本發明設計紙尿褲技術領域，尤其涉及一種紙尿褲智能報裝置及方法。

背景技術：

現在市場上已經出現了針對嬰兒的紙尿褲智能貼片產品，他們利用嬰兒尿尿時，會引起環境溫濕度變化的原理，通過檢測紙尿褲的溫度和濕度變化，來判斷紙尿褲是否尿濕。由于成人紙尿褲外側有一層不透氣的保護膜，阻止水汽透過紙尿褲，因而現有的產品不能適用。

為此，本發明公開一種紙尿褲智能報警裝置及方法。可適用于各種形式的紙尿褲。

技術實現要素：

本發明主要解決的是，現有產品利用溫度、濕度檢測紙尿褲是否尿濕，對于不透氣的紙尿褲，便不能正常報警的問題。公開了一種紙尿褲智能報警裝置及其方法。

本發明所述的智能報警裝置，包括數據采集端、報警端。其中數據采集端由溫度傳感器、濕度傳感器、水分含量傳感器、電源、以及帶無線傳輸模塊的處理器組成，其中溫度傳感器和濕度傳感器檢測到的是紙尿褲外側的溫度和濕度，水分傳感器檢測到的是紙尿褲內部的含水量。報警端為用于分析數據和提示報警的手機app。

數據采集端為一個貼片形式的硬件，有硬質塑料外殼，并由魔術貼將其貼在紙尿褲外側。數據采集端采集了紙尿褲外側的溫度、相對濕度、紙尿褲內的水分含量、當前電路電量信息，通過無線模塊發送到報警端。為了延長工作時間，在不采集數據時，處理器進入低功耗的深度睡眠模式，等待時鐘喚醒。數據采集端的處理步驟如下：

s01:初始化傳感器，并檢測傳感器的正確性，如果傳感器啟動失敗，一直亮紅燈，提示硬件錯誤，否則進入步驟s02。

s02:進入低功耗模式，等待報警端的無線連接信號，當收到連接信號時，進入步驟s03。

s03:采集實時溫度、濕度、水分含量傳感器數據，并將數據通過無線傳輸到報警端，進入步驟s04。

s04:進入低功耗模式，等待時鐘信號或無線信號喚醒，進入步驟s05。

s05:判斷無線信號是否連接正常，正常則進入步驟s03，否則進入步驟s06。

s06:采集溫度、濕度、水分含量傳感器數據，并將數據存儲，進入步驟s07。

s07:進入低功耗模式，等待時鐘或是無線信號喚醒，進入s08。

s08:判斷無線信號是否連接正常，如果依然沒有連接，則進入s06，否則進入s09。

s09:將本地存儲的離線數據，發送到報警端，然后進入s03。

水分含量傳感器為一個自制的導電極片，貼于紙尿褲外側，對于干燥的紙尿褲和尿濕的紙尿褲，導電極片的容量值有明顯的區別，可用于判斷紙尿褲當前的狀態。

報警端接收數據采集端的無線數據，并對數據進行分析，識別當前紙尿褲的狀態，如果紙尿褲處于尿濕的狀態，則報警提示監護人員，及時更換紙尿褲。報警端的數據處理流程如下：

s11:掃描硬件，發現周圍可連接的硬件。

s12:如果掃描到上次無線斷開時候的所連接的硬件，則自動連接，否則等待用戶指定要連接的硬件，進入步驟s13。

s13:連接硬件，如果連接成功，則進入步驟s14，連接失敗，進入步驟s11。

s14:等待數據采集端發送數據，如果無線連接斷開，則進入步驟s11；如果接收到了數據，則進入步驟s15。

s15:根據溫度判斷硬件是否貼于已經穿戴的紙尿褲外側，如果是，則進入步驟s16，否則進入步驟s14。

s16:根據溫度、濕度、水分含量數據，判斷當前紙尿褲是否已經尿濕，如果是，則進入步驟s17，否則進入步驟s14。

s17:報警提示監護人員紙尿褲已經尿濕，進入步驟s14。

報警端的佩戴檢測利用溫度進行判斷。通過學習之前的歷史數據，將溫度分成兩類，溫度高的一類為佩戴到人體的溫度數據，溫度低的一類為未佩戴到人體時的溫度數據。其判斷方法如下：假設未佩戴到人體時，檢測到的平均溫度為ul，方差為∑l，未佩戴的概率為pl；佩戴到人體時，檢測到的平均溫度是uh，方差為∑h，佩戴的概率為ph。記歷史溫度數據為[t1t2ltm]。

s21:初始化數據；令ul＝23，∑l＝5，pl＝0.4；uh＝30，∑h＝5，ph＝0.6。

s22:計算每一個溫度點為佩戴在人體的概率

未佩戴的概率為

s23:更新參數：

如果更新后的參數ul、∑l、pl、uh、∑h、ph與更新前相比，有變化則轉到步驟s22，否則轉

到步驟s24。

s24:根據當前點的問題t以及參數ul、∑l、pl、uh、∑h、ph，計算處于佩戴狀態的概率wh，如果wh概率大于0.5，則表示當前狀態是處于佩戴狀態，反之則是處于未佩戴狀態。

利用溫度t、相對濕度rh、水分含量c，判斷紙尿褲是否處于尿濕；設置溫度、相對濕度、水分含量的權重因子分別為wt,wrh,wc；令th＝uh，計算尿濕可能性k，如果k大于設置門限，則表示已經紙尿褲尿濕，需要提示報警。其中k的計算方式如下：

k＝wt×(t-th)+wrh×(rh-80)/20+wc×c

附圖說明

圖1是紙尿褲智能報警裝置功能模塊示意圖。

圖2是數據采集端控制器處理流程圖。

圖3是報警端控制器處理流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做出進一步的說明。以下所述不作為對本發明的限制。

實施例

結合圖1，本發明專利所述紙尿褲智能報警器裝置由數據采集端101、報警端102兩部分組成；數據采集端101包括水分含量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、電源控制電路、無線信號發射電路和主控處理器。報警端102由無線數據接收模塊、數據分析模塊和報警模塊組成。本發明所述的數據采集端101，為貼片形式，通過魔術貼可貼于紙尿褲外側。數據采集端101電路有塑料硬質外殼。

結合圖2，數據采集端101在報警端102連接之后，開始數據的采集。當無線處于連接狀態時，處理器時鐘每隔20秒喚醒一次處理器，處理器采集所有傳感器的數據并通過無線傳到報警端102，再次進入休眠狀態；當無線處于未連接狀態，處理器每隔60秒喚醒一次處理器，處理器采集所有傳感器的數據并保存到本地，再次進入睡眠狀態，等待下一次無線連接成功時，將本地保存的數據，一起傳輸到報警端102。

結合圖3，報警端102的app開啟之后，首先將采集端101放置于成人紙尿褲外側，報警端102嘗試無線連接數據采集端101，再連接上之后，接收數據，首先進行佩戴判斷，再進行紙尿褲是否處于尿濕狀態的報警判斷。

本發明所述的佩戴判斷，先對歷史溫度數據進行學習，設佩戴時的平均溫度為uh、溫度波動的方差為σh，佩戴的概率為ph；未佩戴時的平均溫度為ul、溫度波動的方差為σl，佩戴的概率為pl。

報警端102本地存儲有歷史溫度數據列表如下：

首先初始化數據；令ul＝23，∑l＝5，pl＝0.4；uh＝30，∑h＝5，ph＝0.6。

然后計算每一個歷史溫度數據的佩戴概率

利用每一個歷史點的佩戴和未佩戴概率，更新參數ul＝21.833、∑l＝4.019、pl＝0.45、uh＝30.482、∑h＝2.8055、ph＝0.55。參數的值有變化，則利用新的參數，再次計算每一個歷史點的佩戴概率和未佩戴概率，更新參數，直到參數不再變化。依次得到的參數如下

第二次迭代：ul＝21.822、∑l＝3.709、pl＝0.4433、uh＝30.556、∑h＝2.3141、ph＝0.5567。

第三次迭代：ul＝21.866、∑l＝3.866、pl＝0.4581、uh＝30.596、∑h＝2.1626、ph＝0.5419。

第四次迭代：ul＝21.919、∑l＝4.079、pl＝0.4631、uh＝30.632、∑h＝2.0373、ph＝0.5369。

第五次迭代：ul＝21.975、∑l＝4.3142、pl＝0.4685、uh＝30.670、∑h＝1.9105、ph＝0.5315。

第六次迭代：ul＝22.037、∑l＝4.5748、pl＝0.4743、uh＝30.710、∑h＝1.7784、ph＝0.5257。

第七次迭代：ul＝22.106、∑l＝4.8666、pl＝0.4807、uh＝30.754、∑h＝1.6396、ph＝0.5193。

第八次迭代：ul＝22.183、∑l＝5.1970、pl＝0.4878、uh＝30.801、∑h＝1.4937、ph＝0.5122。

第九次迭代：ul＝22.269、∑l＝5.5753、pl＝0.4958、uh＝30.853、∑h＝1.3403、ph＝0.5042。

…

第十九次迭代：ul＝23.949、∑l＝13.746、pl＝0.648、uh＝31.479、∑h＝0.0532、ph＝0.352。

第二十次迭代：ul＝23.949、∑l＝13.746、pl＝0.648、uh＝31.479、∑h＝0.0532、ph＝0.352；迭代停止。

接收到數據溫度t＝31.3度，相對濕度rh＝90％，水分含量c＝60％；根據當前溫度以及學習歷史數據得到的參數ul、∑l、pl、uh、∑h、ph，計算出當前處于佩戴狀態下的概率wh＝0.979，wh大于0.5，則表明當前紙尿褲處于佩戴狀態，將繼續判斷紙尿褲是否尿濕，否則等待下一次的數據。

報警端102在當前紙尿褲處于佩戴狀態時，判斷當前紙尿褲是否處于尿濕狀態。應用于成人紙尿褲時，設溫度、相對濕度、水分含量的權重因子分別為wt＝0.2,wrh＝0.5,wc＝1；應用于嬰兒紙尿褲時，設溫度、相對濕度、水分含量的權重因子分別為wt＝0.2,wrh＝1,wc＝0.5；根據當前的溫度t，相對濕度rh，水分含量c，計算相對于成人紙尿褲的參數k＝wt×(t-th)+wrh×(rh-80)/20+wc×c＝0.2*(31.3-31.479)+0.5*(90-80)/20+1*0.6＝0.814。設置報警門限為0.6，k超過了0.6，則報警提示。

以上所述是本發明的部分實施方式，應當指出，對于技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，可以做出若干改進和修飾，也應當視為本發明的保護范圍。