【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及健康监测设备领域，具体涉及一种数据采集鞋垫及康养活动监测装置、监测系统、监测方法。
技术介绍
1、当前应用于居家监护、监测的产品，主要是各类智能穿戴产品（智能手环、手表等形式），这类产品在使用时还存在比较显著的缺陷：需要用户随身携带、佩戴，设备功耗较高，连续使用时电池续航时间较短，需经常取下、拆下进行充电；同时当前此类产品只能采集用户佩戴处的数据（单一传感器数据源），用于描述、推断人体运动状态，具有很大局限性，难以保证较高的准确性。
2、公开号为101589860的中国专利公开了一种基于柔性阵列压力传感器的健康检测运动鞋及其健康监测的方法，通过获取行走过程中足底压力信息而得到使用者包括步行距离、步速、步频、能量消耗在内的参数，足底压力信息通过无线通讯方式传送到多功能腕表中处理、存储、显示，多功能腕表还具有脉搏检测、体温检测、儿童安全监护功能，多功能腕表存储的数据通过usb传递到计算机客户端上，计算机客户端软件能够与主服务器端软件进行数据交换，使用者能够得到锻炼效果评测、锻炼规划。
3、同时，申请号 201611123591.7的中国专利还公开了一种基于三个九轴运动传感器的跌倒风险评估及监测系统及评估方法，可以实现跌倒状态检测、跌倒风险评估、跌倒防护装置控制。系统包括：信息采集模块、无线通信模块和数据分析模块。主要使用3个9轴运动传感器，其中两个放在两只鞋里，一个放在腰上，通过三个传感器获得加速度、角速度、角度的原始数据，利用蓝牙模块进行数据信号传输，传输到数据分析终端。通过运动传感器对多种数
4、上述两个健康检测装置和方法中，一个主要对足底压力信息进行采集，另一个主要对足部运动数据采集，在进行监测时，使用过程中，除了脚上要穿戴外，其他身体部分也要穿戴相应的装置，使用较为麻烦，且监测数据单一，对监测对象的运动状态还是存在一定的局限性，也难以保证结果的准确性。另外，上述监测装置中，在运动鞋内置压力传感器，使用时，通用性不佳，而直接将轴运动传感器放在鞋里的监测装置，则会存在硌脚，使用不便的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种数据采集鞋垫及康养活动监测装置、监测系统、监测方法，解决现有监测装置穿戴和使用不便，且监测的准确性不佳的问题。
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、一种数据采集鞋垫，包括左鞋垫和右鞋垫，所述左鞋垫和右鞋垫的中部均呈内凹状，用于与穿鞋子的鞋底相配合，在左鞋垫和右鞋垫的内凹区域均匀设有多个吸盘，在左鞋垫和右鞋垫内嵌设有多个呈陈列分布的压力传感器，所述压力传感器覆盖左鞋垫和右鞋垫的内凹区域，采集穿戴者脚底不同区域的压力；在左鞋垫和右鞋垫内、压力传感器旁还嵌设有一电路板，在电路板上设有运动传感器、数据预处理芯片、通讯模块和锂电池，所述锂电池与运动传感器、数据预处理芯片、通讯模块电连接，所述运动传感器用于采集穿戴者的运动加速度数值、陀螺仪角速度值，获取左鞋垫和/或右鞋垫的运动数据，所述运动传感器、压力传感器均与数据预处理芯片相接，能够向数据预处理芯片发送穿戴人员的压力数据和运动数据；所述数据预处理芯片能够在获取压力数据和运动数据后，对上述数据进行原始数据转换、数据滤波、消除抖动、数据封装打包后，将数据帧按私有传输协议格式组装，最后经通讯模块发出。这样，数据采集鞋垫采用两组独立传感器进行数据采集，使得基于采集数据描述、推断人体运动状态准确性更高。所采用的鞋垫能够通过吸盘紧紧地吸附在监测对象的鞋底，使用方便，无需弯腰，更适合居家康养人员使用。运动传感器和压力传感器分别设置在鞋垫的不同位置，两者之间互不影响，布局合理。其中，压力传感器能够完全覆盖鞋底区域，采集监测对象不同足部区域的相应压力。对传感器采集的数据进行预处理后，能够确保数据的准确性。
4、进一步的，在左鞋垫和右鞋垫的内凹区域的外沿设有一圈柔性橡胶层，在电路板上还设有无线充电接收芯片，所述无线充电接收芯片为无线电源接收器和电池充电器芯片，与锂电池电连接，用于为锂电池充电。这样，所设置的柔性橡胶层，具有一定弹性，能够适应不同鞋码的人穿戴。所设置的无线充电接收芯片能够实现鞋垫的无线充电，在穿戴中没有线束，不会影响穿戴者行动。
5、进一步的，所述压力传感器为薄膜压力传感器，所述运动传感器为六轴传感器，所述通讯模块为fr通讯模块，所述薄膜压力传感器通过阵列接口与数据预处理芯片相接，所述六轴传感器通过iic接口接入数据预处理芯片。这样，所设置的fr通讯模块具有通讯信号好，用电少的特点，六轴传感器能够实现角速度、运动加速度等数据的感应。
6、一种采用上述数据采集鞋垫的康养活动监测装置，包括至少一个数据采集鞋垫和一个无线充电通讯垫板，所述无线充电通讯垫板能够在数据采集鞋垫放置后，为数据采集鞋垫充电；在无线充电通讯垫板一侧设有装配盒，在装配盒内设有无线充电控制板和数据通讯控制板，在无线充电控制板上设有无线充电芯片，在数据通讯控制板上设有第一通讯模块、第二通讯模块和边缘计算处理芯片，所述第一通讯模块与各个数据采集鞋垫内的通讯模块无线连接，用于各个接收数据采集鞋垫的预处理数据，并将上述预处理数据发送给边缘计算处理芯片；所述边缘计算处理芯片用于接收用户远程管理终端的用户基础信息和模型训练指令，并根据模型训练指令对数据采集鞋垫的预处理数据进行数据特征提取，然后进行多种数据融合后，根据模型训练指令所设定的模型训练时长对所提取的数据特征进行数据特征模型训练，最后得到至少一种相应的运动数据模型；所述第二通讯模块与边缘计算处理芯片的数据输出端相接，用于将边缘计算处理芯片的数据处理结果发送到用户远程管理终端，并接收来自用户远程管理终端的模型训练指令。这样，所采用的监测装置包括数据采集鞋垫和无线充电通讯垫板，该无线充电通讯垫板能够用于对多双数据采集鞋垫进行充电，同时，对数据采集鞋垫发送的预处理数据进行数据运算处理，使得人体运动数据采集功能与大数据处理、数据模型训练等人工智能计算分离，人体运动数据采集模块（数据采集鞋垫）只需进行数据采集及基本的预处理，之后将数据通过低功耗rf网络发送给人工智能大数据处理模块（无线充电通讯垫板），从而实现人体运动数据采集模块运行时的超低功耗、超长时间续航，同时使用无线充电方式，提高充电便利性。无线充电通讯垫板的边缘计算处理芯片能够运用运动识别学习算法进行自主运动识别、模型训练，采集数据自动进行数据特征提取、特征学习、模型训练，得到各种运动数据模型。同时将用户运动数据与用户基本信息及场景信息进行多种数据融合，得到用户场景模型。在进行模型训练时，结合了用户基础信息，从而使得训练后的模型是带有用户基础信息的，训练更加具有针对性，得到的数据更具有个性化，更加准确。
7、进一步的，在数据通讯控制板上还设有第三通讯模块，所述第一通讯模块为fr通讯模块，第二通讯模块为带有天线的wifi模块，第三通讯模块为带有天本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种数据采集鞋垫，包括左鞋垫和右鞋垫，其特征在于，所述左鞋垫和右鞋垫的中部均呈内凹状，用于与穿鞋子的鞋底相配合，在左鞋垫和右鞋垫的内凹区域均匀设有多个吸盘，在左鞋垫和右鞋垫内嵌设有多个呈陈列分布的压力传感器，所述压力传感器覆盖左鞋垫和右鞋垫的内凹区域，采集穿戴者脚底不同区域的压力；在左鞋垫和右鞋垫内、压力传感器旁还嵌设有一电路板，在电路板上设有运动传感器、数据预处理芯片、通讯模块和锂电池，所述锂电池与运动传感器、数据预处理芯片、通讯模块电连接，所述运动传感器用于采集穿戴者的运动加速度数值、陀螺仪角速度值，获取左鞋垫和/或右鞋垫的运动数据，所述运动传感器、压力传感器均与数据预处理芯片相接，能够向数据预处理芯片发送穿戴人员的压力数据和运动数据；所述数据预处理芯片能够在获取压力数据和运动数据后，对上述数据进行原始数据转换、数据滤波、消除抖动、数据封装打包后，将数据帧按私有传输协议格式组装，最后经通讯模块发出。
2.根据权利要求1所述的数据采集鞋垫，其特征在于，在左鞋垫和右鞋垫的内凹区域的外沿设有一圈柔性橡胶层，在电路板上还设有无线充电接收芯片，所述无线充电接收芯片为无线
3.根据权利要求1所述的数据采集鞋垫，其特征在于，所述压力传感器为薄膜压力传感器，所述运动传感器为六轴传感器，所述通讯模块为FR通讯模块，所述薄膜压力传感器通过阵列接口与数据预处理芯片相接，所述六轴传感器通过IIC接口接入数据预处理芯片。
4.一种采用权利要求1或2或3中数据采集鞋垫的康养活动监测装置，其特征在于，包括至少一个数据采集鞋垫和一个无线充电通讯垫板，所述无线充电通讯垫板能够在数据采集鞋垫放置后，为数据采集鞋垫充电；在无线充电通讯垫板一侧设有装配盒，在装配盒内设有无线充电控制板和数据通讯控制板，在无线充电控制板上设有无线充电芯片，在数据通讯控制板上设有第一通讯模块、第二通讯模块和边缘计算处理芯片，所述第一通讯模块与各个数据采集鞋垫内的通讯模块无线连接，用于各个接收数据采集鞋垫的预处理数据，并将上述预处理数据发送给边缘计算处理芯片；所述边缘计算处理芯片用于接收用户远程管理终端的用户基础信息和模型训练指令，并根据模型训练指令对数据采集鞋垫的预处理数据进行数据特征提取，然后进行多种数据融合后，根据模型训练指令所设定的模型训练时长对所提取的数据特征进行数据特征模型训练，最后得到至少一种相应的运动数据模型；所述第二通讯模块与边缘计算处理芯片的数据输出端相接，用于将边缘计算处理芯片的数据处理结果发送到用户远程管理终端，并接收来自用户远程管理终端的模型训练指令。
5.根据权利要求4所述的康养活动监测装置，其特征在于，在数据通讯控制板上还设有第三通讯模块，所述第一通讯模块为FR通讯模块，第二通讯模块为带有天线的WiFi模块，第三通讯模块为带有天线的4G模块，所述第三通讯模块与边缘计算处理芯片的数据输出端相接，用于将边缘计算处理芯片的数据处理结果发送到用户远程管理终端，由用户远程管理终端显示。
6.根据权利要求4所述的康养活动监测装置，其特征在于，所述边缘计算处理芯片对预处理数据进行特征提取的具体内容包括：单脚压力数据特征提取、单脚运动数据特征提取、左右脚压力数据特征提取、左右脚运动数据特征提取；所述数据特征模型训练包括：获取相应用户的用户基础信息，并对该用户数据采集鞋垫所发出的预处理数据进行数据特征提取，建立用户数据特征数据库、用户运动特征训练数据集、用户运动特征训练测试集，并经过深度学习算法自主从用户数据特征数据库、用户运动特征训练数据集和用户运动特征训练测试集中提取数据特征，进行训练得到各种不同的基本运动模型、特征运动状态模型、场景运动模型，最终建立用户数据库；其中，基本运动模型包括基本运动状态模型、基本运行类型模型、基本运动计步模型，特殊运动状态模型包括用户运动习惯模型、用户运动频度模型、突发跌倒判断模型；场景运动模型包括场景活动空间模型、场景活动特征模型、场景活动监测类型模型。
7.一种康养活动监测系统，其特征在于，包括如权利要求5或6所述的康养活动监测装置，以及远程管理终端，所述远程管理终端为用户手机或电脑，所述手机或电脑通过无线方式与无线充电通讯垫板通讯连接；在用户手机或电脑内设置有室内康养监测管理程序，用户通过室内康养监测管理程序设定用户基础信息，并通过无线充电通讯垫板对所有数据采集鞋垫进行编码编号并绑定用户、设置已组网的所有数据采集鞋垫的工作参数、工作模式、固件升级；同时，根据监测需要向无线充电通讯垫板发出数据特征模型训练指令，并在无线充电通讯垫板完成相应的数据特征模型训练并得到相应数据特征模型、建立用户数据库后，...
【技术特征摘要】
1.一种数据采集鞋垫，包括左鞋垫和右鞋垫，其特征在于，所述左鞋垫和右鞋垫的中部均呈内凹状，用于与穿鞋子的鞋底相配合，在左鞋垫和右鞋垫的内凹区域均匀设有多个吸盘，在左鞋垫和右鞋垫内嵌设有多个呈陈列分布的压力传感器，所述压力传感器覆盖左鞋垫和右鞋垫的内凹区域，采集穿戴者脚底不同区域的压力；在左鞋垫和右鞋垫内、压力传感器旁还嵌设有一电路板，在电路板上设有运动传感器、数据预处理芯片、通讯模块和锂电池，所述锂电池与运动传感器、数据预处理芯片、通讯模块电连接，所述运动传感器用于采集穿戴者的运动加速度数值、陀螺仪角速度值，获取左鞋垫和/或右鞋垫的运动数据，所述运动传感器、压力传感器均与数据预处理芯片相接，能够向数据预处理芯片发送穿戴人员的压力数据和运动数据；所述数据预处理芯片能够在获取压力数据和运动数据后，对上述数据进行原始数据转换、数据滤波、消除抖动、数据封装打包后，将数据帧按私有传输协议格式组装，最后经通讯模块发出。
2.根据权利要求1所述的数据采集鞋垫，其特征在于，在左鞋垫和右鞋垫的内凹区域的外沿设有一圈柔性橡胶层，在电路板上还设有无线充电接收芯片，所述无线充电接收芯片为无线电源接收器和电池充电器芯片，与锂电池电连接，用于为锂电池充电。
3.根据权利要求1所述的数据采集鞋垫，其特征在于，所述压力传感器为薄膜压力传感器，所述运动传感器为六轴传感器，所述通讯模块为fr通讯模块，所述薄膜压力传感器通过阵列接口与数据预处理芯片相接，所述六轴传感器通过iic接口接入数据预处理芯片。
4.一种采用权利要求1或2或3中数据采集鞋垫的康养活动监测装置，其特征在于，包括至少一个数据采集鞋垫和一个无线充电通讯垫板，所述无线充电通讯垫板能够在数据采集鞋垫放置后，为数据采集鞋垫充电；在无线充电通讯垫板一侧设有装配盒，在装配盒内设有无线充电控制板和数据通讯控制板，在无线充电控制板上设有无线充电芯片，在数据通讯控制板上设有第一通讯模块、第二通讯模块和边缘计算处理芯片，所述第一通讯模块与各个数据采集鞋垫内的通讯模块无线连接，用于各个接收数据采集鞋垫的预处理数据，并将上述预处理数据发送给边缘计算处理芯片；所述边缘计算处理芯片用于接收用户远程管理终端的用户基础信息和模型训练指令，并根据模型训练指令对数据采集鞋垫的预处理数据进行数据特征提取，然后进行多种数据融合后，根据模型训练指令所设定的模型训练时长对所提取的数据特征进行数据特征模型训练，最后得到至少一种相应的运动数据模型；所述第二通讯模块与边缘计算处理芯片的数据输出端相接，用于将边缘计算处理芯片的数据处理结果发送到用户远程管理终端，并接收来自用户远程管理终端的模型训练指令。
5.根据权利要求4所述的康养活动监测装置，其特征在于，在数据通讯控制板上还设有第三通讯模块，所述第一通讯模块为fr通讯模块，第二通讯模块为带有天线的wifi模块，第三通讯模块为带有天线的4g模块，所述第三通讯模块与边缘计算处理芯片的数据输出端相接，用于将边缘计算处理芯片的数据处理结果发送到用户远程管理终端，由用户远程管理终端显示。
6.根据权利要求4所述的康养活动监测装置，其特征在于，所述边缘计算处理芯片对预处...
【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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