[发明专利]一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统

权利要求书

1.一种基于物联网的氧气呼吸机控制系统，其特征在于，所述基于物联网的氧气呼吸机控制系统包括：呼吸器外壳、液晶面板和氧气检测器、进风装置、密封连接件和氧气净化单元、出风口、光电池和智能管理单元、手机移动终端；

所述的呼吸器外壳环绕于鼻的上部，左右两侧有挂耳，呼吸器外壳上设置有光电池和智能管理单元、液晶面板和氧气检测器；呼吸器外壳上部设置有用于呼吸氧气的进风口，进风口处设置有氧气净化单元；呼吸器外壳通过密封连接件配合将氧气净化单元密封并通向一侧对着鼻孔的出风口；所述进风口包括扣合盖和导风管；所述的扣合盖设置在进风口的外部前端，所述的导风管设置在扣合盖的后侧；

所述的氧气检测器包括内置检测模块、手机检测模块、与氧气呼吸机连接的数据读取模块；

所述的内置检测模块包括电源模块、传感器模块、微控制器、显示模块、音频报警电路和报警器，所述的微控制器与所述的氧气净化单元连接，所述电源模块接收外部输入的电源电压并分别输出工作电压到微控制器和传感器模块；

所述传感器模块包括用于检测进风口进氧压力的进氧压力传感器和用于检测氧气呼吸机排放压力的排氧传感器；所述氧气呼吸机传感器和排氧传感器均通过信号线连接所述微控制器；

所述进氧压力传感器的量测模型如下：

A为进氧压力传感器；Y_A(t_k-1)、Y_A(t_k)、Y_A(t_k+1)分别为进氧压力传感器对目标在t_k-1,t_k,t_k+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的量测值，分别为：

$Y_A\left(t_{k-1}\right)={Y^{\′}}_A\left(t_{k-1}\right)-C_A\left(t_{k-1}\right){\mathrm{\ξ}}_A\left(t_{k-1}\right)+n_{Y_A\left(t_{k-1}\right)};$

$Y_A\left(t_k\right)={Y^{\′}}_A\left(t_k\right)-C_A\left(t_k\right){\mathrm{\ξ}}_A\left(t_k\right)+n_{Y_A\left(t_k\right)};$

$Y_A\left(t_{k+1}\right)={Y^{\′}}_A\left(t_{k+1}\right)-C_A\left(t_{k+1}\right){\mathrm{\ξ}}_A\left(t_{k+1}\right)+n_{Y_A\left(t_{k+1}\right)};$

其中，Y'_A(t_k-1)、Y'_A(t_k)、Y'_A(t_k+1)分别为进氧压力传感器在t_k-1,t_k,t_k+1时刻的本地笛卡尔坐标系下的真实位置；C_A(t)为误差的变换矩阵；ξ_A(t)为进氧压力传感器的系统误差；为系统噪声，假设为零均值、相互独立的高斯型随机变量，噪声协方差矩阵分别为R_A(k-1)、R_A(k)、R_A(k+1)；

所述微控制器的信号检测与信道的估计方法包括：

步骤一，随机初始化矩阵设δ(0)＝∞，i＝1；

步骤二，利用按照式更新矩阵X；

步骤三，利用按照式更新矩阵H_(SRD)；

步骤四，计算

步骤五，若|δ(i-1)-δ(i)|/δ(i)≤10^-6，则迭代结束；否则另i＝i+1，程序调至步骤二；

其中，i表示迭代次数，由于矩阵C已知，估计矩阵与原矩阵H_(SRD)、X之间只存在尺度模糊，该尺度模糊可以通过标准化的方式消除；此时，所估计的信号

所述显示模块和音频报警电路分别连接所述微控制器，所述报警器连接音频报警电路；传感器模块用于氧气压力检测并根据检测的氧气压力结果输出对应的检测信号到微控制器；所述微控制器根据传感器模块的检测信号控制显示模块显示所检测到的氧气压力并可在检测到的氧气压力较差时控制音频报警电路及报警器进行报警；

所述的手机检测模块包括与所述的氧气净化单元连接的用于无线分享手机移动终端数据的手机数据分享模块；

所述的手机检测模块的计算信号频谱S_mr(f)具体包括：

1)对基带信号s_mr(t)采样，确定信号时域采样后信号其中采样后信号索引k＝0,1,…f_sm-1，数据长度N_m表示按照以下公式进行计算：

N_m＝f_sm×τ_m；

f_sm表示接收到雷达信号采样率，τ_m表示信号时宽；

2)最大采样点数N_max，对信号时域采样后信号根据数据长度N_m后向补零得到补零后数据下标N′_m表示补零后数据长度，补零的长度L_comp计算按照以下公式进行：

L_comp＝f_sm×△T_max-N_m；

3)对补零后数据做傅里叶变换得到的各信号频谱S_mr(f)；

所述的数据读取模块包括：

网络数据下载模块，用于从运营商服务器下载被公钥加密后的网络鉴权数据和网络配置数据；

密钥库，用于存储与所述运营商服务器的公钥相匹配的私钥；

运营商数据库，用于存储网络鉴权数据和网络配置数据；

分别与所述密钥库、所述运营商数据库和所述网络数据下载模块相连接的网络数据认证模块，用于获取所述密钥库中与所述公钥所对应的私钥，通过所述私钥对加密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行解密，并对解密后的网络鉴权数据和网络配置数据进行认证，认证通过后将网络鉴权数据和网络配置数据存入所示运营商数据库中；

所述的数据读取模块还包括：

与所述运营商数据库相连接的鉴权模块，用于使用所述运营商数据库中的网络鉴权数据完成鉴权请求；

与所述运营商数据库相连接的网络选择模块，用于通过设置所述网络鉴权数据和网络配置数据；

分别与所述网络数据下载模块、所述鉴权模块和所述网络选择模块相连接的命令解释模块，用于解释来自所述移动终端的命令，并将解释后的命令发送至对应的功能模块内；与所述命令解释模块相连接的接口通信模块，用于与所述移动终端进行通信；

所述的氧气净化单元包括过滤单元，吸附脱附单元；所述过滤单元在空气的流动方向上依次包括粗效过滤网、HEPA高效过滤网及静电驻极过滤网；所述吸附单元至少包括两层吸附介质层；

所述的智能管理单元与所述的液晶面板、氧气检测器、进风装置、氧气净化单元、光电池连接；且设置有手机端APP数据接收模块；所述光电池包括转换层和存储层；所述的转换层设置在光电池的上端，所述的存储层设置在转换层的下侧；所述的液晶面板包括基板组合和数据扫描线；所述的基板组合设置在液晶面板的后端，所述的数据扫描线设置在基板组合的前侧；

所述智能管理单元的稳定不动点域上的传递函数包括：

Y_t＝F(v_t)：Y_i-1,t＝(2-α)Y_i-1,t-1-(1-α)Y_i-1,t-2+βg(Y_i-1,t-1)+v_i-1,t；

以及逆向脉冲传递函数v_t＝F^-1(Y_t)：作为无调幅v_i,t＝Y_i-1,t和作为调幅：