本發(fā)明設(shè)計紙尿褲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紙尿褲智能報裝置及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在市場上已經(jīng)出現(xiàn)了針對嬰兒的紙尿褲智能貼片產(chǎn)品，他們利用嬰兒尿尿時，會引起環(huán)境溫濕度變化的原理，通過檢測紙尿褲的溫度和濕度變化，來判斷紙尿褲是否尿濕。由于成人紙尿褲外側(cè)有一層不透氣的保護膜，阻止水汽透過紙尿褲，因而現(xiàn)有的產(chǎn)品不能適用。

為此，本發(fā)明公開一種紙尿褲智能報警裝置及方法?？蛇m用于各種形式的紙尿褲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的是，現(xiàn)有產(chǎn)品利用溫度、濕度檢測紙尿褲是否尿濕，對于不透氣的紙尿褲，便不能正常報警的問題。公開了一種紙尿褲智能報警裝置及其方法。

本發(fā)明所述的智能報警裝置，包括數(shù)據(jù)采集端、報警端。其中數(shù)據(jù)采集端由溫度傳感器、濕度傳感器、水分含量傳感器、電源、以及帶無線傳輸模塊的處理器組成，其中溫度傳感器和濕度傳感器檢測到的是紙尿褲外側(cè)的溫度和濕度，水分傳感器檢測到的是紙尿褲內(nèi)部的含水量。報警端為用于分析數(shù)據(jù)和提示報警的手機app。

數(shù)據(jù)采集端為一個貼片形式的硬件，有硬質(zhì)塑料外殼，并由魔術(shù)貼將其貼在紙尿褲外側(cè)。數(shù)據(jù)采集端采集了紙尿褲外側(cè)的溫度、相對濕度、紙尿褲內(nèi)的水分含量、當前電路電量信息，通過無線模塊發(fā)送到報警端。為了延長工作時間，在不采集數(shù)據(jù)時，處理器進入低功耗的深度睡眠模式，等待時鐘喚醒。數(shù)據(jù)采集端的處理步驟如下：

s01:初始化傳感器，并檢測傳感器的正確性，如果傳感器啟動失敗，一直亮紅燈，提示硬件錯誤，否則進入步驟s02。

s02:進入低功耗模式，等待報警端的無線連接信號，當收到連接信號時，進入步驟s03。

s03:采集實時溫度、濕度、水分含量傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)綀缶?，進入步驟s04。

s04:進入低功耗模式，等待時鐘信號或無線信號喚醒，進入步驟s05。

s05:判斷無線信號是否連接正常，正常則進入步驟s03，否則進入步驟s06。

s06:采集溫度、濕度、水分含量傳感器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲，進入步驟s07。

s07:進入低功耗模式，等待時鐘或是無線信號喚醒，進入s08。

s08:判斷無線信號是否連接正常，如果依然沒有連接，則進入s06，否則進入s09。

s09:將本地存儲的離線數(shù)據(jù)，發(fā)送到報警端，然后進入s03。

水分含量傳感器為一個自制的導電極片，貼于紙尿褲外側(cè)，對于干燥的紙尿褲和尿濕的紙尿褲，導電極片的容量值有明顯的區(qū)別，可用于判斷紙尿褲當前的狀態(tài)。

報警端接收數(shù)據(jù)采集端的無線數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，識別當前紙尿褲的狀態(tài)，如果紙尿褲處于尿濕的狀態(tài)，則報警提示監(jiān)護人員，及時更換紙尿褲。報警端的數(shù)據(jù)處理流程如下：

s11:掃描硬件，發(fā)現(xiàn)周圍可連接的硬件。

s12:如果掃描到上次無線斷開時候的所連接的硬件，則自動連接，否則等待用戶指定要連接的硬件，進入步驟s13。

s13:連接硬件，如果連接成功，則進入步驟s14，連接失敗，進入步驟s11。

s14:等待數(shù)據(jù)采集端發(fā)送數(shù)據(jù)，如果無線連接斷開，則進入步驟s11；如果接收到了數(shù)據(jù)，則進入步驟s15。

s15:根據(jù)溫度判斷硬件是否貼于已經(jīng)穿戴的紙尿褲外側(cè)，如果是，則進入步驟s16，否則進入步驟s14。

s16:根據(jù)溫度、濕度、水分含量數(shù)據(jù)，判斷當前紙尿褲是否已經(jīng)尿濕，如果是，則進入步驟s17，否則進入步驟s14。

s17:報警提示監(jiān)護人員紙尿褲已經(jīng)尿濕，進入步驟s14。

報警端的佩戴檢測利用溫度進行判斷。通過學習之前的歷史數(shù)據(jù)，將溫度分成兩類，溫度高的一類為佩戴到人體的溫度數(shù)據(jù)，溫度低的一類為未佩戴到人體時的溫度數(shù)據(jù)。其判斷方法如下：假設(shè)未佩戴到人體時，檢測到的平均溫度為ul，方差為∑l，未佩戴的概率為pl；佩戴到人體時，檢測到的平均溫度是uh，方差為∑h，佩戴的概率為ph。記歷史溫度數(shù)據(jù)為[t1t2ltm]。

s21:初始化數(shù)據(jù)；令ul＝23，∑l＝5，pl＝0.4；uh＝30，∑h＝5，ph＝0.6。

s22:計算每一個溫度點為佩戴在人體的概率

未佩戴的概率為

s23:更新參數(shù)：

如果更新后的參數(shù)ul、∑l、pl、uh、∑h、ph與更新前相比，有變化則轉(zhuǎn)到步驟s22，否則轉(zhuǎn)

到步驟s24。

s24:根據(jù)當前點的問題t以及參數(shù)ul、∑l、pl、uh、∑h、ph，計算處于佩戴狀態(tài)的概率wh，如果wh概率大于0.5，則表示當前狀態(tài)是處于佩戴狀態(tài)，反之則是處于未佩戴狀態(tài)。

利用溫度t、相對濕度rh、水分含量c，判斷紙尿褲是否處于尿濕；設(shè)置溫度、相對濕度、水分含量的權(quán)重因子分別為wt,wrh,wc；令th＝uh，計算尿濕可能性k，如果k大于設(shè)置門限，則表示已經(jīng)紙尿褲尿濕，需要提示報警。其中k的計算方式如下：

k＝wt×(t-th)+wrh×(rh-80)/20+wc×c

附圖說明

圖1是紙尿褲智能報警裝置功能模塊示意圖。

圖2是數(shù)據(jù)采集端控制器處理流程圖。

圖3是報警端控制器處理流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做出進一步的說明。以下所述不作為對本發(fā)明的限制。

實施例

結(jié)合圖1，本發(fā)明專利所述紙尿褲智能報警器裝置由數(shù)據(jù)采集端101、報警端102兩部分組成；數(shù)據(jù)采集端101包括水分含量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、電源控制電路、無線信號發(fā)射電路和主控處理器。報警端102由無線數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和報警模塊組成。本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)采集端101，為貼片形式，通過魔術(shù)貼可貼于紙尿褲外側(cè)。數(shù)據(jù)采集端101電路有塑料硬質(zhì)外殼。

結(jié)合圖2，數(shù)據(jù)采集端101在報警端102連接之后，開始數(shù)據(jù)的采集。當無線處于連接狀態(tài)時，處理器時鐘每隔20秒喚醒一次處理器，處理器采集所有傳感器的數(shù)據(jù)并通過無線傳到報警端102，再次進入休眠狀態(tài)；當無線處于未連接狀態(tài)，處理器每隔60秒喚醒一次處理器，處理器采集所有傳感器的數(shù)據(jù)并保存到本地，再次進入睡眠狀態(tài)，等待下一次無線連接成功時，將本地保存的數(shù)據(jù)，一起傳輸?shù)綀缶?02。

結(jié)合圖3，報警端102的app開啟之后，首先將采集端101放置于成人紙尿褲外側(cè)，報警端102嘗試無線連接數(shù)據(jù)采集端101，再連接上之后，接收數(shù)據(jù)，首先進行佩戴判斷，再進行紙尿褲是否處于尿濕狀態(tài)的報警判斷。

本發(fā)明所述的佩戴判斷，先對歷史溫度數(shù)據(jù)進行學習，設(shè)佩戴時的平均溫度為uh、溫度波動的方差為σh，佩戴的概率為ph；未佩戴時的平均溫度為ul、溫度波動的方差為σl，佩戴的概率為pl。

報警端102本地存儲有歷史溫度數(shù)據(jù)列表如下：

首先初始化數(shù)據(jù)；令ul＝23，∑l＝5，pl＝0.4；uh＝30，∑h＝5，ph＝0.6。

然后計算每一個歷史溫度數(shù)據(jù)的佩戴概率

利用每一個歷史點的佩戴和未佩戴概率，更新參數(shù)ul＝21.833、∑l＝4.019、pl＝0.45、uh＝30.482、∑h＝2.8055、ph＝0.55。參數(shù)的值有變化，則利用新的參數(shù)，再次計算每一個歷史點的佩戴概率和未佩戴概率，更新參數(shù)，直到參數(shù)不再變化。依次得到的參數(shù)如下

第二次迭代：ul＝21.822、∑l＝3.709、pl＝0.4433、uh＝30.556、∑h＝2.3141、ph＝0.5567。

第三次迭代：ul＝21.866、∑l＝3.866、pl＝0.4581、uh＝30.596、∑h＝2.1626、ph＝0.5419。

第四次迭代：ul＝21.919、∑l＝4.079、pl＝0.4631、uh＝30.632、∑h＝2.0373、ph＝0.5369。

第五次迭代：ul＝21.975、∑l＝4.3142、pl＝0.4685、uh＝30.670、∑h＝1.9105、ph＝0.5315。

第六次迭代：ul＝22.037、∑l＝4.5748、pl＝0.4743、uh＝30.710、∑h＝1.7784、ph＝0.5257。

第七次迭代：ul＝22.106、∑l＝4.8666、pl＝0.4807、uh＝30.754、∑h＝1.6396、ph＝0.5193。

第八次迭代：ul＝22.183、∑l＝5.1970、pl＝0.4878、uh＝30.801、∑h＝1.4937、ph＝0.5122。

第九次迭代：ul＝22.269、∑l＝5.5753、pl＝0.4958、uh＝30.853、∑h＝1.3403、ph＝0.5042。

…

第十九次迭代：ul＝23.949、∑l＝13.746、pl＝0.648、uh＝31.479、∑h＝0.0532、ph＝0.352。

第二十次迭代：ul＝23.949、∑l＝13.746、pl＝0.648、uh＝31.479、∑h＝0.0532、ph＝0.352；迭代停止。

接收到數(shù)據(jù)溫度t＝31.3度，相對濕度rh＝90％，水分含量c＝60％；根據(jù)當前溫度以及學習歷史數(shù)據(jù)得到的參數(shù)ul、∑l、pl、uh、∑h、ph，計算出當前處于佩戴狀態(tài)下的概率wh＝0.979，wh大于0.5，則表明當前紙尿褲處于佩戴狀態(tài)，將繼續(xù)判斷紙尿褲是否尿濕，否則等待下一次的數(shù)據(jù)。

報警端102在當前紙尿褲處于佩戴狀態(tài)時，判斷當前紙尿褲是否處于尿濕狀態(tài)。應(yīng)用于成人紙尿褲時，設(shè)溫度、相對濕度、水分含量的權(quán)重因子分別為wt＝0.2,wrh＝0.5,wc＝1；應(yīng)用于嬰兒紙尿褲時，設(shè)溫度、相對濕度、水分含量的權(quán)重因子分別為wt＝0.2,wrh＝1,wc＝0.5；根據(jù)當前的溫度t，相對濕度rh，水分含量c，計算相對于成人紙尿褲的參數(shù)k＝wt×(t-th)+wrh×(rh-80)/20+wc×c＝0.2*(31.3-31.479)+0.5*(90-80)/20+1*0.6＝0.814。設(shè)置報警門限為0.6，k超過了0.6，則報警提示。

以上所述是本發(fā)明的部分實施方式，應(yīng)當指出，對于技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，可以做出若干改進和修飾，也應(yīng)當視為本發(fā)明的保護范圍。