一种基于助听器的智能监护系统及监护方法与流程

1.本发明涉及助听器技术领域，具体为一种基于助听器的智能监护系统及监护方法。


背景技术：

2.老年性耳聋是老年人常见的听力疾病，助听器作为一种辅助听力的医疗设备为听障老年人提供了极大的便利。近日，国务院颁布了切实解决老年人运用智能技术困难实施方案的通知，数字助听器作为老年人最常用的设备之一受到了广泛的关注，同时对助听器的功能性、实用性、使用性、便携性等方面提出了一定的要求。传统助听器根据功能不同，价格差异也较大，中低端的助听器价格虽便宜，但是其降噪效果与语音处理效果较差，目前市面上常见助听器存在多种缺陷：一、现有助听器功能单一，一般只可实现助听的功能，而对于老年人的其它健康状况则无法进行监测；二，现有的能够同时实现监测体温或心率功能的助听器为植入式助听器，该类助听器使用极其不便，需要使用者主动测量来获取健康数据，暂未有相对应的监护系统来实现实时监护与数据分析；三、集成检测与报警功能的助听器，该类助听器实现了在发生意外时向监护人求助的功能，但是未能及时预警并预防意外的发生。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于助听器的智能监护系统及监护方法，其增加了助听器的功能，在实现助听的同时，可对其它健康状况进行监测，且无需使用者主动测量即可实现实时监护和数据处理，同时可及时预警并预防意外的发生。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种基于助听器的智能监护系统，其包括健康检测模块、通讯模块，所述健康检测模块包括所述助听器，所述助听器包括麦克风、扬声器、助听器芯片，所述助听器芯片包括音频处理模块、微控制器、通讯单元，所述麦克风、扬声器、传感器、音频处理模块与所述微控制器电连接，所述麦克风用于采集语音信号，所述音频处理模块用于对所述语音信号进行处理，所述扬声器用于播放处理后的语音信号；其特征在于，其还包括智能终端、云平台、环境预警模块，所述助听器还包括传感器，所述传感器用于采集身体状态数据；所述传感器包括红外温度传感器与心率传感器，所述身体状态数据包括体温值、心率值、脉搏，所述红外温度传感器用于采集体温值，所述心率传感器用于采集心率值、脉搏；
6.所述助听器通过所述通讯模块与所述智能终端通信连接，所述智能终端通过所述通讯模块与所述云平台通信连接；
7.所述环境预警模块包括烟雾报警单元、燃气泄漏报警单元，所述环境预警模块通过所述通讯模块与所述智能终端通信连接。
8.其进一步特征在于，
9.所述通讯模块包括蓝牙通信、wifi通信，所述助听器通过所述蓝牙通信与所述智
能终端通信连接，所述智能终端通过所述wifi通信与所述云平台通信连接；
10.所述智能终端包括智能手机、笔记本或pad；
11.其还包括门铃提示模块，所述门铃提示模块通过所述蓝牙通信与所述助听器的微控制器通信连接，所述音频处理模块对所述门铃提示模块发出的门铃信号进行处理，并通过所述扬声器播放所述门铃信号；
12.所述音频处理模块包括模数转换器、高通滤波器、时域
‑
频域转换单元、语音增强单元、听力补偿单元、频域
‑
时域转换单元、自动增益控制单元、数模转换单元、反馈抑制单元；
13.所述模数转换器用于将输入的所述语音信号转换为数字信号；所述高通滤波器用于滤除所述数字信号中的噪声；
14.所述时域
‑
频域转换单元用于将滤波后的语音信号转换为按子带均匀划分的频域信号；
15.所述语音增强单元的作用是通过降低环境噪声来提高所述频域信号的可识别度；
16.所述听力补偿单元用于对子带进行组合得到数个通道并对各通道根据补偿曲线进行补偿；
17.所述频域
‑
时域转换单元用于将补偿后的频域信号还原为时域信号并输出；
18.所述自动增益控制单元的作用是自动控制语音信号的增益；
19.所述反馈抑制单元的作用是用于抑制反馈信号回路产生“啸叫”；
20.所述数模转换器的作用是将自动增益后的所述数字信号转化为音频模拟信号。
21.所述烟雾报警单元包括烟雾报警器，所述烟雾报警器用于采集环境中的烟雾信息并发出报警信号；
22.所述燃气泄漏报警单元包括燃气泄漏报警器，所述燃气泄漏报警器用于采集环境中的燃气泄漏信息并发出报警信号。
23.一种采用上述智能监护系统进行监护的方法，其包括身体状况监护方法、燃气泄漏及烟雾警示方法、采用语音处理模块对语音信号进行处理的方法，其特征在于，
24.所述身体状况监护方法包括：
25.通过封装于所述助听器内的所述传感器采集使用者的身体状况信息；
26.所述传感器通过所述蓝牙通信将身体状况信息发送至所述智能终端内；
27.所述智能终端通过所述wifi通信将所述身体状况信息发送至所述云平台，所述云平台对身体状况信息进行分析，获取当前使用者的健康状态；
28.所述云平台将健康状况发送给所述智能终端供使用者随时查看。
29.一种采用上述智能监护系统进行监护的方法，其包括所述身体状况监护方法、燃气泄漏及烟雾警示方法、采用语音处理模块对语音信号进行处理的方法，其特征在于，所述燃气泄漏及烟雾警示方法包括：
30.通过燃气泄漏探测器、烟雾探测器分别采集环境中的燃气泄漏信息、烟雾信息；
31.当环境中的燃气泄漏或烟雾超过预先设定阈值时，通过wifi通信发送燃气泄漏报警信号或烟雾报警信号给智能终端；
32.智能终端通过蓝牙通信发送报警信号给助听器；
33.助听器的播放器播放报警信号给使用者。
34.一种采用上述智能监护系统进行监护的方法，其包括所述身体状况监护方法、燃气泄漏及烟雾警示方法、采用语音处理模块对语音信号进行处理的方法，其特征在于，所述语音信号包括报警信号、门铃信号，采用所述语音处理模块对所述语音信号进行处理的方法包括：
35.获取所述语音信号，所述语音信号包括采用所述燃气泄漏或烟雾警示方法获取的报警信号或所述门铃提示单元发送的门铃信号；
36.所述模数转换器将输入的语音信号转换为数字信号；
37.采用所述高通滤波器对数字信号中的噪声进行滤除；
38.所述时域
‑
频域转换单元将滤波后的所述语音信号转换为按子带均匀划分的频域信号；
39.所述语音增强单元通过降低环境噪声来提高频域信号的可识别度；
40.所述听力补偿单元用于对子带进行组合得到数个通道，并采用宽动态压缩法对各通道根据补偿曲线进行补偿；
41.所述频域
‑
时域转换单元将补偿后的频域信号还原为时域信号并输出；
42.所述自动增益控制单元的作用是自动控制语音信号的增益对所述语音信号的音量进行调节，使输出语音的音量处于一个舒适的范围；
43.所述反馈抑制单元用于抑制反馈信号回路产生“啸叫”；
44.所述数模转换器的作用是将自动增益后的数字信号转化为音频模拟信号，音频模拟信号通过所述扬声器发送给使用者。
45.其进一步特征在于，
46.采用短时傅里叶变换法和逆短时傅里叶变换法对滤波后的语音信号进行时域
‑
频域相互转换，或采用加权叠接相加均匀通道滤波器组对滤波后的语音信号进行时域
‑
频域转换；
47.所述听力补偿单元采用宽动态压缩法对各通道根据补偿曲线进行补偿；
48.所述反馈抑制单元采用自适应递归最小二乘法、自适应维纳滤波、自适应最小均方误差或自适应带限最小均方误差法或卡尔曼滤波法对所述语音信号进行反馈抑制。
49.采用本发明上述结构可以达到如下有益效果：1、在助听器中集成传感器来实时采集使用者的身体状态数据，并通过集成通讯模块将身体状态数据传输到智能终端，智能终端通过通讯模块将身体状态数据发送至云平台来分析数据，从而实现使用者身体状态数据的实时监测。传感器的设置增加了助听器的功能，在实现助听的同时，可对其它健康状况进行监测，且无需使用者主动测量即可实现实时监护和数据处理，使用者可实时获取监护数据，提高了使用便利性。
50.2、该智能终端还包括环境预警模块，环境预警模块包括烟雾报警单元、燃气泄漏报警单元，烟雾报警单元、燃气泄漏报警单元分别用于获取环境中的烟雾信息、燃气泄漏信息，并通过通讯模块将烟气报警信号、燃气泄漏报警信号发送给智能终端，智能终端通过通讯模块将烟气报警信号、燃气泄漏报警信号发送给助听器，助听器通过扬声器播放相应信号给使用者，从而实现及时预警并预防意外的发生。
51.3、其还包括门铃提示模块，门铃提示模块通过蓝牙通信与助听器的微控制器通信连接，音频处理模块对门铃提示模块发出的门铃信号进行处理，并通过助听器的扬声器播
放门铃信号给使用者，便于使用者听到门铃信息，进一步提高了助听器的使用便利性。
52.4、采用语音处理模块对报警信号或门铃信号进行处理的方法有效去除了语音信号中的噪声，大大提高了助听器语音信号的播放效果，使使用者能够获取准确的监护及实时数据，提高了佩戴舒适度。
附图说明
53.图1为本发明的系统结构框图；
54.图2为本发明音频处理模块对语音信号进行处理的流程图。
具体实施方式
55.见图1，一种基于助听器的智能监护系统，其包括健康检测模块、通讯模块、智能终端、云平台、环境预警模块、门铃提示模块，健康检测模块包括助听器，通讯模块包括蓝牙通信、wifi通信，助听器通过蓝牙通信与智能终端通信连接，智能终端通过wifi通信与云平台通信连接；
56.环境预警模块包括烟雾报警单元、燃气泄漏报警单元，环境预警模块通过蓝牙通信与智能终端通信连接，烟雾报警单元包括烟雾报警器，烟雾报警器用于采集环境中的烟雾信息并发出报警信号；本实施例中烟雾探测器的型号为tad
‑
168烟雾报警器。燃气泄漏报警单元包括燃气泄漏报警器，燃气泄漏报警器用于采集环境中的燃气泄漏信息并发出报警信号；本实施例中燃气泄漏报警器的型号为hd8200报警器。
57.门铃提示模块通过蓝牙通信与助听器的微控制器通信连接，音频处理模块对门铃提示模块发出的门铃信号进行处理，并通过扬声器播放门铃信号；
58.助听器包括麦克风、扬声器、助听器芯片，助听器芯片包括音频处理模块、微控制器、通讯单元，麦克风、扬声器、传感器、音频处理模块与微控制器电连接，麦克风用于采集语音信号，音频处理模块用于对语音信号进行处理，扬声器用于播放处理后的语音信号，助听器还包括红外温度传感器(型号为mlx90615)与心率传感器(型号为son7015)，红外温度传感器用于采集体温值，son7015心率传感器用于采集心率值、脉搏；
59.音频处理模块包括模数转换器、高通滤波器、时域
‑
频域转换单元、语音增强单元、听力补偿单元、频域
‑
时域转换单元、自动增益控制单元、数模转换单元、反馈抑制单元；
60.模数转换器用于将输入的语音信号转换为数字信号；高通滤波器用于滤除数字信号中的噪声；时域
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频域转换单元用于将滤波后的语音信号转换为按子带均匀划分的频域信号；语音增强单元的作用是通过降低环境噪声来提高频域信号的可识别度；听力补偿单元用于对子带进行组合得到数个通道并对各通道根据补偿曲线进行补偿；频域
‑
时域转换单元用于将补偿后的频域信号还原为时域信号并输出；自动增益控制单元的作用是自动控制语音信号的增益来使输出语音的音量处于一个舒适的范围，舒适范围为20db～120db；反馈抑制单元的作用是用于抑制反馈信号回路产生“啸叫”；数模转换器的作用是将自动增益后的数字信号转化为音频模拟信号。
61.一种采用上述智能监护系统对使用者进行监护的方法，其包括身体状况监护方法、燃气泄漏及烟雾警示方法、采用语音处理模块对语音信号进行处理的方法，语音信号包括报警信号、门铃信号，其中，
62.身体状况监护方法包括：a1,通过封装于助听器内的传感器采集使用者的身体状况信息；a2、传感器通过蓝牙通信将身体状况信息发送至智能终端内；a3、智能终端通过wifi通信将身体状况信息发送至云平台，云平台对身体状况信息进行分析，获取当前使用者的健康状态；a4、云平台将健康状况发送给智能终端供使用者随时查看；
63.燃气泄漏及烟雾警示方法包括：b1、通过燃气泄漏探测器、烟雾探测器分别采集环境中的燃气泄漏信息、烟雾信息；b2、当环境中的燃气泄漏或烟雾超过预先设定阈值时，通过wifi通信发送燃气泄漏报警信号或烟雾报警信号给智能终端；b3、智能终端通过蓝牙通信发送报警信号给助听器；b4、助听器的播放器播放报警信号给使用者；
64.见图2，采用助听器中的语音处理模块对报警信号或门铃信号进行处理，具体包括以下处理步骤：
65.c1、获取语音信号，语音信号包括采用上述燃气泄漏或烟雾警示方法获取的报警信号或门铃提示单元发送的门铃信号；
66.c2、模数转换器将输入的语音信号转换为数字信号；
67.c3、采用高通滤波器对数字信号中的噪声进行滤除；
68.c4、时域
‑
频域转换单元采用现有的短时傅里叶变换法对滤波后的语音信号进行时域
‑
频域相互转换，将滤波后的语音信号转换为按子带均匀划分的频域信号；
69.c5、语音增强单元通过采用多子带谱减法降低采集到的信号的噪声来提高频域信号的可识别度；
70.c6、听力补偿单元用于对子带进行组合得到数个通道，并采用宽动态范围压缩法对各通道根据补偿曲线进行补偿；
71.c7、频域
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时域转换单元采用逆短时傅里叶变换法对补偿后的频域信号进行转换，将补偿后的频域信号还原为时域信号并输出；
72.c8、自动增益控制单元的作用是通过检测语音信号的幅度，自动控制语音信号的增益来使输出语音的音量处于一个舒适的范围；
73.c9、反馈抑制单元采用自适应反馈抑制算法，例如卡尔曼滤波，用于抑制反馈信号回路产生“啸叫”；
74.c10、数模转换器的作用是将自动增益后的数字信号转化为音频模拟信号，音频模拟信号通过扬声器发送给使用者。
75.上述智能监护系统及监护方法适于听障老年人使用，该监护系统中集成有环境预警模块，环境预警模块包括烟雾报警单元、燃气泄漏报警单元，当环境中有烟雾或燃气泄漏等意外发生时，可通过wifi通信、智能终端、蓝牙通信向助听器内发送报警信号，并通过扬声器发送到老年人，从而起到提前预警，规避意外的作用；老年人佩戴的助听器中集成有传感器，可用于实时采集老年人的身体状况信息并实时发送给智能终端，智能终端通过wifi通信上传数据到云平台来分析数据并监测老年人的健康状态，使老年人随时了解到自己的健康状况；当有人按门铃时，门铃提示单元将门铃信号通过wifi通信传输到智能终端、笔记本或pad等，智能终端等通过蓝牙通信将门铃信号传输到微控制器，微控制器将门铃信号进行处理并通过音频处理单元将门铃信号通过扬声器播出，进一步方便了听障老年人使用助听器。
76.以上的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域
技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。