【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及家政领域，具体地说，涉及一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护方法及系统。
技术介绍
1、基于智能硬件的远程婴儿无人监护方法及系统，旨在为监护人在特殊情况不能陪同婴儿的状况下，提供婴儿生理状态的精准和实时监护。由于婴儿的照顾环境相对比较严苛，一旦监护人临时有生活和工作上的急事需要外出时，婴儿照顾则成为一个非常艰难的问题，针对这个问题，基于智能硬件的远程婴儿无人监护方法及系统在实现婴儿生理状态监测的同时，更关注监护人的需求，提供了一种婴儿远程监护解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护方法及系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，提供一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护方法及系统，包括数据采集模块、数据传输与存储模块、远程监测与分析模块，具体过程描述如下：
3、s1. 根据婴儿的生理参数，明确所需监测的数据属性和传感器类别；
4、s2. 基于s1，考虑到婴儿的皮肤柔软性，基于柔性传感器，开发可穿戴式监测设备、监测视觉相机设备；
5、s3. 基于数据通信协议定义数据通信方式，构建数据库以储存采集后的数据信号；
6、s4. 提出数据耦合模型，评估某一时段中的婴儿生理方面的综合状态；
7、s5. 在状态评估结果的基础上，通过机械硬件的自动化控制来调节婴儿的所需功能，并将信息实时反馈给监护人。
8、进一步的，所述s1中根据婴儿的生理参
9、进一步的，所述s2中考虑到婴儿的皮肤柔软性，开发基于柔性传感器的可穿戴式集成传感器和婴儿床空间范围的监测视觉相机设备，详细过程如下：
10、（1）心率、体温和血氧利用柔性传感器开发，与婴儿皮肤直接接触；传感器材料选用柔性薄膜，边缘用橡胶做封边处理，以保证不伤害婴儿的皮肤；在柔性传层涂有导电聚合物，将心率、体温、血氧分别用生理信号特征表示，其中，血氧需要通过在柔性传感器上布置led光源，通过血红蛋白在红光和红外光下的吸收特性不同，通过测量这两种波长的光经过组织后的吸收情况，计算血红蛋白的氧饱和度；将监测功能集成在柔性传感器上后，测试和调整监测精度和时效性；
11、（2）面容和声音用带有声音接口的相机进行监测，安装在婴儿床空间范围，以婴儿床中心为圆心，半径为1米的圆形区域检测区域，实时监测婴儿面容状态和声音状态并跟踪。
12、进一步的，所述s3中基于数据通信协议定义数据通信方式，构建数据库以储存采集后的数据信号，通讯协议采用tcp/ip，通信方式采用socket，数据库采用基于python建立的mysql数据库实现数据属性的划分和值的采集，数据属性包括心率、体温、血氧、面容和声音。
13、进一步的，所述s4中提出数据耦合模型，评估某一时段中的婴儿生理方面的综合状态，详细过程如下：
14、（1）心率，体温，血氧数据的耦合评估；首先，基于灰色关联度来分析三个数据指标之间的潜在关联性大小，选择在数据采集中的部分采样点作为观测点，基于观测点的数据进行计算，数据指标之间的潜在关联性大小，并按照每两个数据指标之间的关联性大小构建关联度矩阵；
15、
16、
17、
18、
19、其中，表示婴儿状态中第i个数据指标的关联度，分别表示婴儿的心率、体温、血氧这三个因素中的第i个因素在第k个观测点上的值、第j个因素在第k个观测点上的值，所述因素包括心率、体温、血氧，此处取值为1、2、3，当时为心率因素，当取时为体温因素，当取 时为血氧因素，所述观测点表示数据采集中的采样点，和是误差优化算子， n表示指标的个数，是两个数据指标之间的数值欧式距离，是婴儿生活空间的影响权重；
20、然后，采用加权评估方式对三类监测参数进行耦合评估；
21、
22、其中，是加权评估的值，，，分别代表心率，体温和血氧的权重；随后设置4个评估等级健康，警戒，需关注和紧急，每个等级对应标准的数据范围为（0%,20%]，（20%,40%]，（40%,80%]和（80%,100%]；
23、（2）面容和声音的耦合评估，采用卷积算子来表示面容，声音和时间之间的三维卷积关系，首先定义面容的声音的数据矩阵m和s，构成卷积矩阵，表示为ms，选取卷积核，对卷积矩阵进行卷积操作，卷积结果中对于索引处值的表示结果如下：
24、
25、其中，表示卷积核中索引为的值，表示卷积结果中索引为的值，表示卷积矩阵索引为的值，、分别表示位置索引，表示维度索引，卷积计算的基础上，得到面容和声音的耦合评估：
26、
27、用面容和声音的耦合评估表示婴儿生理状态。
28、进一步的，所述s5中在状态评估结果的基础上，通过机械硬件的自动化控制来调节婴儿的所需功能，详细过程如下：
29、（1）采用一个机械臂上搭载环绕式音响设备，利用音乐等其他声音的模式安抚婴儿；定义子机械臂的动力模型：
30、
31、其中，是关节空间惯性矩阵，是关节位置向量，是关节加速度向量，是关节速度向量，是科里奥利-离心矩阵，是重力矩阵；
32、（2）定义自适应控制器，
33、
34、其中，是期望的关节加速度，到达期望关节的位置的速度，是未知扰动的估计，自适应控制项；
35、（3）定义机械臂的姿态控制，采用六个自由度的姿态控制，基于x、y、z方向上的单位位移和角度方向来表示姿态，机械臂控制算法表示如下；
36、
37、
38、其中，是旋转自由度，分别表示x、y、z方向上的单位位移，表示x，y和z方向上的单位向量与虚数单位的乘积，是角度方向，是位置误差的比例增益，用于调整系统对位置误差的响应速度，是位置误差的微分增益，用于调整系统对于位置误差变化率的响应，是当前角速度，表示是其他控制输入的角度误差。
39、进一步的，所述s5中将信息实时反馈给监护人，详细过程如下：
40、采用人工辅助智能硬件并反馈信息的方式，监护人对如何照顾婴儿更具有人类的天然属性，监护人预先输入控制智能机械臂的参数，当婴儿生理参数出现异常，或者在评估完婴儿生理状态后机械臂无法提供婴儿所需的功能，这种情况下，将婴儿的监测信息和机械臂的工作状态通过用户界面通知给监护人和备用监护人，同时系统支持远程视频通话功能。
41、本专利技术有益效果：本专利技术阐述了提供了一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护方法及系统，包括数据采集模块、数据传输与存储模块、远程监测与分析模块。基于智能硬件的远程婴儿无人监护方法及系统，旨在为那些在特殊情况下无法亲自陪伴婴儿的监护人提供远程婴儿生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护系统，包括数据采集模块、数据传输与存储模块、远程监测与分析模块，具体过程描述如下：
2.根据权利要求1所述一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护系统，其特征在于，所述S1中根据婴儿的生理参数，明确所需监测的数据属性和传感器类别，所述婴儿的生理参数包括心率、体温血氧、面容、声音，所述传感器类别包括心率监测、体温监测、血氧监测、面容监测、声音监测。
3.根据权利要求1所述一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护系统，其特征在于，所述S2中考虑到婴儿的皮肤柔软性，开发基于柔性传感器的可穿戴式集成传感器和婴儿床空间范围的监测视觉相机设备，详细过程如下：
4.根据权利要求1所述一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护系统，其特征在于，所述S3中基于数据通信协议定义数据通信方式，构建数据库以储存采集后的数据信号，通讯协议采用TCP/IP，通信方式采用Socket，数据库采用基于python建立的MySQL数据库实现数据属性的划分和值的采集，数据属性包括心率、体温、血氧、容和声音。
5.根据权利要求1所述一种基于智能硬件的远
6.根据权利要求1所述一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护系统，其特征在于，所述S5中在状态评估结果的基础上，通过机械硬件的自动化控制来调节婴儿的所需功能，详细过程如下：
7.根据权利要求1所述一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护系统，其特征在于，所述S5中将信息实时反馈给监护人，详细过程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护系统，包括数据采集模块、数据传输与存储模块、远程监测与分析模块，具体过程描述如下：
2.根据权利要求1所述一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护系统，其特征在于，所述s1中根据婴儿的生理参数，明确所需监测的数据属性和传感器类别，所述婴儿的生理参数包括心率、体温血氧、面容、声音，所述传感器类别包括心率监测、体温监测、血氧监测、面容监测、声音监测。
3.根据权利要求1所述一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护系统，其特征在于，所述s2中考虑到婴儿的皮肤柔软性，开发基于柔性传感器的可穿戴式集成传感器和婴儿床空间范围的监测视觉相机设备，详细过程如下：
4.根据权利要求1所述一种基于智能硬件的远程婴儿无人监护系统，其特征在于，所述s3中基于数据通信协...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑东平，钱意佐，郑志伟，
申请(专利权)人：嘉兴元贝贝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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