一种智能护理床垫及报警控制方法与流程

1.本发明涉及康复辅助器具领域，尤其是涉及一种智能护理床垫及报警控制方法，本发明对应的项目得到国家重点研发计划2020yfc2005800、2020yfc2005804资助。


背景技术：

2.随着社会经济的发展，失能老人和卧床残疾人的护理越来越受到关注。对于卧床患者来说，护理需求包括翻身、排泄物处理和跌落护理。长期卧床的患者局部组织长时间受压，容易患褥疮，也就是因持续性缺血、缺氧和营养不良等因素影响而出现的组织溃烂和坏死，如图4所示，卧床患者的膝盖、髋部和肩膀等是褥疮的易发区域。为了降低褥疮发生的可能性，往往需要护理人员每隔一段时间将患者左右翻身，由于护理劳动力的短缺，当患者较多时，护理人员很难对每一个患者进行及时的翻身护理，甚至可能会遗忘。大小便失禁的卧床患者需要护理人员及时处理其排泄物，但是由于护理人员无法长时间处在病床边，一些失能患者也无法告知护理人员，往往无法及时处理患者的排泄物，滋生细菌，影响患者的身体健康。另外，有些卧床患者有时会因为翻身不当而自病床上跌落，严重时会受伤甚至影响患者的生命安全，由于护理人员无法对每位患者实时看护，因此，往往不能第一时间对跌落病床的患者进行护理。因此，如何在护理人员短缺的情况下，及时满足患者的护理需求成为目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能护理床垫及报警控制方法，在床垫本体上根据人体的身体部位安装传感器系统，通过传感器系统的测量数据和报警控制方法发出报警信息，护理人员能够通过报警信息及时获取患者的护理需求，从而及时满足患者的护理需求，保证患者的健康。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种智能护理床垫，包括床垫本体、控制器和智能管理系统，所述床垫本体上设有传感器系统，控制器分别与智能管理系统和传感器系统通信连接；
6.所述智能管理系统包括本地监控模块、云端监控模块和报警模块；所述报警模块包括褥疮报警单元、跌落报警单元和二便失禁报警单元；
7.所述传感器系统的安装位置与人体的身体部位相适应，传感器系统包括压敏传感器模块和温湿度传感器模块，压敏传感器模块包括多个压力传感器，温湿度传感器模块包括多个温湿度传感器；
8.所述控制器获取传感器系统的测量数据并将其传输至智能管理系统，本地监控模块和云端监控模块用于存储传感器系统的测量数据，报警模块用于根据传感器系统的测量数据和预设置的报警判断方法发出报警信息；
9.报警判断方法包括防褥疮报警方法、防跌落报警方法和二便失禁报警方法。
10.进一步的，所述床垫本体从上至下依次包括3d网眼布面料层、传感器铺设层、弹力
棉层、海绵层、网格层和承托层，传感器系统安装在传感器铺设层上。
11.进一步的，压敏传感器模块包括第一传感器单元和第二传感器单元，所述第一传感器单元的安装位置与人体的躯干和双臂相适应，所述第二传感器单元的安装位置与人体的枕骨、髋部和下肢相适应；温湿度传感器模块的安装位置与臀部、肋缘突出部和肩胛骨相适应。
12.更进一步的，所述第一传感器单元包括多个fsr
‑
406压敏传感器，所述第二传感器单元包括多个fsr
‑
408压敏传感器，所述温湿度传感器模块包括多个dht11温湿度传感器。
13.根据身体部位的不同，有些地方需要精确定位和测量压力，而一些地方并不需要。例如，头部和下肢只需要测量是否有压力，并不需要知道压力产生的准确位置，因此在头部和下肢区域仅部署fsr
‑
408压敏传感器，而躯干部位需要进行精确测量，因此在躯干部位部署fsr
‑
406压敏传感器。这样可以减少压力传感器的安装数量，降低成本。
14.进一步的，所述控制器包括3个微控制器，分别与设于床垫本体左侧的传感器系统、设于床垫本体中部的传感器系统和设于床垫本体右侧的传感器系统通信连接。
15.进一步的，所述智能管理系统还包括通信模块，所述通信模块用于发送传感器系统的测量数据和报警模块的报警信息。
16.更进一步的，控制器通过无线网络将传感器系统的测量数据传输至网关，网关将测量数据以相应格式发送至报警模块，报警模块根据测量数据和预设置的报警判断方法发出报警信息，通信模块将测量数据和报警信息发送至外部智能终端，如护理人员的手机。
17.一种报警控制方法，用于控制报警模块发出报警信息，包括防褥疮报警方法、防跌落报警方法和二便失禁报警方法。
18.进一步的，所述防褥疮报警方法包括以下步骤：
19.a1：获取人体的身体数据和人体的自主运动程度，分别初始化生成每个压力传感器的计时器并将计时器清零；
20.a2：获取各个压力传感器的测量数据，确定人体姿势以及各个压力传感器所对应的身体部位结合身体数据和自主运动程度分别确定各个压力传感器的监测参数，所述监测参数包括压力阈值、第一时间长度和第二时间长度；
21.a3：实时监测各个压力传感器的测量数据，分别判断各个压力传感器所对应的身体部位是否需要发出褥疮报警，判断过程如下：
22.a31：压力传感器所对应的计时器清零；
23.a32：获取压力传感器的测量数据，如果测量数据大于等于压力传感器的压力阈值，则计时器计时，执行步骤a33，否则，计时器停止计时，执行步骤a31；
24.a33：如果计时器的计时时间等于压力传感器的第一时间长度，则褥疮报警单元发出该压力传感器所对应的身体部位的褥疮报警，执行步骤a32，如果计时器的计时时间大于压力传感器的第一时间长度，则执行步骤a34，否则，直接执行步骤a32；
25.a34：如果计时器的计时时间大于等于压力传感器的第二时间长度，则褥疮报警单元发出该压力传感器所对应的身体部位的褥疮报警，执行步骤a32，否则，直接执行步骤a32；
26.a4：如果人体姿势或压力传感器所对应的身体部位发生改变，则执行步骤a2，否则，重复步骤a3直至褥疮报警单元停止工作；
27.其中，自主运动程度包括无法自主运动和可以自主运动，人体姿势包括仰卧、侧卧和俯卧。
28.更进一步的，步骤a2中，还包括：获取温湿度传感器模块的测量数据，根据各个身体部位的褥疮的患病率与温湿度之间的关系确定各个压力传感器的监测参数。
29.进一步的，所述防跌落报警方法包括以下步骤：
30.b1：分别获取床垫本体的左侧压力值、中部压力值和右侧压力值，如果左侧压力值、中部压力值和右侧压力值均为零，则跌落报警单元发出未检测到人体提示，否则，计算左侧的压力值占比、中部的压力值占比和右侧的压力值占比；
31.如果左侧或右侧的压力值占比大于80％，且中部的压力值占比和另一侧的压力值占比之和小于20％，则跌落报警单元发出坠落警报，经过时间t1后重复步骤b1，否则，执行步骤b2；
32.b2：如果左侧或右侧的压力值占比大于50％，则跌落报警单元发出存在坠落风险提示，经过时间t2后重复步骤b1，否则，执行步骤b3；
33.b3：计算左侧的受压范围、中部的受压范围和右侧的受压范围，如果左侧或右侧的受压范围小于20％，且中部的受压范围和另一侧的受压范围之和小于50％，则经过时间t3后重复步骤b1，否则，执行步骤b4；
34.b4：经过时间t4后执行步骤b1；
35.其中，t1、t3和t4的值是根据人体的自主运动程度预设置的，t2的大小与压力值占比超过50％的一侧的压力值占比负相关。
36.进一步的，所述二便失禁报警方法包括以下步骤：
37.c1：获取人体的身体数据和压敏传感器模块的测量数据，结合各个温湿度传感器的安装位置确定人体姿势以及各个温湿度传感器所对应的身体部位，获取各个身体部位的正常温湿度区间，得到各个温湿度传感器的判断参数，包括温度平均值、湿度平均值和湿度上限值；
38.c2：获取各个温湿度传感器的湿度测量数据，如果每一个温湿度传感器的湿度测量数据大于该温湿度传感器的湿度上限值，则二便失禁报警单元发出二便失禁报警，重复步骤c2，否则，执行步骤c3；
39.c3：如果每一个温湿度传感器的湿度测量数据大于该温湿度传感器的湿度平均值，则经过时间d1后执行步骤c2，否则，执行步骤c4；
40.c4：获取各个温湿度传感器的温度测量数据，如果每一个温湿度传感器的温度测量数据大于该温湿度传感器的温度平均值，则经过时间d2后执行步骤c2，否则，经过时间d3后执行步骤c2；
41.其中，d1的大小与湿度测量数据和湿度平均值之差负相关，d2的大小与温度测量数据和温度平均值之差负相关，d3的值是根据二便失禁报警的控制精度预设置的。
42.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
43.(1)在床垫本体上根据人体的身体部位安装传感器系统，通过传感器系统的测量数据和报警控制方法发出报警信息，护理人员能够通过报警信息及时获取患者的护理需求，从而及时满足患者的护理需求，保证患者的健康。
44.(2)根据身体不同部位对压力值监测情况的不同分别设置了能够确定压力位置的
fsr
‑
406压敏传感器和仅能确定存在压力的fsr
‑
408压敏传感器，减少了压力传感器的使用数据，降低了成本。
45.(3)防褥疮报警方法中，分别确定每个压力传感器的监测参数，并为每个压力传感器分别设置了计时器，当测量数据大于压力阈值时，计时器持续计时，当测量数据不大于压力阈值时，计时器清零，以测量数据大于压力阈值的持续时间为判断依据，控制精度更高。
46.(4)控制器包括三个微控制器，分别用于获取床垫本体左侧、中部和右侧的传感器系统的测量数据，相互独立，可靠性高，在防跌落报警方法中可以更快更准确的计算压力值占比，并根据不同的压力值分布情况改变测量时间，提升了控制精度。
附图说明
47.图1为实施例中智能护理床垫的控制结构示意图；
48.图2为实施例中传感器系统在床垫本体上的安装示意图；
49.图3为实施例中传感器系统与3个微控制器的连接示意图；
50.图4为褥疮易发位置示意图；
51.图5为实施例中防褥疮报警方法的整体流程图；
52.图6为实施例中防褥疮报警方法中单个压力传感器的判断流程图；
53.图7为实施例中防跌落报警方法的流程图；
54.图8为实施例中二便失禁报警方法的流程图；
55.附图标记：1、床垫本体，11、fsr
‑
406压敏传感器，12、fsr
‑
408压敏传感器，13、dht11温湿度传感器，2、控制器，3、智能管理系统。
具体实施方式
56.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
57.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件。
58.实施例1：
59.一种智能护理床垫，如图1所示，包括床垫本体1、控制器2和智能管理系统3，床垫本体1上设有传感器系统，控制器2分别与智能管理系统3和传感器系统通信连接。
60.如图2所示，传感器系统的安装位置与人体的身体部位相适应，传感器系统包括压敏传感器模块和温湿度传感器模块，压敏传感器模块包括多个压力传感器，温湿度传感器模块包括多个温湿度传感器。
61.本实施例中，床垫本体1采用2000*900的医疗床标准尺寸，根据人体在仰卧位、侧卧位、俯卧位三种体位情况下褥疮易发点位(如图4所示)，结合了中国人成年人人体平均尺寸(gb/t 1000
‑
1988)安装压敏传感器，这样能够监测到易发褥疮的身体部位的压力数据，从而根据压力数据发出报警信息，提醒护理人员为卧床患者翻身。压敏传感器模块包括第一传感器单元和第二传感器单元，第一传感器单元的安装位置与人体的躯干和双臂相适
应，第二传感器单元的安装位置与人体的枕骨、髋部和下肢相适应；温湿度传感器模块的安装位置与臀部、肋缘突出部和肩胛骨相适应。
62.考虑到医疗对象的不确定性，对于床垫的尺寸和传感器的铺设采用了平均化设计，可根据具体需求进行相应更改。在其他实施方式中，也可以根据卧床患者的身高、体重等定制床垫本体1的大小以及传感器系统的安装位置。
63.第一传感器单元包括多个fsr
‑
406压力传感器11，第二传感器单元包括多个fsr
‑
408压力传感器12，温湿度传感器模块包括多个dht11温湿度传感器13。根据身体部位的不同，有些地方需要精确定位和测量压力，而一些地方并不需要。例如，头部和下肢只需要测量是否有压力，并不需要知道压力产生的准确位置，因此在头部和下肢区域仅部署fsr
‑
408压敏传感器12，而躯干部位需要进行精确测量，因此在躯干部位部署fsr
‑
406压敏传感器11。这样可以减少压力传感器的安装数量，降低成本。
64.智能管理系统3包括本地监控模块、云端监控模块和报警模块；报警模块包括褥疮报警单元、跌落报警单元和二便失禁报警单元；控制器2获取传感器系统的测量数据并将其传输至智能管理系统3，本地监控模块和云端监控模块用于存储传感器系统的测量数据，报警模块用于根据传感器系统的测量数据发出报警信息。
65.智能管理系统3还包括通信模块，通信模块用于发送传感器系统的测量数据和报警模块的报警信息。
66.本实施例中，控制器2通过无线网络将传感器系统的测量数据传输至网关，网关将测量数据以相应格式发送至报警模块，报警模块根据测量数据和预设置的报警判断方法发出报警信息，通信模块将测量数据和报警信息发送至外部智能终端，如护理人员的手机。
67.一方面，本地监控模块上存储有传感器系统的测量数据，护理人员可以随时查看，也可以直接获取报警模块的报警信息；另一方面，传感器系统的测量数据也上传至云端监控模块上存储，家属等可以自云端监控模块获取传感器系统的测量数据并查看。为了保证护理人员及时获取报警信息，设置了通信模块，报警信息可以直接发送至护理人员或家属的智能终端。
68.床垫本体1从上至下依次包括3d网眼布面料层、传感器铺设层、弹力棉层、海绵层、网格层和承托层，传感器系统安装在传感器铺设层上。床垫本体1的多层结构增加了透气性和舒适度。
69.如图3所示，本实施例中，微控制器即mcu微控制器单元，控制器2包括3个微控制器，分别与设于床垫本体1左侧的传感器系统、设于床垫本体1中部的传感器系统和设于床垫本体1右侧的传感器系统通信连接。左侧、右侧和中部(非均分)上的传感器分别由一个微控制器控制，微控制器独立工作，互不影响，不会由于一个微控制器的故障而影响其他微控制器的正常工作，可靠性更高。在跌落报警单元中可以直接自3个微控制器上获取左侧的压力值、右侧的压力值和中部的压力值，降低了控制难度。
70.报警判断方法包括防褥疮报警方法、防跌落报警方法和二便失禁报警方法。
71.如图5所示，防褥疮报警方法包括以下步骤：
72.a1：获取人体的身体数据和人体的自主运动程度，分别初始化生成每个压力传感器的计时器并将计时器清零；
73.a2：获取各个压力传感器的测量数据，确定人体姿势以及各个压力传感器所对应
的身体部位结合身体数据和自主运动程度分别确定各个压力传感器的监测参数，监测参数包括压力阈值、第一时间长度和第二时间长度；
74.a3：实时监测各个压力传感器的测量数据，分别判断各个压力传感器所对应的身体部位是否需要发出褥疮报警，如图6所示，判断过程如下：
75.a31：压力传感器所对应的计时器清零；
76.a32：获取压力传感器的测量数据，如果测量数据大于等于压力传感器的压力阈值，则计时器计时，执行步骤a33，否则，计时器停止计时，执行步骤a31；
77.a33：如果计时器的计时时间等于压力传感器的第一时间长度，则褥疮报警单元发出该压力传感器所对应的身体部位的褥疮报警，执行步骤a32，如果计时器的计时时间大于压力传感器的第一时间长度，则执行步骤a34，否则，直接执行步骤a32；
78.a34：如果计时器的计时时间大于等于压力传感器的第二时间长度，则褥疮报警单元发出该压力传感器所对应的身体部位的褥疮报警，执行步骤a32，否则，直接执行步骤a32；
79.a4：如果压力传感器所对应的身体部位发生改变，则执行步骤a2，否则，重复步骤a3直至褥疮报警单元停止工作；
80.其中，自主运动程度包括无法自主运动和可以自主运动，人体姿势包括仰卧、侧卧和俯卧。
81.步骤a2中，还包括：获取温湿度传感器模块的测量数据，根据各个身体部位的褥疮的患病率与温湿度之间的关系确定各个压力传感器的监测参数。
82.本实施例中，当患者躺在装配有本发明的床上时，根据压力传感器的测量数据判断出患者的姿势，人体姿势包括仰卧、侧卧和俯卧。然后找到能识别出压力且相距最远的两个压力传感器(头和脚跟)，计算出患者身高，初步收集患者体重及身体各部位受压力数据。通过头部、脚跟及髋部的压力传感器传感器定位并调整每个传感器所对应患者的具体身体部位。也可以结合事先采集的身体数据(身高、体重等)，更加精确的判断人体姿势以及各个压力传感器所对应的身体部位。
83.同时，由护理人员选择患者的自主运动程度(无法自主运动和可以自主运动)，进而根据患者的自主运动程度、各个压力传感器所对应的身体部位，以及各个身体部位的褥疮发病率与压力值的关系调节每个压力传感器的压力阈值、第一时间长度和第二时间长度。
84.每个压力传感器分别对应一个计时器，当压力传感器的测量数据大于压力阈值时，计时器保持计时，一旦某一时刻压力传感器的测量数据不大于压力阈值，则停止计时，并将计时器清零。
85.如患者的自主运动程度为无法自主运动，肘部的压力阈值为p1，第一时间长度为30分钟，第二时间长度为60分钟，当肘部的压力传感器在连续30分钟内测量数据均大于p1时，发出一次肘部的褥疮报警，之后继续监测压力传感器的测量数据，如果在第45分钟，测量数据改变，小于p1，则计时器清零，开始下一轮监测。如果之后压力传感器的数据仍大于p1，且持续60分钟内测量数据均大于p1，则会持续发出肘部的褥疮预警，直至肘部的压力传感器的测量数据小于p1，则计时器清零，开始下一轮监测。
86.防褥疮报警方法中，当压力传感器的测量数据在第一时间限度内连续大于压力阈
值时，在计时时间等于第一时间限度时会发出一次褥疮报警，以提醒护理人员，如果情况得到改善，则计时器清零，开始下一轮监测，如果情况没有得到改善，当压力传感器的测量数据在第二时间限度内连续大于压力阈值时，则会持续报警，直至护理人员调整卧床患者的身体。
87.本实施例中。每个压力传感器的压力阈值、第一时间长度和第二时间长度是分别设置的，与身体部位相适应，对于自主运动程度不同的患者，相同身体部位的压力阈值、第一时间长度和第二时间长度也可以分别设备。如本实施例中，无法自主运动的患者的第一时间长度为30分钟，第二时间长度为60分钟，可以自主运动的患者的第一时间长度为45分钟，第二时间长度为90分钟。
88.由于褥疮的发病率还与温湿度有关，因此步骤a2中，获取温湿度传感器模块的测量数据，根据各个身体部位的褥疮的患病率与温湿度之间的关系确定各个压力传感器的监测参数。
89.如图7所示，防跌落报警方法包括以下步骤：
90.b1：分别获取床垫本体1的左侧压力值、中部压力值和右侧压力值，如果左侧压力值、中部压力值和右侧压力值均为零，则跌落报警单元发出未检测到人体提示，否则，计算左侧的压力值占比、中部的压力值占比和右侧的压力值占比；
91.如果左侧或右侧的压力值占比大于80％，且中部的压力值占比和另一侧的压力值占比之和小于20％，则跌落报警单元发出坠落警报，经过时间t1后重复步骤b1，否则，执行步骤b2；
92.b2：如果左侧或右侧的压力值占比大于50％，则跌落报警单元发出存在坠落风险提示，经过时间t2后重复步骤b1，否则，执行步骤b3；
93.b3：计算左侧的受压范围、中部的受压范围和右侧的受压范围，如果左侧或右侧的受压范围小于20％，且中部的受压范围和另一侧的受压范围之和小于50％，则经过时间t3后重复步骤b1，否则，执行步骤b4；
94.b4：经过时间t4后执行步骤b1；
95.其中，t1、t3和t4的值是根据人体的自主运动程度预设置的，t2的大小与压力值占比超过50％的一侧的压力值占比负相关。
96.本实施例中，由3个微控制器直接得到左侧压力值、中部压力值和右侧压力值，也可以得到左侧的受压范围、中部的受压范围和右侧的受压范围。当检测到左侧、右侧和中部的压力值为零时，表示未检测到人体；当一侧的压力值占比超过80％，中部和另一侧的压力值占比之和小于20％时，表示患者在床垫本体1的一侧，极有可能跌落，发出坠落警报，经过时间t1后再次检测情况是否发生改变，本实施例中，t1取5s。
97.当检测到一侧的压力值占比超过50％时，表示存在一定的坠落风险，发出存在坠落风险提示，经过时间t2后再次检测情况是否发生改变，本实施例中，t2的大小与压力值占比超过50％的一侧的压力值占比负相关，具体的，如一侧的压力值占比超过50％，大小为f1，则f1与50％的差值越大，t2越小。
98.当一侧的受压范围小于20％，中部和另一侧的受压范围小于50％，表示患者在下床，因此经过时间t3后再次检测情况是否发生改变，本实施例中，t3取3s。
99.如图8所示，二便失禁报警方法包括以下步骤：
100.c1：获取人体的身体数据和压敏传感器模块的测量数据，结合各个温湿度传感器的安装位置确定人体姿势以及各个温湿度传感器所对应的身体部位，获取各个身体部位的正常温湿度区间，得到各个温湿度传感器的判断参数，包括温度平均值、湿度平均值和湿度上限值；
101.c2：获取各个温湿度传感器的湿度测量数据，如果每一个温湿度传感器的湿度测量数据大于该温湿度传感器的湿度上限值，则二便失禁报警单元发出二便失禁报警，重复步骤c2，否则，执行步骤c3；
102.c3：如果每一个温湿度传感器的湿度测量数据大于该温湿度传感器的湿度平均值，则经过时间d1后执行步骤c2，否则，执行步骤c4；
103.c4：获取各个温湿度传感器的温度测量数据，如果每一个温湿度传感器的温度测量数据大于该温湿度传感器的温度平均值，则经过时间d2后执行步骤c2，否则，经过时间d3后执行步骤c2；
104.当各个压力传感器所对应的身体部位发生改变时，重新确定各个温湿度传感器所对应的身体部位。
105.其中，d1的大小与湿度测量数据和湿度平均值之差负相关，d2的大小与温度测量数据和温度平均值之差负相关，d3的值是根据二便失禁报警的控制精度预设置的。
106.本实施例中，先获取正常情况下各个身体部位的温湿度区间，从而确定各个温湿度传感器的温度平均值、湿度平均值和湿度上限值，当湿度测量数据大于湿度上限值时，表明患者二便失禁，需要立即处理，因此，会不断重复报警。如果温度测量数据大于温度平均值、湿度测量数据大于湿度平均值，则根据温度测量数据和温度平均值之差、湿度测量数据和湿度平均值之差改变测量周期，如果温度测量数据和湿度测量数据均正常，则经过时间d3后重新获取测量数据，本实施例中，湿度测量数据越高，d1的值越小，温度测量数据越高，d2的值越小，d3取60s。
107.本实施例中，当温度测量数据大于温度平均值或湿度测量数据大于湿度平均值时，可以改变防褥疮报警方法中各个压力传感器的监测参数。
108.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种智能护理床垫，包括床垫本体(1)、控制器(2)和智能管理系统(3)，所述床垫本体(1)上设有传感器系统，控制器(2)分别与智能管理系统(3)和传感器系统通信连接，其特征在于：所述智能管理系统(3)包括本地监控模块、云端监控模块和报警模块；所述报警模块包括褥疮报警单元、跌落报警单元和二便失禁报警单元；所述传感器系统的安装位置与人体的身体部位相适应，传感器系统包括压敏传感器模块和温湿度传感器模块，压敏传感器模块包括多个压力传感器，温湿度传感器模块包括多个温湿度传感器；所述控制器(2)获取传感器系统的测量数据并将其传输至智能管理系统(3)，本地监控模块和云端监控模块用于存储传感器系统的测量数据，报警模块用于根据传感器系统的测量数据发出报警信息。2.根据权利要求1所述的一种智能护理床垫，其特征在于，所述床垫本体(1)从上至下依次包括3d网眼布面料层、传感器铺设层、弹力棉层、海绵层、网格层和承托层，传感器系统安装在传感器铺设层上。3.根据权利要求1所述的一种智能护理床垫，其特征在于，压敏传感器模块包括第一传感器单元和第二传感器单元，所述第一传感器单元的安装位置与人体的躯干和双臂相适应，所述第二传感器单元的安装位置与人体的枕骨、髋部和下肢相适应；温湿度传感器模块的安装位置与臀部、肋缘突出部和肩胛骨相适应。4.根据权利要求3所述的一种智能护理床垫，其特征在于，所述第一传感器单元包括多个fsr
‑
406压敏传感器(11)，所述第二传感器单元包括多个fsr
‑
408压敏传感器(12)，所述温湿度传感器模块包括多个dht11温湿度传感器(13)。5.根据权利要求1所述的一种智能护理床垫，其特征在于，所述控制器(2)包括3个微控制器，分别与设于床垫本体(1)左侧的传感器系统、设于床垫本体(1)中部的传感器系统和设于床垫本体(1)右侧的传感器系统通信连接。6.根据权利要求1所述的一种智能护理床垫，其特征在于，所述智能管理系统(3)还包括通信模块，所述通信模块用于发送传感器系统的测量数据和报警模块的报警信息。7.一种报警控制方法，其特征在于，基于如权利要求1
‑
6中任一所述的智能护理床垫，用于控制报警模块发出报警信息，包括防褥疮报警方法、防跌落报警方法和二便失禁报警方法。8.根据权利要求7所述的一种报警控制方法，其特征在于，所述防褥疮报警方法包括以下步骤：a1：获取人体的身体数据和人体的自主运动程度，分别初始化生成每个压力传感器的计时器并将计时器清零；a2：获取各个压力传感器的测量数据，确定人体姿势以及各个压力传感器所对应的身体部位结合身体数据和自主运动程度分别确定各个压力传感器的监测参数，所述监测参数包括压力阈值、第一时间长度和第二时间长度；a3：实时监测各个压力传感器的测量数据，分别判断各个压力传感器所对应的身体部位是否需要发出褥疮报警，判断过程如下：a31：压力传感器所对应的计时器清零；
a32：获取压力传感器的测量数据，如果测量数据大于等于压力传感器的压力阈值，则计时器计时，执行步骤a33，否则，计时器停止计时，执行步骤a31；a33：如果计时器的计时时间等于压力传感器的第一时间长度，则褥疮报警单元发出该压力传感器所对应的身体部位的褥疮报警，执行步骤a32，如果计时器的计时时间大于压力传感器的第一时间长度，则执行步骤a34，否则，直接执行步骤a32；a34：如果计时器的计时时间大于等于压力传感器的第二时间长度，则褥疮报警单元发出该压力传感器所对应的身体部位的褥疮报警，执行步骤a32，否则，直接执行步骤a32；a4：如果人体姿势或压力传感器所对应的身体部位发生改变，则执行步骤a2，否则，重复步骤a3直至褥疮报警单元停止工作；其中，自主运动程度包括无法自主运动和可以自主运动，人体姿势包括仰卧、侧卧和俯卧。9.根据权利要求7所述的一种报警控制方法，其特征在于，所述防跌落报警方法包括以下步骤：b1：分别获取床垫本体(1)的左侧压力值、中部压力值和右侧压力值，如果左侧压力值、中部压力值和右侧压力值均为零，则跌落报警单元发出未检测到人体提示，否则，计算左侧的压力值占比、中部的压力值占比和右侧的压力值占比；如果左侧或右侧的压力值占比大于80％，且中部的压力值占比和另一侧的压力值占比之和小于20％，则跌落报警单元发出坠落警报，经过时间t1后重复步骤b1，否则，执行步骤b2；b2：如果左侧或右侧的压力值占比大于50％，则跌落报警单元发出存在坠落风险提示，经过时间t2后重复步骤b1，否则，执行步骤b3；b3：计算左侧的受压范围、中部的受压范围和右侧的受压范围，如果左侧或右侧的受压范围小于20％，且中部的受压范围和另一侧的受压范围之和小于50％，则经过时间t3后重复步骤b1，否则，执行步骤b4；b4：经过时间t4后执行步骤b1；其中，t1、t3和t4的值是根据人体的自主运动程度预设置的，t2的大小与压力值占比超过50％的一侧的压力值占比负相关。10.根据权利要求7所述的一种报警控制方法，其特征在于，所述二便失禁报警方法包括以下步骤：c1：获取人体的身体数据和压敏传感器模块的测量数据，结合各个温湿度传感器的安装位置确定人体姿势以及各个温湿度传感器所对应的身体部位，获取各个身体部位的正常温湿度区间，得到各个温湿度传感器的判断参数，包括温度平均值、湿度平均值和湿度上限值；c2：获取各个温湿度传感器的湿度测量数据，如果每一个温湿度传感器的湿度测量数据大于该温湿度传感器的湿度上限值，则二便失禁报警单元发出二便失禁报警，重复步骤c2，否则，执行步骤c3；c3：如果每一个温湿度传感器的湿度测量数据大于该温湿度传感器的湿度平均值，则经过时间d1后执行步骤c2，否则，执行步骤c4；c4：获取各个温湿度传感器的温度测量数据，如果每一个温湿度传感器的温度测量数
据大于该温湿度传感器的温度平均值，则经过时间d2后执行步骤c2，否则，经过时间d3后执行步骤c2；其中，d1的大小与湿度测量数据和湿度平均值之差负相关，d2的大小与温度测量数据和温度平均值之差负相关，d3的值是根据二便失禁报警的控制精度预设置的。
技术总结
本发明涉及一种智能护理床垫及报警控制方法，智能护理床垫包括床垫本体、控制器和智能管理系统，床垫本体上设有传感器系统，传感器系统的安装位置与人体的身体部位相适应，智能管理系统包括本地监控模块、云端监控模块和报警模块；报警模块包括褥疮报警单元、跌落报警单元和二便失禁报警单元；报警模块根据报警控制方法发出报警信息；报警控制方法包括防褥疮报警方法、防跌落报警方法和二便失禁报警方法。与现有技术相比，本发明在床垫本体上根据人体的身体部位安装传感器系统，通过传感器系统的测量数据和报警控制方法发出报警信息，护理人员能够通过报警信息及时获取患者的护理需求，从而及时满足患者的护理需求，保证患者的健康。的健康。的健康。


技术研发人员：胡冰山 张付超 陈新宇 喻洪流 孟巧玲 苏颖兵
受保护的技术使用者：上海理工大学
技术研发日：2021.03.03
技术公布日：2021/6/29