具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫

文档序号:158221 发布日期:2021-10-29 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫 (Graphene intelligent temperature control mattress with sleep monitoring function ) 是由 陈建业 于 2021-08-03 设计创作,主要内容包括:本发明公开了具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫,包括:石墨烯分区加温系统,用于通过将石墨烯加温片分区布置在石墨烯智能温控床垫的表面,对床垫进行分区加温;睡眠状态监测系统,用于通过石墨烯分布式压力测量监测身体位置、状态,分析预测睡眠状态的身体姿态;石墨烯控制及测温系统,用于将电网高电压转换为电源低电压供电,对石墨烯加温模块的加温启停进行控制,通过石墨烯测温系统进行测温;石墨烯综合智能温控系统,用于根据睡眠状态综合监测数据,进行睡眠状态综合监测数据智能处理,并对床垫进行综合智能温度控制。(The invention discloses a graphene intelligent temperature control mattress with a sleep monitoring function, which comprises: the graphene partitioned heating system is used for partitioning and arranging the graphene heating sheets on the surface of the graphene intelligent temperature control mattress to perform partitioned heating on the mattress; the sleep state monitoring system is used for monitoring the body position and state through graphene distributed pressure measurement and analyzing and predicting the body posture of the sleep state; the graphene control and temperature measurement system is used for converting the high voltage of the power grid into low voltage power supply, controlling the heating start and stop of the graphene heating module, and measuring the temperature through the graphene temperature measurement system; the graphene comprehensive intelligent temperature control system is used for intelligently processing the sleep state comprehensive monitoring data according to the sleep state comprehensive monitoring data and comprehensively and intelligently controlling the temperature of the mattress.)

具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫

技术领域

本发明涉及石墨烯智能温控领域,更具体地说,本发明涉及具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫。

背景技术

石墨烯具有优异的电学性能、机械性能、化学性能以及导热性能等技术性能,在现代科学

技术领域

中具有非常先进的技术优势,同时也具备现代科技研究中很多非常需要的关键技术特征;睡眠监测功能是床垫创新

技术领域

中非常重要的一项前沿技术;将石墨烯及相关系统、装置、传感器等应用于床垫的睡眠监测及智能温度控制,是一项具有创新意义的技术方案;现有的床垫加温一般只能进行整体加温,不能进行局部分区域加温,这种整体加温的床垫会造成很多加温区域热量的浪费;现有床垫多不具备睡眠状态监测睡眠姿态预测等技术,对温度的控制一般也只能进行简单的固定温度设置,无法做到根据睡眠状态监测、睡眠姿态预测、睡眠状态体温监测、环境监测、加温温度进行综合智能处理,并进行综合智能温度控制;因此,有必要提出具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫,以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在

具体实施方式

部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题,本发明提供了具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫,包括:

石墨烯分区加温系统,用于通过将石墨烯加温片分区布置在石墨烯智能温控床垫的表面,对床垫进行分区加温;

睡眠状态监测系统,用于通过石墨烯分布式压力测量监测身体位置、状态,分析预测睡眠状态的身体姿态;

石墨烯控制及测温系统,用于将电网高电压转换为电源低电压供电,对石墨烯加温模块的加温启停进行控制,通过石墨烯测温系统进行测温;

石墨烯综合智能温控系统,用于根据睡眠状态综合监测数据,进行睡眠状态综合监测数据智能处理,并对床垫进行综合智能温度控制。

优选的,所述石墨烯分区加温系统,包括:

石墨烯加温模块,用于通过石墨烯加温膜片进行加温,形成稳定石墨烯加温区域;

电连接层模块,用于将石墨烯加温模块通过电导体层进行电连接;

石墨烯分区模块,用于将石墨烯加温模块分区布置在石墨烯智能温控床垫的表面,形成可分别加热的石墨烯分区;

表面防护模块,通过在石墨烯智能温控床垫的石墨烯分区模块表面设置表面防护层,用于将床垫和身体接触层之间进行隔离防护;

反射底层模块,用于将石墨烯加温模块产生的热辐射进行反射,产生双重热辐射效应;

透射顶层模块,用于将石墨烯加温模块产生的热辐射和反射式底层模块的热辐射反射,透射到睡眠状态的人身体;透射式顶层模块,还用于在外界环境温度高、石墨烯加温模块不进行加温时,将人体热辐射透射散发到非加温状态的石墨烯加温模块,并通过石墨烯材料的导热散发出去,随着环境温度的升高,进行被动适应性调节床垫加速吸收散发人体多余温度的热辐射,并与石墨烯分区加温系统的温度控制进行配合。

优选的,所述睡眠状态监测系统,包括:

石墨烯分布式压力测量模块,用于通过将石墨烯压力传感器均匀分布在石墨烯智能温控床垫的上表面,用于检测床垫表面受到的压力位置和压力变化;

压力阈值设定模块,用于设定压力作用加温控制模块的压力阈值;

睡眠姿态分析模块,用于根据床垫受到的压力位置和压力变化,得到睡眠状态身体所处位置数据分析;

睡眠姿态预测模块,用于通过睡眠时身体所处位置数据分析,智能预测身体即将反转的位置,得到睡眠状态身体预测位置数据。

优选的,所述石墨烯分布式压力测量模块,包括:

石墨烯压力传感器分布单元,用于将石墨烯压力传感器按照床垫的面积,等密度分布在床垫的上表面纺织材料以下,石墨烯分区加温系统的分区间隔之间,以得到石墨烯分区加温系统分区的压力分布;

石墨烯压力传感器测量单元,用于通过石墨烯压力传感器测量石墨烯压力传感器分布单元的压力值;

石墨烯压力传感器控制单元,用于控制石墨烯压力传感器的休眠、启动,当压力值处于压力状态稳定的时间,超过设定的压力状态稳定时间值时,控制石墨烯压力传感器进入休眠;所述压力稳定状态,包括:零压力状态、身体部位压力状态、全覆盖物品压力状态、局部放置物品压力状态;

石墨烯压力传感器信号单元,用于传输石墨烯压力传感器测量单元测量的压力值信号,传输石墨烯压力传感器控制单元的控制信号;

所述压力阈值设定模块,包括:

压力值历史数据采集单元,用于通过石墨烯压力传感器测量到的历史压力值数据,采集睡眠状态的压力值历史分布数据;

压力值历史数据处理单元,用于通过数据处理,将采集睡眠状态的压力值历史分布数据进行处理,去掉非睡眠状态的压力值数据;

非睡眠状态的压力值数据,包括:整理床铺压力数据、短暂坐卧压力数据、床铺物品压力数据;

压力值分布数据分析单元,用于对睡眠状态的压力值历史分布数据进行分析,得到压力值分布数据分析区位图,以统计压力值分布集中和分布分散的区域位置;

压力值阈值运算单元,用于根据压力值分布数据分析单元得到的压力值分布数据分析区位图,计算平均压力值分布,将平均压力值分布设定为参考压力值阈值;

阈值设定单元,用于将参考压力值阈值,设定与床垫使用人员体重、身高分别对应的对应参考压力值阈值。

优选的,所述睡眠姿态分析模块,包括:

睡眠状态实时压力值采集单元,用于采集床垫睡眠状态实时压力值;

实时压力值与压力阈值数据对比单元,用于将采集的床垫睡眠状态实时压力值与压力阈值数据进行对比;

身体姿态分析单元,用于通过实时压力值与压力阈值数据对比单元的对比结果,分析得出睡眠状态身体姿态;

睡眠状态身体姿态,包括:平躺姿态、左侧卧姿态、右侧卧姿态、俯卧姿态;

身体姿态时间记录单元,用于对睡眠状态身体姿态所保持的时间进行记录,并将记录进行存储。

优选的,所述睡眠姿态预测模块,包括:

睡眠姿态统计单元,用于根据睡眠姿态分析模块分析得到的睡眠姿态分析数据,进行睡眠姿态数据统计,得到睡眠姿态统计数据;

睡眠位置统计单元,用于根据睡眠姿态分析模块分析得到的睡眠位置分析数据,进行睡眠位置数据统计,得到睡眠位置统计数据;

睡眠姿态位置时间统计单元,用于分别统计各种睡眠姿态所保持的时间、各个睡眠位置所保持的时间,得到睡眠姿态位置时间统计数据;

姿态位置预测计算单元,用于根据睡眠姿态统计数据、睡眠位置统计数据、睡眠姿态位置时间统计数据,建立姿态位置预测计算模型,以预测睡眠姿态、睡眠位置,建立睡眠姿态位置预测数据。

优选的,所述石墨烯控制及测温系统,包括:

石墨烯电源电极分布模块,用于提供低压安全电源供电,并对石墨烯供电电极进行分布分区对应;

加温启停控制模块,用于启动、停止石墨烯电极接合模块的加热电极;

石墨烯测温模块,用于通过石墨烯测温系统对睡眠状态的体温进行监测获取体温监测数据,对石墨烯加温温度进行监测获取加温监测数据。

优选的,所述石墨烯电源电极分布模块,包括:

电网电压变压单元,用于将可能对人体造成伤害的电网高电压,通过变压器变为对人体安全的低电压;

低压供电单元,用于通过电网电压变压单元,对智能温控床垫系统整体进行供电;

石墨烯供电电极分布单元,用于将石墨烯供电电极分布在石墨烯分区加温系统的对应区域,并对石墨烯供电电极分布与石墨烯分区进行一一对应;控制加温过程中,启动石墨烯供电电极对应加温石墨烯分区加温系统。

优选的,所述加温启停控制模块,包括:

启停控制动作单元,用于接收加温启停信号,并启动、停止石墨烯分区加温系统的对应区域加温;

启停信号传输单元,用于传输启停控制动作单元的加温启动信号、加温停止信号;

加温电流传导单元,一端连接石墨烯电极连接单元,另一端连接启停控制动作单元;

石墨烯电极连接单元,用于连接电源电极和加温电流传导单元。

所述石墨烯测温模块,包括:

床垫表面测温点阵列单元,用于通过将床垫表面传感器按测温点进行阵列式排布,阵列下层对床垫的石墨烯分区加温系统加温温度进行接触式测量监控,阵列上层对床垫的环境温度、人体表面温度进行非接触式感应测量;

石墨烯测温传感单元,用于通过石墨烯测温传感器测量温度;

测温信号传输单元,用于传输石墨烯测温传感单元的测温信号;

阵列区域温度分析单元,用于计算石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的状态谱曲线重合度,计算公式如下:

其中,C12为层间的谱曲线重合度,γ1(t)为石墨烯测温传感器测温层的t时刻碳原子速度,γ1(0)为石墨烯测温传感器测温层的初始时刻碳原子速度,exp表示e为底的指数式,-i为虚部;为频率,τ为层积分区间,γ2(t)为石墨烯加温层的t时刻碳原子速度,γ2(0)为石墨烯加温层的初始时刻碳原子速度;C12值升高谱曲线重合度增大,层间热传导率升高;根据石墨烯测温传感器测温层的测量值,通过计算石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的谱曲线重合度,分析石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的热传导率,分析得出石墨烯加温层的实际加温温度,并根据睡眠状态人体表面温度、睡眠状态环境温度分析调节加温温度;

石墨烯测温传感单元,包括:正负极微间隔电容板、板间电容空腔、板间电容石墨烯填充质;正负极微间隔电容板,用于构成测温点测温传感器的正负极电荷极板;板间电容空腔,用于间隔板间电容石墨烯填充质;板间电容石墨烯复合填充质,用于在板间电容空腔间隔区域内进行石墨烯复合填充。

优选的,所述石墨烯综合智能温控系统,包括:

综合数据采集模块,用于通过各睡眠状态监测系统的数据传输采集系统,采集睡眠状态的各项监测数据,得到睡眠状态综合监测数据;

睡眠状态综合监测数据,包括:睡眠状态身体所处位置数据、身体所处位置压力数据、睡眠状态身体预测位置数据、体温监测数据;

控制信号传输模块,用于将综合数据智能处理中心模块得到的智能综合温度控制信息传输到石墨烯分区加温系统;

综合数据智能处理模块,用于通过智能处理中心对综合数据采集模块采集得到的睡眠状态综合监测数据进行智能处理,得到智能综合温度控制信息;智能综合温度控制信息,包括:身体所处位置进行加温信息、对身体预测位置进行预加温信息、控制体温监测调节加温温度信息、床垫综合智能温度控制信息;通过智能综合温度控制信息,实现石墨烯智能温控床垫的综合智能温度控制。

相比现有技术,本发明至少包括以下有益效果:

通过将石墨烯加温片分区布置在石墨烯智能温控床垫的表面,可以对床垫进行分区加温,使加温过程中能量利用更加高效,减少非必要加温区域的热能损耗;通过石墨烯分布式压力测量监测身体位置、状态,可以分析预测睡眠状态的身体姿态,具备睡眠状态监测、睡眠姿态预测系列技术优点;可以将电网高电压转换为电源低电压供电,提供对人体安全的低电压供电,防止电网高电压泄露对人体造成伤害;接合石墨烯的低压电热性能,低电压即可具备加温所需的电压技术条件,并可以在加热过程中节约大量电能能源;对石墨烯加温模块的加温启停进行控制,通过石墨烯测温系统进行测温,直接采用石墨烯测温系统可以不必再额外布设大量的其他测温原件,石墨烯材料的热学性能,可以直接作为测温系统的测温材料来源;可以更加充分的发挥石墨烯材料的电学性能、力学性能、热学性能等技术性能优势;根据睡眠状态综合监测数据,通过综合智能系统可以根据睡眠状态监测、睡眠姿态预测、睡眠状态体温监测、环境监测、加温温度等全方位数据信息,进行睡眠状态综合监测数据智能处理,并能够对床垫进行综合智能温度控制。

本发明所述的具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫,本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:

图1为本发明所述的具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫模块系统图。

图2为本发明所述的具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫系统连接图。

图3为本发明所述的具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫睡眠状态监测系统系统图。

图4为本发明所述的具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫石墨烯控制及测温系统系统图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、2、3、4所示,本发明提供了本发明提供了具有睡眠监测功能的石墨烯智能温控床垫,包括:

石墨烯分区加温系统,用于通过将石墨烯加温片分区布置在石墨烯智能温控床垫的表面,对床垫进行分区加温;

睡眠状态监测系统,用于通过石墨烯分布式压力测量监测身体位置、状态,分析预测睡眠状态的身体姿态;

石墨烯控制及测温系统,用于将电网高电压转换为电源低电压供电,对石墨烯加温模块的加温启停进行控制,通过石墨烯测温系统进行测温;

石墨烯综合智能温控系统,用于根据睡眠状态综合监测数据,进行睡眠状态综合监测数据智能处理,并对床垫进行综合智能温度控制。

上述技术方案的工作原理:通过将石墨烯加温片分区布置在石墨烯智能温控床垫的表面,对床垫进行分区加温;通过石墨烯分布式压力测量监测身体位置、状态,分析预测睡眠状态的身体姿态;将电网高电压转换为电源低电压供电,对石墨烯加温模块的加温启停进行控制,通过石墨烯测温系统进行测温;根据睡眠状态综合监测数据,进行睡眠状态综合监测数据智能处理,并对床垫进行综合智能温度控制。

上述技术方案的有益效果:通过将石墨烯加温片分区布置在石墨烯智能温控床垫的表面,可以对床垫进行分区加温,使加温过程中能量利用更加高效,减少非必要加温区域的热能损耗;通过石墨烯分布式压力测量监测身体位置、状态,可以分析预测睡眠状态的身体姿态,具备睡眠状态监测、睡眠姿态预测系列技术优点;可以将电网高电压转换为电源低电压供电,提供对人体安全的低电压供电,防止电网高电压泄露对人体造成伤害;接合石墨烯的低压电热性能,低电压即可具备加温所需的电压技术条件,并可以在加热过程中节约大量电能能源;对石墨烯加温模块的加温启停进行控制,通过石墨烯测温系统进行测温,直接采用石墨烯测温系统可以不必再额外布设大量的其他测温原件,石墨烯材料的热学性能,可以直接作为测温系统的测温材料来源;可以更加充分的发挥石墨烯材料的电学性能、力学性能、热学性能等技术性能优势;根据睡眠状态综合监测数据,通过综合智能系统可以根据睡眠状态监测、睡眠姿态预测、睡眠状态体温监测、环境监测、加温温度等全方位数据信息,进行睡眠状态综合监测数据智能处理,并能够对床垫进行综合智能温度控制。

在一个实施例中,所述石墨烯分区加温系统,包括:

石墨烯加温模块,用于通过石墨烯加温膜片进行加温,形成稳定石墨烯加温区域;

电连接层模块,用于将石墨烯加温模块通过电导体层进行电连接;

石墨烯分区模块,用于将石墨烯加温模块分区布置在石墨烯智能温控床垫的表面,形成可分别加热的石墨烯分区;

表面防护模块,通过在石墨烯智能温控床垫的石墨烯分区模块表面设置表面防护层,用于将床垫和身体接触层之间进行隔离防护;

反射底层模块,用于将石墨烯加温模块产生的热辐射进行反射,产生双重热辐射效应;

透射顶层模块,用于将石墨烯加温模块产生的热辐射和反射式底层模块的热辐射反射,透射到睡眠状态的人身体;透射式顶层模块,还用于在外界环境温度高、石墨烯加温模块不进行加温时,将人体热辐射透射散发到非加温状态的石墨烯加温模块,并通过石墨烯材料的导热散发出去,随着环境温度的升高,进行被动适应性调节床垫加速吸收散发人体多余温度的热辐射,并与石墨烯分区加温系统的温度控制进行配合。

上述技术方案的工作原理:通过石墨烯加温膜片进行加温,形成稳定石墨烯加温区域;将石墨烯加温模块通过电导体层进行电连接,所有加温区域可以独立加温,区域布线采用汇总分支结构;将石墨烯加温模块分区布置在石墨烯智能温控床垫的表面,形成可分别加热的石墨烯分区;通过在石墨烯智能温控床垫的石墨烯分区模块表面设置表面防护层,用于将床垫和身体接触层之间进行隔离防护;将石墨烯加温模块产生的热辐射进行反射,产生双重热辐射效应;将石墨烯加温模块产生的热辐射和反射式底层模块的热辐射反射,透射到睡眠状态的人身体;透射式顶层模块,还用于在外界环境温度高、石墨烯加温模块不进行加温时,将人体热辐射透射散发到非加温状态的石墨烯加温模块,并通过石墨烯材料的导热散发出去,随着环境温度的升高,进行被动适应性调节床垫加速吸收散发人体多余温度的热辐射,并与石墨烯分区加温系统的温度控制进行配合。

上述技术方案的有益效果:可以通过石墨烯加温膜片进行加温,并可以形成稳定石墨烯加温区域,将石墨烯加温模块通过电导体层进行电连接;可以将石墨烯加温模块分区布置在石墨烯智能温控床垫的表面,形成可分别加热的石墨烯分区;通过在石墨烯智能温控床垫的石墨烯分区模块表面设置表面防护层,可以将床垫和身体接触层之间进行隔离防护;将石墨烯加温模块产生的热辐射进行反射,可以产生双重热辐射效应;可以将石墨烯加温模块产生的热辐射和反射式底层模块的热辐射反射,透射到睡眠状态的人身体,一定程度上对身体形成更加有益的热能叠加效果,相对单面辐射可大幅减少加热的热能损耗,提高热能利用效率;透射式顶层模块,还可以用于在外界环境温度高、石墨烯加温模块不进行加温时,将人体热辐射透射散发到非加温状态的石墨烯加温模块,并通过石墨烯材料的导热散发出去,随着环境温度的升高,可以进行被动适应性调节床垫加速吸收散发人体多余温度的热辐射,并且能够并与石墨烯分区加温系统的温度控制进行配合。

在一个实施例中,所述睡眠状态监测系统,包括:

石墨烯分布式压力测量模块,用于通过将石墨烯压力传感器均匀分布在石墨烯智能温控床垫的上表面,用于检测床垫表面受到的压力位置和压力变化;

压力阈值设定模块,用于设定压力作用加温控制模块的压力阈值;

睡眠姿态分析模块,用于根据床垫受到的压力位置和压力变化,得到睡眠状态身体所处位置数据分析;

睡眠姿态预测模块,用于通过睡眠时身体所处位置数据分析,智能预测身体即将反转的位置,得到睡眠状态身体预测位置数据。

上述技术方案的工作原理:利用石墨烯压力传感器均匀分布在石墨烯智能温控床垫的上表面,用于检测床垫表面受到的压力位置和压力变化;接合床垫表面受到的压力位置和压力变化,计算出测量数据的均值,设定压力作用加温控制模块的压力阈值;根据床垫受到的压力位置和压力变化,得到睡眠状态身体所处位置数据分析;通过睡眠时身体所处位置数据分析,智能预测身体即将反转的位置,得到睡眠状态身体预测位置数据;睡眠状态身体所处位置数据分析可以采用数据对比分析、大数据分析等分析方法。

上述技术方案的有益效果:通过将石墨烯压力传感器均匀分布在石墨烯智能温控床垫的上表面,可以检测床垫表面受到的压力位置和压力变化;均匀分布可以使压力的测量区域更准确;并能够根据计算出的测量数据的均值,设定压力作用加温控制模块的压力阈值;压力阈值的设定可以排除床垫上的其他物品产生的压力,避免误加温;根据床垫受到的压力位置和压力变化,得到睡眠状态身体所处位置数据分析;通过睡眠时身体所处位置数据分析,智能预测身体即将反转的位置,可以得到睡眠状态身体预测位置数据;睡眠状态身体所处位置数据分析可采用数据对比分析、大数据分析等分析方法,从而使睡眠状态身体预测位置数据更加贴合实际的位置规律。

在一个实施例中,所述石墨烯分布式压力测量模块,包括:

石墨烯压力传感器分布单元,用于将石墨烯压力传感器按照床垫的面积,等密度分布在床垫的上表面纺织材料以下,石墨烯分区加温系统的分区间隔之间,以得到石墨烯分区加温系统分区的压力分布;

石墨烯压力传感器测量单元,用于通过石墨烯压力传感器测量石墨烯压力传感器分布单元的压力值;

石墨烯压力传感器控制单元,用于控制石墨烯压力传感器的休眠、启动,当压力值处于压力状态稳定的时间,超过设定的压力状态稳定时间值时,控制石墨烯压力传感器进入休眠;所述压力稳定状态,包括:零压力状态、身体部位压力状态、全覆盖物品压力状态、局部放置物品压力状态;

石墨烯压力传感器信号单元,用于传输石墨烯压力传感器测量单元测量的压力值信号,传输石墨烯压力传感器控制单元的控制信号;

所述压力阈值设定模块,包括:

压力值历史数据采集单元,用于通过石墨烯压力传感器测量到的历史压力值数据,采集睡眠状态的压力值历史分布数据;

压力值历史数据处理单元,用于通过数据处理,将采集睡眠状态的压力值历史分布数据进行处理,去掉非睡眠状态的压力值数据;

非睡眠状态的压力值数据,包括:整理床铺压力数据、短暂坐卧压力数据、床铺物品压力数据;

压力值分布数据分析单元,用于对睡眠状态的压力值历史分布数据进行分析,得到压力值分布数据分析区位图,以统计压力值分布集中和分布分散的区域位置;

压力值阈值运算单元,用于根据压力值分布数据分析单元得到的压力值分布数据分析区位图,计算平均压力值分布,将平均压力值分布设定为参考压力值阈值;

阈值设定单元,用于将参考压力值阈值,设定与床垫使用人员体重、身高分别对应的对应参考压力值阈值。

上述技术方案的工作原理:将石墨烯压力传感器按照床垫的面积,等密度分布在床垫的上表面纺织材料以下,石墨烯分区加温系统的分区间隔之间,以得到石墨烯分区加温系统分区的压力分布;通过石墨烯压力传感器测量石墨烯压力传感器分布单元的压力值;控制石墨烯压力传感器的休眠、启动,当压力值处于压力状态稳定的时间,超过设定的压力状态稳定时间值时,控制石墨烯压力传感器进入休眠;所述压力稳定状态,包括:零压力状态、身体部位压力状态、全覆盖物品压力状态、局部放置物品压力状态;传输石墨烯压力传感器测量单元测量的压力值信号,传输石墨烯压力传感器控制单元的控制信号;

通过石墨烯压力传感器测量到的历史压力值数据,采集睡眠状态的压力值历史分布数据;通过数据处理,将采集睡眠状态的压力值历史分布数据进行处理,去掉非睡眠状态的压力值数据;非睡眠状态的压力值数据,包括:整理床铺压力数据、短暂坐卧压力数据、床铺物品压力数据,并可通过系统的自学习识别其他类型的非睡眠状态压力值数据;对睡眠状态的压力值历史分布数据进行分析,得到压力值分布数据分析区位图,以统计压力值分布集中和分布分散的区域位置;根据压力值分布数据分析单元得到的压力值分布数据分析区位图,计算平均压力值分布,将平均压力值分布设定为参考压力值阈值;将参考压力值阈值,设定与床垫使用人员体重、身高分别对应的对应参考压力值阈值。

上述技术方案的有益效果:通过将石墨烯压力传感器按照床垫的面积等密度分布在床垫的上表面纺织材料以下,石墨烯分区加温系统的分区间隔之间,可以得到石墨烯分区加温系统分区的压力分布;通过石墨烯压力传感器测量石墨烯压力传感器分布单元的压力值;控制石墨烯压力传感器的休眠、启动,当压力值处于压力状态稳定的时间,超过设定的压力状态稳定时间值时,控制石墨烯压力传感器进入休眠;所述压力稳定状态,包括:零压力状态、身体部位压力状态、全覆盖物品压力状态、局部放置物品压力状态;传输石墨烯压力传感器测量单元测量的压力值信号,传输石墨烯压力传感器控制单元的控制信号;

通过石墨烯压力传感器测量到的历史压力值数据,采集睡眠状态的压力值历史分布数据;通过数据处理,将采集睡眠状态的压力值历史分布数据进行处理,去掉非睡眠状态的压力值数据;非睡眠状态的压力值数据,可以包括:整理床铺压力数据、短暂坐卧压力数据、床铺物品压力数据,并可通过系统的自学习从而识别其他类型的非睡眠状态压力值数据;对睡眠状态的压力值历史分布数据进行分析,得到压力值分布数据分析区位图,以统计压力值分布集中和分布分散的区域位置;根据压力值分布数据分析单元得到的压力值分布数据分析区位图,计算平均压力值分布,将平均压力值分布设定为参考压力值阈值;参考压力值阈值,可以设定与床垫使用人员体重、身高分别对应的对应参考压力值阈值,从而使床垫的睡眠状态位置区域监控具有更广泛的适应度。

在一个实施例中,所述睡眠姿态分析模块,包括:

睡眠状态实时压力值采集单元,用于采集床垫睡眠状态实时压力值;

实时压力值与压力阈值数据对比单元,用于将采集的床垫睡眠状态实时压力值与压力阈值数据进行对比;

身体姿态分析单元,用于通过实时压力值与压力阈值数据对比单元的对比结果,分析得出睡眠状态身体姿态;

睡眠状态身体姿态,包括:平躺姿态、左侧卧姿态、右侧卧姿态、俯卧姿态;

身体姿态时间记录单元,用于对睡眠状态身体姿态所保持的时间进行记录,并将记录进行存储。

上述技术方案的工作原理:通过压力值数据采集器采集床垫睡眠状态实时压力值;通过比较器将采集的床垫睡眠状态实时压力值与压力阈值数据进行对比;通过实时压力值与压力阈值数据对比单元的对比结果,分析得出睡眠状态身体姿态;睡眠状态身体姿态,包括:平躺姿态、左侧卧姿态、右侧卧姿态、俯卧姿态;对睡眠状态身体姿态所保持的时间进行记录,并将记录进行存储;特殊的睡眠状态可以进一步作为睡眠状态异常的一种判定。

上述技术方案的有益效果:通过采集床垫睡眠状态实时压力值,可以得到更加准确的睡眠状态实时压力;将采集的床垫睡眠状态实时压力值与压力阈值数据进行对比,可以更准确的识别床垫睡眠状态实时压力值是否处于设定的压力阈值范围内;通过实时压力值与压力阈值数据对比单元的对比结果,可以分析得出睡眠状态身体姿态;睡眠状态身体姿态,包括:平躺姿态、左侧卧姿态、右侧卧姿态、俯卧姿态;不同的身体姿态具有不同的压力值及压力区域特征,采用典型睡眠姿态分析可涵盖大部分的睡眠姿态;可对睡眠状态身体姿态所保持的时间进行记录,并将记录进行存储;一些特殊的睡眠姿态还可以作为睡眠状态异常的一种判定,可同时辅助检测睡眠时是否出现一些不符合正常睡眠姿态的特殊意外情况。

在一个实施例中,所述睡眠姿态预测模块,包括:

睡眠姿态统计单元,用于根据睡眠姿态分析模块分析得到的睡眠姿态分析数据,进行睡眠姿态数据统计,得到睡眠姿态统计数据;

睡眠位置统计单元,用于根据睡眠姿态分析模块分析得到的睡眠位置分析数据,进行睡眠位置数据统计,得到睡眠位置统计数据;

睡眠姿态位置时间统计单元,用于分别统计各种睡眠姿态所保持的时间、各个睡眠位置所保持的时间,得到睡眠姿态位置时间统计数据;

姿态位置预测计算单元,用于根据睡眠姿态统计数据、睡眠位置统计数据、睡眠姿态位置时间统计数据,建立姿态位置预测计算模型,以预测睡眠姿态、睡眠位置,建立睡眠姿态位置预测数据。

上述技术方案的工作原理:根据睡眠姿态分析模块分析得到的睡眠姿态分析数据,进行睡眠姿态数据统计,得到睡眠姿态统计数据;根据睡眠姿态分析模块分析得到的睡眠位置分析数据,进行睡眠位置数据统计,得到睡眠位置统计数据;分别统计各种睡眠姿态所保持的时间、各个睡眠位置所保持的时间,得到睡眠姿态位置时间统计数据;根据睡眠姿态统计数据、睡眠位置统计数据、睡眠姿态位置时间统计数据,建立姿态位置预测计算模型,以预测睡眠姿态、睡眠位置,建立睡眠姿态位置预测数据;一些特殊的睡眠姿态位置可以进一步作为睡眠状态是否异常的一种判定,可同时辅助检测睡眠时是否出现一些不符合安全睡眠区域位置的易发生坠床危险、边缘意外等安全状况。

上述技术方案的有益效果:根据睡眠姿态分析模块分析得到的睡眠姿态分析数据,可以进行睡眠姿态数据统计,得到睡眠姿态统计数据;根据睡眠姿态分析模块分析得到的睡眠位置分析数据,进行睡眠位置数据统计,得到睡眠位置统计数据;分别统计各种睡眠姿态所保持的时间、各个睡眠位置所保持的时间,得到睡眠姿态位置时间统计数据;根据睡眠姿态统计数据、睡眠位置统计数据、睡眠姿态位置时间统计数据,建立姿态位置预测计算模型,以预测睡眠姿态、睡眠位置,建立睡眠姿态位置预测数据;一些特殊的睡眠姿态位置可以进一步作为睡眠状态是否异常的一种判定,可同时辅助检测睡眠时是否出现一些不符合安全睡眠区域位置的易发生坠床危险、边缘意外等安全状况,尤其对于儿童和老人群体,更加具有一定的防护作用效果。

在一个实施例中,所述石墨烯控制及测温系统,包括:

石墨烯电源电极分布模块,用于提供低压安全电源供电,并对石墨烯供电电极进行分布分区对应;

加温启停控制模块,用于启动、停止石墨烯电极接合模块的加热电极;

石墨烯测温模块,用于通过石墨烯测温系统对睡眠状态的体温进行监测获取体温监测数据,对石墨烯加温温度进行监测获取加温监测数据。

上述技术方案的工作原理:通过电源电极提供低压安全电源供电,并对石墨烯供电电极进行分布分区对应;用于启动、停止石墨烯电极接合模块的加热电极,启动停止可以采用分支节点晶体管控制其导通关断;通过石墨烯测温系统对睡眠状态的体温进行监测获取体温监测数据,对石墨烯加温温度进行监测获取加温监测数据。

上述技术方案的有益效果:可以通过电源电极提供低压安全电源供电,并能够对石墨烯供电电极进行分布分区对应;可以启动、停止石墨烯电极接合模块的加热电极;通过石墨烯测温系统对睡眠状态的体温进行监测获取体温监测数据,可以对石墨烯加温温度进行监测,获取加温监测数据;防止加温温度的大幅波动或加温超过适宜的温度;以及出现温度过高时,超过设定温度,系统温度监测反馈到智能控制系统,可以停止加温避免发生意外以及减少非必要的额外加温。

在一个实施例中,所述石墨烯电源电极分布模块,包括:

电网电压变压单元,用于将可能对人体造成伤害的电网高电压,通过变压器变为对人体安全的低电压;

低压供电单元,用于通过电网电压变压单元,对智能温控床垫系统整体进行供电;

石墨烯供电电极分布单元,用于将石墨烯供电电极分布在石墨烯分区加温系统的对应区域,并对石墨烯供电电极分布与石墨烯分区进行一一对应;控制加温过程中,启动石墨烯供电电极对应加温石墨烯分区加温系统。

上述技术方案的工作原理:通过电网电压变压单元将可能对人体造成伤害的电网高电压,通过变压器变为对人体安全的低电压;通过电网电压变压单元,利用石墨烯材料低压高热的性能特点,对智能温控床垫系统整体进行低压供电;将石墨烯供电电极分布在石墨烯分区加温系统的对应区域,并对石墨烯供电电极分布与石墨烯分区进行一一对应;控制加温过程中,启动石墨烯供电电极对应加温石墨烯分区加温系统。

上述技术方案的有益效果:通过电网电压变压单元实现将可能对人体造成伤害的电网高电压,通过变压器变为对人体安全的低电压;可充分利用石墨烯材料低压高热的性能特点,通过电网电压变压单元,对智能温控床垫系统整体进行低压供电,可解决其他电热材料必须在较高的电压条件下才能实现的电热加温的技术难点;将石墨烯供电电极分布在石墨烯分区加温系统的对应区域,可以对石墨烯供电电极分布与石墨烯分区进行一一对应;控制加温过程中,启动石墨烯供电电极对应加温石墨烯分区加温系统,实现控制电极与加温区域协调一致。

在一个实施例中,所述加温启停控制模块,包括:

启停控制动作单元,用于接收加温启停信号,并启动、停止石墨烯分区加温系统的对应区域加温;

启停信号传输单元,用于传输启停控制动作单元的加温启动信号、加温停止信号;

加温电流传导单元,一端连接石墨烯电极连接单元,另一端连接启停控制动作单元;

石墨烯电极连接单元,用于连接电源电极和加温电流传导单元。

所述石墨烯测温模块,包括:

床垫表面测温点阵列单元,用于通过将床垫表面传感器按测温点进行阵列式排布,阵列下层对床垫的石墨烯分区加温系统加温温度进行接触式测量监控,阵列上层对床垫的环境温度、人体表面温度进行非接触式感应测量;

石墨烯测温传感单元,用于通过石墨烯测温传感器测量温度;

测温信号传输单元,用于传输石墨烯测温传感单元的测温信号;

阵列区域温度分析单元,用于计算石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的状态谱曲线重合度,计算公式如下:

其中,C12为层间的谱曲线重合度,γ1(t)为石墨烯测温传感器测温层的t时刻碳原子速度,γ1(0)为石墨烯测温传感器测温层的初始时刻碳原子速度,exp表示e为底的指数式,-i为虚部;为频率,τ为层积分区间,γ2(t)为石墨烯加温层的t时刻碳原子速度,γ2(0)为石墨烯加温层的初始时刻碳原子速度;C12值升高谱曲线重合度增大,层间热传导率升高;根据石墨烯测温传感器测温层的测量值,通过计算石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的谱曲线重合度,分析石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的热传导率,分析得出石墨烯加温层的实际加温温度,并根据睡眠状态人体表面温度、睡眠状态环境温度分析调节加温温度;

石墨烯测温传感单元,包括:正负极微间隔电容板、板间电容空腔、板间电容石墨烯填充质;正负极微间隔电容板,用于构成测温点测温传感器的正负极电荷极板;板间电容空腔,用于间隔板间电容石墨烯填充质;板间电容石墨烯复合填充质,用于在板间电容空腔间隔区域内进行石墨烯复合填充。

上述技术方案的工作原理:接收加温启停信号,并启动、停止石墨烯分区加温系统的对应区域加温;可以通过晶体管的导通、关断进行启动、停止控制,并通过电压控制、电流控制系统进行加温过程中的电压电流调节,从而实现加温过程中的加温温度调节控制;传输加温启动控制模块的加温启动信号、加温停止控制模块的加温停止信号;加温电流传导,通过将一端连接石墨烯电极连接单元,另一端连接启停控制动作单元;石墨烯电极连接单元连接电源电极和加温电流传导单元;将床垫表面传感器按测温点进行阵列式排布,阵列下层对床垫的石墨烯分区加温系统加温温度进行接触式测量监控,阵列上层对床垫的环境温度、人体表面温度进行非接触式感应测量;通过石墨烯测温传感器测量温度;传输石墨烯测温传感单元的测温信号;

计算石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的状态谱曲线重合度;C12值越大谱曲线重合度越大,层间热传导率越高;根据石墨烯测温传感器测温层的测量值,通过计算石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的谱曲线重合度,可以分析石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的热传导率;并分析得出石墨烯加温层的实际加温温度,并根据睡眠状态人体表面温度、睡眠状态环境温度分析调节加温温度;正负极微间隔电容板、板间电容空腔、板间电容石墨烯填充质;传感器与石墨烯加温层接触板可采用接触式导热板、传感器非接触式导热板可采用辐射式升温板,石墨烯材料恰好具备两种热传导、不同热效应的性能,从而可以实现一材多用的作用原理;正负极微间隔电容板,用于构成测温点测温传感器的正负极电荷极板;板间电容空腔,可用于间隔板间电容石墨烯填充质;板间电容石墨烯复合填充质,可以在板间电容空腔间隔区域内进行石墨烯复合填充。

上述技术方案的有益效果:可以通过晶体管的导通、关断进行启动、停止控制,并通过电压控制、电流控制系统进行加温过程中的电压电流调节,从而实现加温过程中的加温温度调节控制;通过接收加温启停信号,可以启动、停止石墨烯分区加温系统的对应区域加温;可以通过晶体管导通电压控制传输加温启动控制模块的加温启动信号、可以通过晶体管关断电压触发加温停止控制模块的加温停止信号;加温电流传导,通过将一端连接石墨烯电极连接单元,另一端连接启停控制动作单元,控制电路和加温功率电路可以分别独立运行,使控制信号不受主加温电路加温过程电压电流变化的影响,控制系统更加稳定,加温启停的过程及启停点更加精确;石墨烯电极可以连接电源电极和加温电流传导单元;将床垫表面传感器按测温点进行阵列式排布,可以通过阵列下层对床垫的石墨烯分区加温系统加温温度进行接触式测量监控,并能够通过阵列上层对床垫的环境温度、人体表面温度进行非接触式感应测量,可以采用双端交替测量,进一步减少测温传感器的数量和类型,通过一种测量系统,实现多种测量的多种功能效果;通过石墨烯测温传感器测量温度,并通过传输系统将测温信号传输到综合数据智能处理中心;可以通过计算石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的状态谱曲线重合度,分析石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的热传导率;C12值越大谱曲线重合度越大,层间热传导率越高;根据石墨烯测温传感器测温层的测量值,通过计算石墨烯测温传感器测温层与石墨烯加温层间的谱曲线重合度,分析得出石墨烯加温层的实际加温温度,并根据睡眠状态人体表面温度、睡眠状态环境温度分析调节加温温度;正负极微间隔电容板,可以构成测温点测温传感器的正负极电荷极板;板间电容空腔,可以间隔板间电容石墨烯填充质;板间电容石墨烯复合填充质,可以在板间电容空腔间隔区域内进行石墨烯复合填充;传感器与石墨烯加温层接触板可采用接触式导热板、传感器非接触式导热板可采用辐射式升温板,石墨烯材料恰好具备两种热传导、不同热效应的性能,这种结构可以实现一材多用多种测量方式、双端面多种温度感应的效果。

在一个实施例中,所述石墨烯综合智能温控系统,包括:

综合数据采集模块,用于通过各睡眠状态监测系统的数据传输采集系统,采集睡眠状态的各项监测数据,得到睡眠状态综合监测数据;

睡眠状态综合监测数据,包括:睡眠状态身体所处位置数据、身体所处位置压力数据、睡眠状态身体预测位置数据、体温监测数据;

控制信号传输模块,用于将综合数据智能处理中心模块得到的智能综合温度控制信息传输到石墨烯分区加温系统;

综合数据智能处理模块,用于通过综合数据智能处理中心对综合数据采集模块采集得到的睡眠状态综合监测数据进行智能处理,得到智能综合温度控制信息;智能综合温度控制信息,包括:身体所处位置进行加温信息、对身体预测位置进行预加温信息、控制体温监测调节加温温度信息、床垫综合智能温度控制信息;通过智能综合温度控制信息,实现石墨烯智能温控床垫的综合智能温度控制。

上述技术方案的工作原理:通过各睡眠状态监测系统的数据传输采集系统,采集睡眠状态的各项监测数据,得到睡眠状态综合监测数据;睡眠状态综合监测数据,包括:睡眠状态身体所处位置数据、身体所处位置压力数据、睡眠状态身体预测位置数据、体温监测数据;通过将综合数据智能处理中心模块得到的智能综合温度控制信息传输到石墨烯分区加温系统;通过智能处理中心对综合数据采集模块采集得到的睡眠状态综合监测数据进行智能处理,得到智能综合温度控制信息;智能综合温度控制信息,包括:身体所处位置进行加温信息、对身体预测位置进行预加温信息、控制体温监测调节加温温度信息、床垫综合智能温度控制信息;通过智能综合温度控制信息,实现石墨烯智能温控床垫的综合智能温度控制。

上述技术方案的有益效果:通过各睡眠状态监测系统的数据传输采集系统,采集睡眠状态的各项监测数据,得到睡眠状态综合监测数据;睡眠状态综合监测数据,包括:睡眠状态身体所处位置数据、身体所处位置压力数据、睡眠状态身体预测位置数据、体温监测数据;通过将综合数据智能处理中心模块得到的智能综合温度控制信息传输到石墨烯分区加温系统;通过智能处理中心对综合数据采集模块采集得到的睡眠状态综合监测数据进行智能处理,得到智能综合温度控制信息;智能综合温度控制信息,包括:身体所处位置进行加温信息、对身体预测位置进行预加温信息、控制体温监测调节加温温度信息、床垫综合智能温度控制信息;通过智能综合温度控制信息,实现石墨烯智能温控床垫的综合智能温度控制;对于睡眠状态监测的综合数据智能处理,可以使温度控制的调节更加适宜人体的睡眠状态,并可根据不同的使用人员和用户群体,进行更加合理的精准定制化控制调节。

尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

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