CN211633032U - 一种具有健康数据监测功能的智能马桶盖装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，包括数据采集控制主机及马桶圈采集传感器，数据采集控制主机包括主控芯片、体重监测系统、心率监测系统、人体阻抗监测系统、本地数据存储系统、用户身份识别系统、语音提醒系统、数据通信系统，马桶圈采集传感器包括马桶圈本体及设置在马桶圈本体上的四只半桥电阻应变式压力传感器、光电式心率传感器和四个金属电极。本实用新型可以实现用户在日常如厕的时候，自动地对人体的健康数据进行测量。利用用户每天要如厕的场景，测量健康数据，通过上传数据到后台大数据中心，可以根据用户的使用习惯和每次的测量结果，提供针对性的健康报告和健康生活计划。

Description

一种具有健康数据监测功能的智能马桶盖装置

技术领域

本实用新型属于智能设备技术领域，具体涉及一种具有健康数据监测功能的智能马桶盖装置。

背景技术

随着物联网的发展，伴随着我国人口老龄化进程的加剧, 中老年人对医疗服务、养老服务及健康管理等的需求，以及人们对自身健康关注度的提高，越来越多的用户会选择一些具备健康数据监测的产品，市面上有一些具备健康数据检测的体检仪和可穿戴产品都存在着种种的不便,这类产品都需要用户进行配合使用,即需要一个特定的测试环境,会干扰用户的日常生活。而如厕是每个人每天都要做的事，所以利用如厕这个场景，发明一个具备健康管理并检测健康数据功能的马桶盖的需求是十分有必要的，这样的马桶盖可以避免用户在特定的条件下进行测量，不干扰用户的正常生活。

现有技术中，公开号为：CN108498087A，名称一种基于物联网的体征检测马桶圈，其包含体温传感器，脉搏传感器，称重传感器、尿液传感器、无线传输模块。其体温传感器用于实时检测人体体表温度；脉搏传感器利用光电容积检测人体脉搏信号；称重传感器用于测量人体体重信号；尿液检测模块通过球面积分仪接受双波长反射光的方式测定尿液颜色的变化,并转换为电信号输出。无线传输模块用于将测量数据传输到远程诊断系统，以达到体征监测的目的。在该技术方案中，体温传感器，脉搏传感器围绕马桶圈呈环形排列，称重传感器布置在马桶的前端，尿液传感器安装在马桶的内腔桶壁上。但是在实际使用中，为满足用户的使用，往往需要与现有的加热冲水等功能结合使用，在此基础上，体温传感器会因为加热功能的干扰从而影响结果，因此该功能并不适用于这个使用环境。而称重传感器仅设置在马桶的前端，会导致整个结构受力不均衡，从而导致体重的测量产生偏差。而单纯的体重数据对身体健康的诊断是远远不够的。另外由于个体测量的结果，单纯从数据上来看差异不大，并不能有效区分每个被测量用户的身份，容易出现不正确的诊断结果。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型设计的目的在于提供一种具有健康数据监测功能的智能马桶盖装置。该装置可以让用户在日常使用马桶的时候，自动地对身体健康数据进行监测，其具有体重，心率，阻抗值（可以计算人体的体脂率、水分率、肌肉量、蛋白质、基础代谢值等身体成分数据），如厕时间及时段的测量功能。可以在尽可能不去干扰用户日常使用的情况下，测量相应数据上传至云计算中心，对用户的健康状况进行评估，对不良的生活习惯提出改进建议。

本实用新型通过以下技术方案加以实现：

所述的一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，其特征在于包括数据采集控制主机及马桶圈采集传感器，所述数据采集控制主机包括主控芯片、具有体重采集和信号处理电路的体重监测系统、设置有心率测量模块接口的心率监测系统、设置有阻抗信号处理电路的人体阻抗监测系统、设置有数据存储电路的本地数据存储系统、设置有指纹监测模块的用户身份识别系统、设置有语音播放控制电路的语音提醒系统、设置有BLE蓝牙模块及Wifi模块的数据通信系统，所述马桶圈采集传感器包括马桶圈本体及设置在马桶圈本体上的四只半桥电阻应变式压力传感器、光电心率传感器和四个阻抗采集金属电极。

所述体重监测系统中的体重采集由压力传感器完成，所述压力传感器由设置在马桶圈本体上的四只半桥电阻应变式压力传感器构成，所述信号处理电路包括压力传感器和体重信号处理芯片HX711高精度24位A/D转换芯片以及相应的外围电路，所述压力传感器通过24位A/D转换芯片与主控芯片相连。

所述心率监测系统由光电心率传感器构成，所述光电心率传感器与主控芯片相连，主控芯片读取光电心率传感器的电压数据进行计算。

所述人体阻抗监测系统由四个阻抗采集金属电极和阻抗信号处理电路构成，阻抗信号处理电路主要由阻抗信号处理芯片CS1256及相应外围电路构成，所述阻抗采集金属电极通过阻抗信号处理芯片与主控芯片相连。

所述本地数据存储系统由一个SPI-FLASH数据存储芯片构成，用于存储用户每次测量的数据结果，该数据存储芯片与主控芯片相连。

用户身份识别系统还包括用于识别不同的用户身份的指纹传感器，所述指纹监测模块与主控芯片相连。

语音提醒系统由JQ8400语音控制芯片，HT6872功放芯片以及一个喇叭构成，用于提示用户测量并播报测量结果，所述HT6872功放芯片通过JQ8400语音控制芯片与主控芯片相连，所述喇叭与HT6872功放芯片相连。

BLE蓝牙模块和WiFi模块分别与主控芯片相连，BLE蓝牙模块用于给系统发送指令以及在系统未联网时进行数据读取，WiFi模块还与后台大数据中心相连，用于将每次监测到的数据上传至后台大数据中心，进行数据的解读，为用户提供健康报告和健康生活计划。

本实用新型可以实现用户在日常如厕的时候，自动地对人体的健康数据进行测量。利用用户每天要如厕的场景，可以避免让使用者在特定的环境和条件下测量健康数据，可以有效避免改变用户的日常习惯。通过上传数据到后台大数据中心，可以根据用户的使用习惯和每次的测量结果，提供针对性的健康报告和健康生活计划。

附图说明

图1为本实用新型智能马桶盖装置的原理框图；

图2为马桶圈正面上各传感器的布局示意图；

图3为马桶圈反面上各传感器的布局示意图

图4为压力传感器与马桶圈结合后受力结构图；

图5为指纹传感器的布局示意图；

图6为主控芯片及其工作电路图；

图7为心率模块接口及其电源控制电路图；

图8为数据存储电路图；

图9为体重采集电路图；

图10为阻抗测量电路图；

图11为语音播放控制电路图；

图12为蓝牙模块电路图；

图13为WiFi模块电路图；

图14为指纹模块接口及其电源控制电路；

图中，1-主控芯片，2-指纹监测模块，3-BLE蓝牙模块，4-Wifi模块，5-马桶圈本体，6-压力传感器，7-光电心率传感器，8-阻抗采集金属电极，9-24位A/D转换芯片，10-阻抗信号处理芯片，11-数据存储芯片，12-语音控制芯片，13-功放芯片，14-喇叭，15-后台大数据中心。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做进一步详细说明，本实用新型的目的和效果将变得更加明白。

如图1-5所示，本实用新型一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，包括数据采集控制主机，马桶圈采集传感器两部分。其中数据采集控制主机包括主控芯片，体重采集和信号处理电路，心率测量模块接口，阻抗信号处理电路，数据存储电路，指纹检测模块，BLE蓝牙模块，Wifi模块，语音播放控制电路。马桶圈采集传感器包括马桶圈本身，四只半桥电阻应变式压力传感器、光电式心率传感器和四个金属电极。整个采集装置可以分为体重监测系统，心率监测系统，人体阻抗监测系统，本地数据存储系统，用户身份识别系统，语音提醒系统以及数据通信系统。

体重监测系统由压力传感器和信号处理电路组成，压力传感器由四只半桥电阻应变式压力传感器构成，信号处理电路包括压力传感器和体重信号处理芯片HX711高精度24位A/D转换芯片以及相应的外围电路，该芯片将压力传感器采集到的体重值转换为电压值，经A/D转化后由主控芯片读出，另外该部分电路还可以记录用户每次如厕的时长和时段，其电路图如图9所示。心率监测系统由光电心率传感器构成，主控芯片读取传感器的电压数据进行计算，心率模块接口及其电源控制电路图如图7所示。人体阻抗监测系统由四个金属电极和阻抗信号处理电路构成，阻抗信号处理电路主要由阻抗信号处理芯片CS1256及其相应外围电路构成，该电路可以产生正弦交流电，通过两个电极作用在人体上，将人体阻抗转化为电压信号后，再通过另外两个电极将信号送回采集芯片进行A/D转化后，由主控芯片读出阻抗数据，其电路图如图10所示。本地数据存储系统由一个SPI-FLASH芯片构成，用于存储用户每次测量的数据结果，其电路图如图8所示。用户身份识别系统由一个指纹传感器构成，用于识别不同的用户身份，其电路图如图14所示。语音提醒系统由JQ8400语音芯片，功放芯片以及一个喇叭构成，用于提示用户测量并播报测量结果，其电路图如图11所示。数据通信系统包括一个蓝牙模块和一个WiFi模块，蓝牙模块用于给系统发送指令以及在系统未联网是进行数据读取，WiFi模块用于将每次监测到的数据上传至后台大数据中心，进行数据的解读，为用户提供健康报告和健康生活计划，其电路图如图12和13所示。本实用新型的技术方案中，主控芯片采用STM32F103RCT6芯片，体重信号处理芯片采用HX711，阻抗信号处理芯片采用CS1256，语音芯片采用JQ8400，功放芯片采用HT6872，主控芯片及其工作电路如图6所示。

本实用新型将体重，如厕时间，心率和身体成分结合在一起，进行人体健康参数的测量。与单一的体重测量，身体阻抗测量相比，并根据身体成分的计算原理，将二者结合才能有效的测算出身体各成分的含量。同时加入的如厕时间测量和心率值的测量，可以丰富人体健康参数，为用户提供更加完善和准确的健康报告和健康生活计划。

本实用新型体重采集和信号处理电路，通过压力传感器采集到用户的体重后，由24位A/D转换芯片转化为电压信号后，再由主控芯片读出，另外压力传感器还用于检测用户是否落座与离座，触发记录如厕时间的功能。心率测量模块将光信号转换为电信号，由主控芯片读出并处理得到心率值。阻抗信号处理电路由阻抗检测芯片产生正弦激励信号作用在被测人体上，将人体阻抗转换为电压信号，再经过阻抗检测芯片A/D转换后由主控芯片读出。数据存储电路由主控芯片读写SPI-FLASH芯片。语音播放控制电路由主控芯片控制，可以指定曲目进行播放，语音芯片与功放芯片相连，功放芯片与喇叭相连。指纹检测模块，蓝牙模块，WiFi通信模块通过串口通信的方式与主控芯片连接进行通信，指纹检测模块在数据测量完毕后读取被测用户指纹，用于判断被测者身份。

根据附图中图2的布局示意图，在马桶圈的正面，布置有心率传感器和四个人体阻抗电极，四个电极两两分布在马桶圈左右大腿处的位置，心率传感器放置在马桶圈大腿一侧的位置。这样设计的好处在于，利用人机工学的特点，可以让测量传感器与人体有一个很好的接触，使得测量结果更加准确，从而使后台大数据中心提供健康报告时有精准的判断。根据附图中图3，图4的布局示意图，利用普通马桶圈本身具有的撑脚位置，在马桶圈的下方对称放置四个半桥电阻应变式压力传感器。在此处放置传感器可以在使用时，使得用户的体重均匀且完整地施加在马桶圈上，从而使压力传感器可以准确地测出被测者的体重值。根据附图中图5所示，指纹传感器放置在智能马桶盖控制手柄上。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，其特征在于包括数据采集控制主机及马桶圈采集传感器，所述数据采集控制主机包括主控芯片（1）、具有体重采集和信号处理电路的体重监测系统、设置有心率测量模块接口的心率监测系统、设置有阻抗信号处理电路的人体阻抗监测系统、设置有数据存储电路的本地数据存储系统、设置有指纹监测模块（2）的用户身份识别系统、设置有语音播放控制电路的语音提醒系统、设置有BLE蓝牙模块（3）及Wifi模块（4）的数据通信系统，所述马桶圈采集传感器包括马桶圈本体（5）及设置在马桶圈本体（5）上的四只半桥电阻应变式压力传感器（6）、光电心率传感器（7）和四个阻抗采集金属电极（8）。

2.如权利要求1所述的一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，其特征在于所述体重监测系统中的体重采集由压力传感器（6）完成，所述压力传感器（6）由设置在马桶圈本体（5）上的四只半桥电阻应变式压力传感器（6）构成，所述信号处理电路包括压力传感器（6）和体重信号处理芯片HX711高精度24位A/D转换芯片（9）以及相应的外围电路，所述压力传感器（6）通过24位A/D转换芯片（9）与主控芯片（1）相连。

3.如权利要求1所述的一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，其特征在于所述心率监测系统由光电心率传感器（7）构成，所述光电心率传感器（7）与主控芯片（1）相连，主控芯片（1）读取光电心率传感器（7）的电压数据进行计算。

4.如权利要求1所述的一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，其特征在于所述人体阻抗监测系统由四个阻抗采集金属电极（8）和阻抗信号处理电路构成，阻抗信号处理电路主要由阻抗信号处理芯片CS1256（10）及相应外围电路构成，所述阻抗采集金属电极（8）通过阻抗信号处理芯片CS1256（10）与主控芯片（1）相连。

5.如权利要求1所述的一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，其特征在于所述本地数据存储系统由一个SPI-FLASH数据存储芯片（11）构成，用于存储用户每次测量的数据结果，该数据存储芯片（11）与主控芯片（1）相连。

6.如权利要求1所述的一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，其特征在于用户身份识别系统还包括用于识别不同的用户身份的指纹传感器，所述指纹监测模块（2）与主控芯片（1）相连。

7.如权利要求1所述的一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，其特征在于语音提醒系统由JQ8400语音控制芯片（12），HT6872功放芯片（13）以及一个喇叭（14）构成，用于提示用户测量并播报测量结果，所述HT6872功放芯片（13）通过JQ8400语音控制芯片（12）与主控芯片（1）相连，所述喇叭（14）与HT6872功放芯片（13）相连。

8.如权利要求1所述的一种具有健康数据检测功能的智能马桶盖装置，其特征在于BLE蓝牙模块（3）和WiFi模块（4）分别与主控芯片（1）相连，BLE蓝牙模块（3）用于给系统发送指令以及在系统未联网时进行数据读取，WiFi模块（4）还与后台大数据中心（15）相连，用于将每次监测到的数据上传至后台大数据中心（15），进行数据的解读，为用户提供健康报告和健康生活计划。

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