[發明專利]一種基于物聯網的氧氣呼吸機控制系統

在審

• 申請號: 201710122956.2
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106860986A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 龐彩苓
• 申請（專利權）人: 龐彩苓
• 主分類號: A61M16/00
• 分類號: A61M16/00;H04L29/06;H04L29/08;H04M1/725
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于物聯網的氧氣呼吸機控制系統，其特征在于，所述基于物聯網的氧氣呼吸機控制系統包括：呼吸器外殼、液晶面板和氧氣檢測器、進風裝置、密封連接件和氧氣凈化單元、出風口、光電池和智能管理單元、手機移動終端；

所述的呼吸器外殼環繞于鼻的上部，左右兩側有掛耳，呼吸器外殼上設置有光電池和智能管理單元、液晶面板和氧氣檢測器；呼吸器外殼上部設置有用于呼吸氧氣的進風口，進風口處設置有氧氣凈化單元；呼吸器外殼通過密封連接件配合將氧氣凈化單元密封并通向一側對著鼻孔的出風口；所述進風口包括扣合蓋和導風管；所述的扣合蓋設置在進風口的外部前端，所述的導風管設置在扣合蓋的后側；

所述的氧氣檢測器包括內置檢測模塊、手機檢測模塊、與氧氣呼吸機連接的數據讀取模塊；

所述的內置檢測模塊包括電源模塊、傳感器模塊、微控制器、顯示模塊、音頻報警電路和報警器，所述的微控制器與所述的氧氣凈化單元連接，所述電源模塊接收外部輸入的電源電壓并分別輸出工作電壓到微控制器和傳感器模塊；

所述傳感器模塊包括用于檢測進風口進氧壓力的進氧壓力傳感器和用于檢測氧氣呼吸機排放壓力的排氧傳感器；所述氧氣呼吸機傳感器和排氧傳感器均通過信號線連接所述微控制器；

所述進氧壓力傳感器的量測模型如下：

A為進氧壓力傳感器；Y_A(t_k-1)、Y_A(t_k)、Y_A(t_k+1)分別為進氧壓力傳感器對目標在t_k-1,t_k,t_k+1時刻的本地笛卡爾坐標系下的量測值，分別為：

$Y_A\left(t_{k-1}\right)={Y^{\′}}_A\left(t_{k-1}\right)-C_A\left(t_{k-1}\right){\mathrm{\ξ}}_A\left(t_{k-1}\right)+n_{Y_A\left(t_{k-1}\right)};$

$Y_A\left(t_k\right)={Y^{\′}}_A\left(t_k\right)-C_A\left(t_k\right){\mathrm{\ξ}}_A\left(t_k\right)+n_{Y_A\left(t_k\right)};$

$Y_A\left(t_{k+1}\right)={Y^{\′}}_A\left(t_{k+1}\right)-C_A\left(t_{k+1}\right){\mathrm{\ξ}}_A\left(t_{k+1}\right)+n_{Y_A\left(t_{k+1}\right)};$

其中，Y'_A(t_k-1)、Y'_A(t_k)、Y'_A(t_k+1)分別為進氧壓力傳感器在t_k-1,t_k,t_k+1時刻的本地笛卡爾坐標系下的真實位置；C_A(t)為誤差的變換矩陣；ξ_A(t)為進氧壓力傳感器的系統誤差；為系統噪聲，假設為零均值、相互獨立的高斯型隨機變量，噪聲協方差矩陣分別為R_A(k-1)、R_A(k)、R_A(k+1)；

所述微控制器的信號檢測與信道的估計方法包括：

步驟一，隨機初始化矩陣設δ(0)＝∞，i＝1；

步驟二，利用按照式更新矩陣X；

步驟三，利用按照式更新矩陣H_(SRD)；

步驟四，計算

步驟五，若|δ(i-1)-δ(i)|/δ(i)≤10^-6，則迭代結束；否則另i＝i+1，程序調至步驟二；

其中，i表示迭代次數，由于矩陣C已知，估計矩陣與原矩陣H_(SRD)、X之間只存在尺度模糊，該尺度模糊可以通過標準化的方式消除；此時，所估計的信號

所述顯示模塊和音頻報警電路分別連接所述微控制器，所述報警器連接音頻報警電路；傳感器模塊用于氧氣壓力檢測并根據檢測的氧氣壓力結果輸出對應的檢測信號到微控制器；所述微控制器根據傳感器模塊的檢測信號控制顯示模塊顯示所檢測到的氧氣壓力并可在檢測到的氧氣壓力較差時控制音頻報警電路及報警器進行報警；

所述的手機檢測模塊包括與所述的氧氣凈化單元連接的用于無線分享手機移動終端數據的手機數據分享模塊；

所述的手機檢測模塊的計算信號頻譜S_mr(f)具體包括：

1)對基帶信號s_mr(t)采樣，確定信號時域采樣后信號其中采樣后信號索引k＝0,1,…f_sm-1，數據長度N_m表示按照以下公式進行計算：

N_m＝f_sm×τ_m；

f_sm表示接收到雷達信號采樣率，τ_m表示信號時寬；

2)最大采樣點數N_max，對信號時域采樣后信號根據數據長度N_m后向補零得到補零后數據下標N′_m表示補零后數據長度，補零的長度L_comp計算按照以下公式進行：

L_comp＝f_sm×△T_max-N_m；

3)對補零后數據做傅里葉變換得到的各信號頻譜S_mr(f)；

所述的數據讀取模塊包括：

網絡數據下載模塊，用于從運營商服務器下載被公鑰加密后的網絡鑒權數據和網絡配置數據；

密鑰庫，用于存儲與所述運營商服務器的公鑰相匹配的私鑰；

運營商數據庫，用于存儲網絡鑒權數據和網絡配置數據；

分別與所述密鑰庫、所述運營商數據庫和所述網絡數據下載模塊相連接的網絡數據認證模塊，用于獲取所述密鑰庫中與所述公鑰所對應的私鑰，通過所述私鑰對加密后的網絡鑒權數據和網絡配置數據進行解密，并對解密后的網絡鑒權數據和網絡配置數據進行認證，認證通過后將網絡鑒權數據和網絡配置數據存入所示運營商數據庫中；

所述的數據讀取模塊還包括：

與所述運營商數據庫相連接的鑒權模塊，用于使用所述運營商數據庫中的網絡鑒權數據完成鑒權請求；

與所述運營商數據庫相連接的網絡選擇模塊，用于通過設置所述網絡鑒權數據和網絡配置數據；

分別與所述網絡數據下載模塊、所述鑒權模塊和所述網絡選擇模塊相連接的命令解釋模塊，用于解釋來自所述移動終端的命令，并將解釋后的命令發送至對應的功能模塊內；與所述命令解釋模塊相連接的接口通信模塊，用于與所述移動終端進行通信；

所述的氧氣凈化單元包括過濾單元，吸附脫附單元；所述過濾單元在空氣的流動方向上依次包括粗效過濾網、HEPA高效過濾網及靜電駐極過濾網；所述吸附單元至少包括兩層吸附介質層；

所述的智能管理單元與所述的液晶面板、氧氣檢測器、進風裝置、氧氣凈化單元、光電池連接；且設置有手機端APP數據接收模塊；所述光電池包括轉換層和存儲層；所述的轉換層設置在光電池的上端，所述的存儲層設置在轉換層的下側；所述的液晶面板包括基板組合和數據掃描線；所述的基板組合設置在液晶面板的后端，所述的數據掃描線設置在基板組合的前側；

所述智能管理單元的穩定不動點域上的傳遞函數包括：

Y_t＝F(v_t)：Y_i-1,t＝(2-α)Y_i-1,t-1-(1-α)Y_i-1,t-2+βg(Y_i-1,t-1)+v_i-1,t；

以及逆向脈沖傳遞函數v_t＝F^-1(Y_t)：作為無調幅v_i,t＝Y_i-1,t和作為調幅：