智能产妇纸尿裤开发方案

本开发设计纸尿裤技术领域，尤其涉及一种纸尿裤智能报装置及方法。

背景技术：

现在市场上已经出现了针对婴儿的纸尿裤智能贴片产品，他们利用婴儿尿尿时，会引起环境温湿度变化的原理，通过检测纸尿裤的温度和湿度变化，来判断纸尿裤是否尿湿。由于成人纸尿裤外侧有一层不透气的保护膜，阻止水汽透过纸尿裤，因而现有的产品不能适用。

为此，本发明公开一种纸尿裤智能报警装置及方法。可适用于各种形式的纸尿裤。

技术实现要素：

本发明主要解决的是，现有产品利用温度、湿度检测纸尿裤是否尿湿，对于不透气的纸尿裤，便不能正常报警的问题。公开了一种纸尿裤智能报警装置及其方法。

本发明所述的智能报警装置，包括数据采集端、报警端。其中数据采集端由温度传感器、湿度传感器、水分含量传感器、电源、以及带无线传输模块的处理器组成，其中温度传感器和湿度传感器检测到的是纸尿裤外侧的温度和湿度，水分传感器检测到的是纸尿裤内部的含水量。报警端为用于分析数据和提示报警的手机APP。

数据采集端为一个贴片形式的硬件，有硬质塑料外壳，并由魔术贴将其贴在纸尿裤外侧。数据采集端采集了纸尿裤外侧的温度、相对湿度、纸尿裤内的水分含量、当前电路电量信息，通过无线模块发送到报警端。为了延长工作时间，在不采集数据时，处理器进入低功耗的深度睡眠模式，等待时钟唤醒。数据采集端的处理步骤如下：

S01:初始化传感器，并检测传感器的正确性，如果传感器启动失败，一直亮红灯，提示硬件错误，否则进入步骤S02。

S02:进入低功耗模式，等待报警端的无线连接信号，当收到连接信号时，进入步骤S03。

S03:采集实时温度、湿度、水分含量传感器数据，并将数据通过无线传输到报警端，进入步骤S04。

S04:进入低功耗模式，等待时钟信号或无线信号唤醒，进入步骤S05。

S05:判断无线信号是否连接正常，正常则进入步骤S03，否则进入步骤S06。

S06:采集温度、湿度、水分含量传感器数据，并将数据存储，进入步骤S07。

S07:进入低功耗模式，等待时钟或是无线信号唤醒，进入S08。

S08:判断无线信号是否连接正常，如果依然没有连接，则进入S06，否则进入S09。

S09:将本地存储的离线数据，发送到报警端，然后进入S03。

水分含量传感器为一个自制的导电极片，贴于纸尿裤外侧，对于干燥的纸尿裤和尿湿的纸尿裤，导电极片的容量值有明显的区别，可用于判断纸尿裤当前的状态。

报警端接收数据采集端的无线数据，并对数据进行分析，识别当前纸尿裤的状态，如果纸尿裤处于尿湿的状态，则报警提示监护人员，及时更换纸尿裤。报警端的数据处理流程如下：

S11:扫描硬件，发现周围可连接的硬件。

S12:如果扫描到上次无线断开时候的所连接的硬件，则自动连接，否则等待用户指定要连接的硬件，进入步骤S13。

S13:连接硬件，如果连接成功，则进入步骤S14，连接失败，进入步骤S11。

S14:等待数据采集端发送数据，如果无线连接断开，则进入步骤S11;如果接收到了数据，则进入步骤S15。

S15:根据温度判断硬件是否贴于已经穿戴的纸尿裤外侧，如果是，则进入步骤S16，否则进入步骤S14。

S16:根据温度、湿度、水分含量数据，判断当前纸尿裤是否已经尿湿，如果是，则进入步骤S17，否则进入步骤S14。

S17:报警提示监护人员纸尿裤已经尿湿，进入步骤S14。

报警端的佩戴检测利用温度进行判断。通过学习之前的历史数据，将温度分成两类，温度高的一类为佩戴到人体的温度数据，温度低的一类为未佩戴到人体时的温度数据。其判断方法如下：假设未佩戴到人体时，检测到的平均温度为Ul，方差为∑l，未佩戴的概率为Pl;佩戴到人体时，检测到的平均温度是Uh，方差为∑h，佩戴的概率为Ph。记历史温度数据为[T1 T2 L Tm]。

S21:初始化数据;令Ul=23，∑l=5，Pl=0.4;Uh=30，∑h=5，Ph=0.6。

S22:计算每一个温度点为佩戴在人体的概率

未佩戴的概率为

S23:更新参数：

如果更新后的参数Ul、∑l、Pl、Uh、∑h、Ph与更新前相比，有变化则转到步骤S22，否则转

到步骤S24。

S24:根据当前点的问题T以及参数Ul、∑l、Pl、Uh、∑h、Ph，计算处于佩戴状态的概率wh，如果wh概率大于0.5，则表示当前状态是处于佩戴状态，反之则是处于未佩戴状态。

利用温度T、相对湿度RH、水分含量C，判断纸尿裤是否处于尿湿;设置温度、相对湿度、水分含量的权重因子分别为wT,wRH,wC;令Th=Uh，计算尿湿可能性K，如果K大于设置门限，则表示已经纸尿裤尿湿，需要提示报警。其中K的计算方式如下：

K=wT×(T-Th)+wRH×(RH-80)/20+wC×C

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。以下所述不作为对本发明的限制。

实施例

结合图1，本发明专利所述纸尿裤智能报警器装置由数据采集端101、报警端102两部分组成;数据采集端101包括水分含量传感器、温度传感器、湿度传感器、电源控制电路、无线信号发射电路和主控处理器。报警端102由无线数据接收模块、数据分析模块和报警模块组成。本发明所述的数据采集端101，为贴片形式，通过魔术贴可贴于纸尿裤外侧。数据采集端101电路有塑料硬质外壳。

结合图2，数据采集端101在报警端102连接之后，开始数据的采集。当无线处于连接状态时，处理器时钟每隔20秒唤醒一次处理器，处理器采集所有传感器的数据并通过无线传到报警端102，再次进入休眠状态;当无线处于未连接状态，处理器每隔60秒唤醒一次处理器，处理器采集所有传感器的数据并保存到本地，再次进入睡眠状态，等待下一次无线连接成功时，将本地保存的数据，一起传输到报警端102。

结合图3，报警端102的APP开启之后，首先将采集端101放置于成人纸尿裤外侧，报警端102尝试无线连接数据采集端101，再连接上之后，接收数据，首先进行佩戴判断，再进行纸尿裤是否处于尿湿状态的报警判断。

本发明所述的佩戴判断，先对历史温度数据进行学习，设佩戴时的平均温度为Uh、温度波动的方差为Σh，佩戴的概率为Ph;未佩戴时的平均温度为Ul、温度波动的方差为Σl，佩戴的概率为Pl。

报警端102本地存储有历史温度数据列表如下：

首先初始化数据;令Ul=23，∑l=5，Pl=0.4;Uh=30，∑h=5，Ph=0.6。

然后计算每一个历史温度数据的佩戴概率

利用每一个历史点的佩戴和未佩戴概率，更新参数Ul=21.833、∑l=4.019、Pl=0.45、Uh=30.482、∑h=2.8055、Ph=0.55。参数的值有变化，则利用新的参数，再次计算每一个历史点的佩戴概率和未佩戴概率，更新参数，直到参数不再变化。依次得到的参数如下

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。

接收到数据温度T=31.3度，相对湿度RH=90%，水分含量C=60%;根据当前温度以及学习历史数据得到的参数Ul、∑l、Pl、Uh、∑h、Ph，计算出当前处于佩戴状态下的概率wh=0.979，wh大于0.5，则表明当前纸尿裤处于佩戴状态，将继续判断纸尿裤是否尿湿，否则等待下一次的数据。

报警端102在当前纸尿裤处于佩戴状态时，判断当前纸尿裤是否处于尿湿状态。应用于成人纸尿裤时，设温度、相对湿度、水分含量的权重因子分别为wT=0.2,wRH=0.5,wC=1;应用于婴儿纸尿裤时，设温度、相对湿度、水分含量的权重因子分别为wT=0.2,wRH=1,wC=0.5;根据当前的温度T，相对湿度RH，水分含量C，计算相对于成人纸尿裤的参数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。设置报警门限为0.6，K超过了0.6，则报警提示。

以上所述是本发明的部分实施方式，应当指出，对于技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，可以做出若干改进和修饰，也应当视为本发明的保护范围。

小结分享：

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