一种智能健康监测设备的制作方法

本发明属于居家监测，具体涉及一种智能健康监测设备。

背景技术：

1、独居生活是很多老人必须面对的现实。独居生活对于社会和亲友来说最为担心的是安全和健康问题，所以，采用现代传感器及物联网技术对老年人进行连续远程监测是很有必要的，家用医疗设备是指以检测、治疗、保健及康复为目的并主要适用于家庭场景下的医疗设备，在大数据时代，医疗数据的规模已经超过了传统的数据处理技术的处理能力。为了更好地挖掘医疗数据的价值，需要运用人工智能技术来提高数据处理的效率和准确性。人工智能技术的发展也为医疗数据分析提供了更多的可能性，然而市面上各种的居家监测仍存在各种各样的问题。

2、如授权公告号为cn105997025a所公开的一种多功能健康监测智能设备，包括腕带、线路控制器、信号接收模块，信号接收模块设置在线路控制器内，腕带设有连接cpu的感应器、血压模块、血糖模块、心率模块、体温模块、时间模块、信号收发模块、电源模块、显示屏；血压模块、血糖模块、心率模块、体温模块将通过感应器收集人体的体态数据包括体温值、血压值、血糖值和心率值传输给cpu，cpu结合当前时间和体态数据，通过信号收发模块输出信号，线路控制器通过信号接收模块接收的信号结合当前的时间对电路进行智能控制，达到安全用电、智能人性化用电、节能省电的目的，方便生活，尤其是方便老年人的起居生活，但是并未解决现有居家监测中存在的不便于对多种数据进行采集和检测，以及不便能够实现对数据进行分析处理，造成数据冗余，只能获取简单的数字信息，以及不便于进行呼救等的问题，为此我们提出一种智能健康监测设备。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种智能健康监测设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能健康监测设备，包括控制模块，所述控制模块上电性连接有处理模块，所述处理模块上电性连接有检测模块和通讯模块，所述检测模块用于实现对所述检测模块采集的数据信息进行处理和传输，以及实现对所述控制模块的控制指令和数据进行通讯传输以及下载，所述检测模块用于实现对居家康养的人群进行身体健康监测和预警，尤其是对居家老人进行监护，所述通讯模块用于实现对数据信息进行上传和下载，所述通讯模块上电性连接有云端服务器和呼救模块，所述云端服务器用于实现将数据信息进行上传存储，或者实现对数据信息进行计算处理，所述呼救模块用于实现在所述检测模块检测出异常情况后进行呼救，或者是和居家人群，尤其是居家老年人的亲人进行联系，便于监护人进行及时的监护、获取居家人的信息和通讯连接；

3、所述控制模块上电性连接计算模型，所述计算模型用于实现对所述检测模块采集的数据信息进行计算处理，并且进行分析处理，所述计算模型中包括有诊断模型和预后模型，所述诊断模型用于根据所述检测模块采集的数据信息进行分析居家人的身体状态，然后通过各项数据信息之间的结合，对居家人的身体健康进行分析，便于对病理进行诊断处理，所述预后模型用来估居家人未来某一时间段发生某一结局的风险，便于对居家人的身体状态进行评估，实现对居家人的高风险病理进行识别，通过对高风险病理进行实时的监控，提前预知居家人的身体状态；

4、所述预后模型采用的是回归预测，所述回归预测采用的是mae和rmse；

5、所述mae是运用平均绝对误差，其能更好地反映预测值与真实值误差的实际情况，其计算公式如下：

6、，

7、所述rmse是运用均方根误差，用于衡量观测值与真实值之间的偏差，其对一组预测中的特大或特小误差反映比较敏感，其计算公式如下：

8、；

9、且上述两个式中m为数据量，为数据的平均数，为计算的数据信息；

10、所述呼救模块中包括有一键求救、地址上报、远程视频、数据上传和情亲呼叫，所述一键求救用于在居家人身体出现异常的时候，进行呼叫求救，所述一键求救包括有呼叫特定医院、监护人和小区物业，所述一键求救在呼叫也定医院的时候，同时通过所述地址上报和数据上传将小区地址、楼层信息和门户信息进行同步上传，并且还将居家人的健康检测数据信息通过所述数据上传进行传输给医院，便于医院能够及时的获取居家人的情况，便于进行抢救，所述情亲呼叫用于在进行所述一键求救对监护人进行呼叫，所述远程视频便于监护人能够在平时或者数据异常的时候与居家人进行远程视频通话，便于了解情况。

11、优选的，所述数据上传在平时的时候，还用于将数据信息进行定时的传输给所述情亲呼叫，便于监护人对居家人的身体状态进行知晓，并且在所述检测模块采集的数据信息出现一定的异常情况下的时候，但是并未达到病理突发的情况下，所述数据上传也将数据信息传输给所述情亲呼叫。

12、优选的，所述计算模型中主要包括有随机森林、k近邻、支持向量机和人工神经网络算法；

13、所述计算模型的建立步骤如下：

14、s1、数据收集与数据处理：建立计算模型的数据包括有重新收集，或者来自现有的试验、队列研究、登记注册或管理的数据集，然后对数据信息进行清洗和检测，并且根据男性/女性、年龄和血清钠水平进行分类处理，并且将数据分为两类，分别为模型计算数据和模型验算数据，分别用于进行建立模型和对模型进行验算；

15、s2、模型构建与变量筛选：计算模型开发后要纳入计算模型的变量，并且通过使用逐步回归来筛选变量；

16、s3、模型性能：计算模型在构建好以后，需要评估计算模型的性能，计算模型的准确性有两个组成部分：区分度和校准度；

17、s4、模型验证：对计算模型其进行验证，验证的方法包括有交叉验证法和bootstrapping法；

18、s5、模型使用和更新：检测模块将采集的数据信息传输给计算模型进行计算分析处理，并且计算模型需要不断进化、动态更新。

19、优选的，所述所述人工神经网络算法的计算公式如下：

20、输入神经元信息和对应的权重矩阵w来决定的，，x是一个向量，w是一个权重矩阵，通过w来将x转换成另外的向量；

21、前一个时刻的隐藏层神经元向当前时刻的神经元的信息传递，其值有和对应的权重矩阵u来决定，，是一个向量，u是一个权重矩阵，通过u来将转换成另外的向量；

22、主要是当前时刻的神经元，将上述两个部分的输入整合，激活生成当前时刻隐藏层神经元的输出，整合的过程就是向量相加：+；

23、在假设激活函数为f，则激活后生成当前时刻神经元的值：；

24、信息传递主要是将当前时刻隐藏层神经元的值传递到当前时刻的输出神经元中去：

25、；

26、则向前的公式如下：

27、；

28、在整个神经网络中，一共包含的三中权重矩阵，第一个矩阵是w，给矩阵的维度为（n，k），n表示隐藏层神经元值的向量维度，k表示输入神经单元的向量的维度，第二个权重矩阵是v，该矩阵的维度为（l，n），其中p表示输出层的神经元的向量维度，第三个是权重矩阵u，该矩阵的维度是（n，n）。

29、优选的，所述检测模块中包括有血压检测器、血糖检测器、呼吸检测器、体重分析器、视频监控器、心电检测器、血氧检测器、温度检测器和睡眠检测器，所述血压检测器和血氧检测器用于实现对居家人的血压水平和血氧浓度进行检测，所述血糖检测器用于实现对居家人的血糖浓度进行检测，所述呼吸检测器和睡眠检测器用于实现对居家人在睡眠时的呼吸和睡眠质量进行检测，所述体重分析器和所述温度检测器分贝用于实现对居家人的体重和温度进行检测，并且所述体重分析器还根据采集的数据信息计算bmi，所述心电检测器用于实现对居家人的心电图进行采集，所述视频监控器用于检测居家人进行安全检测，防止居家人发生跌倒。

30、优选的，所述呼吸检测器采用的是毫米波雷达进行检测，且毫米波雷达的计算公式如下：

31、；

32、其中，为心跳信号振幅，为心跳信号频率，为相位，z为噪声；

33、通过vmd算法实现将信号分解为一组imf分量，即采用余量与imf叠加信号的互相关系数确定最优imf的数量，互相关系数值越小，选取的值越优，设信号经过vmd分解后的余量为mn，分解后所有的imf重构的信号为fn，则两者归一化互相关函数为:

34、，

35、其中，为两者的互相关函数，n为序列长度，k为时间差，为余量的自相关函数，为模态重构信号的自相关函数，当k=1时，信号间的相关性最大，用下式确定最优分解模式的数量：

36、。

37、优选的，所述检测模块与所述处理模块之间通过通讯线缆和通讯接口进行通讯连接，或者是通过无线网络进行通讯连接，便于实现将数据信息进行传输连接，所述处理模块中包括有信号接收、信号转换、信号滤波、信号增益，所述信号接收与所述检测模块电性连接，实现对数据信息进行获取接收，所述信号转换与所述信号接收电性连接，实现对数据信息进行模数转换处理，所述信号滤波与所述信号转换进行电性连接，实现对数据信息进行滤波处理，所述信号增益与所述信号滤波电性连接，所述信号增益用于实现对数据信息进行放大处理。

38、优选的，所述处理模块中还包括有数据清洗和数据检测，所述数据清洗是指将缺失值、错误值、重复值进行处理，所述数据清洗通过数据筛选、数据修复手段提高数据的质量，首先利用统计分析的方法对出现的错误值进行识别，然后才能对错误数据进行清除，达到数据清洗的目的，所述数据检测模块是对于不一致的数据，基于关联数据之间的一致性来检测数据潜在的错误，并进行修复，以完成对多数据源数据的清理。

39、优选的，所述控制模块上电性连接有辅助模块，所述辅助模块中包括有指示模块、计时器、存储模块、调节按键、语音提醒、报警模块、显示器、复位电路和外出辅助器；所述调节按键和所述显示器分别用于对系统进行调节控制，并且设定阈值和情亲号码，所述指示模块通过led灯对设备的运行状态进行显示，所述计时器用于实现对计时处理，便于所述语音提醒在特定的是时间段提醒居家人进行身体检测和吃药，所述报警模块用于在所述检测模块和所述计算模型计算出数据异常的时候进行报警，所述复位电路用于在设备异常的时候进行复位重启，所述外出辅助器用于在居家人进行外出的时候进行佩戴，便于检测居家人是否跌倒和身体状态，并且在异常的时候进行报警，求救路人，所述存储模块用于实现对数据信息进行存储。

40、优选的，所述控制模块上电性连接调压模块，所述调压模块电性连接在供电模块上，所述供电模块还与所述检测模块电性连接，所述供电模块采用的是家用电网，所述调压模块中包括有降压电路、整流电路、滤波电路和稳压电路，所述降压电路用于实现对所述供电模块的高电压进行降低成低电压，所述整流电路用于实现将交流电压转换成直流电压，所述滤波电路用于实现将直流电压中的交流电压进行滤除，所述稳压电路用于实现稳定电压的输出，实现对所述控制模块进行供电。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

42、本发明在使用的时候，通过检测模块实现对居家人进行检测，便于获取居家人的各项数据信息，并且将数据信息传输给计算模型，以及计算模型中包括有诊断模型和预后模型，通过诊断模型实现对居家人的病理进行分析，判定居家人是否生病，以及预后模型便于对现有的正常数据或者范围内的数据信息进行分析，判定居家人在后续的生活中可能会发生的病理，进行提前的预测和预防，便于消除病理发生的可能性，并且在居家人出现异常的时候，通过呼救模块进行呼救，便于及时的得到救治。