穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法及装置与流程

本发明属于穿戴式智能护理设备，具体地，涉及穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法及装置。

背景技术：

1、随着社会老龄化进程的加速，失能或长期卧床人群对穿戴式智能护理设备的需求日益增长。这类设备通常通过内置的传感器感知用户是否发生排泄，并自动执行清洁、烘干等护理操作，以减轻护理负担并提升用户尊严。排泄物状态的准确识别是实现自动化护理的关键前提。

2、现有技术中，主流的检测方案主要基于测量排泄物接触电极后回路的电学特性来实现。然而，这些方案在实际应用中面临诸多挑战，导致识别准确率和可靠性不佳。

3、例如，一些方案采用多组电极同步输出激励信号进行检测，但这会在排泄物液体、电路板走线等路径上形成寄生耦合，导致各检测通道的信号相互干扰，采集到的阻抗值失真，难以准确区分不同介质。另一些方案仅采用单一频率的激励信号进行检测，由于不同排泄物的导电特性在单一频率下可能出现区间重叠，导致仅依靠一维阻抗特征无法实现精细化分类。

4、此外，高离子浓度的排泄物会使检测电路的放大器输出饱和失真，导致信号峰值信息丢失，传统的阈值判断方法在这种情况下完全失效。同时，用户的身体活动或环境中的静电会产生瞬时噪声，干扰检测信号，而仅依靠单路电极独立判断的简单机制极易受此影响而产生误报。

5、现有技术还普遍缺乏对传感器自身硬件故障，如电极脱落、信号采集异常的有效诊断能力，容易将硬件故障与无排泄物状态混淆。

6、最后，在数据采集过程中，不恰当的缓冲机制设计会导致采集的波形数据出现撕裂，即新旧数据混杂，严重影响后续计算的准确性。

7、专利文献cn112204501a公开了一种可穿戴式姿势识别装置及相关的操作方法和系统，该方案缺乏对传感器自身硬件故障，如电极脱落、信号采集异常的有效诊断能力，无法降低硬件故障率。

8、此问题亟须得到解决。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法及装置。

2、根据本发明提供的一种穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法，应用于包含多组传感电极的检测系统中，包括：

3、步骤s1：顺序地向所述多组传感电极中的每一组施加激励信号，以使得在任一时刻仅有一组传感电极被激励；

4、步骤s2：针对每一组传感电极，分别采集其在响应于第一频率的激励信号时和在响应于不同于所述第一频率的第二频率的激励信号时的波形数据；

5、步骤s3：识别出所述波形数据中的无效波形数据，以及基于来自所述多组传感电极的有效波形数据，融合确定所述排泄物的状态。

6、优选地，在从一组传感电极切换到下一组传感电极进行激励之前，设置有放电延时以消除电路中的残余电压。

7、优选地，所述采集相应的波形数据是通过双缓冲区的直接存储器存取dma机制实现的。

8、优选地，所述识别出无效波形数据包括基于所述波形数据的峰值识别饱和状态，或基于所述波形数据的方差识别开路状态。

9、优选地，所述识别饱和状态是基于在连续多个采集周期中获得的所述波形数据的峰值均超过预设饱和阈值。

10、优选地，所述基于有效波形数据融合确定所述排泄物的状态包括：

11、基于来自所述多组传感电极的每一组的有效波形数据，分别获得初步判定结果；

12、当未获得初步判定结果时，将所述排泄物的状态确定为预设状态；

13、当仅获得一个初步判定结果时，以该初步判定结果作为所述排泄物的状态的确定结果；以及当获得多于一个初步判定结果时，对所述多个初步判定结果进行投票以确定所述排泄物的状态。

14、优选地，当所述投票出现票数相同时，采用紧邻本次确定之前的上一次有效确定结果作为当前的确定结果；若不存在所述上一次有效确定结果，则将所述排泄物的状态确定为预设默认状态。

15、优选地，当根据所述识别步骤确定来自所述多组传感电极的所有波形数据均为无效波形数据时，代替基于有效波形数据融合确定所述排泄物状态的步骤，执行以下步骤：若在所述无效波形数据中识别出存在饱和状态，则将所述排泄物的状态确定为第一预设状态；否则，将所述排泄物的状态确定为第二预设状态。

16、优选地，将确定的所述排泄物的状态与硬件故障标识同步输出，所述硬件故障标识指示开路状态或饱和状态。

17、根据本发明提供的一种穿戴式人体排泄物状态智能检测识别装置，包括：多组传感电极，激励单元，采样单元以及处理器，所述处理器被配置为：

18、控制所述激励单元顺序地向所述多组传感电极中的每一组施加激励信号，以使得在任一时刻仅有一组传感电极被激励；

19、控制所述激励单元和所述采样单元，以针对每一组传感电极，分别采集其在响应于第一频率的激励信号时和在响应于不同于所述第一频率的第二频率的激励信号时的波形数据；

20、识别出所述波形数据中的无效波形数据；以及基于来自所述多组传感电极的有效波形数据，融合确定所述排泄物的状态。

21、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

22、1、本发明通过分时双频采样、无效数据过滤和多路融合决策，从源头消除了通道串扰，实现了对多种介质的精细分类，并能有效抵抗瞬时噪声干扰和诊断硬件故障，显著提高了检测的准确性和可靠性。

23、2、本发明通过分时单路激励和通道切换间的放电延时，从物理源头消除了多通道间的信号串扰，显著提高了信号采集的准确性，降低了排泄物识别的误判率；并且，本发明采用双频采集，构建了二维阻抗特征空间，能够有效区分多种电导率跨度极大的介质，实现了精细化分类。

24、3、通过基于多帧峰值滤波的算法，能够准确识别因高电导排泄物引起的信号饱和，并启用专用兜底逻辑，提高了对特殊场景的识别准确率；并且本发明采用多路电极的融合投票算法，并结合票数平局时复用历史结果的防抖机制，能有效抵抗因人体活动或静电产生的瞬时噪声干扰，避免了护理设备的误触发。

25、4、本发明通过采用双缓冲区的直接存储器存取机制，消除了波形数据撕裂，保证了后续计算的准确性，同时，本方法能够识别并输出电极开路、信号饱和等故障标识，实现了设备的自检功能；此外，分时启停激励信号的策略，降低了检测周期的功耗，更适用于电池供电的穿戴式设备。

1.一种穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法，应用于包含多组传感电极的检测系统中，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法，其特征在于，在从一组传感电极切换到下一组传感电极进行激励之前，设置有放电延时以消除电路中的残余电压。

3.根据权利要求1所述的穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法，其特征在于，所述采集相应的波形数据是通过双缓冲区的直接存储器存取dma机制实现的。

4.根据权利要求1所述的穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法，其特征在于，所述识别出无效波形数据包括基于所述波形数据的峰值识别饱和状态，或基于所述波形数据的方差识别开路状态。

5.根据权利要求4所述的穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法，其特征在于，所述识别饱和状态是基于在连续多个采集周期中获得的所述波形数据的峰值均超过预设饱和阈值。

6.根据权利要求1所述的穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法，其特征在于，所述基于有效波形数据融合确定所述排泄物的状态包括：

7.根据权利要求6所述的穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法，其特征在于，当所述投票出现票数相同时，采用紧邻本次确定之前的上一次有效确定结果作为当前的确定结果；若不存在所述上一次有效确定结果，则将所述排泄物的状态确定为预设默认状态。

8.根据权利要求4所述的穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法，其特征在于，当根据所述识别步骤确定来自所述多组传感电极的所有波形数据均为无效波形数据时，代替基于有效波形数据融合确定所述排泄物状态的步骤，执行以下步骤：若在所述无效波形数据中识别出存在饱和状态，则将所述排泄物的状态确定为第一预设状态；否则，将所述排泄物的状态确定为第二预设状态。

9.根据权利要求8所述的穿戴式人体排泄物状态智能检测识别方法，其特征在于，将确定的所述排泄物的状态与硬件故障标识同步输出，所述硬件故障标识指示开路状态或饱和状态。

10.一种穿戴式人体排泄物状态智能检测识别装置，包括：多组传感电极，激励单元，采样单元以及处理器，其特征在于，所述处理器被配置为：