第二应力应变片安装在第三竖线和第二横线的交叉点处,第一应力应变片安装在第三竖线与第一横线的交叉点处,第三应力应变片安装在第三竖线与第三横线的交叉点处;
无线通讯发送单元以及信号转换单元安装在纸尿裤本体的固定部分。
4.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的纸尿裤外置监测系统,其特征在于:前述的综合信息处理单元包括数据处理单元、特征提取单元以及融合决策单元,综合信息处理单元通过无线通讯接收单元接收无线通讯发送单元发送的信息,
数据处理单元通过滤波方法对信息处理获取去噪后的精确数据;
特征提取单元对去噪后的精确数据进行关键特征提取;
融合决策单元根据获取的关键特征进行逻辑决策,最终决策信息通过无线通讯发送单元发送至监测系统终端。
5.根据权利要求2所述的基于多传感器融合的纸尿裤外置监测系统,其特征在于:在纸尿裤本体的固定部分还安装电池,其与若干贴片温湿度一体化传感器、若干硫化氢气体传感器、若干应力应变片均与无线通讯发送单元以及信号转换单元均连通。
6.一种基于多传感器融合的纸尿裤外置监测方法,其特征在于:包括以下步骤:
第一步:将纸尿裤本体通过固定部分进行固定,第一贴片温湿度一体化传感器以及第二贴片温湿度一体化传感器监测纸尿裤本体的吸收部分尿湿、排尿的次数,同时监测吸收部分的局部温度变化;硫化氢气体传感器监测排泄物的种类;第一应力应变片、第二应力应变片以及第三应力应变片监测吸收部分的容量,且判定是否达到吸收的临界值;上述信息全部收集至信号转换单元;
第二步:信号转换单元将上述三种传感器输出的模拟量转变成数字量输出给无线通讯发送单元,然后将数字化的传感器信息以广播形式发送出去给无线通讯接收单元;
第三步:无线通讯接收单元接收纸尿裤本体上传感器实时信息将其传给综合信息处理单元的数据处理单元,数据处理单元对原始数据通过滤波方法进行去噪处理,同时数据处理单元根据预先内置传感器参考值对比精确数据判断某个传感器是否失效,对于正常传感器数据处理单元输出测量实际值,故障传感器数据处理单元输出故障码,将处理后信息发给特征提取单元;
第四步:特征提取单元对来自数据处理单元的信息进行关键特征提取,当传感器信息全部正常时,提取是否尿湿、是否排便等关键信息发送至融合决策单元;当部分传感器故障时,利用状态重构的方法将获取故障传感器的有效信息发送至融合决策单元;
第五步:融合决策单元根据特征提取单元输入的信息进行逻辑决策,当出现排便立即输出更换纸尿裤信息;非排便时,记录尿湿次数以及不同位置的应力应变片的应变大小,在数据处理单元内预设阈值,尿湿次数以及应变大小各有对应阈值,只要应力应变片应变超出其设定阈值就输出更换纸尿裤的信息;
第六步:将是否更换纸尿裤本体的信息发送给监测系统终端,监测提醒设备以语音提醒等方式提醒目标人员及时更换纸尿裤本体。
7.根据权利要求6所述的基于多传感器融合的纸尿裤外置监测方法,其特征在于:第三步中的去噪方法具体如下:
利用近似贝叶斯滤波的方法即卡尔曼滤波及其改进算法来抑制传感器测量噪声,获取精确测量值,在数据处理单元中构建状态空间方程
式中,k表示任意时刻,x表示状态向量即三种传感器状态值,包括第一贴片温湿度一体化传感器、第二贴片温湿度一体化传感器、硫化氢气体传感器、第一应力应变片、第二应力应变片以及第三应力应变片总共八个状态量,F和H表示8维单位向量,w和v分别表示方差为Q和R的高斯白噪声,P表示误差方差矩阵,按如下步骤进行传感器去噪处理,第1a步,状态一步预测:
第1b步,误差方差阵一步预测:Pk|k-1=Fk|k-1Pk-1Fk|k-1T+Q
第1c步,增益矩阵:
第1d步,状态更新:
第1e步,方差更新:Pk=(I-KkHk)Pk|k-1
第1f步,进行第1a步到第1e步迭代循环并将 作为去噪后信息输出。
8.根据权利要求7所述的基于多传感器融合的纸尿裤外置监测方法,其特征在于:第四步中的特征提取单元对来自数据处理单元的信息进行关键特征提取,具体的,将八个状态量分别用变量t1,t2,s1,s2来表示第二贴片温湿度一体化传感器的温度、第一贴片温湿度一体化传感器的温度、第二贴片温湿度一体化传感器的湿度以及第一贴片温湿度一体化传感器的湿度,q表示硫化氢传感器的输出,f1,f2,f3表示第一应力应变片、第二应力应变片以及第三应力应变片的应变输出,
通过检测上一时刻与当前时刻温度和湿度变化量Δt1,Δt2,Δs1,Δs2与预先设定阈值进行比较,如果变化量大于阈值表示当前进行了排尿输出1,否则未排尿输出0;
通过检测上一时刻与当前时刻硫化氢传感器变化量Δq,并取连续1分钟内Δq的平均值与预先设定阈值 进行比较,如果变化量大于阈值表示当前进行了排便输出1,否则没有排便输出0;
通过检测上一时刻与当前时刻应变片变化量Δf1,Δf2,Δf3,如果Δf1>0,Δf2=0,Δf3=0表示当前存在排尿但未超出纸尿裤容量极限输出0,如果Δf1>0,Δf2>0,Δf3>0且Δf1≈Δf2≈Δf3表示纸尿裤容量达到极限输出1;
如果上述八个变量中有输出非数值型变量而是故障码,根据故障前所有传感器历史信息以及当前未发生故障的传感器信息利用最小二乘拟合与径向基函数残差插值进行融合重构获得故障传感器有效信息,然后在特征提取单元中重复进行上述操作进行特征提取。
9.根据权利要求8所述的基于多传感器融合的纸尿裤外置监测方法,其特征在于:第五步:融合决策单元根据特征提取单元输入的信息进行逻辑决策,具体为:将特征提取单元输出分别用tsout,qout,fout来表示,对来自特征提取单元的信息进行处理优先级排序,硫化氢气体传感器优先级最高,其次是第一应力应变片、第二应力应变片以及第三应力应变片的应变信息,再者是第一贴片温湿度一体化传感器、第二贴片温湿度一体化传感器的湿度、温度的信息,即qout>fout>tsout;
首先判断qout>0是否成立,成立即输出更换纸尿裤决策信息,否则输出继续穿戴决策信息;
当qout=0且fout>0时输出更换纸尿裤决策信息;
当qout=0,fout=0且无论tsout>0是否成立,输出仅仅记录排尿次数信息,不输出更换纸尿裤决策信息。
标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
---|---|---|
清水砖参数化拼砖砌筑方法 | 2020-09-24 | 2 |
用于从纸板片制造坯料的工具和方法 | 2020-10-29 | 0 |
一种扬声器的检测方法及扬声器检测设备 | 2020-10-29 | 2 |
一种半自动便捷矿泉水瓶脱标机 | 2020-05-21 | 0 |
一种快递纸箱自动贴胶布封口机 | 2020-12-10 | 1 |
一种新型防潮包装箱 | 2020-05-13 | 2 |
一种外墙装饰保温板 | 2020-08-06 | 1 |
一种具有安全门的强电管理盒 | 2021-08-10 | 1 |
一种快速热升华印刷设备 | 2023-06-22 | 1 |
智能办证机用翻页装置 | 2020-11-07 | 1 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。