一种基于大数据的呼吸辅助健康监测系统及使用控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于大数据的呼吸辅助与健康监测系统，涉及卫生防护和智能设备技术领域，包括面罩端、硬件控制端、软件控制端以及数据处理服务平台，面罩端设有排气口，排气口设有第一过滤片，硬件控制端包括第二过滤片、送气装置、气体测量装置以及控制模块，控制模块包括控制板以及控制芯片，气体测量装置包括气压传感器和气体流速测量装置；本发明专利技术结构简单，功能全面，防护性强，便于用户自主检测自身呼吸健康状况；本发明专利技术还包括其使用控制方法，该方法步骤简单，操作方便，通过大数据分析能够随时全面分析用户的呼吸健康状况功能全面，并辅助用户对自身呼吸状况加以改进或保持，无需使用专门的医疗检测设备进行检测分析，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据的呼吸辅助健康监测系统及使用控制方法
本专利技术涉及卫生防护和智能设备
，特别是涉及一种基于大数据的呼吸辅助健康监测系统及使用控制方法。
技术介绍
呼吸是指机体与外界环境之间气体交换的过程，吸入氧气呼出二氧化碳。一般情况下，机体可以直接与外界环境直接进行气体交互，但是随着全球空气污染情况日趋严重以及传染疾病的大肆流行，人们逐渐加强自身的呼吸防护与呼吸健康意识，不再直接与外界环境进行空气接触，纷纷佩戴呼吸防护用具。目前市场上常见的防护用具一般分为供气式和空气过滤式：供气式是指将与有害物隔离的干净气源，通过动力作用如压空机、压缩气瓶装置等，经气体导管及面罩送到人的面部供人呼吸；空气过滤式，工作原理是使含有害物的空气通过口罩的滤料过滤进化后再被人吸入，然而采用供气式呼吸防护用具不能很好的控制呼吸过程中的供气风压，容易对用户使用造成气压挤压面部的不适感，减低舒适性，采用过滤式呼吸防护用具则容易因为过滤材料产生呼吸阻力，造成呼吸困难，不能使二氧化碳及时排除。此外目前市面上的呼吸防护装置大多仅能起到防护作用，却不能满足人们对于加了解自身呼吸状况的需求，因此提供一种辅助提高人体呼吸舒适性与满足呼吸健康检测功能的系统成为了必要。专利文件《防霾口罩》(公开号：CN205385881U)提供了一种口罩，更确切地说，是防霾口罩。其包括口罩本体，所述口罩本体上设有可塑性鼻夹，所述口罩本体包括外壳、空气过滤净化层以及内表面，所述内表面的边缘设有硅胶或水凝胶，所述外壳为硬质的轻质材料制得，所述空气过滤净化层可更换，可拆卸。本技术的气密性好、更加舒适、安装有风扇或压缩空气装置，使呼吸更顺畅。本技术过滤效果更好、可检测空气质量、可加热低温空气，使用方便，设计科学合理。本技术可通过软件系统进行控制装置，可将空气质量数据并上传云端共享，软件系统可设置空气质量提醒，自动记录口罩使用情况等。本技术结构设计科学，使用效果好，具有很好的推广价值。但专利文件提供的防霾口罩所有元器件都集中在了口罩本体上，这样很容易造成口罩本体过重，给佩戴该口罩的用户头部造成负担，降低舒适感，且虽然本技术有通过利用气压测量装置实现送风大小的控制，却未能很好的说明其控制操作方法，不能进行定量的控制，不利于提高人体舒适度，且也没有检测人体呼吸健康状况的功能。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出一种结构简单、操作方便且能够及时检测呼吸健康状况的基于大数据的呼吸辅助健康监测系统及使用控制方法。本专利技术提供了一种基于大数据的呼吸辅助与健康监测系统，包括面罩端、通过送气管与面罩端连接的硬件控制端、与硬件控制端连接的软件控制端以及与软件控制端无线连接的数据处理服务平台，所述面罩端设有排出用户呼出气体的排气口，所述排气口设有第一过滤片，所述硬件控制端包括过滤外部气体的第二过滤片、推送过滤气体的送气装置、检测流入送气管过滤空气的气体测量装置以及分别与送气装置和气体测量装置连接的控制模块，控制模块包括控制板以及安装在控制板上的控制芯片，所述气体测量装置包括气压传感器和气体流速测量装置。进一步地，所述硬件控制端还包括数据存储装置，所述数据存储装置与控制芯片连接。本专利技术还提供了一种基于大数据的呼吸辅助与健康监测系统的使用控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：选用已预先测定过过滤系数的第一过滤片；S2：硬件控制端的气体测量装置实时获取用户呼吸时间t时的气体参数；S3：控制芯片根据气体参数进行计算确定送气装置的控制值与呼吸参数，并控制送气装置工作；S4：送气装置根据控制芯片的控制值实现送气速率的调节，以使面罩端用户面部恒定保持最佳呼吸气压值Pr；S5：硬件控制端将呼吸参数传输给软件控制端进行显示，并经过软件控制端传输给数据处理服务平台；S6：软件控制端请求呼吸健康检测报告，数据处理服务平台根据积累数据与同类型用户进行对比分析形成呼吸健康检测报告，并发送至软件控制端。进一步地，所述最佳呼吸气压值Pr的数值通过软件控制端可以进行自主设定，所述第一滤片过滤系数k2通过软件控制端可以进行选取。进一步地，所述最佳呼吸气压值Pr的数值为数据处理服务平台通过同类型用户对比分析确定。进一步地，所述气体测量装置为气压传感器，所述送气装置的控制值为speed＝k*ΔP+b，ΔP＝P1(t)-Pr，其中ΔP为呼吸过程中的气体压力与最佳呼吸气压之间的压差值，P1(t)为用户呼吸过程中呼吸时间t时的气体压力值，k为控制系数且k＜0，b为修正系数，所述控制系数和修正系数通过有限次实验获取；所述呼吸参数指的是呼吸频率f，所述呼吸频率f＝1/(t2-t0)，ΔP＞0的起始时间为呼气起始时间t0，ΔP＜0的起始时间为吸气起始时间t1，第二次ΔP＞0的起始时间为吸气终止时间t2，所述呼气起始时间t0与吸气起始时间t1相邻。进一步地，所述气体测量装置还包括气体流速检测装置，则所述呼吸参数还包括呼气量Q1、吸气量Q2，所述呼气量吸气量呼吸频率f＝1/(t2-t0)，其中t时送气流量F1(t)＝k1*t*v，送气管截面积k1＝π*r2，v为送气管气体流速，r为送气管的半径值，t时空气面罩端排气量F0(t)＝k2*t*ΔP(t)，面罩端内外压差值ΔP(t)＝P1(t)-P0(t)，k2为第一过滤片的过滤系数，所述第一过滤片的过滤系数可以通过实验获得，P1(t)为呼吸时间t时面罩内部的气压值，P0(t)为呼吸时间t时面罩外部的大气压力值。进一步地，所述呼气起始时间t0、吸气起始时间t1与吸气终止时间t2替换为通过下述方式确定，面罩内外的流量差ΔF(t)＝F1(t)-F0(t)，当ΔF(t)＜0的起始时间为呼气起始时间t0，当ΔF(t)＞0的起始时间为吸气起始时间t1，第二次ΔF(t)＞0的起始时间为吸气终止时间t2，所述呼气起始时间t0与吸气起始时间t1相邻。进一步地，所述步骤S3替换以下步骤：S31：在预设呼吸周期内，控制芯片根据气体参数进行计算确定送气装置的控制值与呼吸参数，将呼吸周期内的控制值与呼吸参数存储入数据存储装置且根据控制值控制送气装置工作；S32：超过预设呼吸周期后控制芯片根据气体参数进行计算确定送气装置的控制值并与调取数据存储装置的控制值进行对比，如一致则后续呼吸周期控制芯片直接将从数据存储装置调取的送气装置控制值传输给送气装置并控制送气装置工作，若不一致则预设呼吸周期重新开始，并转到步骤S31。进一步地，在控制芯片直接从数据存储装置调取的送气装置控制值传输给送气装置并控制送气装置工作过程中，控制芯片持续根据气体参数进行计算确定送气装置的控制值并与调取数据存储装置的控制值进行对比，如一致则将控制芯片根据气体参数进行计算确定的呼吸参数存储入数据存储装置，若不一致则预设呼吸周期重新开始，并转到步骤S31。本专利技术相对于现有技术，其优点在于：1、本专利技术的进气口在硬件控制端，排气口在面罩端，通过送气装置实现面罩端内部的空气压力大于外部的大气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于大数据的呼吸辅助与健康监测系统，其特征在于：包括面罩端(1)、通过送气管(2)与面罩端(1)连接的硬件控制端(3)、与硬件控制端(3)连接的软件控制端(4)以及与软件控制端(4)无线连接的数据处理服务平台(5)，所述面罩端(1)设有排出用户呼出气体的排气口，所述排气口设有第一过滤片，所述硬件控制端(3)包括过滤外部气体的第二过滤片(31)、推送过滤气体的送气装置(32)、检测流入送气管(2)过滤空气的气体测量装置以及分别与送气装置(32)和气体测量装置连接的控制模块(33)，控制模块包括控制板以及安装在控制板上的控制芯片，所述气体测量装置包括气压传感器(34)和气体流速测量装置(35)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的呼吸辅助与健康监测系统，其特征在于：包括面罩端(1)、通过送气管(2)与面罩端(1)连接的硬件控制端(3)、与硬件控制端(3)连接的软件控制端(4)以及与软件控制端(4)无线连接的数据处理服务平台(5)，所述面罩端(1)设有排出用户呼出气体的排气口，所述排气口设有第一过滤片，所述硬件控制端(3)包括过滤外部气体的第二过滤片(31)、推送过滤气体的送气装置(32)、检测流入送气管(2)过滤空气的气体测量装置以及分别与送气装置(32)和气体测量装置连接的控制模块(33)，控制模块包括控制板以及安装在控制板上的控制芯片，所述气体测量装置包括气压传感器(34)和气体流速测量装置(35)。


2.如权力要求1所述的基于大数据的呼吸辅助与健康监测系统，其特征在于，所述硬件控制端(3)还包括数据存储装置，所述数据存储装置与控制芯片连接。


3.一种基于大数据的呼吸辅助与健康监测系统的使用控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：选用已预先测定过过滤系数的第一过滤片；
S2：硬件控制端(3)的气体测量装置实时获取用户呼吸时间t时的气体参数；
S3：控制芯片根据气体参数进行计算确定送气装置(32)的控制值与呼吸参数，并控制送气装置(32)工作；
S4：送气装置(32)根据控制芯片的控制值实现送气速率的调节，以使面罩端(1)用户面部恒定保持最佳呼吸气压值Pr；
S5：硬件控制端(3)将呼吸参数传输给软件控制端(4)进行显示，并经过软件控制端(4)传输给数据处理服务平台(5)；
S6：软件控制端(4)请求呼吸健康检测报告，数据处理服务平台(5)根据积累数据与同类型用户进行对比分析形成呼吸健康检测报告，并发送至软件控制端(4)。


4.如权力要求3所述的基于大数据的呼吸辅助与健康监测系统的使用控制方法，其特征在于，所述最佳呼吸气压值Pr的数值通过软件控制端(4)可以进行自主设定，所述第一滤片过滤系数k2通过软件控制端(4)可以进行选取。


5.如权力要求4所述的基于大数据的舒适呼吸辅助系统的使用控制方法，其特征在于，所述最佳呼吸气压值Pr的数值为数据处理服务平台(5)通过同类型用户对比分析确定。


6.如权力要求3所述的基于大数据的舒适呼吸辅助系统的使用控制方法，其特征在于，所述气体测量装置为气压传感器(34)，所述送气装置(32)的控制值为speed＝k*ΔP+b，ΔP＝P1(t)-Pr，其中ΔP为呼吸过程中的气体压力与最佳呼吸气压之间的压差值，P1(t)为用户呼吸过程中呼吸时间t时的气体压力值，k为控制系数且k＜0，b为修正系数，所述控制系数和修正系数通过有限次实...

【专利技术属性】
技术研发人员：银庆宇，冉龙露，杨朝永，古锦明，谢立军，
申请(专利权)人：贵州宇悦生命科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52