本發明涉及智能健康馬桶技術領域，尤其是一種應用于智能健康馬桶的體重管理分析系統及方法。

背景技術：

隨著現代科學的不斷進步和經濟的快速發展，智能馬桶越來越得到人們的重視，將健康的概念引入智能馬桶，增添有利于人體健康的功能是未來的發展趨勢。因此應用于智能健康馬桶的體重管理分析系統作為智能健康馬桶的一個主要功能有著很重要的意義。

目前，市場上的智能馬桶只有洗護、坐墊加熱和暖風風干等簡單功能，并沒有將健康的概念引入到馬桶上，無法跟蹤分析用戶的身體狀況給出健康指導意見，對于身體出現不適的用戶，也無法根據用戶的癥狀做出預診，并給出就醫指導意見。

技術實現要素：

本發明的首要目的在于提供一種能夠精準地測得用戶的真實體重，獲得用戶體重后存儲至數據庫，對用戶體重進行分析的應用于智能健康馬桶的體重管理分析系統。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種應用于智能健康馬桶的體重管理分析系統，包括：

控制器，接收壓力傳感器檢測到的壓力信號和傾角傳感器檢測到的角度信號，通過計算得出用戶實際質量，對用戶體重進行分析，將分析報告記錄到對應用戶的數據庫里并顯示在顯示器上；

身份識別模塊，用于通過按鍵確定使用者的身份；

體重測量模塊，通過4個安裝在馬桶座圈緩沖墊中的壓力傳感器，檢測用戶在使用馬桶時對馬桶座圈的產生的壓力，然后將壓力信號傳輸到控制器中；

傾角傳感器，安裝在馬桶座圈前端的夾層中，將檢測到的當前馬桶座圈與垂直方向的夾角轉化為電信號傳送到控制器；

數據庫，用于存儲用戶體重健康信息；

顯示器，用于顯示用戶身體健康信息和健康指導意見。

所述控制器的第一輸入端接身份識別模塊，其第二輸入端體重測量模塊，其第三輸入端接傾角傳感器，其輸出端與顯示器相連，所述控制器與數據庫雙向通訊；所述顯示器采用液晶顯示屏，所述控制器采用STM32芯片。

本發明的另一目的在于提供一種應用于智能健康馬桶的體重管理分析系統的體重管理分析方法，該方法包括下列順序的步驟：

(1)通過傾角傳感器測得馬桶坐圈與水平線之間的夾角，通過壓力傳感器測出的人體對的坐圈壓力，經計算得到用戶的實際重力F；

(2)根據家庭成員錄入的性別、身高、年齡信息和所測得的真實體重信息，建立家庭健康數據庫；

(3)根據所測得的家庭成員的真實體重信息，結合其身高得出體質指數即BMI指數，將得出的BMI指數與中國標準進行比較，判定其體型，并給出相應的建議。

所述步驟(1)具體是指，將傾角傳感器測得的馬桶坐圈與水平線之間的夾角設為θ，用戶坐在馬桶坐圈上產生的垂直于馬桶坐圈向下的壓力由4個壓力傳感器測得為F1，用戶的實際重力為F；

用戶的實際重力F：

用戶的實際質量為M：

所述步驟(2)具體是指，用戶在首次使用馬桶時，設置自己的用戶名，錄入性別、身高、年齡信息，系統將用戶信息保存至數據庫中；馬桶上設置有5個成員按鍵，給每個用戶分配一個按鍵，將每次測得的體重信息記錄在該用戶名下的子數據庫中，以每天早晨空腹排出大小便后的體重為準確測量值，若未能記錄到體重準確值則以一天中測到的體重平均值為準，長期記錄跟蹤用戶的體重，并做出每周，每月的體重發布直方圖。

所述步驟(3)具體是指，所述判定用戶的體型，包括測得的家庭成員的體重結合其身高得出BMI指數，與中國標準和最理想的體重指數22進行比較：

根據測得的用戶體重M，單位為kg和用戶錄入的身高L，單位為m計算得出用戶的BMI，單位為kg/m2，由式(3)可得，

將求出的BMI與中國標準比較，BMI<18.5為偏瘦；18.5≤BMI＜23.9為正常體重；若BMI＝22則達到最理想體重指數；24≤BMI＜27.9為超重；28≤BMI＜40為肥胖；40≤BMI為極重度肥胖；

對于年齡小于18歲的未成年人標準體重M₀計算由式(4)可得，

M₀＝A×2+8 (4)

其中，A為未成年人的年齡，檢測到未成年人體重低于標準體重M₀為偏瘦，測得未成年人體重超過標準體重M₀的10％～20％為超重，超出標準體重M₀的20％～30％為肥胖，超出標準體重M₀的30％～50％為中度肥胖，超出標準體重M₀的50％為重度肥胖。

在步驟(3)中，給出相應的建議具體是指，若一偏瘦用戶連續一周測得體重沒有的上升趨勢或體重在下降，提示該用戶每天要飲食正常，給出科學健康的三餐增重食譜，提醒用戶保持充足的睡眠和適量的運動；若跟蹤檢測到超重、肥胖用戶一周之內體重沒有下降的趨勢或呈上升趨勢，將提示該用戶體重超重，患高脂血、高血壓、心臟病、糖尿病、高甘油三酯血癥、生殖疾病、脂肪肝、痛風疾病的概率較高，建議該用戶控制飲食總熱量、限制碳水化合物與脂肪攝入，增加蔬菜和優質蛋白攝入，限制飲酒、戒煙，并堅持每天運動鍛煉身體；提示用戶是否有頭暈、頭痛、頸項板緊、疲勞、心悸、舌炎、口角炎、皮膚淤斑、四肢感覺異常、疲乏、全身不適、關節刺痛及周圍組織紅、腫、熱、痛和功能受限等癥狀，若用戶有上述部分或全部癥狀，根據用戶出現的癥狀初步判定用戶可能會患上的疾病，并提醒用戶去醫院做相應的檢查；若檢測到極重度肥胖的成年人和兒童，將提醒該用戶去醫院采用手術和保守治療。

由上述技術方案可知，本發明提出的應用于馬桶座圈上的體重測量方法可在用戶如廁的時候準確地測量到用戶體重，并長期跟蹤記錄用戶體重；本發明提出的體重分析方法，不僅可以分析出用戶體型特征，還可根據不同體型的人群提出對應的科學、健康意見。

附圖說明

圖1為本發明的系統框圖；

圖2為本發明的方法流程圖；

圖3為本發明的體重分析示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種應用于智能健康馬桶的體重管理分析系統，包括：

控制器，接收壓力傳感器檢測到的壓力信號和傾角傳感器檢測到的角度信號，通過計算得出用戶實際質量，對用戶體重進行分析，將分析報告記錄到對應用戶的數據庫里并顯示在顯示器上；

身份識別模塊，用于通過按鍵確定使用者的身份；

體重測量模塊，通過4個安裝在馬桶座圈緩沖墊中的壓力傳感器，檢測用戶在使用馬桶時對馬桶座圈的產生的壓力，然后將壓力信號傳輸到控制器中；

傾角傳感器，安裝在馬桶座圈前端的夾層中，將檢測到的當前馬桶座圈與垂直方向的夾角轉化為電信號傳送到控制器；

數據庫，用于存儲用戶體重健康信息；

顯示器，用于顯示用戶身體健康信息和健康指導意見。

如圖1所示，所述控制器的第一輸入端接身份識別模塊，其第二輸入端體重測量模塊，其第三輸入端接傾角傳感器，其輸出端與顯示器相連，所述控制器與數據庫雙向通訊；所述顯示器采用液晶顯示屏，所述控制器采用STM32芯片。

如圖2所示，本方法包括：(1)通過傾角傳感器測得馬桶坐圈與水平線之間的夾角，通過壓力傳感器測出的人體對的坐圈壓力，經計算得到用戶的實際重力F；(2)根據家庭成員錄入的性別、身高、年齡信息和所測得的真實體重信息，建立家庭健康數據庫；(3)根據所測得的家庭成員的真實體重信息，結合其身高得出體質指數即BMI指數，將得出的BMI指數與中國標準進行比較，判定其體型，并給出相應的建議。

所述步驟(1)具體是指，將傾角傳感器測得的馬桶坐圈與水平線之間的夾角設為θ，用戶坐在馬桶坐圈上產生的垂直于馬桶坐圈向下的壓力由4個壓力傳感器測得為F1，用戶的實際重力為F；

用戶的實際重力F：

用戶的實際質量為M：

所述步驟(2)具體是指，用戶在首次使用馬桶時，設置自己的用戶名，錄入性別、身高、年齡信息，系統將用戶信息保存至數據庫中；馬桶上設置有5個成員按鍵，給每個用戶分配一個按鍵，將每次測得的體重信息記錄在該用戶名下的子數據庫中，以每天早晨空腹排出大小便后的體重為準確測量值，若未能記錄到體重準確值則以一天中測到的體重平均值為準，長期記錄跟蹤用戶的體重，并做出每周，每月的體重發布直方圖。

所述步驟(3)具體是指，所述判定用戶的體型，包括測得的家庭成員的體重結合其身高得出BMI指數，與中國標準和最理想的體重指數22進行比較：

根據測得的用戶體重M，單位為kg和用戶錄入的身高L，單位為m計算得出用戶的BMI，單位為kg/m2，由式(3)可得，

將求出的BMI與中國標準比較，BMI<18.5為偏瘦；18.5≤BMI＜23.9為正常體重；若BMI＝22則達到最理想體重指數；24≤BMI＜27.9為超重；28≤BMI＜40為肥胖；40≤BMI為極重度肥胖；

對于年齡小于18歲的未成年人標準體重M₀計算由式(4)可得，

M₀＝A×2+8 (4)

其中，A為未成年人的年齡，檢測到未成年人體重低于標準體重M₀為偏瘦，測得未成年人體重超過標準體重M₀的10％～20％為超重，超出標準體重M₀的20％～30％為肥胖，超出標準體重M₀的30％～50％為中度肥胖，超出標準體重M₀的50％為重度肥胖。

如圖3所示，在步驟(3)中，給出相應的建議具體是指，為使該成員擁有一個健康的身體系統分析用戶體重數據，根據用戶提交的身體不適情況做出預診并給出相應的就醫檢查建議，具體如下：

若一偏瘦用戶連續一周測得體重沒有的上升趨勢或體重在下降，系統提示該用戶每天要飲食正常，給出科學健康的三餐增重食譜，提醒用戶保持充足的睡眠和適量的運動，若一個月之后該用戶的體重依然沒有明顯地增加系統將提示用戶去醫院進行檢查是否為病理型偏瘦。

若跟蹤檢測到超重、肥胖用戶一周之內體重沒有下降的趨勢或呈上升趨勢，系統將提示該用戶體重超重，患高脂血、高血壓、心臟病、糖尿病、高甘油三酯血癥、生殖疾病、脂肪肝、痛風等疾病的概率較高，建議該用戶控制飲食總熱量、限制碳水化合物與脂肪攝入，增加蔬菜和優質蛋白攝入，限制飲酒、戒煙，并堅持每天運動鍛煉身體。系統提示用戶是否有頭暈、頭痛、頸項板緊、疲勞、心悸、舌炎、口角炎、皮膚淤斑、四肢感覺異常、疲乏、全身不適、關節刺痛(疼痛呈撕裂樣、刀割樣或咬噬樣)及周圍組織紅、腫、熱、痛和功能受限等癥狀，若用戶有上述部分或全部癥狀，系統根據用戶出現的癥狀初步判定用戶可能會患哪些疾病，并提醒用戶去醫院做相應的檢查。

系統若檢測到極重度肥胖的成年人和兒童，由于對于重度肥胖人群內科保守治療成效僅為10％，而外科手術則可以達到95％的長期有效率。同時減肥手術可以預防和治療代謝性疾病，故系統將提醒該用戶去醫院采用手術和保守治療方法。

綜上所述，本發明提出的應用于馬桶座圈上的體重測量方法可在用戶如廁的時候準確地測量到用戶體重，并長期跟蹤記錄用戶體重；本發明提出的體重分析方法，不僅可以分析出用戶體型特征，還可根據不同體型的人群提出對應的科學、健康意見。