一种气床垫充排气控制方法及使用所述方法的控制系统和智能气床垫与流程

1.本发明涉及按摩床垫，特别是一种气床垫充排气控制方法及使用所述方法的控制系统和智能气床垫。


背景技术：

2.受生活节奏和长期伏案工作的影响，很多人会有腰椎问题，继而导致睡不好甚至睡不着。通过科学合理的睡前腰椎按摩热敷，能有效促进腰部血液循环，加速体内有害代谢物的排出，进而缓解腰部疲劳，帮助用户在睡前放松，最终达到改善睡眠质量的效果。市场上有些按摩椅或筋膜枪可以放松按摩身体指定部位，但是用户放松按摩后还需要挪动回到床垫上睡眠，无法实现放松按摩后没有任何干预的前提下原地自然入睡。
3.当前市面上有少量的带按摩功能的床垫，这些床垫内置高频振动模块，工作时使床垫整体或局部振动达到按摩效果，但是这些按摩仅限于肩部或小腿位置，床垫没有在腰部位置设置气垫。市面上还有一些按摩设备可以通过气囊循环充放气来按摩腰部，这种设备一般都是在整体或局部位置进行固定模式的按摩，不能根据用户的睡前放松状态动态调节按摩方式，对用户而言这些模式固定的腰部放松按摩效果也不够理想。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是针对现有带气囊的按摩床垫不能根据用户睡前不同的放松状态进行智能按摩，放松效果差等问题，本发明提供一种气床垫充排气控制方法及使用所述方法的控制系统和智能气床垫，所述充排气方法和对应的控制系统及智能气床垫，能在睡前支撑抬起用户小腿，让血液能回流促进血液循环，同时对用户腰部作柔性舒畅的放松按摩，腰部按摩配合抬起小腿，可起到旋转盆骨强化腰部支撑舒适度的效果，帮助用户在睡前放松，在按摩过程中通过连续检测腿部位置气囊的压力变化判断用户当前放松状态，然后针对不同状态智能调节腰部气囊的按摩频率和按摩高度，以进一步让用户放松，直至按摩自动结束或用户手动结束。
5.本发明解决技术问题采用的技术方案：一种气床垫的充排气控制方法，其特征是，
6.获取腿部气囊的气压变化情况；
7.根据腿部气囊的气压变化情况判断用户放松状态；
8.根据用户放松状态调节腰部气囊工作的按摩参数。
9.本发明在按摩过程中检测腿部位置气囊受压后的气压变化，再以气压变化情况来判断用户放松状态，并据此智能调节腰部位置气囊的按摩参数，实现对用户腰部区域的柔性舒畅按摩，让用户在睡前得到高效的放松按摩。这里的按摩参数，包括按摩高度和频率在内的工作参数，按摩高度对应气囊的充气高度，按摩频率对应气囊的充排气频率，此为气囊按摩的现有技术。腿部气囊抬高小腿可以促进血液循环，进一步配合腰部气囊按摩，能够旋转盆骨强化腰部支撑舒适度。
10.作为优选，所述腿部气囊的气压变化情况为气压震荡值，基于预设的第一阈值、第二阈值和所述气压震荡值对比，判断气压震荡值所在范围，并判定用户处于该范围对应的放松状态；当腿部气囊的气压震荡值大于第二阈值时，判断用户为活跃状态；当腿部气囊的气压震荡值处于第一阈值与第二阈值之间时，判断用户为浅放松状态；当腿部气囊的气压震荡值小于第一阈值时，判断用户为深放松状态。使用气压震荡值表示腿部气囊受压后的气压变化情况，并将该值和预设的两个不同大小的阈值比较，根据比较结果判断气压震荡值在两个阈值之间和两个阈值的左、右两侧等三种情况，定义用户从兴奋趋向平静的三种状态：活跃状态-浅放松状态-深放松状态。
11.作为优选，所述气压震荡值的获取包括：在一个时间周期内多次采样腿部气囊的气压值；计算腿部气囊多次采样的气压值的气压平均值；计算腿部气囊每次采样的气压值与气压平均值之间的差值；对所述差值取绝对值后计算平均值，将平均值定为腿部气囊的气压震荡值，腿部气囊的气压震荡值能够反应腿部气囊的气压变化情况。具体的气压震荡值，则是通过在一个设定时间周期内对腿部气囊的气压多次采样，先算出全部采样的气压平均值，然后再将每次采样的气压值和该气压平均值比较算出差值，最后将全部的差值取绝对值后作平均，得到气压震荡值，该气压震荡值可以反映腿部气囊的气压在一个时间周期内的平均震荡幅度。
12.作为优选，基于用户所处的放松状态，对腰部气囊工作的按摩参数进行调节；当用户为活跃状态时，腰部气囊采用第一按摩模式，保持原有的按摩高度和按摩频率；当用户为浅放松状态时，腰部气囊采用第二按摩模式，减小按摩高度和按摩频率；当用户为深放松状态时，腰部气囊采用第三按摩模式，减小按摩高度和按摩频率，且降低速率大于浅放松状态时的降低速率。在三种不同放松情形的状态下，腰部气囊通过三种不同按摩模式来对应，其中对应活跃状态的第一按摩模式会保持既有的按摩高度和按摩频率不变，此时用户对当前按摩高度和按摩频率不敏感；分别对应浅放松状态和深放松状态的第二按摩模式与第三按摩模式都会减小按摩高度和按摩频率，此时用户对按摩高度和按摩频率已经较敏感，需要通过减小按摩高度和按摩频率，适应用户已经逐渐放松的身体状态，同时针对更为放松且对按摩高度和按摩频率更敏感的深放松状态，第三按摩模式的按摩高度和按摩频率会更快降低，以免避免较高数值的按摩高度和按摩频率影响用户已经进入的放松状态。
13.作为优选，获取腿部气囊的气压值，并计算获取气压震荡值；根据获取的上一个时间周期的腿部气囊的气压震荡值，对当前时间周期的腰部气囊的按摩模式进行调整；通过当前时间周期内腰部气囊的按摩促进用户放松，并继续检测获取腿部气囊的气压值，对下一个时间周期的按摩模式进行调整，实现良性循环。工作时，依据上个时间周期内的气压震荡值为依据，调整当前时间周期内腰部气囊的按摩模式，再用当前时间周期内的气压震荡值作为下个时间周期内调整腰部气囊按摩模式的依据，如此重复，以实现腰部气囊调整的良性循环，实现腰部区域的放松按摩，帮助用户睡前放松。
14.一种使用所述方法的控制系统，包括：
15.按摩模块，通过充排气控制进行升降调节，对用户进行按摩操作；
16.获取模块，用于监测气囊内的气压并获取气压震荡值；
17.控制模块，将气压震荡值和预设阈值进行比较，并根据比较的结果的输出调整按摩模块的按摩模式的指令；
18.调节模块，用于接收来自控制模块的指令，对按摩模块进行充排气控制，改变按摩模块的充气高度和充排气频率。
19.工作时，控制模块获取来自获取模块的气压震荡值与预设阈值比较，判断用户放松状态，然后根据前述的比较结果发送指令给调节模块，使调节模块对按摩模块进行适当的充排气控制，最后由按摩模块做反复的升降调节，实现对用户的放松按摩。
20.作为优选，所述控制系统还包括对控制模块输入预设参数的输入模块；
21.获取模块将获取的气压震荡值传输至控制模块，控制模块将气压震荡值和预设阈值进行比较，并根据比较结果将调整指令传输给调节模块，调节模块接收来自控制模块的指令，对按摩模块进行充排气控制，改变按摩模块的充气高度和充排气频率，并使按摩高度和按摩频率向目标按摩高度和目标按摩频率趋近调节。
22.输入模块使得用户可以根据各自的不同需求，调整改控制模块中的预设参数，控制模块把获取模块送来的气压震荡值和预设阈值比较，根据不同的比较结果将对应的调整指令发送给调节模块，再由调节模块控制按摩模块的充排气，达到改变按摩模块充气高度和充排气频率的目的，实现按摩高度和按摩频率都趋近于目标值的改变，这里的按摩高度和按摩频率分别对应于充气高度和充排气频率。
23.一种使用所述方法的智能气床垫，包括床垫本体，所述床垫本体上设有按摩组件和检测装置，所述按摩组件包括设在床垫本体上的腰部气囊、腿部气囊以及调节腰部气囊和腿部气囊工作的控制盒，控制盒独立控制腰部气囊和腿部气囊的充排气，并使腰部气囊的充气高度和充排气频率独立可调，使腿部气囊充气高度独立可调；所述检测装置包括气压传感器和数据处理器，气压传感器用于检测腰部气囊和腿部气囊的气压数值并发送给数据处理器，数据处理器接收气压数值计算得到腿部气囊的气压震荡值发送给控制盒。
24.智能气床垫通过按摩组件和检测装置的配合进行工作，其中按摩组件包括各自独立调节的腰部气囊和腿部气囊，以及控制腰、腿气囊充排气的控制盒；检测装置包括检测腿部气囊气压值的气压传感器和处理气压值数据的数据处理器，数据处理器通过获取腿部气囊的气压值，计算出气压震荡值发送给控制盒，控制盒根据气压震荡值判断用户的放松状态，进而控制调节腰部气囊的充气高度及充排气频率，实现对用户的放松按摩。
25.作为优选，所述控制盒包括处理器、气泵和电磁阀，处理器可接收来自输入终端的预设参数指令和来自数据处理器的气压震荡值，处理器通过独立控制气泵和电磁阀启停，使腿部气囊充气到设定高度，使腰部气囊反复充排气调节充气高度和充排气频率。控制盒的处理器通过接收输入终端的预设参数指令以及数据处理器的气压震荡值，做比较计算后根据结果输出指令独立控制气泵和电磁阀启停，继而控制腰部气囊调节充气高度和充排气频率，此处的充气高度对应腰部气囊工作的按摩高度，充排气频率则对应腰部气囊工作的按摩频率。腿部气囊充气到设定高度抬起用户腿部以便检测气压值，获取按摩过程中的气压变化情况。
26.作为优选，所述腰部气囊处设有发热片，通过处理器能够控制发热片的启停，实现温度调节。发热片工作时升温，对腰部区域加热以增进血液循环，进一步增强腰部的放松效果，发热片与腰部气囊一起作用，睡前放松效果更好。
27.本发明的有益效果：利用腿部位置气囊受压后的气压变化情况，判断用户的放松状态，并据此智能调节腰部位置气囊的按摩参数，对用户腰部区域作柔性舒畅按摩，让用户
在睡前得到高效的放松按摩。进一步的，对腿部位置气囊的气压变化情况，通过采样气压值来计算获取气压震荡值，把气压震荡值作为关联评价用户放松程度的重要指标，用该指标和预设阈值比较的不同结果定义三种不同的放松状态，智能调节腰部气囊的按摩高度和频率。本发明提供了用于实现前述技术效果的一种气床垫充排气控制方法及使用所述方法的控制系统与智能气床垫。
附图说明
28.图1：实施例1所述方法的流程图。
29.图2：实施例1所述方法三种不同按摩模式示意图。
30.图3：实施例2所述控制系统示意图。
31.图4：实施例3所述智能气床垫工作原理图。
32.图5：实施例3所述智能气床垫示意图。
33.图6：实施例3所述智能气床垫腿部支撑和腰部按摩示意图。
34.图中：1.腰部气囊、2.发热片、3.腿部气囊、4.控制盒、5.输入终端、61.手机、62.按键、7.气压传感器、8.气泵、9.电磁阀、10.处理器、11.数据处理器。
具体实施方式
35.下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
36.实施例1：
37.本实施例提供一种气床垫充排气控制方法，所述方法包括获取腿部气囊的气压变化情况，然后根据腿部气囊的气压变化情况判断用户放松状态，再根据用户放松状态调节腰部气囊工作的按摩参数，本实施例中腰部气囊工作的按摩参数包括按摩高度和频率在内的工作参数，按摩高度对应气囊的充气高度，按摩频率对应气囊的充排气频率。
38.具体的腿部气囊的气压变化情况，通过气压震荡值代表腿部气囊的气压变化情况。气压震荡值通过以下步骤计算获得：在一个时间周期内多次采样腿部气囊的气压值；计算腿部气囊多次采样的气压值的气压平均值；计算腿部气囊每次采样的气压值与气压平均值之间的差值；对所述差值取绝对值后计算平均值，将平均值定为腿部气囊的气压震荡值，腿部气囊的气压震荡值能够反应腿部气囊的气压变化情况。
39.具体的判断用户放松状态和调节腰部气囊按摩的工作参数，根据获取的上一个时间周期的腿部气囊的气压震荡值，和预设的第一阈值及第二阈值对比，判断气压震荡值所在范围，进而判定用户处于该范围对应的放松状态，调整当前时间周期的腰部气囊的按摩模式。当腿部气囊的气压震荡值大于第二阈值时，判断用户为活跃状态，腰部气囊采用第一按摩模式，保持原有的按摩高度和按摩频率；当腿部气囊的气压震荡值处于第一阈值与第二阈值之间时，判断用户为浅放松状态，腰部气囊采用第二按摩模式，减小按摩高度和按摩频率；当腿部气囊的气压震荡值小于第一阈值时，判断用户为深放松状态，腰部气囊采用第三按摩模式，减小按摩高度和按摩频率，且降低速率大于浅放松状态时的降低速率。在当前时间周期内腰部气囊按摩促进用户放松，并继续检测获取腿部气囊的气压值，并计算得到当前时间周期内腰部气囊的气压震荡值，继续以该气压震荡值和第一阈值、第二阈值对比，判定用户放松状态，对下一个时间周期的按摩模式进行调整，如此反复实现良性循环。
40.本发明所述的控制方法检测获取腿部位置气囊受压后的气压值，并以此计算获取气压震荡值作为气压变化情况的重要指标，判断用户放松状态并据此智能调节腰部位置气囊的按摩参数，实现对用户腰部区域的柔性舒畅按摩，让用户在睡前得到高效的放松按摩。按摩过程中，腿部气囊保持设定的充气高度，以便检测气压变化，抬高小腿可以促进血液循环，同时配合气囊对腰部区域的放松按摩，旋转盆骨强化腰部支撑舒适度。
41.如图1和图2所示，在实际操作中，实施例1所述方法包括依序进行的以下阶段：
42.第一阶段s100.预设按摩参数，所述按摩参数包括支撑高度、最小按摩频率min_f和最大按摩频率max_f、最小按摩高度min_h和最大按摩高度max_h、按摩时长t，支撑高度和按摩高度的单位均为cm，按摩频率的单位为hz，按摩时长的单位为min；
43.s101.设置腿部气囊充气高度hh，腿部气囊充气主要有两个目的，一是保证在用户腰部按摩放松过程中，小腿处于抬起状态；二是腰部按摩放松过程中，保持小腿的抬起，便于通过检测腿部气囊的气压状态变化分析用户放松状态，优选腿部气囊充气高度为8cm；
44.s102.设置床垫腰部气囊最小按摩频率min_f、腰部气囊最大按摩频率max_f，腰部气囊按摩频率一般在0.1hz～1hz比较合适，优选为腰部气囊最小按摩频率min_f＝0.1hz，最大按摩频率max_f＝1hz；
45.s103.设置床垫腰部气囊最小按摩高度min_h、最大按摩高度max_h；腰部气囊的按摩高度太小起不到支撑腰椎的作用，高度太大对腰椎支撑过高会造成不适，腰椎支撑高度在3～10cm合适，最大充气高度与充气泵的功率大小、腰部气囊的物理结构尺寸相关，优选腰部气囊最小按摩高度min_h＝3cm，最大按摩高度max_h＝10cm；
46.s104.设置按摩时长，由于腰部气囊按摩具有一定的腰部牵引效果，结合医疗器械上腰椎牵引的时间参考，按摩工作总时间t在15～30min合适，且不超过30min，优选t＝15min；
47.按摩参数设置完成后，进入到第二阶段s200继续执行。
48.第二阶段s200.基于预设按摩参数开始工作按摩，腿部气囊充气至支撑高度8cm，腰部气囊以最大按摩频率max_f＝1hz开始循环充排气，同时充气高度为最大按摩高度max_h＝10cm开始工作，进入到第三阶段s300继续执行。
49.第三阶段s300.检测腿部气囊的气压变化情况，计算设定时间周期内的气压震荡值，以气压震荡值判断用户放松状态并作为依据，对下个设定时间周期内的按摩参数进行智能调节，智能调节的目的是让按摩频率从最大按摩max_f降低趋向最小按摩频率min_f，按摩高度从最大按摩高度max_h降低趋向最小按摩高度min_h，当按摩频率和按摩高度都降低至设定的最小值后维持不变；
50.s301.将按摩时长分成m个放松状态分析的时间周期
△
t，
△
t＝t/m，t为按摩时长，m为设定参数；在第一个时间周期
△
t内腰部气囊1以最大按摩频率max_f和最大按摩高度max_h开始工作按摩；设定单次放松状态分析的时间周期
△
t：
△
t＝t/m；
51.设定气压震荡值
△
v表示腿部气囊的气压相对于平均值的震荡变化情况，在每个时间周期
△
t内连续采集n个腿部气囊的气压值来计算对应的气压震荡值
△
v，气压震荡值
△
v表示腿部气囊气压相对于平均值的震荡变化情况；
52.计算平均值avg_v，avg_v＝(∑vn)/n；计算n个采样的气压值与前述气压平均值之间的差值，对所述差值取绝对值后算平均值作为每个时间周期内的气压震荡值，
△
v＝∑|
vn-avg_v|/n，n为设定参数，本实施例中设定参数m＝15,n＝6；设定阈值th_v1和th_v2，th_v2》th_v1》气压检测误差；每个时间周期内，都会基于上个时间周期
△
t，以samp_t＝
△
t/n为采样时间间隔连续采样n个腿部气囊气压值v1～vn，
△
t＝15min/15＝1min，samp_t＝1min/6＝10s；
53.s302.根据获取的上一个时间周期
△
t的气压震荡值
△
v，与设定阈值th_v1和th_v2比较，判断用户放松状态，调整当前时间周期的腰部气囊按摩模式，改变腰部气囊的按摩频率f和按摩高度h；
54.s3021.当
△
v》阈值th_v2,判定用户为兴奋的活跃状态(放松状态一),此时用户处于比较活跃状态，对腰部气囊按摩频率和按摩高度敏感度较低，按摩频率f和按摩高度h维持上一个时间周期
△
t的对应数值不变；
55.s3022.当th_v1≤
△
v≤th_v2，判定用户处于过渡的浅放松状态(放松状态二)，此时用户处于活跃到安静的过渡阶段，在该状态对腰部气囊的按摩频率和按摩高度逐步递减，引导用户趋于安静状态，按摩频率f和按摩高度h基于上一个时间周期
△
t的参数递减趋向最小按摩频率min_f和最小按摩高度min_h；
56.在浅放松状态中按摩频率f以差值
△
f1递减，
△
f1＝(max_f-min_f)/m，按摩高度h以差值
△
h1递减，
△
h1＝(max_h-min_h)/m；
57.s3023.当
△
v《th_v1，判定用户处于安静的深放松状态(放松状态三)，此时用户已经比较安静，该状态用户对腰部气囊按摩频率和高度的敏感度较高，按摩频率f和按摩高度h基于上一个时间周期
△
t的参数递减趋向最小按摩频率min_f和最小按摩高度min_h后，且按摩频率f和按摩高度h较浅放松状态时更快递减；
58.在深放松状态中按摩频率f以差值
△
f2递减，
△
f2＝k*(max_f-min_f)/m，按摩高度h以差值
△
h2递减，
△
h2＝k*(max_h-min_h)/m，k≥2。
59.s303.按摩时长t达标自动停止或用户中途手动操作停止；
60.s304.按摩结束。
61.实施例2：
62.相较于实施例一，本实施例提供一种控制系统。如图3所示，一种使用所述方法的控制系统，包括：
63.按摩模块，通过充排气控制进行升降调节，对用户进行按摩操作；
64.获取模块，用于监测气囊内的气压并获取气压震荡值；
65.控制模块，将气压震荡值和预设阈值进行比较，并根据比较的结果的输出调整按摩模块的按摩模式的指令；
66.调节模块，用于接收来自控制模块的指令，对按摩模块进行充排气控制，改变按摩模块的充气高度和充排气频率；
67.输入模块，用于对控制模块输入预设参数。
68.获取模块将获取的气压震荡值传输至控制模块，控制模块将气压震荡值和预设阈值进行比较，并根据比较结果将调整指令传输给调节模块，调节模块接收来自控制模块的指令，对按摩模块进行充排气控制，改变按摩模块的充气高度和充排气频率，并使按摩高度和按摩频率向目标按摩高度和目标按摩频率趋近调节。
69.本实施例的效果和实施例1一致，不再赘述。
70.实施例3：
71.相较于实施例一，本实施例提供一种气床垫。如图4～6所示，一种使用所述方法的智能气床垫，包括床垫本体，其上设有按摩组件和检测装置，按摩组件包括设在床垫本体上的腰部气囊1、腿部气囊3以及调节腰部气囊1和腿部气囊3工作的控制盒4，控制盒4独立控制腰部气囊1和腿部气囊3的充排气，并使腰部气囊1的充气高度和充排气频率独立可调，使腿部气囊3充气高度独立可调；所述检测装置包括气压传感器7和数据处理器11，气压传感器7用于检测腰部气囊1和腿部气囊3的气压数值并发送给数据处理器11，数据处理器11接收气压数值计算得到腿部气囊3的气压震荡值发送给控制盒4。
72.具体的控制盒4包括处理器10、气泵8和电磁阀9，处理器10可接收来自输入终端5的预设参数指令和来自数据处理器11的气压震荡值，处理器10通过独立控制气泵8和电磁阀9启停，使腿部气囊3充气到设定高度，使腰部气囊1反复充排气调节充气高度和充排气频率。本实施例中的输入终端可以是床垫本体侧面设置的实体按键62，也可以是外置于床垫本体的手机61或遥控器(图中未示)，实体按键62采用有线方式连接处理器10，手机61或遥控器采用无线方式连接处理器10，手机需要安装app或微信小程序等，以便输入按摩参数，用户躺在床上就可以通过手机操作。
73.本实施例的效果和实施例2一致，不再赘述。此外，如图所示腰部气囊1处还可以设发热片2，图6中a为腿部气囊，b为腰部气囊 发热片。发热片包括但不限于石墨烯发热片和碳纤维发热片等，发热片工作温度设在30～45℃，发热片优选为石墨烯材质，温度优选为45℃，处理器10可以控制发热片2的启停，实现腰部区域的温度调节。利用发热片对腰部区域加热，可以进一步增进血液循环，增强腰部的放松效果，发热片与腰部气囊一起作用形成“热按摩”，睡前放松的效果更好。