【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及健康監測設備領域，具體涉及一種數據采集鞋墊及康養活動監測裝置、監測系統、監測方法。
技術介紹
1、當前應用于居家監護、監測的產品，主要是各類智能穿戴產品（智能手環、手表等形式），這類產品在使用時還存在比較顯著的缺陷：需要用戶隨身攜帶、佩戴，設備功耗較高，連續使用時電池續航時間較短，需經常取下、拆下進行充電；同時當前此類產品只能采集用戶佩戴處的數據（單一傳感器數據源），用于描述、推斷人體運動狀態，具有很大局限性，難以保證較高的準確性。
2、公開號為101589860的中國專利公開了一種基于柔性陣列壓力傳感器的健康檢測運動鞋及其健康監測的方法，通過獲取行走過程中足底壓力信息而得到使用者包括步行距離、步速、步頻、能量消耗在內的參數，足底壓力信息通過無線通訊方式傳送到多功能腕表中處理、存儲、顯示，多功能腕表還具有脈搏檢測、體溫檢測、兒童安全監護功能，多功能腕表存儲的數據通過usb傳遞到計算機客戶端上，計算機客戶端軟件能夠與主服務器端軟件進行數據交換，使用者能夠得到鍛煉效果評測、鍛煉規劃。
3、同時，申請號?201611123591.7的中國專利還公開了一種基于三個九軸運動傳感器的跌倒風險評估及監測系統及評估方法，可以實現跌倒狀態檢測、跌倒風險評估、跌倒防護裝置控制。系統包括：信息采集模塊、無線通信模塊和數據分析模塊。主要使用3個9軸運動傳感器，其中兩個放在兩只鞋里，一個放在腰上，通過三個傳感器獲得加速度、角速度、角度的原始數據，利用藍牙模塊進行數據信號傳輸，傳輸到數據分析終端。通過運動傳感器對多種數
4、上述兩個健康檢測裝置和方法中，一個主要對足底壓力信息進行采集，另一個主要對足部運動數據采集，在進行監測時，使用過程中，除了腳上要穿戴外，其他身體部分也要穿戴相應的裝置，使用較為麻煩，且監測數據單一，對監測對象的運動狀態還是存在一定的局限性，也難以保證結果的準確性。另外，上述監測裝置中，在運動鞋內置壓力傳感器，使用時，通用性不佳，而直接將軸運動傳感器放在鞋里的監測裝置，則會存在硌腳，使用不便的問題。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的上述不足，本專利技術的目的在于提供一種數據采集鞋墊及康養活動監測裝置、監測系統、監測方法，解決現有監測裝置穿戴和使用不便，且監測的準確性不佳的問題。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種數據采集鞋墊，包括左鞋墊和右鞋墊，所述左鞋墊和右鞋墊的中部均呈內凹狀，用于與穿鞋子的鞋底相配合，在左鞋墊和右鞋墊的內凹區域均勻設有多個吸盤，在左鞋墊和右鞋墊內嵌設有多個呈陳列分布的壓力傳感器，所述壓力傳感器覆蓋左鞋墊和右鞋墊的內凹區域，采集穿戴者腳底不同區域的壓力；在左鞋墊和右鞋墊內、壓力傳感器旁還嵌設有一電路板，在電路板上設有運動傳感器、數據預處理芯片、通訊模塊和鋰電池，所述鋰電池與運動傳感器、數據預處理芯片、通訊模塊電連接，所述運動傳感器用于采集穿戴者的運動加速度數值、陀螺儀角速度值，獲取左鞋墊和/或右鞋墊的運動數據，所述運動傳感器、壓力傳感器均與數據預處理芯片相接，能夠向數據預處理芯片發送穿戴人員的壓力數據和運動數據；所述數據預處理芯片能夠在獲取壓力數據和運動數據后，對上述數據進行原始數據轉換、數據濾波、消除抖動、數據封裝打包后，將數據幀按私有傳輸協議格式組裝，最后經通訊模塊發出。這樣，數據采集鞋墊采用兩組獨立傳感器進行數據采集，使得基于采集數據描述、推斷人體運動狀態準確性更高。所采用的鞋墊能夠通過吸盤緊緊地吸附在監測對象的鞋底，使用方便，無需彎腰，更適合居家康養人員使用。運動傳感器和壓力傳感器分別設置在鞋墊的不同位置，兩者之間互不影響，布局合理。其中，壓力傳感器能夠完全覆蓋鞋底區域，采集監測對象不同足部區域的相應壓力。對傳感器采集的數據進行預處理后，能夠確保數據的準確性。
4、進一步的，在左鞋墊和右鞋墊的內凹區域的外沿設有一圈柔性橡膠層，在電路板上還設有無線充電接收芯片，所述無線充電接收芯片為無線電源接收器和電池充電器芯片，與鋰電池電連接，用于為鋰電池充電。這樣，所設置的柔性橡膠層，具有一定彈性，能夠適應不同鞋碼的人穿戴。所設置的無線充電接收芯片能夠實現鞋墊的無線充電，在穿戴中沒有線束，不會影響穿戴者行動。
5、進一步的，所述壓力傳感器為薄膜壓力傳感器，所述運動傳感器為六軸傳感器，所述通訊模塊為fr通訊模塊，所述薄膜壓力傳感器通過陣列接口與數據預處理芯片相接，所述六軸傳感器通過iic接口接入數據預處理芯片。這樣，所設置的fr通訊模塊具有通訊信號好，用電少的特點，六軸傳感器能夠實現角速度、運動加速度等數據的感應。
6、一種采用上述數據采集鞋墊的康養活動監測裝置，包括至少一個數據采集鞋墊和一個無線充電通訊墊板，所述無線充電通訊墊板能夠在數據采集鞋墊放置后，為數據采集鞋墊充電；在無線充電通訊墊板一側設有裝配盒，在裝配盒內設有無線充電控制板和數據通訊控制板，在無線充電控制板上設有無線充電芯片，在數據通訊控制板上設有第一通訊模塊、第二通訊模塊和邊緣計算處理芯片，所述第一通訊模塊與各個數據采集鞋墊內的通訊模塊無線連接，用于各個接收數據采集鞋墊的預處理數據，并將上述預處理數據發送給邊緣計算處理芯片；所述邊緣計算處理芯片用于接收用戶遠程管理終端的用戶基礎信息和模型訓練指令，并根據模型訓練指令對數據采集鞋墊的預處理數據進行數據特征提取，然后進行多種數據融合后，根據模型訓練指令所設定的模型訓練時長對所提取的數據特征進行數據特征模型訓練，最后得到至少一種相應的運動數據模型；所述第二通訊模塊與邊緣計算處理芯片的數據輸出端相接，用于將邊緣計算處理芯片的數據處理結果發送到用戶遠程管理終端，并接收來自用戶遠程管理終端的模型訓練指令。這樣，所采用的監測裝置包括數據采集鞋墊和無線充電通訊墊板，該無線充電通訊墊板能夠用于對多雙數據采集鞋墊進行充電，同時，對數據采集鞋墊發送的預處理數據進行數據運算處理，使得人體運動數據采集功能與大數據處理、數據模型訓練等人工智能計算分離，人體運動數據采集模塊（數據采集鞋墊）只需進行數據采集及基本的預處理，之后將數據通過低功耗rf網絡發送給人工智能大數據處理模塊（無線充電通訊墊板），從而實現人體運動數據采集模塊運行時的超低功耗、超長時間續航，同時使用無線充電方式，提高充電便利性。無線充電通訊墊板的邊緣計算處理芯片能夠運用運動識別學習算法進行自主運動識別、模型訓練，采集數據自動進行數據特征提取、特征學習、模型訓練，得到各種運動數據模型。同時將用戶運動數據與用戶基本信息及場景信息進行多種數據融合，得到用戶場景模型。在進行模型訓練時，結合了用戶基礎信息，從而使得訓練后的模型是帶有用戶基礎信息的，訓練更加具有針對性，得到的數據更具有個性化，更加準確。
7、進一步的，在數據通訊控制板上還設有第三通訊模塊，所述第一通訊模塊為fr通訊模塊，第二通訊模塊為帶有天線的wifi模塊，第三通訊模塊為帶有天本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種數據采集鞋墊，包括左鞋墊和右鞋墊，其特征在于，所述左鞋墊和右鞋墊的中部均呈內凹狀，用于與穿鞋子的鞋底相配合，在左鞋墊和右鞋墊的內凹區域均勻設有多個吸盤，在左鞋墊和右鞋墊內嵌設有多個呈陳列分布的壓力傳感器，所述壓力傳感器覆蓋左鞋墊和右鞋墊的內凹區域，采集穿戴者腳底不同區域的壓力；在左鞋墊和右鞋墊內、壓力傳感器旁還嵌設有一電路板，在電路板上設有運動傳感器、數據預處理芯片、通訊模塊和鋰電池，所述鋰電池與運動傳感器、數據預處理芯片、通訊模塊電連接，所述運動傳感器用于采集穿戴者的運動加速度數值、陀螺儀角速度值，獲取左鞋墊和/或右鞋墊的運動數據，所述運動傳感器、壓力傳感器均與數據預處理芯片相接，能夠向數據預處理芯片發送穿戴人員的壓力數據和運動數據；所述數據預處理芯片能夠在獲取壓力數據和運動數據后，對上述數據進行原始數據轉換、數據濾波、消除抖動、數據封裝打包后，將數據幀按私有傳輸協議格式組裝，最后經通訊模塊發出。
2.根據權利要求1所述的數據采集鞋墊，其特征在于，在左鞋墊和右鞋墊的內凹區域的外沿設有一圈柔性橡膠層，在電路板上還設有無線充電接收芯片，所述無線充電接收芯片為無線
3.根據權利要求1所述的數據采集鞋墊，其特征在于，所述壓力傳感器為薄膜壓力傳感器，所述運動傳感器為六軸傳感器，所述通訊模塊為FR通訊模塊，所述薄膜壓力傳感器通過陣列接口與數據預處理芯片相接，所述六軸傳感器通過IIC接口接入數據預處理芯片。
4.一種采用權利要求1或2或3中數據采集鞋墊的康養活動監測裝置，其特征在于，包括至少一個數據采集鞋墊和一個無線充電通訊墊板，所述無線充電通訊墊板能夠在數據采集鞋墊放置后，為數據采集鞋墊充電；在無線充電通訊墊板一側設有裝配盒，在裝配盒內設有無線充電控制板和數據通訊控制板，在無線充電控制板上設有無線充電芯片，在數據通訊控制板上設有第一通訊模塊、第二通訊模塊和邊緣計算處理芯片，所述第一通訊模塊與各個數據采集鞋墊內的通訊模塊無線連接，用于各個接收數據采集鞋墊的預處理數據，并將上述預處理數據發送給邊緣計算處理芯片；所述邊緣計算處理芯片用于接收用戶遠程管理終端的用戶基礎信息和模型訓練指令，并根據模型訓練指令對數據采集鞋墊的預處理數據進行數據特征提取，然后進行多種數據融合后，根據模型訓練指令所設定的模型訓練時長對所提取的數據特征進行數據特征模型訓練，最后得到至少一種相應的運動數據模型；所述第二通訊模塊與邊緣計算處理芯片的數據輸出端相接，用于將邊緣計算處理芯片的數據處理結果發送到用戶遠程管理終端，并接收來自用戶遠程管理終端的模型訓練指令。
5.根據權利要求4所述的康養活動監測裝置，其特征在于，在數據通訊控制板上還設有第三通訊模塊，所述第一通訊模塊為FR通訊模塊，第二通訊模塊為帶有天線的WiFi模塊，第三通訊模塊為帶有天線的4G模塊，所述第三通訊模塊與邊緣計算處理芯片的數據輸出端相接，用于將邊緣計算處理芯片的數據處理結果發送到用戶遠程管理終端，由用戶遠程管理終端顯示。
6.根據權利要求4所述的康養活動監測裝置，其特征在于，所述邊緣計算處理芯片對預處理數據進行特征提取的具體內容包括：單腳壓力數據特征提取、單腳運動數據特征提取、左右腳壓力數據特征提取、左右腳運動數據特征提取；所述數據特征模型訓練包括：獲取相應用戶的用戶基礎信息，并對該用戶數據采集鞋墊所發出的預處理數據進行數據特征提取，建立用戶數據特征數據庫、用戶運動特征訓練數據集、用戶運動特征訓練測試集，并經過深度學習算法自主從用戶數據特征數據庫、用戶運動特征訓練數據集和用戶運動特征訓練測試集中提取數據特征，進行訓練得到各種不同的基本運動模型、特征運動狀態模型、場景運動模型，最終建立用戶數據庫；其中，基本運動模型包括基本運動狀態模型、基本運行類型模型、基本運動計步模型，特殊運動狀態模型包括用戶運動習慣模型、用戶運動頻度模型、突發跌倒判斷模型；場景運動模型包括場景活動空間模型、場景活動特征模型、場景活動監測類型模型。
7.一種康養活動監測系統，其特征在于，包括如權利要求5或6所述的康養活動監測裝置，以及遠程管理終端，所述遠程管理終端為用戶手機或電腦，所述手機或電腦通過無線方式與無線充電通訊墊板通訊連接；在用戶手機或電腦內設置有室內康養監測管理程序，用戶通過室內康養監測管理程序設定用戶基礎信息，并通過無線充電通訊墊板對所有數據采集鞋墊進行編碼編號并綁定用戶、設置已組網的所有數據采集鞋墊的工作參數、工作模式、固件升級；同時，根據監測需要向無線充電通訊墊板發出數據特征模型訓練指令，并在無線充電通訊墊板完成相應的數據特征模型訓練并得到相應數據特征模型、建立用戶數據庫后，...
【技術特征摘要】
1.一種數據采集鞋墊，包括左鞋墊和右鞋墊，其特征在于，所述左鞋墊和右鞋墊的中部均呈內凹狀，用于與穿鞋子的鞋底相配合，在左鞋墊和右鞋墊的內凹區域均勻設有多個吸盤，在左鞋墊和右鞋墊內嵌設有多個呈陳列分布的壓力傳感器，所述壓力傳感器覆蓋左鞋墊和右鞋墊的內凹區域，采集穿戴者腳底不同區域的壓力；在左鞋墊和右鞋墊內、壓力傳感器旁還嵌設有一電路板，在電路板上設有運動傳感器、數據預處理芯片、通訊模塊和鋰電池，所述鋰電池與運動傳感器、數據預處理芯片、通訊模塊電連接，所述運動傳感器用于采集穿戴者的運動加速度數值、陀螺儀角速度值，獲取左鞋墊和/或右鞋墊的運動數據，所述運動傳感器、壓力傳感器均與數據預處理芯片相接，能夠向數據預處理芯片發送穿戴人員的壓力數據和運動數據；所述數據預處理芯片能夠在獲取壓力數據和運動數據后，對上述數據進行原始數據轉換、數據濾波、消除抖動、數據封裝打包后，將數據幀按私有傳輸協議格式組裝，最后經通訊模塊發出。
2.根據權利要求1所述的數據采集鞋墊，其特征在于，在左鞋墊和右鞋墊的內凹區域的外沿設有一圈柔性橡膠層，在電路板上還設有無線充電接收芯片，所述無線充電接收芯片為無線電源接收器和電池充電器芯片，與鋰電池電連接，用于為鋰電池充電。
3.根據權利要求1所述的數據采集鞋墊，其特征在于，所述壓力傳感器為薄膜壓力傳感器，所述運動傳感器為六軸傳感器，所述通訊模塊為fr通訊模塊，所述薄膜壓力傳感器通過陣列接口與數據預處理芯片相接，所述六軸傳感器通過iic接口接入數據預處理芯片。
4.一種采用權利要求1或2或3中數據采集鞋墊的康養活動監測裝置，其特征在于，包括至少一個數據采集鞋墊和一個無線充電通訊墊板，所述無線充電通訊墊板能夠在數據采集鞋墊放置后，為數據采集鞋墊充電；在無線充電通訊墊板一側設有裝配盒，在裝配盒內設有無線充電控制板和數據通訊控制板，在無線充電控制板上設有無線充電芯片，在數據通訊控制板上設有第一通訊模塊、第二通訊模塊和邊緣計算處理芯片，所述第一通訊模塊與各個數據采集鞋墊內的通訊模塊無線連接，用于各個接收數據采集鞋墊的預處理數據，并將上述預處理數據發送給邊緣計算處理芯片；所述邊緣計算處理芯片用于接收用戶遠程管理終端的用戶基礎信息和模型訓練指令，并根據模型訓練指令對數據采集鞋墊的預處理數據進行數據特征提取，然后進行多種數據融合后，根據模型訓練指令所設定的模型訓練時長對所提取的數據特征進行數據特征模型訓練，最后得到至少一種相應的運動數據模型；所述第二通訊模塊與邊緣計算處理芯片的數據輸出端相接，用于將邊緣計算處理芯片的數據處理結果發送到用戶遠程管理終端，并接收來自用戶遠程管理終端的模型訓練指令。
5.根據權利要求4所述的康養活動監測裝置，其特征在于，在數據通訊控制板上還設有第三通訊模塊，所述第一通訊模塊為fr通訊模塊，第二通訊模塊為帶有天線的wifi模塊，第三通訊模塊為帶有天線的4g模塊，所述第三通訊模塊與邊緣計算處理芯片的數據輸出端相接，用于將邊緣計算處理芯片的數據處理結果發送到用戶遠程管理終端，由用戶遠程管理終端顯示。
6.根據權利要求4所述的康養活動監測裝置，其特征在于，所述邊緣計算處理芯片對預處...
【專利技術屬性】
技術研發人員：邵懷榮，潘禮軍，劉巧，韓鵬，孫懷義，熊黎麗，余勇，莫斌，羅壽中，
申請(專利權)人：重慶市科學技術研究院，
類型：發明
國別省市：
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