1.本发明涉及汽车物联网智能控制技术领域，尤其涉及一种车内多设备的物联网健康模式系统及其运行方法。
背景技术：
2.随着人们对健康的重视和对出行的需求增加，以及汽车行业的不断更迭发展，车内健康监测和服务成为当下智能座舱技术的发展方向之一。当前，车内健康服务仍处于起步阶段，市场需求的增加为车内健康服务带来了较大的市场空间。车内多设备的iot（物联网）健康模式系统可以通过物联网技术、云计算、大数据技术及多种传感器实时收集车内驾乘人员的健康数据，并通过云端数据的处理和分析，为驾乘人员提供场景化、个性化的健康服务。目前市面上的车载iot能力仍处于连接使用及控制设备的层面，采集设备使用用户数据并形成某种服务的应用还不成熟，因此车内多设备的iot健康模式系统也变得更加可行和具有实际意义。
3.目前市面上的车载iot服务仍处于连接使用及控制设备的层面，未能充分合理利用物联网设备及传感器设备所采集到的驾乘人员的健康数据，有没有对这些数据上传云端进行处理和分析，无法实现个性化的驾乘体验和健康服务。
4.为此，我们设计出了一种车内多设备的物联网健康模式系统及其运行方法来解决以上问题。
技术实现要素：
5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的目前市面上的车载物联网服务仍处于连接使用及控制设备的层面，未能合理利用物联网设备及传感器设备所采集到的驾乘人员的健康数据，没能够将这些数据上传云端进行处理和分析，实现个性化的健康服务，难以提高驾乘人员的健康水平和出行体验，而提出的一种车内多设备的物联网健康模式系统及其运行方法，其目的是多设备协同，实现更智能化、便捷化的操作，提升整体性能，个性化健康服务；针对多设备协同工作所采集到的驾乘人员健康数据，需要对健康数据进行云端储存及处理分析，据此提供个性化健康服务，提高驾乘人员的出行体验。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种车内多设备的物联网健康模式系统，包括：车机应用程序，车机位于汽车中控台，用于搭载所述车机应用程序，登录用户数据，远程控制物联网设备；通信模块，设置于汽车车机内，用于所述车机应用程序和服务云平台的通信连接及数据传输；智能方向盘，安装在汽车驾驶舱，内置监测传感器，用于监测驾驶员心率、血压及体温数据；智能座椅，安装在汽车座舱内，内置震动马达和监测传感器，监测传感器用于监测
使用者的体重、体震数据，所述震动马达向用户提供按摩及震动功能；摄像头，设置多个，分别安装在汽车座舱内的乘客舱及驾驶舱区域，用于监测司乘人员的实时健康数据以及识别司乘人员信息；香氛机，用于调节汽车舱内的空气清新度，根据使用要求，自由放置在汽车舱内任何空间位置，搭载电源控制模块，并通过所述通信模块与车机建立通信控制连接；服务器，位于云端，带有对用户身份信息及健康数据存储的数据库；服务云平台，位于云端，具备数据采集和分析、健康监测和预警、健康数据可视化和数据安全及隐私保护的能力，用于健康数据的分析处理，快速识别司乘人员的健康状态并提供预警、建议和智能启停健康模式。
7.可选的，所述监测传感器包括光电心率传感器、红外体温传感器、光电血压传感器、体重传感器和体震传感器；其中，所述光电心率传感器设置在所述智能方向盘上，用于实时监测驾驶员或乘客的心率变化；所述光电血压传感器设置在所述智能方向盘上，用于实时监测驾驶员的血压变化；所述体重传感器设置于所述智能座椅上，用于测量司乘人员的体重；所述体震传感器设置于智能座椅内，用于监测车辆运动时的震动幅度，监测司乘人员的体动情况。
8.可选的，所述摄像头内置所述红外体温传感器，且摄像头具备人脸识别和呼吸频率监测功能，用于识别司乘人员的身份信息和监测司乘人员的呼吸频率，所述红外体温传感器通过测量红外线辐射量来计算人体表面的温度，用于实时监测司乘人员的体温变化。
9.可选的，所述通信模块采用网线、串口、蓝牙、wi-fi网络和5g网络中任意一种或多种组合的通信方式进行数据传输。
10.可选的，所述香氛机通过蓝牙或wi-fi网络的通信方式与车机建立控制连接，且香氛机具备远程开启、关闭和调节档位功能。
11.可选的，所述健康数据可视化，用于记录司乘人员的健康数据和健康状态，跨终端提供给用户查看；所述数据安全和隐私保护用于保障用户的数据安全和个人隐私。
12.一种车内多设备的物联网健康模式系统的运行方法，所述运行方法包括以下步骤：驾乘人员上车后，车内摄像头通过人脸识别技术识别到驾乘人员信息，若为首次驾驶或乘坐该车辆的人员，摄像头将记录一份新的用户信息档案；车机自动启动监测传感器，并检查是否所有摄像头及传感器处于可用状态，若有处于非可用状态的设备将在车机上进行提示，通过摄像头和及监测传感器实时监测驾乘人员的健康数据，并将健康数据上传至服务器的数据库内进行储存；服务云平台对数据库内存储的健康数据进行采集和分析处理，判断驾乘人员是否处于非健康状态，并建立健康监测和预警机制，若驾乘人员处于非健康状态，快速识别驾乘人员的健康状态，根据不同的健康状态提供相对应的预警建议和智能启停健康模式，若驾乘人员处于健康状态，则持续通过摄像头和及监测传感器实时监测驾乘人员的健康数据；服务云平台对数据库内存储的健康数据进行采集和分析处理，判断座舱内乘客是否处于休息状态，若不是处于休息状态，则持续通过摄像头和及监测传感器实时监测乘客的状态，若处于休息状态，根据乘客的呼吸频率、坐姿，调节智能座椅的角度并开启香氛机；车辆停驶时，完成本次出行，根据摄像头识别到的不同乘客的身份，将本次行程中
所采集到的健康数据和行程中采取的健康模式服务记录，根据不同身份对应记录并上传至服务器进行储存，将储存的健康数据进行处理形成健康报告。
13.可选的，所述通过摄像头和及监测传感器实时监测驾乘人员的健康数据，包括通过智能方向盘上的电心率传感器和光电血压传感器传感器采集驾驶员的心率和血压数据，通过设置在智能座椅体重传感器采集驾乘人员的体重数据，通过摄像头采集驾乘人员的呼吸频率及坐姿数据，通过摄像头上的红外传感器采集驾乘人员的体温数据。
14.可选的，所述根据不同的健康状态提供相对应的预警建议和智能启停健康模式，包括以下内容：1），针对危险驾驶中的注意力分散状态，通过车机界面、语音及提示驾驶员正处于危险驾驶状态，并通过震动马达时智能座椅持续性微震动，警惕驾驶员，直至驾驶员恢复正常驾驶状态；2），针对危险驾驶中的疲劳驾驶状态，经过车机界面、语音及座椅震动提示驾驶员正处于危险驾驶状态，当驾驶员识别到并已停止驾驶时，智能调节座椅角度、开启香氛舒缓及音乐疗愈模式，提供舒适的休息空间3），针对乘座人员的非健康状态，根据乘坐人员的呼吸频率、体温数据智能开启通风模式和智能座椅的按摩模式。
15.可选的，所述坐姿包括异常坐姿、休息坐姿和正常坐姿三种，其中所述异常坐姿定义为躯体左右或前后大幅度倾斜，并维持五分钟以上，休息坐姿定义为躯体平躺或依靠在座椅侧，并通过监测传感器及摄像头采集到闭眼、呼吸频率规律、心率处于正常范围值进行判断，所述正常坐姿定义为躯体正常靠坐在座椅上，且介于异常坐姿和休息坐姿之间的坐姿。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够多设备协同应用，实现智能化、便捷化的操作，个性化和场景化的健康服务，满足不同驾驶员和乘客的健康需求，提升驾乘舒适性和安全性；通过多个采集设备的数据采集，实现对驾驶、乘坐人员的全面、多方位的健康数据监测，提高数据的精确度和可靠性，针对多设备协同工作所采集到的驾乘人员健康数据，充分合理利用物联网设备及监测传感器设备所采集到的驾乘人员的健康数据，将这些数据上传云端服务器存储在数据库中，对健康数据进行处理分析，实现个性化的健康服务，提高驾乘人员的健康出行体验和出行安全。
附图说明
17.图1为本发明提出的一种车内多设备的物联网健康模式系统及其运行方法的结构示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
19.一种车内多设备的物联网健康模式系统，包括车机应用程序、通信模块、智能方向
盘、智能座椅、摄像头、香氛机、服务器和服务云平台；车机应用程序，车机位于汽车中控台，用于搭载所述车机应用程序，登录用户数据，远程控制物联网设备，通信模块，设置于汽车车机内，用于所述车机应用程序和服务云平台的通信连接及数据传输；智能方向盘，安装在汽车驾驶舱，内置监测传感器，用于监测驾驶员心率、血压及体温数据；智能座椅，安装在汽车座舱内，内置震动马达和监测传感器，监测传感器用于监测使用者的体重、体震数据，所述震动马达向用户提供按摩及震动功能；摄像头，设置多个，分别安装在汽车座舱内的乘客舱及驾驶舱区域，用于监测司乘人员的实时健康数据以及识别司乘人员信息；香氛机，用于调节汽车舱内的空气清新度，根据使用要求，自由放置在汽车舱内任何空间位置，搭载电源控制模块，并通过所述通信模块与车机建立通信控制连接；服务器，位于云端，带有对用户身份信息及健康数据存储的数据库；服务云平台，位于云端，具备数据采集和分析、健康监测和预警、健康数据可视化和数据安全及隐私保护的能力，用于健康数据的分析处理，快速识别司乘人员的健康状态并提供预警、建议和智能启停健康模式，所述健康数据可视化，用于记录司乘人员的健康数据和健康状态，跨终端提供给用户查看，数据安全和隐私保护用于保障用户的数据安全和个人隐私。
20.其中，监测传感器包括光电心率传感器、红外体温传感器、光电血压传感器、体重传感器、体震传感器和空气质量监测传感器；光电心率传感器设置在智能方向盘上，它是一种可以通过皮肤表面检测心率的设备，通过发射光线和接收反射光线的方式来检测心率，用于实时监测驾驶员或乘客的心率变化，为健康监测提供数据支持；光电血压传感器设置在智能方向盘上，它是一种可以通过皮肤表面检测血压的设备，通过检测皮肤的颜色和颜色的变化来计算血压，用于实时监测驾驶员的血压变化，为健康监测提供数据支持；体重传感器设置于智能座椅上，用于测量司乘人员的体重；体震传感器设置于智能座椅内，用于监测车辆运动时的震动幅度，监测司乘人员的体动情况，空气质量监测传感器设置在车辆舱内多个位置，用于监测车内空气质量数据。
21.摄像头内置所述红外体温传感器，且摄像头具备人脸识别和呼吸频率监测功能，用于识别司乘人员的身份信息和监测司乘人员的呼吸频率，红外体温传感器通过测量红外线辐射量来计算人体表面的温度，用于实时监测司乘人员的体温变化。
22.通信模块采用网线、串口、蓝牙、wi-fi网络和5g网络中任意一种或多种组合的通信方式进行数据传输，具体的，在本实施例中，香氛机通过蓝牙或wi-fi网络的通信方式与车机建立控制连接，且香氛机具备远程开启、关闭和调节档位功能。
实施例2:
23.如图1所示，一种车内多设备的物联网健康模式系统的运行方法，运行方法包括以下步骤：通过摄像头人脸识别技术识别驾驶人员身份信息，驾乘人员上车后，车内摄像头通过人脸识别技术识别到驾乘人员信息，若为首次驾驶或乘坐该车辆的人员，摄像头将记录一份新的用户信息档案；车机自动启动监测传感器，并检查是否所有摄像头及传感器处于可用状态，若有处于非可用状态的设备将在车机上进行提示，通过摄像头和及监测传感器实时监测驾乘人员的健康数据，并将健康数据上传至服务器的数据库内进行储存；
具体的，通过摄像头和及监测传感器实时监测驾乘人员的健康数据，包括通过智能方向盘上的电心率传感器和光电血压传感器传感器采集驾驶员的心率和血压数据，通过设置在智能座椅体重传感器采集驾乘人员的体重数据，通过摄像头采集驾乘人员的呼吸频率及坐姿数据，通过摄像头上的红外传感器采集驾乘人员的体温数据。
24.服务云平台对数据库内存储的健康数据进行采集和分析处理，判断驾乘人员是否处于非健康状态，并建立健康监测和预警机制，若驾乘人员处于非健康状态，快速识别驾乘人员的健康状态，根据不同的健康状态提供相对应的预警建议和智能启停健康模式，若驾乘人员处于健康状态，则持续通过摄像头和及监测传感器实时监测驾乘人员的健康数据；具体的，若驾乘人员处于非健康状态，根据不同的健康状态提供相对应的预警建议和智能启停健康模式，包括以下内容：1），针对危险驾驶中的注意力分散状态，通过车机界面、语音及提示驾驶员正处于危险驾驶状态，并通过震动马达时智能座椅持续性微震动，警惕驾驶员，直至驾驶员恢复正常驾驶状态；2），针对危险驾驶中的疲劳驾驶状态，经过车机界面、语音及座椅震动提示驾驶员正处于危险驾驶状态，当驾驶员识别到并已停止驾驶时，智能调节座椅角度、开启香氛舒缓及音乐疗愈模式，提供舒适的休息空间3），针对乘座人员的非健康状态，根据乘坐人员的呼吸频率、体温数据智能开启通风模式和智能座椅的按摩模式。
25.服务云平台对数据库内存储的健康数据进行采集和分析处理，判断座舱内乘客是否处于休息状态，若不是处于休息状态，则持续通过摄像头和及监测传感器实时监测乘客的状态，若处于休息状态，根据乘客的呼吸频率、坐姿，调节智能座椅的角度并开启香氛机进行香氛舒缓和音乐疗愈模式，提供舒适的休息环境；上述坐姿包括异常坐姿、休息坐姿和正常坐姿三种，其中异常坐姿定义为躯体左右或前后大幅度倾斜，并维持五分钟以上，休息坐姿定义为躯体平躺或依靠在座椅侧，并通过监测传感器及摄像头采集到闭眼、呼吸频率规律、心率处于正常范围值进行判断，所述正常坐姿定义为躯体正常靠坐在座椅上，且介于异常坐姿和休息坐姿之间的坐姿。
26.车辆停驶时，完成本次出行，根据摄像头识别到的不同乘客的身份，将本次行程中所采集到的健康数据和行程中采取的健康模式服务记录，根据不同身份对应记录并上传至服务器进行储存，将储存的健康数据进行处理形成健康报告，用户可利用移动端app或小程序，也能够在车机上通过访问云端服务器的数据库，通过权限后，获取自己的健康报告。
实施例3:
27.一种车内多设备的物联网健康模式系统的运行方法，运行方法包括以下步骤用户及乘客上车后，车内多处摄像头通过人脸识别技术识别到驾乘人员信息，若为首次驾驶或乘坐该车辆的人员将记录一份新的用户信息档案；然后车机自动启动驾驶位及乘客区域的摄像头及监测传感器，并检查是否所有摄像头及传感器处于可用状态，若有处于非可用状态的设备将在车机上进行提示；摄像头和监测传感器用于实时监测驾乘人员的健康数据，包括心率、呼吸频率、体温、体重及坐姿等数据信息。
28.此时所有的实时健康数据都可在车机屏幕上查看，或通过已连接车机的其他终端
设备进行查看，并提供其他终端设备查看健康数据，同时在非车内空间时也可通过其他终端设备（如手机）回看车内数据，或是其他授权用户远程查看数据，保证使用体验的统一性。
29.用户可在车机上调节监测传感器工作状态，如开启、关闭，并可根据实时查看到的健康数据，手动开启、关闭车内设备，如车窗、空调、香氛机等。
30.驾乘人员坐下时，内置在智能座椅中的体重传感器会测量乘坐人员的体重数据，并根据人脸识别结果记录到相应的人员信息下。
31.针对驾驶员心率监测：监测传感器中的光电心率传感器监测到驾驶员的心率超过100次每分钟或低于60次每分钟时，车机将通过车载屏幕界面、语音这两种方式通知驾驶舱内所有人员，并通过启动驾驶位的智能座椅上的震动马达，震动提示驾驶员，用短时、单次的方式提示驾驶员正处于心率异常状态，需要注意行车安全；若驾驶员长期处于心率异常状态，车机应用程序将通过车机进行长时提示，并提示停车休息，当驾驶员心率恢复正常值或监测到停车状态时，停止提示。
32.针对车内所有人员的体温监测：当监测传感器的红外体温传感器监测到车内任一人员体温超过38摄氏度或低于36摄氏度时，车机将通过车载屏幕界面、语音这两种方式提示车内某位人员正处于体温异常状态；并根据空气质量监测传感器所监测到的车内空气质量数据，以及摄像头乘坐人员呼吸频率、坐姿数据判断是否处于异常状态，判断人员处于健康异常状态还是车内空气不流通导致的，若为前者，通过车机进行相应的提示并提供就医指南；若为后者，车机应用程序通过车机系统控制打开车窗进行通风或打开空调调节座舱内的温度。
33.针对车内所有人员的呼吸频率监测：当摄像头的监测到车内任一人员呼吸频率高于20次每分钟或低于12次每分钟时，车机将通过车载屏幕界面、语音这两种方式提示车内某位人员正处于呼吸异常状态；并根据空气质量监测传感器、红外体温传感器以及摄像头所监测到的车内空气质量数据、乘坐人员体温、坐姿数据，判断异常状态，人员处于健康异常状态还是车内空气不流通导致的，若为前者，通过车机进行相应的提示并提供就医指南；若为后者，车机应用程序通过车机系统控制打开车窗进行通风，当车内空气质量达标后关闭车窗，开启车内通风模式，或打开空调调节座舱内的温度。
34.针对乘客的坐姿监测：通过智能座椅内置体重传感器和体震传感器及布控在智能座椅周围的摄像头，对乘客进行实时坐姿监控，包括异常坐姿、休息坐姿和正常坐姿三种；其中异常坐姿定义为：身躯左右或前后大幅度倾斜（即远离座椅本身角度）并维持五分钟以上的，休息坐姿定义为：身躯平躺或依靠在座椅侧等，同时通过摄像头采集乘客是否闭眼以及呼吸频率综合判断；正常坐姿定义为：身躯正常靠坐在座椅上，介于异常坐姿和休息坐姿之间的姿势。健康模式系统将根据以上监测数据实时记录并通过分析结论对应调节车内设备。
35.针对提到的异常坐姿状态，当摄像头监测到乘客正处于异常坐姿状态时，会通过车机屏幕、语音及智能座椅震动的方式进行提示，并综合其他健康数据判断该乘客是否处于非健康状态，若是则提供对应的就医指南；若否，当异常坐姿矫正后停止提示。
36.针对提到的休息坐姿，当摄像头监测到乘客正处于休息坐姿时，会通过健康模式系统调节对应智能座椅的角度，并开启车内香氛机，舒缓空气，并同时打开音响，播放舒缓音乐。
37.用户可在车机应用程序中调节健康模式系统下各设备的配置参数，如默认监测传感器的监测数据的警告值以及可调用的车载iot设备等，并可储存为专属用户模式，在下次启动健康模式时，启动针对专属用户提供所储存的模式；针对首次驾乘人员，会在当次出行结束后，提示用户在该用户列表中增加其他健康数据预设值并储存，如身高等数据，该操作可使健康模式更适合使用者。
38.本发明相较于市面上车载健康设备单纯的连接使用及车机控制，增加了接入更多的车载健康设备，用以实现对驾驶、乘坐人员的全面、多方位的健康数据监测；多设备联合接入对比过往方案中的单一设备单独接入的方式，可以为本健康系统提供更为强健、精准和智能的感知能力，实现比单一设备接入更高级别的功能,提供更稳定的健康服务。通过获得更全面和准确等信息，不同设备可以提供互补的感知信息，通过信息融合获取更复杂和准确的健康数据监测结果，多点设备监控可以增加系统的故障容错性，即使当其中的某一设备出现问题时，其他设备仍可正常工作提供数据信息，提升健康系统的整体稳定性；实现复杂场景的判定，解决单一设备无法完整的判断分析人体健康问题的弊端；实现更高级的分析功能，基于多维信息，可以运用更复杂的机学习技术，如数据融合、多模态学习、关联规则学习等，进行更高级别的分析推断。可以构建更丰富的用户模型和行为模型，实现更精确的识别和预警；设备的信息融合可以协助健康系统分析复杂的场景并做出更为准确的判断。
39.通过多设备的数据采集，提高数据的精确度和可靠性；通过云端服务器以及服务平台对数据的存储、分析和算法，实现个性化、场景化的健康服务，满足不同驾驶员和乘客的健康需求。
40.通过个性化健康标准建模，预先根据不同人群的身体健康状体进行统计分析，建立正常生理数值范围和健康风险指标作为预设标准值，同时根据不同的特殊类型如专业驾驶员、患病驾驶员等特殊人群设置特定的舒适范围；形成个性化的健康标准模型。
41.构建健康风险等级模型，如上文所述，需要对不同驾乘坐姿进行分类，分为正常姿态、异常坐姿、休息坐姿三类；将健康数据结合健康标准模型的预设数值范围，分为正常状态、异常状态两类，综合以上分类划分风险等级，形成健康风险等级模型；等级愈高，提示愈紧急。
42.构建时间序列变化分析模型，针对同一用户的多周期数据进行记录和分析，寻找异常波动和长期不适宜驾乘的信号，如心率长期过快等；根据变化持续诊断潜在健康问题。
43.构建空间相互作用分析模型，本健康模式系统支持多人同时使用，可通过用户主动上报的驾乘人员关系，监测不同人之后健康参数的相互作用，寻找集体不适应的信号并作出告警；同时还可以监测潜在的群体传染病风险，如流感。
44.提供个性化健康建议（健康报告），基于个人健康数据及历史记录数据、其他基本体征信息等，提供精细化的健康建议，如针对性地提供减轻负荷的驾驶方式，可通过不断的机器学习来提高推荐的准确性。
45.本发明可以通过预安装或后市场加装的方式，将监测传感器安装在车内的智能方向盘、智能座椅和摄像头中，利用香氛机等智能车载iot设备，可以通过监测传感器中的的光电心率传感器、红外体温传感器、光电血压传感器、体重传感器、体震传感器所采集到驾驶员与乘客的心率、体温、血压、体重数据指标，通过摄像头人脸识别技术分别对应不同的
用户编号进行记录并上传至云端储存；再通过人工智能算法对所采集到的健康数据分析处理，以快速识别出驾乘人员的健康状态，在健康数据达到所预设的警告值时由车机通过操作界面提示、语音提示、座椅震动的方式向驾乘人员通知，同时联动车内音响、香氛机设备提供音乐疗愈、香氛舒缓的健康功能；最终所有的健康数据通过数据可视化处理，将驾乘人员的健康数据及分析结果传输到多终端，可随时进行查看，让驾乘人员可以清楚地了解到自己的驾驶状态与健康状态，从而采取相应的措施进行调整和预防。
46.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。