專利名稱：一種可用于人體溫度測量的居家智能椅的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到光纖光柵傳感領域，具體地說，是涉及到一種基于光纖光柵溫度傳感器的用于測量人體溫度的適合家庭使用的智能椅。
背景技術：
光纖傳感技術是在20世紀70年代伴隨光纖通信技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的，它是一種以光波為載體，光纖為媒質，感知和傳輸外界被測量信號的一種新型傳感技術。這些光纖傳感器根據作用范圍又可以分為三類點式傳感器(如光纖微彎傳感器、光纖 Fabry-Perot傳感器、光纖Bragg光柵傳感器等)，積分傳感器(如光纖Michelson干涉儀和光纖Mach-Zehnder干涉儀)，分布式傳感器(如利用布里淵散射效應制成的應力、溫度分布式傳感器)。作為點式傳感器的一種，光纖光柵在傳感領域的應用已經得到世界范圍內的廣泛重視，其具有其它傳統(tǒng)電傳感器無可比擬的優(yōu)點，主要是抗電磁干擾、耐腐蝕、測量范圍寬、便于復用成網、小型化和維護成本低等。目前，光纖光柵傳感器主要用于建筑物和橋梁的健康監(jiān)測和安全監(jiān)控，其易構成高性能、低成本的傳感陣列，在結構監(jiān)測應用工程中具有巨大市場潛力。然而，光纖光柵傳感器在人體溫度檢測方面的應用還很少見到。目前，人體溫度的檢測方法主要有兩種接觸式和非接觸式。接觸式測溫方法主要包括玻璃水銀體溫計及電子體溫計，其中水銀體溫計利用水銀遇熱膨脹的物理屬性進行機體的溫度檢測；而電子體溫計則采用熱敏電阻原理測量溫度。因為水銀體溫計廉價且性能穩(wěn)定，所以目前在我國的醫(yī)院及家庭的應用是最為廣泛的。但它存在測溫時間長、易破碎、有汞中毒危險等缺點。非接觸式測溫方法主要利用紅外溫度計，其通常用來測量額頭的溫度，一般為便攜式，它具有一個激光掃描系統(tǒng)，激光束所指之處即為溫度測量對象。隨著國家大力提倡發(fā)展物聯(lián)網、光纖入戶等產業(yè)，為光纖傳感器在家庭的普及及智能家庭的實現(xiàn)提供了一個發(fā)展的契機。本發(fā)明將光纖光柵傳感器直接敷設椅子上，只要人坐其上，即可實現(xiàn)人體溫度的實時檢測，使用方便簡單且不會影響到人體乘坐的舒適性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠用于人體溫度監(jiān)測的居家智能椅。本發(fā)明的居家智能椅要能夠用來監(jiān)測人體溫度，可對人體的健康狀況進行非介入式的實時監(jiān)測、并能自動地根據所監(jiān)測到的數(shù)據決定是否發(fā)出體溫異常報警信號。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術方案如下
一種可用于人體溫度測量的居家智能椅，該智能椅包括有椅座、椅背、扶手、支撐底座和腳踏板，所述的椅背固定在椅座的一側，兩個扶手通過支柱固定在椅座的兩側，所述的椅座和支撐底座之間設有支撐桿，在椅座的底部與椅背相對的一側設有腳踏板，該腳踏板通過連接桿與椅座連接，其特征在于，所述的椅座、椅背、扶手和腳踏板上均設有光纖光柵溫度傳感器，所有的光纖光柵溫度傳感器通過一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端引出連接有光耦合器，光耦合器再連接寬帶光源和解調儀，所述的解調儀連接至一臺計算機。
在本發(fā)明的居家智能椅中，所述的椅座內設有三個光纖光柵溫度傳感器，其中一個位于椅座的中心點位置，另外兩個分別對稱地分布于椅座中心線的兩側。在本發(fā)明的居家智能椅中，所述的椅背內設有三個光纖光柵溫度傳感器，其中一個位于椅背的中心點位置，另外兩個分別對稱地分布于椅背中心線的兩側。在本發(fā)明的居家智能椅中，兩個所述的扶手上的光纖光柵溫度傳感器均位于扶手的中心點位置。在本發(fā)明的居家智能椅中，所述的腳踏板上設有兩個光纖光柵溫度傳感器，分別對稱地分布于腳踏板中心線的兩側。在本發(fā)明的居家智能椅中，所述的計算機內的數(shù)據處理流程依次經過有中心波長偏移量計算單元、去噪單元、溫度計算單元和比較單元，最終輸出結果至結果顯示及報警平臺。在本發(fā)明的居家智能椅中，所述的中心波長偏移量計算單元將受人體溫度作用后的光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長與標定的反射光中心波長比較作差，得到反射光中心波長偏移量；去噪單元去除上述處理后數(shù)據中的無關信號；溫度計算單元計算出人體溫度；比較單元中設置有不同性別的人體溫度的正常范圍閾值，計算出的人體溫度結果與上述閾值比較后輸出比較結果信號，若處于閾值內則輸出正常信號至結果顯示及報警平臺，若超出閾值則輸出報警信號至結果顯示及報警平臺。基于上述技術方案，本發(fā)明的用于人體溫度測量的居家智能椅在應用中帶來了如下技術效果
1.本發(fā)明的居家智能椅可對人體溫度進行非介入式的實時監(jiān)測、并能自動地根據所監(jiān)測到的數(shù)據決定是否發(fā)出體溫異常報警信號。2.本發(fā)明在椅背、椅座、扶手和腳踏板上分別安置了光纖光柵溫度傳感器，可實現(xiàn)對人體的背部、臀部、手掌和腳掌等部位的溫度的分布式測量。3.由于光纖光柵溫度傳感器本身是電無源的，因而不會對坐在居家智能椅上的人體產生任何電危害，安全性能十分突出。還有抗電磁干擾、高穩(wěn)定性、使用及維護方便等優(yōu)點。4.本發(fā)明的智能椅具有易擴展性，即一套計算機設備可復接多把這樣的居家智能椅，大大降低了使用成本。


圖1是本發(fā)明用于人體溫度測量的居家智能椅的系統(tǒng)結構示意圖。圖2是本發(fā)明用于人體溫度測量的居家智能椅的數(shù)據處理流程示意圖。
具體實施例方式下面我們結合附圖和具體的實施例來對本發(fā)明的用于人體溫度測量的居家智能椅做進一步的詳細說明，以求更為清楚明白地理解其工作原理和具體應用，但不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明的智能椅與現(xiàn)有技術中的椅子結構相類似，在外形結構上都包括有椅座、
4連接在椅座上的椅背和扶手、支撐于支撐椅座底部的支撐桿、連接在支撐桿底部的支撐底座。其中椅背固定在椅座的一側，扶手分列于椅座上的兩側，這里的扶手是通過支柱固定在椅座上的，兩個扶手和一個椅背在椅座上形成一個三面包圍的結構。在與椅座上椅背對應的一側設有一個連接桿，該連接桿向下延伸，連接桿的延伸端固定有一個腳踏板。用于連接椅座與扶手的支柱用于支撐住扶手和人體雙手的重量。支撐底座放置到地板或地面上，起到支撐整個椅子的作用。支撐桿連接在椅座和支撐底座之間，將椅背、椅座、扶手、腳踏板以及坐在椅座上的人體的重量都傳遞到支撐底座上。連接桿連接在椅座和腳踏板之間，腳踏板為人體雙腳提供一個落腳支點。人體坐在椅座上，其背部貼靠在椅背上，雙手放在扶手上，雙腳放在腳踏板上。椅座可以以支撐桿為軸轉動，椅座和椅背之間的角度可以調整，連接桿和椅座之間的角度亦可以調整，諸如此類的變形。本發(fā)明為了實現(xiàn)能夠利用該居家智能椅測量人體溫度，利用光電技術和傳感器技術在椅子內部進行了改進，具體的改進之處在于在椅背、椅座、扶手和腳踏板上都分別設置了光纖光柵溫度傳感器，所有的光纖光柵溫度傳感器通過一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端引出連接有光耦合器，光耦合器再連接寬帶光源和解調儀，解調儀連接至一臺計算機上。 上述布置的多個光纖光柵溫度傳感器可以探測到坐在椅子上人體的背部、臀部、手掌和腳掌的溫度。如圖1所示，圖1是本發(fā)明用于人體溫度測量的居家智能椅的系統(tǒng)結構示意圖。本發(fā)明的居家智能椅包括有椅座2，連接在椅座2上的椅背1，扶手5和6，用于連接椅座2與扶手5、6的支柱3、4，用于支撐椅座2的支撐桿7，連接支撐桿7的支撐底座8，腳踏板10和用于連接腳踏板10與椅座2的連接桿9。本發(fā)明的居家智能椅在椅背1上設置三個光纖光柵溫度傳感器，分別是光纖光柵溫度傳感器20、21和22，其中光纖光柵溫度傳感器21置于椅背1的中心點O1處，光纖光柵溫度傳感器20和22以椅背1的縱向中線AB為對稱軸，分別置于椅背1的橫向中線DO1和 CO1的中點處。在椅背1上安裝三個這樣的光纖光柵溫度傳感器是為了能同時測量到人體背部左側、中間線及右側的溫度變化情況。本發(fā)明的居家智能椅在椅座2上設置三個光纖光柵溫度傳感器，分別是光纖光柵溫度傳感器18、25和M，其中光纖光柵溫度傳感器25置于椅座2的中心點化處，光纖光柵溫度傳感器18和M以椅座2的縱向中線BE為對稱軸，分別置于椅座2的橫向中線6 和 FO2的中點處。在椅座2上安裝三個這樣的光纖光柵溫度傳感器是為了能同時測量到人體臀部左側、中間線及右側的溫度變化情況。本發(fā)明的居家智能椅在扶手6和5的中心點上分別設置了一個光纖光柵溫度傳感器，分別是光纖光柵溫度傳感器19和23。在扶手6和扶手5上安裝這樣的光纖光柵溫度傳感器是為了能同時測量到左手掌和右手掌的溫度變化情況。本發(fā)明的居家智能椅在腳踏板10上設置兩個光纖光柵溫度傳感器，分別是光纖光柵溫度傳感器17和16，它們以腳踏板10的縱向中線JK為對稱軸，分別置于腳踏板10的橫向中線103和HO3的中點處。在腳踏板10上安裝兩個這樣的光纖光柵溫度傳感器是為了能同時測量到左腳掌和右腳掌的溫度變化情況。上述設置在居家智能椅上的光纖光柵溫度傳感器通過同一根光纖串聯(lián)連接起來。 當然光纖可以是分段連接各個光纖光柵溫度傳感器的，但是串聯(lián)起來是其要點。光纖的一個末端從椅座2的中心點A處引出，連到外部的光耦合器11，用于把來自光纖光柵溫度傳感器的傳感光信號傳輸給解調儀13。寬帶光源12發(fā)出的光經光耦合器11進入光纖光柵溫度傳感器，滿足Bragg條件的光被反射后，再經光耦合器11進入解調儀13，解調出各個光纖光柵溫度傳感器的中心波長，然后經由數(shù)字采集卡把數(shù)據讀入計算機14中，由計算機14進行信號處理得到人體溫度的實時變化數(shù)據。計算機14內置的數(shù)據處理流程如圖2所示，它包括4大模塊單元中心波長偏移量計算單元、去噪單元、溫度計算單元和比較單元。在上述數(shù)據處理流程中，先將來自解調儀13的各光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長數(shù)據送給中心波長偏移量計算單元，它將受人體溫度作用后的光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長與標定的反射光中心波長作差，得到反射光中心波長的偏移量。然后，再把處理過的數(shù)據經由去噪單元去除無關信號，比如來自光路和外界的干擾信號等。然后，再經由溫度計算單元計算出人體溫度值。人體溫度計算基于如下原理光纖光柵溫度傳感器的中心波長的變化量與溫度的變化量之間的關系是線性的，如下式所示，溫度的升高會引起光纖光柵溫度傳感器為中心波長的偏移量增加，反之亦然。Al=CE1-AT式中，O1為對應光纖光柵溫度傳感器的溫度靈敏度AT為溫度變化
量，Al為中心波長偏移量。最后，進入比較單元，比較單元中根據用戶的性別自動設定有不同的體溫異常報警門檻，因為人體的正常體溫有一個較穩(wěn)定的范圍，大約在36. 5 37°C之間，且女性的體溫平均比男性要高0. 3°C。當監(jiān)測到人體某個部位的溫度超過報警門檻值時，就會給出體溫異常報警信號及可能的病灶部位。上述的數(shù)據最終需要顯示的結果和報警信號都送給結果顯示及報警平臺15。數(shù)據最終需要顯示的結果和報警信號都送給結果顯示及報警平臺15。結果顯示及報警平臺15配置了顯示界面和蜂鳴器。用戶可以直接在顯示界面上瀏覽人體相關部位的溫度隨時間的變化曲線。當某個部位的體溫超過報警門檻值時，結果顯示及報警平臺15配備的蜂鳴器就會響起，以此提醒用戶，以便用戶能及時去醫(yī)院就診。本發(fā)明的產品可以采用這樣的方法來制作
第一、將光纖光柵溫度傳感器20、21和22分別安置在椅背1的橫向中線DO1中點處、 椅背1的中心點O1處和椅背1的橫向中線CO1中點處，光纖光柵溫度傳感器20、21和22與椅背1之間采用粘貼連接。第二、將光纖光柵溫度傳感器18、25和M分別安置在椅座2的橫向中線GO2中點處、椅座2的中心點A處和椅座2的橫向中線FA中點處，光纖光柵溫度傳感器18、25和M 與椅座2之間采用粘貼連接。第三、將光纖光柵溫度傳感器19和23分別安置在扶手6和5的中心點處，光纖光柵溫度傳感器19和23與扶手6和5之間采用粘貼連接。第四、將光纖光柵溫度傳感器17和16分別安置在腳踏板10的橫向中線IO3中點處和橫向中線HO3中點處，光纖光柵溫度傳感器17和16與腳踏板10之間采用粘貼連接。第五、用光纖將光纖光柵溫度傳感器16、17、18、19、20、21、22、23、對和25串接起來，采用光纖熔接的方法將各個傳感器進行串接。第六、光纖光柵溫度傳感器25的末端光纖穿過中心點&引出，再連到光耦合器11上。第七、寬帶光源12、光耦合器11和解調儀13之間用光纖連接。第八、解調儀13、計算機14和結果顯示及報警平臺15之間用電纜連接。第九、將數(shù)據處理流程以軟件的形式安裝在計算機14中。第十、最后，啟動寬帶光源12、解調儀13、計算機14和結果顯示及報警平臺115，即可實現(xiàn)居家智能椅的正常工作，實時地監(jiān)測人體溫度的變化情況。本發(fā)明含有光纖光柵溫度傳感器的居家智能椅主要用來監(jiān)測人體溫度，可對人體溫度進行非介入式的、分布式的實時監(jiān)測，并能自動地根據所監(jiān)測到的數(shù)據決定是否發(fā)出體溫異常報警信號。本發(fā)明的居家智能椅適合家庭使用，用戶使用時需穿薄單衣、脫掉鞋子，這樣才能保證測量的準確性。由于人在家中的大部分時間都是坐在椅子上，因而在椅子上安裝光纖光柵溫度傳感器用于實時監(jiān)測人體溫度，可以給出一個初步的健康狀況評判，為疾病的預防提供有力的保證。此外，本發(fā)明的居家智能椅不會影響人乘坐的舒適性，一個主機設備可以同時復接多把此類居家智能椅，大大降低了成本，且維護簡單方便。
權利要求
1.一種可用于人體溫度測量的居家智能椅，該智能椅包括有椅座、椅背、扶手、支撐底座和腳踏板，所述的椅背固定在椅座的一側，兩個扶手通過支柱固定在椅座的兩側，所述的椅座和支撐底座之間設有支撐桿，在椅座的底部與椅背相對的一側設有腳踏板，該腳踏板通過連接桿與椅座連接，其特征在于，所述的椅座、椅背、扶手和腳踏板上均設有光纖光柵溫度傳感器，所有的光纖光柵溫度傳感器通過一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端引出連接有光耦合器，光耦合器再連接寬帶光源和解調儀，所述的解調儀連接至一臺計算機。
2.根據權利要求1所述的一種可用于人體溫度測量的居家智能椅，其特征在于，所述的椅座內設有三個光纖光柵溫度傳感器，其中一個位于椅座的中心點位置，另外兩個分別對稱地分布于椅座中心線的兩側。
3.根據權利要求1或2所述的一種可用于人體溫度測量的居家智能椅，其特征在于，所述的椅背內設有三個光纖光柵溫度傳感器，其中一個位于椅背的中心點位置，另外兩個分別對稱地分布于椅背中心線的兩側。
4.根據權利要求1所述的一種可用于人體溫度測量的居家智能椅，其特征在于，兩個所述的扶手上的光纖光柵溫度傳感器均位于扶手的中心點位置。
5.根據權利要求1所述的一種可用于人體溫度測量的居家智能椅，其特征在于，所述的腳踏板上設有兩個光纖光柵溫度傳感器，分別對稱地分布于腳踏板中心線的兩側。
6.根據權利要求1所述的一種可用于人體溫度測量的居家智能椅，其特征在于，所述的計算機內設有按照順序處理數(shù)據的中心波長偏移量計算單元、去噪單元、溫度計算單元和比較單元，所述比較單元的處理結果輸出至結果顯示及報警平臺。
7.根據權利要求6所述的一種可用于人體溫度測量的居家智能椅，其特征在于，所述的中心波長偏移量計算單元將受人體溫度作用后的光纖光柵溫度傳感器的反射光中心波長與標定的反射光中心波長比較作差，得到反射光中心波長偏移量；去噪單元去除上述處理后數(shù)據中的無關信號；溫度計算單元計算出人體溫度；比較單元中設置有不同性別的人體溫度的正常范圍閾值，計算出的人體溫度結果與上述閾值比較后輸出比較結果信號，若處于閾值內則輸出正常信號至結果顯示及報警平臺，若超出閾值則輸出報警信號至結果顯示及報警平臺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可用于人體溫度測量的居家智能椅，該智能椅包括有椅座、椅背、扶手、支撐底座和腳踏板，椅背固定在椅座的一側，兩個扶手通過支柱固定在椅座的兩側，椅座和支撐底座之間設有支撐桿，在椅座的底部與椅背相對的一側設有腳踏板，該腳踏板通過連接桿與椅座連接，椅座、椅背、扶手和腳踏板上均設有光纖光柵溫度傳感器，所有的光纖光柵溫度傳感器通過一根光纖串聯(lián)連接，光纖的一端引出連接有光耦合器，光耦合器再連接寬帶光源和解調儀，解調儀連接至一臺計算機。本發(fā)明的智能椅可對人體的健康狀況進行非介入式的實時監(jiān)測，并能自動地根據所監(jiān)測到的數(shù)據決定是否發(fā)出體溫異常報警信號。
文檔編號A61B5/01GK102349757SQ20111020341
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權日2011年7月20日
發(fā)明者李健威, 李平, 趙浩, 陸文娟 申請人:上海波匯通信科技有限公司