【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及健康监测设备领域，具体涉及一种无线健康监测装置、检测系统和检测方法。
技术介绍
1、当前应用于医疗健康监测的各种传感器设备和产品，主要有基于有线连接的方式，数据采集传感器与数据处理器，通过各种规格、接口的线缆进行连接，还有一些带电池的传感器设备，通过蓝牙等方式进行无线连接。如申请号为201621304088.7的中国专利公开了一种健康监测手环包括手环本体、主控设备，所述主控设备与所述手环本体可拆卸连接，所述主控设备包括信号采集装置、微型控制器、电源模块，所述信号采集装置包括光电传感器和六轴传感器，所述信号采集装置与所述微型控制器耦合，所述电源模块分别与所述信号采集装置、所述微型控制器耦合；通过主控设备采集佩戴者的脉搏信号以及运动姿态信号，并对脉搏信号和运动姿态信号通过微型控制器进行处理后，佩戴者可通过智能手持设备对自身的健康进行实时监测。
2、上述检测设备采的电源模块为锂电池，采用充电的方式为传感器和其他部件供电。虽然为无线的设备，但内置锂电池，采用锂电池会增加穿戴设备的体积和重量，同时，需要定时频繁充电，不够便利。除此之外，对于有些监测项较多的情况下，需要采用体积较大的且有线传输和供电的监测设备，这种检测设备对受监护者的活动有限制，多个传感器设备同时进行监测时，受监护者周边布满杂乱的线缆，无意中可能会扯掉、扯断线缆，使用自带电池的传感器设备，设备体积及重量较大，且需要定时频繁的充电，限制了使用便利性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种无线健康监测装置，包括多个能够穿戴在被监护者身上的传感器模组和至少一个放置在被监测空间内的边缘数据处理器，在每个传感器模组内均设有一pcb板和与pcb板相接的超高频rf射频天线，在每个传感器模组的pcb板上均设有低功耗射频mcu芯片、rf-dc电能转换模块、电能储能模块以及多个传感器；每个传感器模组内各个传感器通过接口与低功耗射频mcu芯片相接，所述电能储能模块与各个传感器和低功耗射频mcu芯片电连接；所述边缘数据处理器内置通讯模块、电池和数据处理模块，所述通讯模块包括超高频rf射频平板天线和无线通信模组；所述电池用于为通讯模块和数据处理模块供电；
4、所述传感器用于采集被监护者的温度、湿度、心率、心电、脑电、脉搏、血氧、运动、振动、汗水分泌中的一种或多种数据，并将采集数据传送给低功耗射频mcu芯片；所述rf-dc电能转换模块用于将所接收的rf射频能量转换为直流电后，为电能储能模块充电；所述低功耗射频mcu芯片用于存储并接收对应传感器模组所发送的采集数据，并在超高频rf射频天线与超高频rf射频平板天线建立通讯连接后，将采集数据发送给数据处理模块；同时，低功耗射频mcu芯片还用于监测电能储能模块的电量，并在电能储能模块的电量电压不足时，通过超高频rf射频天线向边缘数据处理器的超高频rf射频平板天线发送电量电能不足的充电指示数据；
5、所述边缘数据处理器通过超高频rf射频平板天线接收各个传感器模组中所发出的充电指示数据和传感器采集数据，并将所接收的数据传送给数据处理模块；所述数据处理模块用于接收各个rf传感器模组上传的多个传感器模组采集数据，对所接收的传感器模组采集数据进行原始数值转换、解析，得到各项监测参数数据，并对监测参数数据特征提取和数据模型学习训练；同时，数据处理模块还能够在接收到充电指示数据后，通过超高频rf射频平板天线向对应的传感器模组发射空载波，与该传感器模组的超高频rf射频天线建立射频信号后，产生感应电压，并经倍压整流电路进行升压整流后对该传感器模组的电能储能模块充电。
6、这样，检测装置中包含多个传感器模组和边缘数据处理器，两者之间基于超高频rf射频（915mhz）进行rf射频供电及rf射频通讯，传感器模组接收到的射频信号有两种，一种是空载波（不含通讯信息），一种是调制波（包含通讯信息），若所接收到的射频信号为空载波信号，则传感器模组将上述所接收的视频能够用于充电，通过传感器模组内置的rf-dc电能转换模块将空间射频能够转换为直流电，为传电能储能模块供电，最后，通过电能储能模块为各个传感器和低功耗射频mcu芯片供电。上述充电和通讯都直接在一个监测空间内完成，充电和通讯都无需设置之间直接接触，充电和使用都较为方便，无需被监测者充电。传感器模组的低功耗射频mcu芯片功耗低，无需数据处理，且还能对电能储能模块的电量电压实时监测，在电能储能模块电量不足的情况下，发出供电需要求，使边缘数据处理器发出空载波后，由电能转换模块转换为直流电后，为电能储能模块供电，无需被监测人员关注电量，使用便捷。同时，所采用的传感器模组不直接参与数据处理，无内置电池，整体重量小，体积也较小，且无外置通讯线或电线，穿戴后不会对被检测者活动造成影响，可实现无感穿戴。每个传感器模组内置多个传感器，传感器可用于监测多种身体数据，适用不同监测需求，被监测者可根据监测项所需穿戴的监测位置，穿戴在不同位置，一个被检测者可同时穿戴多个传感器模组。所采用的边缘数据处理器能够接收并处理与之建立连接的传感器模组的数据，并通过特征提取、特征训练后得到相应的特征模型，输出相应的监测结果。数据采集和数据处理采用不同装置来实现，能够实现设备小型化，传感器模组在应用中所需耗电也更小。
7、进一步的，所述传感器模组上连接有用于与被监测者身体相连接的连接件，所述连接件为腕带或绑带或粘胶。这样，传感器模组上所设置的连接件可供穿戴者将其穿戴在人体上，采用腕带式，这可佩戴在手腕处，采用绑带式，可设置在头部等位置，采用粘胶的方式则可适用于多个身体部位，且不会影响行动。
8、进一步的，在连接件上嵌设有至少一个柔性太阳能电池板，所述柔性太阳能电池板能够在有光照的环境下提供电能，为电能储能模块充电。这样，在连接件上设置柔性太阳能电池板后，除了射频充电的方式外，传感器模组还能够通过柔性太阳能电池板在光照环境下蓄能，然后为电能储能模块充电，为传感器模组供电的目的。
9、进一步的，所述传感器模具上的传感器包括体温传感器、湿度传感器、ppg传感器、ecg传感器、gsr皮电传感器、骨振动传感器、运动传感器。这样，体温传感器、湿度传感器可设置在不同位置，测量人体多出部位的局部温度、湿度变化，使得检测更精确。将湿度传感器设置在人体周边物品，可监测环境湿度变化。（如设置在被单上，可监测卧床患者是否失禁，或者异常出汗）。ppg（光电容积脉搏波描记法）传感器：测量心率、血氧。可设置在手腕、胸口等多处，采集同一类型数据，进行数据融合处理，可提高数据的准确性。 ecg（脑电）传感器：可设置在额头、胸部多处位置，构成多导联数据采集，提高数据采集准确性。gsr皮电传感器：人体受到感官刺激或者情绪产生变化时，皮肤内的血管会产生收缩和舒张，人本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无线健康监测装置，其特征在于，包括多个能够穿戴在被监护者身上的传感器模组和至少一个放置在被监测空间内的边缘数据处理器，在每个传感器模组内均设有一PCB板和与PCB板相接的超高频RF射频天线，在每个传感器模组的PCB板上均设有低功耗射频MCU芯片、RF-DC电能转换模块、电能储能模块以及多个传感器；每个传感器模组内各个传感器通过接口与低功耗射频MCU芯片相接，所述电能储能模块与各个传感器和低功耗射频MCU芯片电连接；所述边缘数据处理器内置通讯模块、电池和数据处理模块，所述通讯模块包括超高频RF射频平板天线和无线通信模组；所述电池用于为通讯模块和数据处理模块供电；
2.根据权利要求1所述的无线健康监测装置，其特征在于，所述传感器模组上连接有用于与被监测者身体相连接的连接件，所述连接件为腕带或绑带或粘胶。
3.根据权利要求2所述的无线健康监测装置，其特征在于，在连接件上嵌设有至少一个柔性太阳能电池板，所述柔性太阳能电池板能够在有光照的环境下提供电能，为电能储能模块充电。
4.根据权利要求1或2或3所述的无线健康监测装置，其特征在于，所述传感器
5.根据权利要求4所述的无线健康监测装置，其特征在于，所述边缘数据处理器的背面设有电源输入接口，所述超高频RF射频平板天线置于边缘数据处理器的正面；在边缘数据处理器的背面设有一安装支架，所述安装支架为悬挂架或立架。
6.根据权利要求5所述的无线健康监测装置，其特征在于，在边缘数据处理器内还设有扬声器和麦克风，数据处理模块为内置边缘AI/ML处理单元的高性能物联网边缘计算SOC芯片；所述扬声器由数据处理模块通过音频输出接口进行驱动；所述麦克风通过IIC接口与数据处理模块连接，采集监测现场的声音；所述无线通信模组包括WIFI通讯模块、4G/5G通讯模块、RF通讯模块、RJ45有线网络接口，其中，RF通讯模块为无线收发芯片nRF905 ，通过SPI接口与数据处理模块连接，WIFI通讯模块通过USB接口与数据处理模块连接，4G/5G通讯模块通过Mini-PCIe接口与数据处理模块连接。
7.根据权利要求6所述的无线健康监测装置，其特征在于，在边缘数据处理器旁还连接有一个数据显示屏，所述数据显示屏用于显示数据处理模块的处理数据。
8.一种无线健康监测系统，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的多个传感器模组和至少一个边缘数据处理器，以及医疗监测管理平台，所述医疗监测管理平台与边缘数据处理器通过无线通讯连接，供后台管理人员或医疗监测人员设置各个被监护者基础数据、每个被监护者所佩戴的各个传感器模组中传感器采集数据的频次、传感器模组与对应边缘数据处理器之间的RF射频通讯协议、设定用户监测项，并将设置的数据无线传送给边缘数据处理器后，存储在边缘数据处理器，在边缘数据处理器与传感器模组建立通讯连接后，对传感器模组进行设备绑定、用户身份绑定、设备增加或删减；所述传感器模组在设定完成后，即通过绑定在同一被监测用户上的传感器模组按设定模式进行数据采集；所述边缘数据处理器的数据处理模块实时接收绑定在同一被监测用户上的传感器模组所传送的采集数据，按设定时长对被监测用户所采集数据进行数据特征提取、数据特征模型训练后，得到被监测用户的运动数据特征模型，最后建立被监测用户的用户数据库，并将用户数据库通过无线通讯方式发送到医疗监测管理平台，供后台管理人员或医疗监测人员查看后，由后套管理人员或医疗监测人员后续进行检测指令传达。
9.根据权利要求8所述的无线健康监测系统，其特征在于，数据特征模型训练时，需结合受监护者个人基础数据和各类疾病对应的体征数据演变进行数据特征模型训练；所述运动数据特征模型包括个人单项指标短长期数据演变模型、个人综合指标数据演变模型、慢性疾病演变风险预测模型、危急情况演变风险预测模型、情绪检测模型。
10.一种无线健康监测检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，在待监测空间的每个房间内安装至少一个边缘数据处理器，并根据被监测人员的监测需求，为被监测人员佩戴至少一个传感器模组；所述传感器模组和边缘数据处理器如权利要求1-7任意一项所述；S2，监测人员或管理人员通过医疗监测管理平台设置各个被监护者基础数据、每个被监护者所佩戴的各个传感器模组中传感器采集数据的频次、传感器模组与对应边缘数据处理器之间的RF射频通讯协议、用户监测项，并将设置的数据无线传送给边缘数据处理器后，由各个边缘数据处理器对所设置数据进行存储；S3，边缘数据处理器根据S2中的设置数据，与同一监测空间内的各个传...
【技术特征摘要】
1.一种无线健康监测装置，其特征在于，包括多个能够穿戴在被监护者身上的传感器模组和至少一个放置在被监测空间内的边缘数据处理器，在每个传感器模组内均设有一pcb板和与pcb板相接的超高频rf射频天线，在每个传感器模组的pcb板上均设有低功耗射频mcu芯片、rf-dc电能转换模块、电能储能模块以及多个传感器；每个传感器模组内各个传感器通过接口与低功耗射频mcu芯片相接，所述电能储能模块与各个传感器和低功耗射频mcu芯片电连接；所述边缘数据处理器内置通讯模块、电池和数据处理模块，所述通讯模块包括超高频rf射频平板天线和无线通信模组；所述电池用于为通讯模块和数据处理模块供电；
2.根据权利要求1所述的无线健康监测装置，其特征在于，所述传感器模组上连接有用于与被监测者身体相连接的连接件，所述连接件为腕带或绑带或粘胶。
3.根据权利要求2所述的无线健康监测装置，其特征在于，在连接件上嵌设有至少一个柔性太阳能电池板，所述柔性太阳能电池板能够在有光照的环境下提供电能，为电能储能模块充电。
4.根据权利要求1或2或3所述的无线健康监测装置，其特征在于，所述传感器模具上的传感器包括体温传感器、湿度传感器、ppg传感器、ecg传感器、gsr皮电传感器、骨振动传感器、运动传感器。
5.根据权利要求4所述的无线健康监测装置，其特征在于，所述边缘数据处理器的背面设有电源输入接口，所述超高频rf射频平板天线置于边缘数据处理器的正面；在边缘数据处理器的背面设有一安装支架，所述安装支架为悬挂架或立架。
6.根据权利要求5所述的无线健康监测装置，其特征在于，在边缘数据处理器内还设有扬声器和麦克风，数据处理模块为内置边缘ai/ml处理单元的高性能物联网边缘计算soc芯片；所述扬声器由数据处理模块通过音频输出接口进行驱动；所述麦克风通过iic接口与数据处理模块连接，采集监测现场的声音；所述无线通信模组包括wifi通讯模块、4g/5g通讯模块、rf通讯模块、rj45有线网络接口，其中，rf通讯模块为无线收发芯片nrf905 ，通过spi接口与数据处理模块连接，wifi通讯模块通过usb接口与数据处理模块连接，4g/5g通讯模块通过mini-pcie接口与数据处理模块连接。
7.根据权利要求6所述的无线健康监测装置，其特征在于，在边缘数据处理器旁还连接有一个数据显示屏，所述数据显示屏用于显示数据处理模块的处理数据。
8.一种无线健康监测系统，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的多个传感器模组和至少一个边缘数据处理器，以及医疗监测管理平台，所述医疗监测管理平台与边缘数据处理器通过无线通讯连接，供后台管理人员或医疗监测人员设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵怀荣，潘礼军，刘巧，韩鹏，孙怀义，熊黎丽，余勇，莫斌，罗寿中，
申请(专利权)人：重庆市科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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