一种住校生用睡眠监测系统技术方案

本发明专利技术公开一种住校生用睡眠监测系统，睡眠垫，用于学生睡眠并收集感应信号，所述睡眠垫包括睡眠垫本体、微动传感器、滤波器、放大电路；床头盒，用于接收睡眠垫传来的信号并将信号处理后的数据上传至云端服务中心，所述床头盒包括处理器、电源、无线通信模块；云端服务中心，用于接收床头盒发送的数据并在处理后发送至终端系统；终端系统，用于实现实时查看、查询统计及接收提醒、警示的功能，所述终端系统包括学校终端系统、老师终端系统及家长终端系统。本发明专利技术满足学校及家长对于学生的作息情况的掌握及督促，同时辅助学生睡眠休息，引导学生养成良好的作息习惯。生养成良好的作息习惯。生养成良好的作息习惯。

【技术实现步骤摘要】
一种住校生用睡眠监测系统


[0001]本专利技术涉及校园管理技术应用领域，尤其涉及一种住校生用睡眠监测系统。

技术介绍

[0002]住校生是个庞大的群体，住校生除了学习以外，大部分时间都是在寝室中度过的。而学校对住校学生在寝室里情况的掌握，一直是学校管理工作的短板。实际上，许多学生在校期间的很多问题是在寝室里引起和发生的。比如：由于生活琐事发生争吵而引起同学之间矛盾、不遵守作息制度导致睡眠不足而影响学习、不按时归寝或就寝过程中偷偷外出形成事故苗头、由于学习压力大或受经常受到老师批评或与同学产生冲突或与异性同学产生情感纠葛等由此产生精神压力过大而导致的入睡困难和心里障碍等等。
[0003]其实这些问题在其作息规律中都是有迹可寻且大部分都会在其睡眠行为中表现出来的。比如有没有按时上床睡觉、花了多长时间才入睡、什么时候起的床、睡眠质量高不高、每晚起夜有多少次、夜间睡眠期间寝室有无吵闹、有无夜间离床长时未归的现象发生等。这些看似冷冰冰的作息和睡眠数据，其背后反映了很多学生的身心健康、遵纪守规和问题苗头等情况。
[0004]其实上面这些数据，按目前科学技术水平是可以通过监测获取的。近些年来，随着互联网技术发展，已有一些基于人体健康监测的远程睡眠监测系统开始走进家庭，但基于住校生的作息和睡眠监测仍是空白。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种能够帮助学校家长管理学生作息并能帮助学生养成良好作息习惯的应用于寝室的睡眠监测系统。
[0006]为达到上述目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：
[0007]一种住校生用睡眠监测系统，睡眠垫，用于学生睡眠并收集感应信号，所述睡眠垫包括睡眠垫本体、微动传感器、滤波器、放大电路；
[0008]床头盒，用于接收睡眠垫传来的信号并将信号处理后的数据上传至云端服务中心，所述床头盒包括处理器、电源、无线通信模块；
[0009]云端服务中心，用于接收床头盒发送的数据并在处理后发送至终端系统；
[0010]终端系统，用于实现实时查看、查询统计及接收提醒、警示的功能，所述终端系统包括学校终端系统、老师终端系统及家长终端系统；
[0011]其中，所述云端服务中心包括对在床与离床进行判断：
[0012]采集微动传感器产生的5秒原始信号；采集时间达到5秒后进行计算；对原始数据进行截止频率为10HZ的低通滤波，根据采样幅度大小进行归一化，得到滤波后的信号X；将信号X按0.5
–
2.5秒时长分为5组，分别为X1，X2，X3，X4，X5；采集微动传感器产生原始信号时，数据采样率可以为20—300HZ范围内。微动传感器可以采用PVDF传感器。0.5
–
2.5秒中优选的可以采用1秒。申请人发现选择0.5
–
2.5秒这个范围是与人体最微弱的心跳产生的震动
频率接近，在人体静止不动时，可以捕捉到心跳产生的震动。
[0013]10HZ低通滤波是为了滤除人体呼吸、心跳、体动以为的干扰信号。同时也可以滤掉电网中的50HZ工频干扰。
[0014]判断X1的最大值与最小值差值的绝对值得到A1，分别依次判断X2，X3，X4，X5各自信号的最大值最小值差值，分别为A2，A3，A4，A5；
[0015]当A1、A2，A3，A4，A5任意四个的数值小于等于一设定值时，则判定为离床状态；其余情况均为在床状态。例如当A1小于等于0.005，A2小于等于0.005，A3小于等于0.005，A4小于等于0.005，A5小于等于0.005中有任意四个及以上条件成立时，判定为离床状态；其余情况均为在床状态。将信号分为5组后，可以防止突变信号产生误判的情况。这里的设定值，可以设定为0.005，归一化后的数值全部在0
‑
1范围内，越接近0表示幅度越小。0.005以下基本为电路产生的背景噪声，设定0.005效果较好。
[0016]使用50HZ采样率以及每隔5秒时长计算一次，在大幅降低计算量的同时兼顾实时性，即5秒计算一次可以兼顾实时计算的同时也能节省计算量。
[0017]采集的信号时长和分组都可以任意设定，选择5秒只是相对较好而已。
[0018]所述云端服务中心包括对上床时间、入睡时间、起床时间、睡眠时长判断，包括：
[0019]在每晚预设时间点以后，若在上床时间T1后连续出现10分钟在床状态，此时仅表明用户已上床未入睡；
[0020]在检测到上床时间T1之后，时间T2开始连续20分钟的时间内，每一次计算的A1，A2，A3，A4，A5均没有大于0.94时，T2即为入睡时间；
[0021]在第二天凌晨预设时间开始检测起床时间，在时间T3后离床状态出现超过30分钟，T3为起床时间；
[0022]计算时间T2和时间T3之间的时长大小，即为睡眠时长。
[0023]所述云端服务中心包括对起夜时间、起夜时长、离床未归、起夜报警、起夜次数判断，包括：
[0024]用户入睡时间T2后至第二天凌晨预设时间段内，检测是否起夜；离床状态出现的时刻，即为起夜时间。
[0025]在起夜时间出现后，以5秒为单位累计时间，计算起夜时长，直至恢复在床状态时结束；
[0026]若起夜时长超过设置的阈值m，生成离床未归事件；当起夜时长超过阈值m时，即生成离床未归事件。m可以为0.5—2小时，例如1小时。
[0027]离床未归事件生成后，设备发出报警声音提醒用户，在报警声音发出1分钟内，用户回到床上，设备检测到在床状态，立即取消报警声音，解除离床未归事件；若报警声音发出1分钟后，无人回到床上，则立即拨通其用户开户信息中绑定的用户亲属电话，向亲属发出报警求救。
[0028]实时检测起夜时长，可以在用户超过设置阈值时及时报警。报警声音发出1分钟内，用户回到床上，解除报警，可以减少虚警，避免打扰到用户亲属。
[0029]优选的，所述床头盒还包括音频传感器及喇叭，用于采集声音信号。
[0030]优选的，所述无线通信模块为WIFI模块、4G通信模块或者5G通信模块。
[0031]优选的，所述云端服务中心处理床头盒所发送的数据，经处理得到上床时间、入睡
时间、翻身次数、起床时间、起夜次数及时间、寝室背景音量的睡眠信息。
[0032]优选的，所述学校终端系统包括：
[0033]学校实时查看模块，用于实时查看全校学生的在床状态、实时查看全校学生寝室的音量分贝数、实时接收超时离床告警以及实时接收学生求助告警；
[0034]提醒警示模块，用于对寝室进行提醒语或警示音播放。
[0035]优选的，所述老师终端系统包括：
[0036]睡眠记录日报模块，用于查看前一天全班学生夜间睡眠记录、查看今天或前一天全班学生午间睡眠记录以及选择单项睡眠记录进行排名查看；
[0037]睡眠记录周报模块，用于在每周一以后查看上一周全班学生午休和夜间睡眠的统计数据和综合排名；
[0038]睡眠记本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种住校生用睡眠监测系统，其特征在于，包括：睡眠垫，用于学生睡眠并收集感应信号，所述睡眠垫包括睡眠垫本体、微动传感器、滤波器、放大电路；床头盒，用于接收睡眠垫传来的信号并将信号处理后的数据上传至云端服务中心，所述床头盒包括处理器、电源、无线通信模块；云端服务中心，用于接收床头盒发送的数据并在处理后发送至终端系统；终端系统，用于实现实时查看、查询统计及接收提醒、警示的功能，所述终端系统包括学校终端系统、老师终端系统及家长终端系统；其中，所述云端服务中心包括对在床与离床进行判断：采集微动传感器产生的5秒原始信号；采集时间达到5秒后进行计算；对原始数据进行截止频率为10HZ的低通滤波，根据采样幅度大小进行归一化，得到滤波后的信号X；将信号X按0.5
–
2.5秒时长分为5组，分别为X1，X2，X3，X4，X5；判断X1的最大值与最小值差值的绝对值得到A1，分别依次判断X2，X3，X4，X5各自信号的最大值最小值差值，分别为A2，A3，A4，A5；分别判断A1、A2，A3，A4，A5数值大小，当A1、A2，A3，A4，A5任意四个的数值小于等于一设定值时，则判定为离床状态；其余情况均为在床状态。2.根据权利要求1所述的一种住校生用睡眠监测系统，其特征在于：所述云端服务中心包括对上床时间、入睡时间、起床时间、睡眠时长判断，包括：在每晚预设的时间点以后，若在上床时间T1后连续出现10分钟在床状态，此时仅表明用户已上床未入睡；在检测到上床时间T1之后，时间T2开始连续20分钟的时间内，每一次计算的A1，A2，A3，A4，A5均没有大于0.94时，T2即为入睡时间；在第二天凌晨预设时间开始检测起床时间，在时间T3后离床状态出现超过30分钟，T3为起床时间；计算时间T2和时间T3之间的时长大小，即为睡眠时长。3.根据权利要求1所述的一种住校生用睡眠监测系统，其特征在于：所述云端服务中心包括对起夜时间、起夜时长、离床未归、起夜报警、起夜次数判断，包括：用户入睡时间T2后至第二天预设时间段内，检测是否起夜；离床状态出现的时刻，即为起夜时间；在起夜时间出现后，以5秒为单位累计时间，计算起夜时长，直至恢复在床状态时结束；若起夜时长超过设置的阈值m，生成离床未归事件；当起夜时长超过阈值m，即生成离床未归事件；离床未归事件生成后，设备发出报警声音提醒用户，在报警声音发出1分钟内，用户回到床上，设备检测到在床状态，立即取消报警声音...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永川，银琪，彭飞，
申请(专利权)人：四川远邦益安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：