本发明专利技术一种基于移动终端的智能口罩呼吸和PM检测系统及方法，属于电子信息和医学技术领域；该系统包括智能口罩和移动终端，所述智能口罩包括口罩本体、第一过滤器、第二过滤器、PM报警灯、电源模块、PM空气质量传感器、微控制器、蓝牙发送模块和呼吸传感器；本发明专利技术在雾霾的天气下净化空气，实现了对人体呼吸的检测，对空气环境中PM浓度值进行实时监控，并可以规划PM空气质量最优路径，避开污染严重区域，维护口罩佩戴者的身心健康；本发明专利技术使用简单，操作方便，受众人群广，具有很好的应用性，同时本发明专利技术也考虑了便携性的特点，把整个系统集成到口罩中，方便使用者的携带。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子信息和医学
，具体涉及一种基于移动终端的智能口罩呼 吸和PM检测系统及方法。
技术介绍
随着社会的不断进步与发展，工业污染也越来越严重，在人们患呼吸疾病的频率 持续上升的今天，人体呼吸信号是诊断呼吸疾病的重要依据，检测人体呼吸节律，识别异常 呼吸信号，能及时发现人体是否患病，因此对人们日常呼吸信号的监控和分析变得尤为重 要；同时空气质量的好坏决定着我们的身体质量，相当大的一部分人缺乏空气污染意识，无 法了解我们所处的地方的空气质量情况，缺少空气污染预警机制；口罩成为了一个保护我 们身体健康的盾牌，研宄智能口罩变得越来越有价值，传统口罩只有单一的空气过滤功能， 并不能交互性地实时检测佩戴者的呼吸健康情况，也不能预警PM空气污染，对于空气污染 越来越严重，呼吸道疾病频发的今天，这是远远不够的；此外，传统的呼吸速率算法采用阂 值法获取呼吸速率，这种方法误差高，导致获取的呼吸速率可信度低。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术提出一种基于移动终端的智能口罩呼吸和PM检测 系统及方法，以达到净化空气、检测人体呼吸、实时监控PM空气质量、便于携带、简化操作 和提高呼吸速率算法准确性的目的。 一种基于移动终端的智能口罩呼吸和PM检测系统，包括智能口罩和移动终端； 所述智能口罩包括口罩本体、第一过滤器、第二过滤器、PM报警灯、电源模块、PM 空气质量传感器、微控制器、蓝牙发送模块和呼吸传感器； 所述第一过滤器与口罩本体的左侧壁通过接口进行连接，第二过滤器与口罩本体 的右侧壁通过接口进行连接；呼吸传感器固定设置于口罩本体的左斜壁，PM空气质量传感 器固定设置于口罩本体的右斜壁，PM报警灯固定设置于口罩本体三角前面板与左斜壁的连 接处，微控制器固定设置于口罩本体的三角前面板，蓝牙发送模块固定设置于微控制器上， 电源模块固定设置于口罩本体底板的上端； 所述呼吸传感器包括呼吸信号采集电路、初级差动放大电路、低通滤波电路和后 级放大电路； 所述呼吸信号采集电路的输出端连接初级差动放大电路的输入端，初级差动放大 电路的输出端连接低通滤波电路的输入端，低通滤波电路的输出端连接后级放大电路的输 入端。 所述移动终端包括去噪模块、计算模块和路径规划模块；其中， 去噪模块：用于接收呼吸传感器发送的口罩佩戴者呼吸时口罩内的温度变化电压 差数字信号，对温度变化电压差数字信号进行去噪，并将去噪后的温度变化电压差数字信 号发送到计算模块； 计算模块：用于根据去噪后的温度变化电压差数字信号，计算获得口罩佩戴者的 呼吸速率值； 路径规划模块： 在对PM空气质量进行检测时，用于接收PM空气质量传感器发送的实际PM浓度 值，将实际PM浓度值通过无线网络发送到网络服务器； 在路径规划时，用于对口罩佩戴者进行定位，并根据口罩佩戴者确定的目的地，通 过无线网络接收网络服务器中口罩佩戴者所在区域的实际PM浓度值，规划PM空气质量最 优路径。 所述电源模块的电压输出端连接PM空气质量传感器的电源端口、微控制器的电 源端口和呼吸传感器的电源端口，PM空气质量传感器的输出端连接微控制器的第一输入 端，呼吸传感器的输出端连接微控制器的第二输入端，微控制器的第一输出端连接蓝牙发 送模块的输入端，微控制器的第二输出端连接PM报警灯的输入端。 所述的第一过滤器和第二过滤器内填充棉花和活性炭。 所述呼吸信号采集电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻 和第六电阻； 所述信号采集电路的第一电阻的一端连接电源，第一电阻的另一端同时连接第二 电阻的一端、第三电阻的一端和第四电阻的一端，第二电阻的另一端接地，第三电阻的另一 端连接第五电阻的一端，第四电阻的另一端连接第六电阻的一端，第五电阻的另一端连接 第六电阻的另一端并接地，将第三电阻的另一端和第四电阻的另一端作为信号采集电路的 输出端，将第五电阻作为口罩内温度变化采集电阻，将第六电阻作为外界温度参考电阻。 所述初级差动放大电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电 阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第一电 容、第二电容、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器； 所述第七电阻的一端同时连接第八电阻的一端和第一运算放大器的同相输入端， 第八电阻的另一端接地，第九电阻的一端同时连接第十电阻的一端和第一运算放大器的反 相输入端，将第七电阻的另一端和第九电阻的另一端作为初级差动放大电路的输入端，第 十电阻的另一端同时连接第一运算放大器的输出端和第十一电阻的一端，第十一电阻的 另一端同时连接第十二电阻的一端、第一电容的一端和第二运算放大器的反相输入端，第 十二电阻的另一端同时连接第一电容的另一端、第二运算放大器的输出端和第十三电阻的 一端，第二运算放大器的同相输入端连接第十四电阻的一端，第十四电阻的另一端接地，第 十三电阻的另一端同时连接第十五电阻的一端和第三运算放大器的同相输入端，第十五电 阻的另一端接地，第三运算放大器的反相输入端同时连接第十六电阻的一端、第十七电阻 的一端和第二电容的一端，第三运算放大器的输出端同时连接第十七电阻的另一端、第二 电容的另一端和第四运算放大器的同相输入端，第十六电阻的另一端接地，第四运算放大 器的反相输入端连接第四运算放大器的输出端，并作为初级差动放大电路的输出端。 所述低通滤波电路包括第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第 二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第五运算放大器、第六运算放大 器、第三电容、第四电容、第五电容和第六电容； 所述第十八电阻的一端同时连接第十九电阻的一端和第三电容的一端，将第十八 电阻的另一端作为低通滤波电路的输入端，第十九电阻的另一端同时连接第四电容的一端 和第五运算放大器的同相输入端，第四电容的另一端接地，第三电容的另一端同时连接第 五运算放大器的输出端、第二十电阻的一端和第二i 电阻的一端，第二十电阻的另一端 同时连接第二十二电阻的一端和第五运算放大器的反向输入端，第二十二电阻的另一端接 地，第二十一电阻的另一端同时连接第二十三电阻的一端和第五电容的一端，第二十三电 阻的另一端同时连接第六电容的一端和第六运算放大器的同相输入端，第六电容的另一 端接地，第五电容的另一端同时连接第六运算放大器的输出端和第二十四电阻的一端，第 二十四电阻的另一端同时连接第六运算放大器的反相输入端和第二十五电阻的一端，第 二十五电阻的另一端接地。 所述后级放大电路包括第二十六电阻、第二十七电阻、第二十八电阻和第七运算 放大器； 所述第二十六电阻的一端同时连接第二十七电阻的一端和第七运算放大器的反 相输入端，将第二十六电阻的另一端作为后级放大电路的输入端，第二十七电阻的另一端 连接第七运算放大器的输出端，并作为呼吸传感器的输出端，第七运算放大器的同相输入 端连接第二十八电阻的一端，第二十八电阻的另一端接地。 采用基于移动终端的智能口罩呼吸和PM检测系统进行的检测方法，包括以下步 骤： 步骤1、口罩佩戴者佩戴口罩，采用第一过滤器和第二过滤器过滤空气，并开启移 动终端的蓝牙模块，将移动终端与智能口罩进行蓝牙连接； 步骤2、对口本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于移动终端的智能口罩呼吸和PM检测系统，其特征在于：包括智能口罩和移动终端；所述智能口罩包括口罩本体、第一过滤器、第二过滤器、PM报警灯、电源模块、PM空气质量传感器、微控制器、蓝牙发送模块和呼吸传感器；所述第一过滤器与口罩本体的左侧壁通过接口进行连接，第二过滤器与口罩本体的右侧壁通过接口进行连接；呼吸传感器固定设置于口罩本体的左斜壁，PM空气质量传感器固定设置于口罩本体的右斜壁，PM报警灯固定设置于口罩本体三角前面板与左斜壁的连接处，微控制器固定设置于口罩本体的三角前面板，蓝牙发送模块固定设置于微控制器上，电源模块固定设置于口罩本体底板的上端；所述呼吸传感器包括呼吸信号采集电路、初级差动放大电路、低通滤波电路和后级放大电路；所述呼吸信号采集电路的输出端连接初级差动放大电路的输入端，初级差动放大电路的输出端连接低通滤波电路的输入端，低通滤波电路的输出端连接后级放大电路的输入端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢子鹏，郑孙易，蒋芳芳，高小松，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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