【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于呼吸道飞沫检测，特别是涉及一种便携式飞沫检测系统。
技术介绍
1、大量研究表明，飞沫传播被广泛认为是呼吸道病原体的主要传播方式。当病原体从感染者的呼吸道释放，并在人与人之间通过飞沫传播时，会导致传播范围内的暴露者和易感者的呼吸道受到感染，从而使人患病或致人死亡。因此，倘若能对飞沫进行检测，那将会在一定程度上降低呼吸道传染病的致感风险、致病风险和致死率，并为呼吸道流行病学调查溯源节约更多公共卫生资源、时间和成本。
2、到目前为止，国内外研究人员检测飞沫的主流方法一般可分为采样收集法和观察法。simha等人在文献universal trends in human cough airflows at large distance中通过纹影摄影技术对飞沫进行了可视化检测，从而探究咳嗽所产生的飞沫气流传播趋势。然而上述方法检测过程复杂、检测成本较高、检测设备庞大昂贵、对环境要求较高、且不易携带，存在许多不足。另外，中国专利cn112683753a公开一种微生物飞沫气溶胶自动检测仪及系统，其通过气泵泵入飞沫气溶胶，由通气检测装置中的光子计数器对飞沫气溶胶进行计数。然而，该飞沫气溶胶自动检测仪及系统体积较大、不易携带且难以应用到日常预防的飞沫检测过程中。因此，本领域亟需一种飞沫检测装置来检测飞沫。
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术旨在提供一种便携式飞沫检测系统，解决了现有技术中的飞沫检测系统无法实时精确检测和不便于携带的问题。
2、为了
3、提供了一种便携式飞沫检测系统，其包括飞沫检测装置和数据处理平台，
4、，飞沫检测装置包括安装壳体，安装壳体的背面设置有穿戴部件，安装壳体的正面设置有窗口和挡板；窗口内设置有飞沫传感器，窗口上设置有防护网，飞沫传感器设置于防护网内；安装壳体的内部设置有相互电性连接的飞沫检测报警电路板、充电模块和电源模块；飞沫检测报警电路板上集成有fpga逻辑控制模块、模数转换模块、姿态运动模块、报警提示模块、无线通信模块和信号输入端；信号输入端经信号线连接到飞沫传感器；fpga逻辑控制模块中集成有起始信号提取双门限算法。
5、数据处理平台与飞沫检测装置中的无线通信模块电性连接，数据处理平台中布置有用于判断是否检测到飞沫和对检测结果进行展示的飞沫识别检测模型和可视化界面；飞沫识别检测模型包括了数据预处理模块、特征提取模块、分类模块以及模型优化模块。
6、本专利技术中便携式飞沫检测系统的基本原理为：充电模块为电源模块补充电能，电源模块由电池、稳降压芯片及稳压电路所组成，用于向飞沫检测报警电路板的各模块提供所需的额定工作电压。fpga逻辑控制模块用于各工作模块的驱动与数据的采集、计算、处理、整合、传输与接收；fpga逻辑控制模块集成的起始信号提取双门限算法用于获取飞沫传感器和姿态运动模块感知的有效起始信号；模数转换模块用于转换与传输飞沫传感器的信号变化情况；姿态运动模块用于获取人体运动状态信息，以判断当前所处气流环境，进而辅助飞沫的检测判断；数据处理平台中布置的飞沫识别检测模型和可视化界面，用于判断是否检测到飞沫和对检测结果进行展示；在使用时，用户可以通过穿戴部件将整个飞沫检测装置佩戴在身上，在数据处理平台实时识别检测到飞沫后，会向飞沫检测装置发出指令，使飞沫检测装置发出报警提示音和闪烁报警指示灯，从而提醒佩戴者保持呼吸道疾病传播安全距离并做好消毒规避措施。
7、进一步地，飞沫检测报警电路板上还集成有与所述fpga逻辑控制模块电性连接的图像采集模块；具体地，图像采集方式为微型摄像头采集，用于获取装置佩戴者所处的场景。
8、进一步地，飞沫检测报警电路板上还集成有与所述fpga逻辑控制模块电性连接的红外测温模块；具体地，温度采集方式为非接触式红外温度计采集，用于获取飞沫源的温度。
9、进一步地，所述安装壳体的正面上还开设有两个数据采集孔；所述图像采集模块和所述红外测温模块分别通过两个所述数据采集孔获取图像信号和温度信号。
10、进一步地，飞沫检测报警电路板上还集成有与fpga逻辑控制模块电性连接的数据存储模块，数据存储模块存储方式为sd卡离线存储，用于存储各工作模块的传感器数据，便于后期溯源。
11、进一步地，飞沫检测报警电路板上的报警提示模块与fpga逻辑控制模块电性连接，包括声音鸣响示警装置与视觉灯光闪烁示警装置。
12、进一步地，窗口上设置有防护网，飞沫传感器设置于防护网内，防护网包括多条纵横交错的条状结构，条状结构的直径为0.8mm～1.2mm；防护网中单个网格的长宽尺寸不小于5mm×5mm，防护网旨在保护置于防护网内的飞沫传感器不受污染，同时确保飞沫与飞沫传感器良好接触。
13、进一步地，安装壳体上挡板的延伸宽度范围为1cm～3cm之间，用于减小装置佩戴者的口鼻呼吸对飞沫检测结果的干扰。
14、进一步地，飞沫传感器为电容式传感器，响应恢复时间为毫秒级；飞沫传感器呈叉指电极结构，表面附着有飞沫敏感薄膜，用于感知飞沫。
15、进一步地，姿态运动模块为六轴传感器，包括三轴加速度计和三轴角速度计，在飞沫检测报警电路板上与fpga逻辑控制模块电性相连，用于感知装置佩戴者的运动状态，评估当前的气流环境。
16、进一步地，穿戴部件为领夹式结构、挂绳式结构或磁吸式结构，穿戴部件可以根据需要灵活选择。
17、进一步地，起始信号提取双门限算法包括：
18、步骤1、设置fpga逻辑控制模块采样频率freq，设置采集的信号稳定传感器序列为基线序列{x(m)，1≤m}，设置基线序列缓冲区深度hbl；对实时采样过程中设置滑动窗口，设置滑动窗口缓冲区深度hsw，滑动窗口序列为{y(n)，1≤n}，设置滑动窗口序列相对均方误差阈值为tσ，设置滑动窗口序列一阶变化率的比较个数因子c；
19、步骤2、计算基线序列x(m)的基线平均值并寄存，即：
20、
21、步骤3、计算当前滑动窗口序列y(n)相对于基线序列均值baseline_av的相对均方误差并寄存，即：
22、
23、步骤4、将当前滑动窗口序列y(n)的相对均方误差与阈值tσ比较；若相对均方误差小于阈值tσ，则递推新值到滑动窗口，并更新滑动窗口序列y(n)返回步骤3；若相对均方误差大于阈值tσ，则保留当前滑动窗口序列y(n)，并进入步骤5；
24、步骤5、计算当前滑动窗口序列y(n)的信号一阶变化率δxn，即：
25、δxn＝freq(xn-xn-1)
26、步骤6、对当前滑动窗口序列y(n)的信号一阶变化率δxn的正负值进行计数，即：
27、count+＝count++1
28、count-＝count-+1
29、步骤7、比较正变化率个数count+与负变化率个数cou本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种便携式飞沫检测系统，其特征在于，包括飞沫检测装置和数据处理平台；
2.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述飞沫检测报警电路板上还集成有与所述FPGA逻辑控制模块电性连接的图像采集模块和红外测温模块；所述安装壳体的正面上还开设有两个数据采集孔；所述图像采集模块和所述红外测温模块分别通过两个所述数据采集孔获取图像信号和温度信号。
3.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述飞沫检测报警电路板上还集成有与所述FPGA逻辑控制模块电性连接的数据存储模块。
4.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述模数转换模块在所述飞沫检测报警电路板上与所述FPGA逻辑控制模块和信号输入端分别电性相连，用于转换和传输飞沫传感器感知的信号变化情况；所述姿态运动模块与FPGA逻辑控制模块电性相连，姿态运动模块为六轴传感器，其包括三轴加速度计和三轴角速度计。
5.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述报警提示模块与FPGA逻辑控制模块电性相连，所述报警提示模块包括声音鸣响示警装置与视觉
6.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述防护网包括多条纵横交错的条状结构，条状结构的直径范围为0.8mm～1.2mm之间；防护网中单个网格的长宽尺寸不小于5mm×5mm；所述挡板的延伸宽度范围为1cm～3cm之间，用于减小装置佩戴者的口鼻呼吸对飞沫检测结果的干扰。
7.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述飞沫传感器呈叉指电极结构，为电容式传感器，表面附着有飞沫敏感薄膜，用于感知飞沫。
8.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述穿戴部件为领夹式结构、挂绳式结构或磁吸式结构。
9.根据权利要求2所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述起始信号提取双门限算法用于提取飞沫传感器和姿态运动模块感知的有效起始信号，所述起始信号提取双门限算法包括：
10.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述飞沫识别检测模型包括：
...【技术特征摘要】
1.一种便携式飞沫检测系统，其特征在于，包括飞沫检测装置和数据处理平台；
2.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述飞沫检测报警电路板上还集成有与所述fpga逻辑控制模块电性连接的图像采集模块和红外测温模块；所述安装壳体的正面上还开设有两个数据采集孔；所述图像采集模块和所述红外测温模块分别通过两个所述数据采集孔获取图像信号和温度信号。
3.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述飞沫检测报警电路板上还集成有与所述fpga逻辑控制模块电性连接的数据存储模块。
4.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述模数转换模块在所述飞沫检测报警电路板上与所述fpga逻辑控制模块和信号输入端分别电性相连，用于转换和传输飞沫传感器感知的信号变化情况；所述姿态运动模块与fpga逻辑控制模块电性相连，姿态运动模块为六轴传感器，其包括三轴加速度计和三轴角速度计。
5.根据权利要求1所述的便携式飞沫检测系统，其特征在于，所述报警提示模块与fpga逻...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈向东，贾卓林，丁星，李梦翔，鲁家齐，张孟曦，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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